EP1450114A1 - Heat exchanger with a optimised fluid flow heat absorbing channel, in particular for heating apparatus - Google Patents

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EP1450114A1
EP1450114A1 EP03027439A EP03027439A EP1450114A1 EP 1450114 A1 EP1450114 A1 EP 1450114A1 EP 03027439 A EP03027439 A EP 03027439A EP 03027439 A EP03027439 A EP 03027439A EP 1450114 A1 EP1450114 A1 EP 1450114A1
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EP
European Patent Office
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heat
absorbing
flow channel
flow
heat exchanger
Prior art date
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EP03027439A
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German (de)
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EP1450114B1 (en
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Albin Kehl
Franz Schmuker
Albrecht Schäfer
Jan Klosok
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/0005Details for water heaters
    • F24H9/001Guiding means
    • F24H9/0015Guiding means in water channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/0005Details for water heaters
    • F24H9/001Guiding means
    • F24H9/0026Guiding means in combustion gas channels

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger with a flow-optimized heat-absorbing flow channel, in particular for a heater, after the Preamble of claim 1.
  • a heat exchanger of this type for a heater is known from FR 695 311: a cylindrical base body, which is made by casting, with a heat-transferring wall.
  • the base body has one inside Hot gas flue for a hot gas serving as a heat-emitting medium.
  • On the outside the heat-transferring wall has a helical base Water channel for a heating water serving as a heat-absorbing medium.
  • the Water channel as a heat-absorbing flow channel is through one in the Shell surface of the outer wall formed into a helically shaped trench, according to the is surrounded on the outside with a separate covering surrounding the outer wall, so that the closed, helical water channel on the outer surface of the basic body results.
  • the water channel is helical over its entire length Extension carried out with a constant cross-section, so that the Flow rate of the heating water at every point in the water channel in the Is essentially the same.
  • EP 287 142 B1 discloses a further heat exchanger manufactured by casting. where the cross section of the water channel is lower than that in the zone Heating gas temperature arranged inlet to the high heating gas temperature in the zone arranged outlet decreases.
  • the object of the present invention is to provide a heat exchanger in which an optimal heat transfer from the heat-emitting medium to the heat-absorbing medium is accomplished.
  • the heat exchanger according to the invention with the characterizing features of Claim 1 has the advantage that the heat transfer from the heat emitting Medium is improved on the heat-absorbing medium.
  • the heat transfer from heat-emitting medium optimized for the heat-absorbing medium.
  • places high heat load becomes the flow rate of the heat absorbing Medium by reducing the cross section of the heat absorbing Flow channel increased.
  • Flow cross section of the heat-absorbing flow channel extended to Flow rate of the heat-absorbing medium in these areas to make it smaller.
  • the present invention also reduces the pressure drop within the heat exchanger to keep small.
  • the adjustment of the flow velocity to the Thermal load of the respective area of the heat exchanger over the cross section of the heat-absorbing flow channel can be varied by varying the depth and / or the width of the heat-absorbing flow channel can be realized, so that the cross section of the flow channel along its spiral extension corresponding to the heat load in the respective area or on the respective Place of the heat transfer wall of the heat exchanger is adjusted.
  • heat-absorbing Flow channel is the variation of depth and / or width of the flow channel along its helical extension by manufacturing in Sand casting or permanent mold casting is easy to implement.
  • the flow channel allows a completely free and flexible design of the Guiding the heat-absorbing medium on the outer wall of the base body of the Heat exchanger.
  • the Flow baffles can be designed so that they also heat dissipate and thereby further enlarge the heat transfer surface.
  • a Particularly expedient execution of the flow baffles is that these serve at the same time as heat-transferring fins and at an angle of approx. 45 ° are inclined in the flow channel. This creates a mix different flow threads, whereby the forming in the flow channel Temperature stratification is more mixed and that on the wall heat-emitting medium flowing hot layers with from this wall spaced colder layers mix more easily. This will make the Heat transfer increased and boiling of the heat-absorbing medium avoided.
  • the heat exchanger shown in Figure 1 for a heater, especially a Condensing boiler, has a base body 10 with a heat-transferring wall 11 and with a burner end section 13 and an exhaust end section 14 on. In the end section 13 on the burner side there is an opening 17 into which there is no opening shown burner is used.
  • the space attached to the burner a combustion chamber 15 formed within the base body 10 a heating gas flue 19 closes within the base body 10 as a heat source Flow channel through which the heating gas generated by the burner as a heat emitting Medium flows.
  • the heat-transferring wall 11 has inside the heating gas flue 19 on the inside various longitudinal ribs 21 and transverse ribs 22 to enlarge the Heat exchanger surface.
  • An exhaust opening 18 is located in the exhaust-side end section 14 available, via which the heating gas generated by the burner is discharged as exhaust gas.
  • a filler 50 can be inserted in the center of the heating gas flue 19. The Filler 50 causes the heating gas to the transverse ribs 22 and the wall 1 is directed.
  • the base body 10 is, for example, an aluminum sand casting component that is based on Because of its corrosion resistance and heat absorption capacity and Thermal conductivity is particularly suitable as a material for heaters that are condensing Operation.
  • the base body 10 has a circular cross section executed and runs in the direction of flow of the heating gas with decreasing Diameter slightly conical. However, it is also possible to base body 10 cylindrical or with an oval cross-section.
  • the recess 23 is on the base body 10 initially open to the outside. To close the recess open to the outside 23, the base body 10 is surrounded by an envelope 20, which for example consists of Steel is executed.
  • the envelope 20 is a separate component that with the Base body 10 connected in a suitable manner, as will be described below becomes.
  • a helically extending, heat-absorbing flow channel 25 for a heat absorbing medium After assembly of the base body 10 with the casing 20, a helically extending, heat-absorbing flow channel 25 for a heat absorbing medium. In the present embodiment this is heat-absorbing medium the heating water for a heating circuit, not shown, so that the heat-absorbing flow channel 25 on the outer surface of the base body 10 hereinafter referred to as the water channel for the heating water.
  • Is located on the burner end section 13 and on the exhaust end section 14 in the base body 10 each have a circumferential groove 26, in each of which there is a sealing ring 30 located.
  • the envelope 20 is of the Exhaust side pushed onto the base body 10 until the sheath 20 on the outer Shell surface of the base body 10 rests.
  • a circumferential, plastic deformation 33 in Formed a bead.
  • the circumferential deformation 33 is expedient generated by rolling, the depth of the deformation must be designed such that the deformation 33 exerts a pressing force on the respective sealing ring 30.
  • To the Connection of a heating water supply has the casing 20 on the burner side End section 13 on a connection piece, not shown. Not one either illustrated further connection piece for the heating water return is for example on the end face of the exhaust-side end section 14 on the base body 10.
  • the water channel 25 points along its helical course at certain points a different cross-section, so that the flowing in the water channel 25 Heating water locally at different locations Has flow rate.
  • the flow cross section of the Water channel 25 and thus the flow rate of the heating water in Water channel 25 selected such that in the areas or at the points of heat-transmitting wall 11, on which there is a high thermal load, a high flow rate of heating water, and in the areas or in the places the heat-transmitting wall 11, on which there is less thermal stress, the heating water flows at a lower speed. Areas with a high heat load has the heat transfer wall 11 where that Heating gas in the heating gas duct 19 has a high heat input into the heat-transferring wall 11 generated.
  • the thermal load is that in the heat-transferring wall 11 amount of heat available per area and per time, the amount of heat from the heat flow emitted by the heating gas is determined.
  • the greatest heat load lies in the heat exchanger of the present embodiment in which the Combustion chamber 15 subsequent section. In the direction of flow of the heating gas the thermal load then decreases towards the exhaust-side end section 14. In the area the combustion chamber 15 itself is in the heat exchanger of the present Embodiment encounter a lower heat load than that in which the Combustion chamber 15 adjoining section.
  • adjusted flow rates of the heating water are the widths X 1 to X8 and / or the depths Y1 to Y5 of the trench-shaped depressions 23 accordingly varied.
  • the turns 25.1 and 25.2 of the Water channel 25 executed with a depth Y1.
  • the width X2 of the turn 25.2 is however, larger than the width X 1 of the turn 25.1, which results in the turn 25.2 a larger flow cross section and thus a smaller one Setting the flow rate of the heating water.
  • the Turns 25.3 and 25.4 a smaller depth Y2, the width X4 being less than the width X3.
  • the turn 25.5 has a special one Execution on, wherein the cross section of the turn in the flow direction of Heating gas continuously expanded. This creates a turn 25.5 local reduction of the flow velocity within the water channel 25.
  • the Turn 25.5 is at the transition from an area with a high thermal load to an area of lower heat load, which is in the local Areas with a smaller cross section with depth Y3 have a higher one Flow rate sets than in the larger cross-sectional area with the Depth Y4, where Y3 ⁇ Y4.
  • turns point 25.6, 25.7 and 25.8, which in the present exemplary embodiment have the same depth Y5 have a larger width X6 to X8 and thus a larger cross section.
  • the lower flow velocity occurring in turns 25.6 to 25.8 of the heating water is sufficient to withstand the lower heat load present there dissipate.
  • the wall 11 at the points where a high or highest heat load or heat flow density is present has a thickening 27.
  • the thickening 27 is indicated in Figure 2 by a dashed line.
  • the highest Heat flow density exists where the transverse ribs 22 with the largest surface protrude into the heating gas flue and the heat flow of the heating gas into the wall accordingly 11 couple.
  • FIG. 3 Another embodiment is shown in Figure 3.
  • base body 10 of a heat exchanger are the depths Y of the individual Windings 25.1 to 25.7 are essentially the same size.
  • the widths X1 to X7 of the trench-shaped depressions 23 are, as in the exemplary embodiment according to FIG the corresponding local heat loads in the base body 10 are adapted.
  • the width X2 of the turn 25.2 is greater than the width X3 of the turn 25.3 and the Width X3 of the turn 25.3 is greater than the width X4 of the turn 25.1.
  • From the turn 25.5 the widths X5, X6 and X7 increase again, where X5 ⁇ X6 ⁇ X7.
  • Different cross sections of the water channel 25 are realized, so that within these turns have different flow rates for the heating water occur.
  • At least one turn 25.7 is formed with longitudinal ribs 44 possible, which can be arranged in height in the water channel 25 in such a way that the flow channel or the winding at the corresponding point in individual parallel divides switched individual channels 45 so that within one turn in the water channel 25 different flow velocities arise. This will make the heat transfer surface increased to a maximum possible value.
  • the Formation of water-side ribs 41 and / or flow baffles 42 and / or Knobs 43 and / or longitudinal ribs 44 is also in the embodiments according to the Figure 1 and 2 possible.
  • the heat exchangers described are not only for use in heaters possible, but it is also conceivable to design the flow channels 19 and 25 for to use a heat exchanger for cooling.

