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Elektrisch beheizter Durchlauferhitzer
Die Erfindung bezieht
sich auf einen elektrisch beheizten Durchlauf-
erhitzer, bei dem die
in Inneren eines Mantelrohres strömende Flüssig-keit von wendelförmig
an der Aussenwandung dieses Rohres - dicht an-liegend in entsprechend im Rohrmantel
angeorlneten, konkaven Rundsicken -verlaufenden Rohrheizkörpern
erhitzt wird.
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Solche Geräte weisen den Nachteil eines geringen Wirkungsgrades
auf,
weil das zu erhitzende Wasser nur zu einem Teil an die Wan.iung
heran-kommt. Die Wassergeschwindigkeit müsste sehr klein und die Heizfläche
unverhältnif;mzssig gross jewühlt werden, um in derartigen -.-:rhitzerr.
eine zufriedenstellende lufheizung zu erzielen. Allein z:clicn -regen
der ichwierigkeiten des Anschluszes der elektrischen Leitung
tiolcher Heizung sowie aus Raumgründen ist dies unmöglich, ganz zu Schweigen
von den anderen bekannten, in solchen Fällen auftretenden Schwierig-keiten
und Nachteilen. Auch das
genannten Sicken auf
die. Innenseite des Mantelrohres schafft
hier keine Elbhilfe. Im Gegen-teil werden durch so entstehenden, mehr turbulenten
Strömungscharakter -neben dem damit bedingten wärmetechnischen Nachteil
für die in Rede
stehende Anordnung - zusätzliche wasserführungstechnische
Probleme ge-
schaffen, wie etwa die Gefahr von Blasenbildungen, ungleiche
Tempera-turen an verschiedenen Stellen im Rohr mit entsprechender Überhitzungs-gefahr
an manchen Stellen, Wasserschlägen usw.
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Um eine schnellere Aufhetzung der Flüssigkeit bei besserer
Ausnutzung
der Heizenergie zu erzielen, hat man
deshalb bereits versucht, in einem
von ausnen beheizten Mantelrohr
ein Rippenrohr anzuordnen, dessen mit
relativ geringer Steigung
wendelförmig gestaltete Aussenrippen mit der Innenwand des Mantelrohres dicht abschliessen
und so eine Wendelführung entlang der Innenwand des Mantelrohres für das im Inneren
des Rippenrohres zugeführte und an seiner oberen Stirnseite überströmende Wasser
bilden. .
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Das hier vorgesehene, an sich schon sehr strömungsungünstige und fertigungstechnisch
teuere Rippenrohr ist aber überaus anfällig gegen Wasserstein, welcher bereits ab
etwa 500C in stärkerem Maße auszufallen beginnt. Die eckigen und enge Querschnitte
aufweisenden Konturen des Rohres schaffen besonders gute Ansatzmöglichkeiten für
solche Ablagerungen, welche den gesamten Durchlauferhitzer alsdann unbrauchbar zu
machen vermögen. Ein derartiges Rohr lässt sich auch schlecht zu Reinigungszwecken
demontieren.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe war es, einen Durchlauferhitzer
zu schaffen, der wohl beste Ausnutzung der Heizleintu ng zulässt und Wasser hoher
Temperatur in grösserer Ausflussgeschwindigkeit aus einem kleinräumigen Gerät liefert,
dabei aber weitgehende Sicherheiten gegen Beeinträchtigung durch Wasserstein bietet,
leicht zu demontieren und zu reinigen ist und aus fertigungstechnisch einfachen
Teilen besteht.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die vorliegende Erfindung an Durchlauferhitzern
mit von aussen beheiztem Mantelrohr gelungen, welche sich insbesondere auszeichnet
durch ein inneres, glattwandiges Zentralrohr, welches, zwischen seiner Aussenwandung
und der Innenwandung des gesickten (gewellten) Mantelrohres wendelförmige Kanäle
bildend, dicht an die - nach innen zu konvexen - Sickenxandungen des Mantelrohres
anliegend angeordnet ist, und dabei an einem seiner Stirnenden über das Stirnende
des gesickten Mantelrohres hinausragt, und an seinem anderen Stirnende Durchtrittsöffnungen
zum mittels Stirndeckel verschlossenen Mantelrohr freilässt.
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Als vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, die Tiefe der die Rohrheizkörper
aufnehmenden Sicken mindestens 098mal Rohrheizkörperdurchmesser zu gestalten. Die
genannten Durchtrittsöffnungen können auf vielerlei Weise geschaffen werden, z.B.
durch entsprechende Aussparungen im Rohrmantel an einem Ende des Zentralrohres.
