AT410370B

AT410370B - Wärmetauscher sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: AT410370B
Application number: AT210598A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2003-04-25
Also published as: ATA210598A; DE19961638A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei bekannten derartigen Wärmetauschern ist zwar ein Bereich des Wärmetauschers in Form einer ebenen Spirale ausgebildet, der aus einem im Querschnitt runden Glattrohr hergestellt ist, die sich allerdings an eine zylindrische Wendel anschliesst. Dadurch ergibt sich ein relativ langer Wär- metauscher und damit auch ein entsprechend langer Brennraum. Ein solcher erfordert wieder einen entsprechend langen Brenner, bei dem die Gefahr einer ungleichmässigen Verbrennung besteht. Ausserdem ist durch die verwendeten runden Glattrohre ein intensiver Wärmeaustausch zwischen den Brenngasen und dem Rohr des Wärmetauschers auf einen relativ kleinen Bereich beschränkt.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Wärmetauscher der ein- gangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch einen sehr kompakten Aufbau auszeichnet und einen entsprechend kompakten Aufbau eines Brennraumes ermöglicht.

Erfindungsgemäss wird dies bei einem Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Massnahmen wird erreicht, dass sich zwischen den Windungen des Wärmetauschers ein relativ kleiner Spalt ergibt, wodurch ein höherer Wärmeübergang sicherge- stellt ist, als dies bei den bekannten Wärmetauschern der eingangs erwähnten Art der Fall ist.

Ausserdem ergibt sich durch die vorgeschlagenen Massnahmen ein sehr kompakter und kurzer Aufbau des Wärmetauschers, der den Einsatz grossflächiger Brenner mit relativ kurzen Flammen ermöglicht, wodurch eine sehr gleichmässige Beaufschlagung des Wärmetauschers möglich ist und auch ein sehr kompakter Aufbau einer Heizeinrichtung möglich wird
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Heizeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des An- spruches 2 vorzuschlagen, die sich durch einen sehr kompakten Aufbau auszeichnet.

Erfindungsgemäss wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2 erreicht
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau der Heizein- nchtung. Dabei ist auch sichergestellt, dass die Brenngase des Brenners nicht ungenützt durch das freie Zentrum des Wärmetauschers weitgehend hindurchströmen können.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich eine sehr gute Führung der Brenn- bzw. Ab- gasführung Dabei ist auch eine Auslegung des Wärmetauschers als Brennwert-Wärmetauscher möglich. Dabei ist es lediglich erforderlich, im untersten Bereich des Brennraumes einen Konden- satabfluss vorzusehen
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemässen Wärmetauschers vorzuschlagen
Erfindungsgemäss werden daher die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 4 vorge- schlagen
Durch diese Massnahmen ergibt sich eine sehr einfache Herstellung eines erfindungsgemässen Wärmetauschers, wobei auf einfache Weise die Spalte zwischen den einzelnen Windungen sicher- gestellt werden können, was durch die Steigung der Kegelmantelfläche bedingt ist.

Durch die Massnahmen gemäss dem Anspruch 5 ist es auf einfache Weise möglich, übliche im Querschnitt runde Rohre zur Herstellung eines erfindungsgemässen Wärmetauschers zu verwen- den, wobei auch die Möglichkeit besteht, das Verhältnis von längerer zur kürzerer Achse des Quer- schnittes des ovalen Rohres entsprechend frei zu wählen. Dabei ergibt sich bei einem grösseren Verhältnis ein grösserer Bereich der Oberfläche des Rohres, in dem sich ein sehr guter Wärmeaus- tausch ergibt, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers steigt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung unter Verwendung erfindungsgemässer Wärmetauscher vorzuschlagen.

Erfindungsgemäss wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 6 erreicht.

Durch diese Merkmale ergibt sich ein sehr einfacher Zusammenbau der Heizeinrichtung.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemässen Wärmetauscher in Ansicht,
Fig. 2 den Wärmetauscher nach der Fig. 1 im Schnitt gemäss der Linie 11-11 in der Fig. 1,
Fig. 3 schematisch das Herstellungsverfahren für einen Wärmetauscher nach der Fig. 1 und 2 und
Fig. 4 eine erfindungsgemässe Heizeinrichtung

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelteile.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, ist ein erfindungsgemässer Wärmetauscher 1 in Form einer aus einem Glattrohr hergestellten Spirale 21 ausgebildet. Diese Spirale 21 ist, wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, eben ausgebildet. Weiters ist aus der Fig. 2 zu ersehen, dass der Wärmetauscher 1 aus einem Glattrohr mit ovalem Querschnitt 17 hergestellt ist.

Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, wird ein Glattrohr 12 mit rundem Querschnitt 15 zwischen zwei Quetschrollen 14 hindurchgeführt und zu einem ovalen Glattrohr 16 verformt. Dieses wird anschliessend auf einen kegeligen Dorn 13 aufgewickelt.

Dabei wird das ovale Glattrohr 16 aufgrund des beim wickeln erforderlichen Zuges weiter zum Querschnitt 17 verformt, dessen längere Querschnittsachse verlängert ist.

Nach dem Abnehmen der Spirale 19 vom kegeligen Dorn 13 wird diese mittels zweier Druck- platten 22 in eine im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der kegeligen Spirale 19 verlaufende Ebene gepresst und damit ein erfindungsgemässer Wärmetauscher 1 fertiggestellt.