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Abstract

Heat exchanger comprises a base body (10) with a heat-releasing flow channel (19) for a heat-releasing medium and a heat-receiving flow channel (25) for a heat-receiving medium. The heat-receiving flow channel has different flow cross-sections along its spiral-like extension so that the flow speed of the heat-receiving medium fits the heat load of the corresponding region of a heat transfer wall (11). Preferred Features: Windings (25.1-25.8) are formed on the outer side of the heat transfer wall to form the heat-receiving channel. The cross-section of the windings is fitted locally to the heat load of the corresponding region of the heat transfer wall.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem strömungsoptimierten wärmeaufnehmenden Strömungskanal, insbesondere für ein Heizgerät, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger with a flow-optimized heat-absorbing flow channel, in particular for a heater, after the Preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Ein Wärmetauscher dieser Art für ein Heizgerät ist aus der FR 695 311 bekannt: Dabei ist ein zylindrischer Grundkörper, der gießtechnisch hergestellt ist, mit einer wärmeübertragenen Wand ausgeführt. Der Grundkörper besitzt im Inneren einen Heizgaszug für ein als wärmeabgebendes Medium dienendes Heizgas. An der Außenseite der wärmeübertragenden Wand weist der Grundkörper einen wendelförmigen Wasserkanal für ein als wärmeaufnehmendes Medium dienendes Heizwasser auf. Der Wasserkanal als wärmeaufnehmender Strömungskanal ist dabei durch einen in die Mantelfläche der Außenwand wendelförmig eingeformten Graben gebildet, der nach außen hin mit einer die Außenwand umschließenden separaten Umhüllung umgeben ist, so dass sich der geschlossene, wendelförmige Wasserkanal an der äußeren Mantelfläche des Grundkörpers ergibt. Der Wasserkanal ist dabei über seine gesamte wendelförmige Erstreckung mit einem gleichbleibenden Querschnitt ausgeführt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Heizwassers an jeder Stelle im Wasserkanal im Wesentlichen gleich ist.A heat exchanger of this type for a heater is known from FR 695 311: a cylindrical base body, which is made by casting, with a heat-transferring wall. The base body has one inside Hot gas flue for a hot gas serving as a heat-emitting medium. On the outside the heat-transferring wall has a helical base Water channel for a heating water serving as a heat-absorbing medium. The Water channel as a heat-absorbing flow channel is through one in the Shell surface of the outer wall formed into a helically shaped trench, according to the is surrounded on the outside with a separate covering surrounding the outer wall, so that the closed, helical water channel on the outer surface of the basic body results. The water channel is helical over its entire length Extension carried out with a constant cross-section, so that the Flow rate of the heating water at every point in the water channel in the Is essentially the same.

Aus EP 287 142 B1 ist ein weiterer, gießtechnisch hergestellter Wärmetauscher bekannt, bei dem der Querschnitt des Wasserkanals von dem in der Zone niedriger Heizgastemperatur angeordneten Einlass zu dem in der Zone hoher Heizgastemperatur angeordneten Auslass hin abnimmt.EP 287 142 B1 discloses a further heat exchanger manufactured by casting. where the cross section of the water channel is lower than that in the zone Heating gas temperature arranged inlet to the high heating gas temperature in the zone arranged outlet decreases.

Bei einem Wärmetauscher in NL 100 13 74 A ragen zur Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche Strömungsrippe in das wärmeaufnehmende Heizwasser hinein.With a heat exchanger in NL 100 13 74 A protrude to enlarge the heat transfer surface flow rib in the heat absorbing heating water into it.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei dem ein optimaler Wärmeübergang vom wärmeabgebenden Medium auf das wärmeaufnehmende Medium bewerkstelligt wird.The object of the present invention is to provide a heat exchanger in which an optimal heat transfer from the heat-emitting medium to the heat-absorbing medium is accomplished.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Wärmeübertragung vom wärmeabgebenden Medium auf das wärmeaufnehmende Medium verbessert wird. Durch die Anpassung der Strömungsgeschwindigkeit des wärmeaufnehmenden Mediums im wärmeaufnehmenden Strömungskanal an die lokale Wärmebelastung der wärmeübertragenden Wand des Wärmetauschers in dem jeweiligen Bereich bzw. an der jeweiligen Stelle des wärmeaufnehmenden Strömungskanals wird die Wärmeübertragung vom wärmeabgebenden Medium auf das wärmeaufnehmende Medium optimiert. An Stellen hoher Wärmebelastung wird die Strömungsgeschwindigkeit des wärmeaufnehmenden Mediums durch Verringerung des Querschnitts des wärmeaufnehmenden Strömungskanals erhöht. An Stellen geringer Wärmebelastung wird dagegen der Strömungsquerschnitt des wärmeaufnehmenden Strömungskanals erweitert, um die Strömungsgeschwindigkeit des wärmeaufnehmenden Mediums in diesen Bereichen kleiner zu gestalten. Außerdem dienen die an die lokale Wärmebelastung der wärmeübertagenden Wand des Grundkörpers angepassten unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten des wärmeaufnehmenden Mediums dazu, um in Summe einen minimalen Druckabfall des wärmeaufnehmenden Mediums zu erzeugen. Dieser minimierte bzw. optimierte Duckabfall des wärmeaufnehmenden Mediums ermöglicht, dass die für die Umwälzung des wärmeaufnehmenden Mediums erforderliche Umwälzpumpe auf eine optimale Leistung eingestellt werden kann. Insofern dient die vorliegende Erfindung außerdem dazu, den Druckabfall innerhalb des Wärmetauschers klein zu halten. The heat exchanger according to the invention with the characterizing features of Claim 1 has the advantage that the heat transfer from the heat emitting Medium is improved on the heat-absorbing medium. By adjusting the Flow rate of the heat-absorbing medium in the heat-absorbing Flow channel to the local heat load of the heat transfer wall of the Heat exchanger in the respective area or at the respective location of the heat-absorbing flow channel, the heat transfer from heat-emitting medium optimized for the heat-absorbing medium. In places high heat load becomes the flow rate of the heat absorbing Medium by reducing the cross section of the heat absorbing Flow channel increased. On the other hand, in places with low heat loads Flow cross section of the heat-absorbing flow channel extended to Flow rate of the heat-absorbing medium in these areas to make it smaller. They also serve the local heat load of the heat transferring wall of the base body adapted different Flow rates of the heat-absorbing medium to add up to generate a minimal pressure drop in the heat-absorbing medium. This allows minimized or optimized pressure drop of the heat-absorbing medium, that is necessary for the circulation of the heat-absorbing medium Circulation pump can be adjusted for optimal performance. In this respect, the The present invention also reduces the pressure drop within the heat exchanger to keep small.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich. Die Anpassung der Strömungsgeschwindigkeit an die Wärmebelastung des jeweiligen Bereiches des Wärmeübertragers über den Querschnitt des wärmeaufnehmenden Strömungskanals kann dabei durch eine Variierung der Tiefe und/oder der Breite des wärmeaufnehmenden Strömungskanals realisiert werden, so dass der Querschnitt des Strömungskanals entlang seiner spiralförmigen Erstreckung entsprechend an die Wärmebelastung in dem jeweiligen Bereich oder an der jeweiligen Stelle der wärmeübertragenden Wand des Wärmetauschers angepasst wird. Aufgrund des Konstruktionskonzeptes des als offene grabenförmige Vertiefung an der Außenwand des Grundkörpers des Wärmetauschers ausgeführten wärmeaufnehmenden Strömungskanals ist die Variierung von Tiefe und/oder Breite des Strömungskanals entlang seiner wendelförmigen Erstreckung fertigungstechnisch durch die Herstellung in Sandguss oder Kokillenguss einfach realisierbar. Eine Änderung des Verlaufes von Tiefe und/oder Breite des Strömungskanals durch die aufwändige Herstellung über verlorene Kerne wäre hingegen nur schwer möglich. Die somit vorliegende kernlose Herstellung des Strömungskanals ermöglicht insofern eine völlig freie und flexible Gestaltung der Führung des wärmeaufnehmenden Mediums an der Außenwand des Grundkörpers des Wärmetauschers.Advantageous developments of the invention are the measures of Subclaims possible. The adjustment of the flow velocity to the Thermal load of the respective area of the heat exchanger over the cross section of the heat-absorbing flow channel can be varied by varying the depth and / or the width of the heat-absorbing flow channel can be realized, so that the cross section of the flow channel along its spiral extension corresponding to the heat load in the respective area or on the respective Place of the heat transfer wall of the heat exchanger is adjusted. by virtue of of the design concept of an open trench-shaped depression on the outer wall of the base body of the heat exchanger executed heat-absorbing Flow channel is the variation of depth and / or width of the flow channel along its helical extension by manufacturing in Sand casting or permanent mold casting is easy to implement. A change in the course of depth and / or width of the flow channel due to the elaborate production of lost In contrast, cores would be difficult. The present coreless production The flow channel allows a completely free and flexible design of the Guiding the heat-absorbing medium on the outer wall of the base body of the Heat exchanger.