Fig. 4 zeigt eine Heizeinrichtung unter Verwendung erfindungsgemässer Wärmetauscher 1. Die- se Heizeinrichtung weist einen Brennraum 23 auf, in dem ein Sturzbrenner 2 angeordnet ist, über dem ein Abgassammler 9 angeordnet ist, und der mit einem Gemisch versorgbar ist.

Konzentrisch und in einem Abstand von der Innenseite eines Mantels 20 des Brennraumes 23 ist eine Isolierung 3 angeordnet, die bis zu dem Wärmetauscher 1 reicht. Dabei dient der Ringraum 24 zwischen dem Mantel 20 und der Isolierung 3 als Abgasführung.

Der Wärmetauscher 1 ist mehrschichtig aufgebaut, wobei jede Schicht 1" gemäss dem in der Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher 1 aufgebaut ist. Allerdings sind die inneren Enden der einzel- nen Schichten 1", bzw. Spiralen 21, mit einem Umlenk-Kasten 8 verbunden. Die äusseren Enden der Spiralen 21 sind durch den Mantel 20 des Brennraumes 23 hindurchgeführt und mit zwei Anschlusskästen 5,6 verbunden, die mittels einer Trennwand 25 voneinander getrennt sind. Dabei ist die dem Brenner 2 nächste Spirale 21 mit dem Anschlusskasten 6 verbunden, an dem eine Rücklaufleitung 26 angeschlossen ist.

Die beiden weiteren Spiralen 21 sind mit dem Anschlusskasten 5 verbunden und somit hydrau- lisch parallel geschaltet. An dem Anschlusskasten 5 ist eine Vorlaufleitung 7 angeschlossen.

Der zentrale Bereich des Wärmetauschers 1 ist an der dem Brenner 2 zugekehrten Seite von einer Isolierplatte 4 abgedeckt.

An der Unterseite ist der Brennraum 23 von einem konvex gekrümmten Boden 10 abgeschlos- sen, der mit einem Kondensatablauf 11versehen ist.

Im Betrieb strömen die Brenngase des Brenners 2 zum Wärmetauscher 1 und geben an diesen Wärme ab. Nach dem Durchströmen aller drei Schichten 1" des Wärmetauschers 1, wobei die Brenngase die Spalte 27 zwischen den Windungen des ovalen Glattrohres 16 durchdringen, ver- lassen die Abgase den Wärmetauscher durch den Ringraum 24.

Im Bereich des Bodens 10 strömen die Abgase nach aussen und umströmen die zweitäusser- sten Windungen der drei Schichten 1" und steigen im Ringraum 24 auf und werden über den Abgassammler 9 in einen nicht dargestellten Kamin geleitet.

Beim Wärmetauscher 1 wird zuerst die dem Brenner 2 nächste Schichte 1" danach der Um- lenk-Kasten 8 und anschliessend die beiden unteren Schichten 1" durchströmt. Das entsprechend erwärmte Wasser gelangt über den Anschlusskasten 5 zur Vorlaufleitung 7
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmetauscher in Form einer im wesentlichen ebenen Spirale, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) aus einem im Querschnitt ovalen Glattrohr (16) hergestellt ist, wobei die Wickelachse parallel zur längeren Achse des Querschnitts des Glattrohres (16) verläuft und zwischen den einzelnen Windungen Spalte (27) vorgesehen sind.

Claims

2. Heizeinrichtung mit einem Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei der von einem Brenner (2) beaufschlagter Wärmetauscher (1) in einem Brennraum (23) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) einen mehrschichtigen Aufbau aufweist, wobei nahe dem Zentrum ein im wesentlichen in axialer Richtung verlaufender Umlenk- kasten (8) vorgesehen ist und die äusseren Enden zumindest zweier Schichten (1") des <Desc/Clms Page number 3> Wärmetauschers (1) durch den Mantel (20) eines Brennraumes (23) zu je einem Anschlusskasten (5, 6) geführt sind, an denen eine Vorlaufleitung (7) und eine Rücklauflei- tung (26) angeschlossen sind und der zentrale Bereich des Wärmetauschers (1)an der dem Brenner (2) zugekehrten Seite von einer Isolierplatte (4) überdeckt ist.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Brennraum (23) ein Sturzbrenner (2) angeordnet ist und im Inneren des Brennraumes (23) im wesentlichen konzentrisch zu dessen Mantel (20) und im Abstand zu diesem angeordnete Isolierplatten (3) vorgesehen sind, die mit dem Mantel (20) des Brennraumes (23) einen Ringraum (24) für die Abgase definieren.

4. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, dass ein im Querschnitt ovales Glattrohr (16) entlang einer Kegel- mantelfläche aufgewickelt wird und die so hergestellte kegeligen Spirale (19) in eine zur Längsachse der kegeligen Spirale (19) im wesentlichen senkrechte Ebene gepresst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufwickeln des Roh- res (16) auf die Kegelmantelfläche ein im Querschnitt rundes Glattrohr (12) in eine ovale Form gepresst wird.

6. Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die inneren Enden mehrerer Schichten (1") hergestellter Spiralen (21) mit dem Umlenk-Kasten (8) verbunden werden und die äusseren Enden der Spiralen (21) durch Öffnungen des Mantels (20) des Brennraumes (23) hindurchgeführt und mit zwei Anschlusskästen (5,6) verbunden werden.

HIEZU 3 BLATT ZEICHNUNGEN