Eine weitere Maßnahme zur Steigerung des Wärmeübergangs ist dadurch möglich, dass an Stellen großer Wärmebelastung, wie beispielsweise an Bereichen, die auf der Seite des wärmeabgebenden Mediums berippt sind, zusätzliche Rippen in den wärmeaufnehmenden Strömungskanal hineinragen und vom wärmeaufnehmenden Medium umströmt werden, wodurch die wärmeübertragende Oberfläche zum wärmeaufnehmenden Medium hin weiter erhöht wird. Zusätzlich können Längsrippen in den Strömungskanal eingebracht sein, wobei diese so hoch in den Strömungskanal hineinragen, dass der Strömungskanal in einzelne, parallel geschaltete Einzelkanäle aufgeteilt wird. In den Einzelkanälen bilden sich unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten des wärmeaufnehmenden Mediums aus. Dadurch wird die wärmeübertragende Oberfläche auf einen maximalen Wert erhöht. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung des Wärmeübergangs besteht in der Ausbildung von Strömungsschikanen im Strömungskanal, die zu Turbulenzen und zur Vermischung der Grenzschicht an der Wandung und damit zu einem erhöhten Wärmeübergang führen. Die Strömungsschikanen können dabei so ausgebildet sein, dass sie gleichzeitig auch Wärme abführen und dadurch die wärmeübertragende Oberfläche weiter vergrößern. Eine besonders zweckmäßige Ausführung der Strömungsschikanen besteht darin, dass diese gleichzeitig als wärmeübertragende Rippen dienen und in einem Winkel von ca. 45° geneigt im Strömungskanal angeordnet sind. Dadurch entsteht eine Mischung unterschiedlicher Strömungsfäden, wodurch die in dem Strömungskanal sich bildende Temperaturschichtung stärker durchmischt wird und die an der Wandung zum wärmeabgebenden Medium hin strömenden heißen Schichten mit von dieser Wandung beabstandeten kälteren Schichten sich leichter vermischen. Dadurch wird der Wärmeübergang erhöht und ein Sieden des wärmeaufnehmenden Mediums vermieden.Another measure to increase the heat transfer is possible that in places of high thermal stress, such as in areas that are on the side of the heat-emitting medium are ribbed, additional ribs in the protrude into the heat-absorbing flow channel and from the heat-absorbing Medium flows around, causing the heat transfer surface to heat-absorbing medium is further increased. In addition, longitudinal ribs in be introduced into the flow channel, these being so high in the flow channel protrude that the flow channel into individual, parallel connected individual channels is divided. Different channels are formed in the individual channels Flow rates of the heat-absorbing medium. This will make the heat transfer surface increased to a maximum value. Another Possibility to improve the heat transfer consists in the formation of Flow chicanes in the flow channel, which lead to turbulence and to the mixing of the Boundary layer on the wall and thus lead to increased heat transfer. The Flow baffles can be designed so that they also heat dissipate and thereby further enlarge the heat transfer surface. A Particularly expedient execution of the flow baffles is that these serve at the same time as heat-transferring fins and at an angle of approx. 45 ° are inclined in the flow channel. This creates a mix different flow threads, whereby the forming in the flow channel Temperature stratification is more mixed and that on the wall heat-emitting medium flowing hot layers with from this wall spaced colder layers mix more easily. This will make the Heat transfer increased and boiling of the heat-absorbing medium avoided.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawing and in the following Description explained in more detail.

Es zeigen:

Figur 1
eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 2
eine Schnittdarstellung nach der Linie II - II in Figur 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
Figur 3
eine Seitenansicht eines Grundkörpers eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Show it:
Figure 1
2 shows a sectional illustration through a heat exchanger according to the invention in accordance with a first exemplary embodiment,
Figure 2
a sectional view along the line II - II in Figure 1 according to a second embodiment and
Figure 3
a side view of a base body of a heat exchanger according to the invention according to a third embodiment.

Ausführungsbeispieleembodiments

Der in Figur 1 dargestellte Wärmetauscher für ein Heizgerät, insbesondere ein Brennwertgerät, weist einen Grundkörper 10 mit einer wärmeübertragenden Wand 11 sowie mit einem brennerseitigen Endabschnitt 13 und einem abgasseitigen Endabschnitt 14 auf. Im brennerseitigen Endabschnitt 13 befindet sich eine Öffnung 17, in die ein nicht dargestellter Brenner eingesetzt wird. Der sich an den Brenner anschleißende Raum innerhalb des Grundkörpers 10 bildete eine Brennkammer 15. An die Brennkammer 15 schließt sich innerhalb des Grundkörpers 10 ein Heizgaszug 19 als wärmeabgebender Strömungskanal an, durch den das vom Brenner erzeugte Heizgas als wärmeabgebendes Medium strömt. Innerhalb des Heizgaszuges 19 weist die wärmeübertragende Wand 11 an der Innenseite verschiedene Längsrippen 21 und Querrippen 22 zur Vergrößerung der Wärmetauscherfläche auf. Im abgasseitigen Endabschnitt 14 ist eine Abgasöffnung 18 vorhanden, über die das vom Brenner erzeugte Heizgas als Abgas abgeleitet wird. In das Zentrum des Heizgaszuges 19 kann gemäß Figur 2 ein Füllkörper 50 eingesetzt sein. Der Füllkörper 50 bewirkt, dass das Heizgas zu den Querrippen 22 und zur Wand 1 hin gelenkt wird.The heat exchanger shown in Figure 1 for a heater, especially a Condensing boiler, has a base body 10 with a heat-transferring wall 11 and with a burner end section 13 and an exhaust end section 14 on. In the end section 13 on the burner side there is an opening 17 into which there is no opening shown burner is used. The space attached to the burner a combustion chamber 15 formed within the base body 10 a heating gas flue 19 closes within the base body 10 as a heat source Flow channel through which the heating gas generated by the burner as a heat emitting Medium flows. The heat-transferring wall 11 has inside the heating gas flue 19 on the inside various longitudinal ribs 21 and transverse ribs 22 to enlarge the Heat exchanger surface. An exhaust opening 18 is located in the exhaust-side end section 14 available, via which the heating gas generated by the burner is discharged as exhaust gas. In the According to FIG. 2, a filler 50 can be inserted in the center of the heating gas flue 19. The Filler 50 causes the heating gas to the transverse ribs 22 and the wall 1 is directed.

Der Grundkörper 10 ist beispielsweise ein Aluminium-Sandguss-Bauteil, das sich auf Grund seiner Korrosionsbeständigkeit sowie Wärmeaufnahmefähigkeit und Wärmeleitfähigkeit besonders als Material für Heizgeräte eignet, die im kondensierenden Betrieb betrieben werden. Der Grundkörper 10 ist mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgeführt und verläuft in Strömungsrichtung des Heizgases mit abnehmendem Durchmesser leicht konisch. Es ist aber genauso möglich, den Grundkörper 10 zylindrisch oder mit einem ovalen Querschnitt auszuführen.The base body 10 is, for example, an aluminum sand casting component that is based on Because of its corrosion resistance and heat absorption capacity and Thermal conductivity is particularly suitable as a material for heaters that are condensing Operation. The base body 10 has a circular cross section executed and runs in the direction of flow of the heating gas with decreasing Diameter slightly conical. However, it is also possible to base body 10 cylindrical or with an oval cross-section.

An der Außenseite der wärmeübertragenden Wand 11 verläuft wendelförmig eine grabenförmige Vertiefung 23 mit einer umlaufenden Wand 24, wobei die Windungen als Windungen 25.1 bis 25.8 bezeichnet sind. Die Vertiefung 23 ist dabei am Grundkörper 10 nach außen hin zunächst offen. Zum Verschließen der nach außen hin offenen Vertiefung 23 ist der Grundkörper 10 von einer Umhüllung 20 umgeben, die beispielsweise aus Stahl ausgeführt ist. Die Umhüllung 20 ist dabei ein separates Bauteil, das mit dem Grundkörper 10 in geeigneter Weise, wie nachfolgend noch beschrieben wird, verbunden wird. Nach der Montage des Grundkörpers 10 mit der Umhüllung 20 entsteht ein wendelförmig verlaufender, wärmeaufnehmender Strömungskanal 25 für ein wärmeaufnehmendes Medium. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das wärmeaufnehmende Medium das Heizwasser für einen nicht dargestellten Heizkreis, so dass der wärmeaufnehmende Strömungskanal 25 an der Mantelfläche des Grundkörpers 10 nachfolgende als Wasserkanal für das Heizwasser bezeichnet wird.On the outside of the heat-transferring wall 11 there is a spiral trench-shaped depression 23 with a circumferential wall 24, the turns as Windings 25.1 to 25.8 are designated. The recess 23 is on the base body 10 initially open to the outside. To close the recess open to the outside 23, the base body 10 is surrounded by an envelope 20, which for example consists of Steel is executed. The envelope 20 is a separate component that with the Base body 10 connected in a suitable manner, as will be described below becomes. After assembly of the base body 10 with the casing 20, a helically extending, heat-absorbing flow channel 25 for a heat absorbing medium. In the present embodiment this is heat-absorbing medium the heating water for a heating circuit, not shown, so that the heat-absorbing flow channel 25 on the outer surface of the base body 10 hereinafter referred to as the water channel for the heating water.

Am brennerseitigen Endabschnitt 13 und am abgasseitigen Endabschnitt 14 befindet sich im Grundkörper 10 jeweils eine umlaufende Nut 26, in der sich jeweils ein Dichtring 30 befindet. Zur Herstellung des Wärmetauschers wird die Umhüllung 20 von der Abgasseite aus auf den Grundkörper 10 geschoben, bis die Umhüllung 20 an der äußeren Mantelfläche des Grundkörpers 10 anliegt. Zur Realisierung einer Dichtwirkung zwischen Umhüllung 20 und Grundkörper 10 ist im Bereich der Nuten 26 in die Umhüllung 20 beispielsweise jeweils eine umlaufende, plastische Verformung 33 in Form einer Sicke eingebracht. Die umlaufende Verformung 33 wird dabei zweckmäßig durch Rollieren erzeugt, wobei die Tiefe der Verformung derart gestaltet sein muss, dass die Verformung 33 eine Presskraft auf den jeweiligen Dichtring 30 ausübt. Zum Anschluss eines Heizwasservorlaufs weist die Umhüllung 20 am brennerseitigen Endabschnitt 13 einen nicht dargestellten Anschluss-Stutzen auf. Ein ebenfalls nicht dargestellter weiterer Anschluss-Stutzen für den Heizwasserrücklauf ist beispielsweise an der Stirnfläche des abgasseitigen Endabschnitts 14 am Grundkörpers 10 angeordnet.Is located on the burner end section 13 and on the exhaust end section 14 in the base body 10 each have a circumferential groove 26, in each of which there is a sealing ring 30 located. For the manufacture of the heat exchanger, the envelope 20 is of the Exhaust side pushed onto the base body 10 until the sheath 20 on the outer Shell surface of the base body 10 rests. To achieve a sealing effect between cover 20 and base body 10 is in the area of the grooves 26 in the Envelope 20, for example, a circumferential, plastic deformation 33 in Formed a bead. The circumferential deformation 33 is expedient generated by rolling, the depth of the deformation must be designed such that the deformation 33 exerts a pressing force on the respective sealing ring 30. To the Connection of a heating water supply has the casing 20 on the burner side End section 13 on a connection piece, not shown. Not one either illustrated further connection piece for the heating water return is for example on the end face of the exhaust-side end section 14 on the base body 10.

Der Wasserkanal 25 weist entlang seines wendelförmigen Verlaufs an bestimmten Stellen einen unterschiedlichen Querschnitt auf, so dass das im Wasserkanal 25 strömende Heizwasser an den entsprechenden Stellen lokal eine unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit aufweist. Dabei wird der Strömungsquerschnitt des Wasserkanals 25 und damit die Strömungsgeschwindigkeit des Heizwassers im Wasserkanal 25 derart gewählt, dass in den Bereichen bzw. an den Stellen der wärmeübertragenden Wand 11, an denen eine hohe Wärmebelastung vorliegt, sich eine hohe Strömungsgeschwindigkeit Heizwassers, und in den Bereichen bzw. an den Stellen der wärmeübertragenden Wand 11, an denen eine geringere Wärmebelastung vorliegt, sich eine geringere Strömungsgeschwindigkeit des Heizwassers einstellt. Bereiche mit einer hohen Wärmebelastung weist die wärmeübertragende Wand 11 dort auf, wo das Heizgas im Heizgaszug 19 einen hohen Wärmeeintrag in die wärmeübertragende Wand 11 erzeugt. Die Wärmebelastung ist dabei die in der wärmeübertragenden Wand 11 vorhandene Wärmemenge pro Flächeninhalt und pro Zeit, wobei die Wärmemenge von dem vom Heizgas abgegebenen Wärmestrom bestimmt wird. Die größte Wärmebelastung liegt beim Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels in dem sich an die Brennkammer 15 anschließenden Abschnitt vor. In Strömungsrichtung des Heizgases nimmt die Wärmebelastung dann zum abgasseitigen Endabschnitt 14 hin ab. Im Bereich der Brennkammer 15 selbst ist bei dem Wärmetauscher des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine geringere Wärmebelastung anzutreffen als in dem sich an die Brennkammer 15 anschließenden Abschnitt.The water channel 25 points along its helical course at certain points a different cross-section, so that the flowing in the water channel 25 Heating water locally at different locations Has flow rate. The flow cross section of the Water channel 25 and thus the flow rate of the heating water in Water channel 25 selected such that in the areas or at the points of heat-transmitting wall 11, on which there is a high thermal load, a high flow rate of heating water, and in the areas or in the places the heat-transmitting wall 11, on which there is less thermal stress, the heating water flows at a lower speed. Areas with a high heat load has the heat transfer wall 11 where that Heating gas in the heating gas duct 19 has a high heat input into the heat-transferring wall 11 generated. The thermal load is that in the heat-transferring wall 11 amount of heat available per area and per time, the amount of heat from the heat flow emitted by the heating gas is determined. The greatest heat load lies in the heat exchanger of the present embodiment in which the Combustion chamber 15 subsequent section. In the direction of flow of the heating gas the thermal load then decreases towards the exhaust-side end section 14. In the area the combustion chamber 15 itself is in the heat exchanger of the present Embodiment encounter a lower heat load than that in which the Combustion chamber 15 adjoining section.

Zur Realisierung der an die lokalen Wärmebelastungen der wärmeübertragenden Wand 11 angepassten Strömungsgeschwindigkeiten des Heizwassers sind die Breiten X 1 bis X8 und/oder die Tiefen Y1 bis Y5 der grabenförmigen Vertiefungen 23 entsprechend variiert. So sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Windungen 25.1 und 25.2 des Wasserkanals 25 mit einer Tiefe Y1 ausgeführt. Die Breite X2 der Windung 25.2 ist dabei jedoch größer als die Breite X 1 der Windung 25.1, wodurch sich in der Windung 25.2 ein größerer Strömungsquerschnitt und damit eine geringere Strömungsgeschwindigkeit des Heizwassers einstellt. In dem Abschnitt, der sich an die Brennkammer 15 anschließt und der eine höhere Wärmebelastung aufweist, besitzen die Windungen 25.3 und 25.4 eine geringere Tiefe Y2, wobei die Breite X4 geringer ist als die Breite X3. Dadurch entsteht in der Windung 25.4 eine größere Strömungsgeschwindigkeit des Heizwassers. Die Windung 25.5 weist eine spezielle Ausführung auf, wobei sich der Querschnitt der Windung in Strömungsrichtung des Heizgases kontinuierlich erweitert. Dadurch entsteht im Bereich der Windung 25.5 eine lokale Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Wasserkanals 25. Die Windung 25.5 ist dabei am Übergang von einem Bereich mit hoher Wärmebelastung zu einem Bereich niedrigerer Wärmebelastung ausgebildet, wobei sich in den lokalen Bereichen mit einem geringeren Querschnitt mit der Tiefe Y3 eine höhere Strömungsgeschwindigkeit einstellt als in dem größeren Querschnittsbereich mit der Tiefe Y4, wobei Y3 < Y4 ist. Anschließend an die Windung 25.5 weisen die Windungen 25.6, 25.7 und 25.8, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel die gleiche Tiefe Y5 besitzen, eine größere Breite X6 bis X8 und damit einen größeren Querschnitt auf. Die sich in den Windungen 25.6 bis 25.8 einstellende geringere Strömungsgeschwindigkeit des Heizwassers ist ausreichend, um die dort vorliegende geringere Wärmebelastung abzuführen.To realize the local heat loads on the heat transfer wall 11 adjusted flow rates of the heating water are the widths X 1 to X8 and / or the depths Y1 to Y5 of the trench-shaped depressions 23 accordingly varied. Thus, in the present exemplary embodiment, the turns 25.1 and 25.2 of the Water channel 25 executed with a depth Y1. The width X2 of the turn 25.2 is however, larger than the width X 1 of the turn 25.1, which results in the turn 25.2 a larger flow cross section and thus a smaller one Setting the flow rate of the heating water. In the section that addresses the Combustion chamber 15 connects and which has a higher heat load, the Turns 25.3 and 25.4 a smaller depth Y2, the width X4 being less than the width X3. This creates a larger one in turn 25.4 Flow rate of the heating water. The turn 25.5 has a special one Execution on, wherein the cross section of the turn in the flow direction of Heating gas continuously expanded. This creates a turn 25.5 local reduction of the flow velocity within the water channel 25. The Turn 25.5 is at the transition from an area with a high thermal load to an area of lower heat load, which is in the local Areas with a smaller cross section with depth Y3 have a higher one Flow rate sets than in the larger cross-sectional area with the Depth Y4, where Y3 <Y4. Following the turn 25.5, the turns point 25.6, 25.7 and 25.8, which in the present exemplary embodiment have the same depth Y5 have a larger width X6 to X8 and thus a larger cross section. The lower flow velocity occurring in turns 25.6 to 25.8 of the heating water is sufficient to withstand the lower heat load present there dissipate.

Eine weitere Optimierung des Wärmeübergangs wird dadurch erreicht, wenn gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 die Wand 11 an den Stellen, an denen eine hoher oder die höchste Wärmebelastung bzw. Wärmestromdichte vorliegt, eine Verdickung 27 aufweist. Die Verdickung 27 ist in Figur 2 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die höchste Wärmestromdichte existiert dabei dort, wo die Querrippen 22 mit der größten Oberfläche in den Heizgaszug ragen und den Wärmestrom des Heizgases entsprechend in die Wand 11 einkoppeln. Durch die Verdickung 27 der Wand 11 in Richtung des Strömungskanals 25 wird die Tiefe Y der grabenförmigen Vertiefung 23 reduziert, wodurch sich an diesen Stellen der Strömungsquerschnitt der wärmeaufnehmenden Strömungskanals 25 verringert. Dadurch steigt die Strömungsgeschwindigkeit des Heizwassers in diesen Abschnitten bzw. an diesen Stellen an, wodurch ein besserer Wärmeübergang an diesen Stellen auftritt. Zusätzlich wird durch die stärkere Wand 11 an diesen Stellen der aus den Querrippen 22 kommende Wärmestrom gleichmäßiger auf die dem Wasserkanal 25 zugekehrte Seite der Wand 11 verteilt. Dadurch werden sogenannte Hot Spots verringert. Eine weitere Optimierungsmöglichkeit des Wärmeüberganges besteht gemäß Figur 2 darin, dass in der grabenförmigen Vertiefung 23 gegenüber den Querrippen 23 Noppen 43 ausgebildet sind, die in den Wasserkanal 25 hineinragen. Dadurch wird der von den Querrippen 22 ausgehende größte Wärmestrom besser in den Wasserkanal 25 eingeleitet.A further optimization of the heat transfer is achieved if according to the Embodiment in Figure 2, the wall 11 at the points where a high or highest heat load or heat flow density is present, has a thickening 27. The thickening 27 is indicated in Figure 2 by a dashed line. The highest Heat flow density exists where the transverse ribs 22 with the largest surface protrude into the heating gas flue and the heat flow of the heating gas into the wall accordingly 11 couple. Through the thickening 27 of the wall 11 in the direction of the flow channel 25, the depth Y of the trench-shaped depression 23 is reduced, as a result of which Set the flow cross section of the heat-absorbing flow channel 25 reduced. This increases the flow rate of the heating water in it Sections or at these points, which results in better heat transfer to these Places occurs. In addition, through the thicker wall 11 at these points the from Transverse fins 22 heat flow coming more evenly to the water channel 25 facing side of the wall 11 distributed. This reduces hot spots. A further possibility for optimizing the heat transfer exists according to FIG. 2 in that in the trench-shaped recess 23 opposite the transverse ribs 23 knobs 43 are formed which protrude into the water channel 25. This will make the Transverse ribs 22 outgoing greatest heat flow better introduced into the water channel 25.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel geht aus Figur 3 hervor. Bei dem in Figur 3 dargestellten Grundkörper 10 eines Wärmetauschers sind die Tiefen Y der einzelnen Windungen 25.1 bis 25.7 im Wesentlichen gleich groß. Die Breiten X1 bis X7 der grabenförmigen Vertiefungen 23 sind, wie im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, an die entsprechenden lokalen Wärmebelastungen im Grundkörper 10 angepasst. Hierbei ist die Breite X2 der Windung 25.2 größer als die Breite X3 der Windung 25.3 und die Breite X3 der Windung 25.3 größer als die Breite X4 der Windung 25.1. Ab der Windung 25.5 nehmen die Breiten X5, X6 und X7 wieder zu, wobei X5 < X6 < X7 ist. Dadurch werden unterschiedliche Querschnitte des Wasserkanals 25 realisiert, so dass innerhalb dieser Windungen unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten für das Heizwasser auftreten.Another embodiment is shown in Figure 3. In the case of FIG. 3 illustrated base body 10 of a heat exchanger are the depths Y of the individual Windings 25.1 to 25.7 are essentially the same size. The widths X1 to X7 of the trench-shaped depressions 23 are, as in the exemplary embodiment according to FIG the corresponding local heat loads in the base body 10 are adapted. Here is the width X2 of the turn 25.2 is greater than the width X3 of the turn 25.3 and the Width X3 of the turn 25.3 is greater than the width X4 of the turn 25.1. From the turn 25.5 the widths X5, X6 and X7 increase again, where X5 <X6 <X7. Thereby Different cross sections of the water channel 25 are realized, so that within these turns have different flow rates for the heating water occur.

Wesentlich für das Ausführungsbeispiel in Figur 3 ist, dass an Stellen mit einer großen Wärmebelastung im Wasserkanal 25 zusätzliche wasserseitige Rippen 41 und/oder Strömungsschikanen 42 und/oder Noppen 43 vorhanden sind. Die Strömungsschikanen 42 sind dabei in Strömungsrichtung des Heizwassers geneigt mit einem Winkel von beispielsweise 45° angebracht. Durch die Rippen 41 wird die wärmeübertragende Oberfläche innerhalb des Wasserkanals 25 erhöht und damit die Wärmeübertragung verbessert. Die Strömungsschikanen 42 führen zu Turbulenzen und durch Vermischung der Grenzschichten an der inneren Wandung des Wasserkanals 25 zu einem erhöhten Wärmeübergang vom Grundkörper 10 zu dem im Wasserkanal 25 strömenden Heizwasser. Die Strömungsschikanen 42 können dabei so ausgeführt sein, dass sie gleichzeitig auch Wärme abführen und dadurch die wärmeübertragende Oberfläche vergrößern. Durch die Anordnung der Strömungsschikanen in einem Winkel von ca. 45° kommt es zu einer Mischung unterschiedlicher Strömungsfäden, wodurch die sich im Wasserkanal 25 bildende Temperaturschichtung gestört und die an der Wand 11 strömende heiße Schicht mit den beabstandeten kälteren Schichten vermischt wird. Dadurch wird zusätzlich der Wärmeübergang erhöht und das Sieden des Heizwassers vermieden. It is essential for the exemplary embodiment in FIG. 3 that at locations with a large Heat load in the water channel 25 additional ribs 41 and / or on the water side Flow baffles 42 and / or knobs 43 are present. The flow chicanes 42 are inclined in the flow direction of the heating water at an angle of for example 45 ° attached. Through the ribs 41, the heat transfer Surface within the water channel 25 increases and thus the heat transfer improved. The flow baffles 42 lead to turbulence and through mixing the boundary layers on the inner wall of the water channel 25 to an increased Heat transfer from the base body 10 to that flowing in the water channel 25 Heating water. The flow baffles 42 can be designed so that they also dissipate heat and thereby the heat transfer surface enlarge. By arranging the flow baffles at an angle of approx. 45 ° there is a mixture of different flow threads, which results in the Water layer 25 forming temperature stratification disturbed and that on the wall 11 flowing hot layer is mixed with the spaced colder layers. This also increases the heat transfer and the boiling of the heating water avoided.

Schließlich ist eine Ausbildung zumindest einer Windung 25.7 mit Längsrippen 44 möglich, die in ihrer Höhe derart im Wasserkanal 25 angeordnet sein können, dass sich der Strömungskanal bzw. die Windung an der entsprechenden Stelle in einzelne parallel geschaltete Einzelkanäle 45 aufteilt, so dass innerhalb einer Windung im Wasserkanal 25 unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten entstehen. Dadurch wird die wärmeübertragende Oberfläche auf einen maximal möglichen Wert erhöht. Die Ausbildung von wasserseitigen Rippen 41 und/oder Strömungsschikanen 42 und/oder Noppen 43 und/oder Längsrippen 44 ist auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figur 1 und 2 möglich.Finally, at least one turn 25.7 is formed with longitudinal ribs 44 possible, which can be arranged in height in the water channel 25 in such a way that the flow channel or the winding at the corresponding point in individual parallel divides switched individual channels 45 so that within one turn in the water channel 25 different flow velocities arise. This will make the heat transfer surface increased to a maximum possible value. The Formation of water-side ribs 41 and / or flow baffles 42 and / or Knobs 43 and / or longitudinal ribs 44 is also in the embodiments according to the Figure 1 and 2 possible.

Die beschriebenen Wärmetauscher sind nicht nur für die Verwendung in Heizgeräten möglich, sondern es ist auch denkbar, die Ausbildung der Strömungskanäle 19 und 25 für einen Wärmetauscher zum Kühlen zu verwenden. The heat exchangers described are not only for use in heaters possible, but it is also conceivable to design the flow channels 19 and 25 for to use a heat exchanger for cooling.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Grundkörperbody
1111
wärmeübertragende Wandheat transfer wall
1313
brennerseitiger Endabschnittburner end section
1414
abgasseitiger Endabschnittexhaust-side end section
1515
Brennkammercombustion chamber
1717
Öffnungopening
1818
Abgasöffnungexhaust port
1919
wärmeabgebender Strömungskanal/Heizgaszugheat-emitting flow channel / heating gas flue
2020
Umhüllungwrapping
2121
Längsrippenlongitudinal ribs
2222
Querrippentransverse ribs
2323
grabenförmige Vertiefungtrench-shaped depression
2424
Wandwall
2525
wärmeaufnehmender Strömungskanal/Wasserkanalheat-absorbing flow channel / water channel
25.1 bis 25.825.1 to 25.8
Windungenturns
2626
Nutgroove
2727
Verdickungthickening
3030
Dichtringseal
3333
Verformungdeformation
4141
Rippenribs
4242
Strömungsschikanenflow baffles
4343
Noppenburl
4444
Längsrippenlongitudinal ribs
4545
Einzelkanäleindividual channels
5050
Füllkörperpacking

Claims (11)

Wärmetauscher mit einem Grundkörper, in dem ein wärmeabgebender Strömungskanal für ein wärmeabgebendes Medium und ein wärmeaufnehmender Strömungskanal für ein wärmeaufnehmendes Medium ausgebildet sind, wobei über eine am Grundkörper ausgebildete wärmeübertragende Wand eine Wärmeübertragung vom wärmeabgebenden Medium auf das wärmeaufnehmende Medium stattfindet und wobei der wärmeaufnehmende Strömungskanal wendelförmig entlang der wärmeübertragenden Wand geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeaufnehmende Strömungskanal (25) entlang seiner wendelförmigen Erstreckung lokal unterschiedliche Strömungsquerschnitte derart aufweist, dass die Strömungsgeschwindigkeit des innerhalb des wärmeaufnehmenden Strömungskanals (25) strömenden wärmeaufnehmenden Mediums an die Wärmebelastung des entsprechenden Bereiches der wärmeübertragenden Wand (11) anpassbar ist.Heat exchanger with a base body, in which a heat-emitting flow channel for a heat-emitting medium and a heat-absorbing flow channel for a heat-absorbing medium are formed, heat transfer from the heat-emitting medium to the heat-absorbing medium taking place via a heat-transferring wall, and the heat-absorbing flow channel being helical along of the heat-transferring wall, characterized in that the heat-absorbing flow channel (25) has locally different flow cross-sections along its helical extension in such a way that the flow velocity of the heat-absorbing medium flowing within the heat-absorbing flow channel (25) to the thermal load of the corresponding area of the heat-transferring wall ( 11) is customizable. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite der wärmeübertragenden Wand (11) Windungen (25.1 bis 25.8) ausgebildet sind, die den wärmeaufnehmende Strömungskanals (25) bilden, und dass der Querschnitt der Windungen (25.1 bis 25.8) lokal an die Wärmebelastung des entsprechenden Bereiches der wärmeübertragenden Wand (11) anpassbar ist.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that on the outside of the heat-transmitting wall (11) windings (25.1 to 25.8) are formed which form the heat-absorbing flow channel (25), and in that the cross-section of the windings (25.1 to 25.8) locally to the Heat load of the corresponding area of the heat-transferring wall (11) can be adjusted. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Windungen (25.1 bis 25.8) über eine entsprechende Breite (X) und/oder Tiefe (Y) im entsprechenden Bereich der wärmeübertragenden Wand (11) einstellbar ist.Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the cross section of the windings (25.1 to 25.8) can be adjusted over a corresponding width (X) and / or depth (Y) in the corresponding region of the heat-transmitting wall (11). Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeübertragende Wand (11) in Bereichen mit einer hohen Wärmebelastung eine Verdickung (27) aufweist. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat-transmitting wall (11) has a thickening (27) in areas with a high thermal load. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Verdickung (27) der Strömungsquerschnitt des wärmeaufnehmenden Strömungskanals (25) reduzierbar ist.Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the thickening (27) of the flow cross section of the heat-absorbing flow channel (25) can be reduced. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeaufnehmende Medium innerhalb des wärmeaufnehmenden Strömungskanals (25) in den Bereichen der wärmeübertragenden Wand (11) mit einer hohen Wärmebelastung eine höhere Strömungsgeschwindigkeit besitzt als in den Bereichen mit einer geringeren Wärmebelastung.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat-absorbing medium within the heat-absorbing flow channel (25) has a higher flow rate in the areas of the heat-transferring wall (11) with a high heat load than in the areas with a lower heat load. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im wärmeaufnehmenden Strömungskanal (25) den Querschnitt verengende Rippen (41) und/oder Noppen (43) zur Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche angeordnet sind.Heat exchanger according to Claim 1, characterized in that ribs (41) and / or knobs (43) narrowing the cross section are arranged in the heat-absorbing flow channel (25) in order to enlarge the heat-transferring surface. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im wärmeaufnehmenden Strömungskanal (25) Strömungsschikanen (42) zur Vermischung des im Strömungskanal (25) strömenden wärmeaufnehmenden Mediums ausgebildet sind.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that flow baffles (42) are formed in the heat-absorbing flow channel (25) for mixing the heat-absorbing medium flowing in the flow channel (25). Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsschikanen (42) zur Strömungsrichtung des wärmeaufnehmenden Mediums in einem Winkel von ca. 45° angeordnet sind.Heat exchanger according to claim 8, characterized in that the flow baffles (42) are arranged at an angle of approximately 45 ° to the flow direction of the heat-absorbing medium. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im wärmeaufnehmenden Strömungskanal (25) Längsrippen (44) ausgebildet sind, die die Windung (25.1 bis 25.8) in einzelne parallel geschaltete Einzelkanäle (45) aufteilen, derart, dass sich innerhalb der jeweiligen Windung (25.1 bis 25.8) unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten einstellen. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that longitudinal ribs (44) are formed in the heat-absorbing flow channel (25), which divide the winding (25.1 to 25.8) into individual parallel individual channels (45) such that within the respective winding (25.1 to 25.8) set different flow velocities. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Grundkörper (10) eine nach außen hin grabenförmige, wendelförmige Vertiefung (23) ausgebildet ist und dass der Grundkörper (10) von einer separaten Umhüllung (20) umschlossen ist, so dass die Vertiefung (23) den wärmeaufnehmende Strömungskanal (25) bildet.Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that an outwardly trench-shaped, helical depression (23) is formed on the base body (10) and that the base body (10) is enclosed by a separate sheath (20), so that the depression (23) forms the heat-absorbing flow channel (25).
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