Die
gewendelten Wasserkanäle weisen bei der ausführung nach der Erfindung cI
ne strömungstechnisch günstige Form auf und bieten dem Wasserstein schlechte
Ansatzflächen. Das Wasser wird aber zwangsläufig direkt mit dem beheizten Mantel
in Verbindung gebracht. Bei Befestigung des Zentralrohres nur durch Hafteng (einfaches
Einschieben mit entsprechendem Sitz) kann eine Demontage und Reinigung ausserdem
ganz besonders einfach vorgenommen werden.
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Durch Verbindung eines einzelnen oder auch mehrerer in Reihe oder
parallel geschalteter Durchlauferhitzer mit ihren Flüssigkeitsein-und Auslaßkanälen
derart, dass die zum Verbrauch zu entnehmende Flüssigkeit durch das Zentralrohr
nach unten abläuft, verhindert man vorteilhafterweise ein starkes Nachwärmen der
Rohrheizkörper bei Absperrung des Entnahmeventils, denn die somit nachdem noch in
den Kanälen verbleibende Flüssigkeit vermag die Nachheizwärme der Heizkörper grösstenteils
aufzunehmen.
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Mehrgängige Anordnung der wendelförmig am Mantelrohr aussen verlaufenden
Rohrheizkörper und der zugehörigen Nicken ermöglicht Heranführung extrem hoher Heizleistungen
auf kleiner Fläche - was sich bei Durchlauferhitzern naturgemäss besonders vorteilhaft
auswi rkt .
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Für die Ausbildung der Anordnung bzw. Verbindung der Rohrheizkörper
mit dem äusseren Mantelrohr ergeben sich manigfache Möglichkeiten, so z.B. die Ausbildung
als Schraubverbindung; ferner aber auch als einfache Pressverbindung oder aber derart,
dass zusätzlich die Rohrheizkörper in die wendelförmig verlaufenden Sicken eingelötet
sind, derart, dass die dem Mantelrohr abgewandte Seite der Heizkörper zusammen mit
der Lotfüllung jeweils eine ebene, beiderseits mit den Aussenwänden der Sicken des
Mantelrohres verbundene Fläche bildet, wobei eine Abflachung der dem Mantelrohr
abgewandten Seite der Heizkörper vorgenommen wird. Der durch Art und Grösse der
Sicken schon sehr gute Wärmekontakt Heizkörper zu Mantelrohrwand (und damit zum
nasser) wird natürlich durch die zuletzt beschriebene Ausbildung
noch
wesentlich verbessert, denn in diesem Fall grenzt nur noch ein Bruchteil der Rohrheizkörper-itantelfl'=ehe
an die Atmosphäre, während der grösste Teil dieser Fläche wie gesagt dichten Kontakt
mit der Wandung des äusseren Mantelrohres hat. Auf der anderen Seite bietet eine
Ausbildung als Schraubverbindung grosse Montagevorteile. Letztere Verbindung kann
aber auch ebenso gut nach Aufbringen der Heizkörper zu einer formschlüssig ineinander
gepassten und dann gelöteten Verbindung (wie oben geschildert) ausgestaltet werden.
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weitere Einzelheiten der Erfindung sind ersichtlich aus dem nachfolgend
anhand von Zeichnungen erörterten Ausführungsbeispiel derselben.
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Es zeigen: Figur 1 ein Aggregat mit zwei in Reihe geschalteten Heizsäulen,
Figur 2 eine vereinfachte Draufsicht auf den in Figur 1 gezeigten Durchlauferhitzer,
Figur 3 in Vergrösserung und vereinfacht dargestellt einen in einer Aussensicke
liegenden Rohrheizkörper in nicht eingelötetem und flachgeschlagenen Zustand und
Figur 4 eine Abbildung gemäss Figur 3, wobei jedoch der Heizkörper flachgeschlagen
und anschliessend verlötet ist. In Figur 1 sind zwei in Reihe geschaltete Heizsäulen
1, 2 - bestehend jeweils im wesentlichen aus dem mit Sicken 5 versehenen Mantelrohr
4, den darauf angeordneten Heizkörpern 24a, b, c und dem Zentralrohr 25 - durch
Löten mit Flansch 3 fest verbunden. Der Flansch 3 wiederum ist mittels eines Flanschdichtungsringes
6 und einer lediglich angedeuteten Verschraubung 7 mit der als Forn.teil
ausgebildeten,
beiden Heizsäulen gemeinsamen Flanschplatte 8 flüssigkeitsdicht verbunden. Diese
Flanschplatte 8 weist neben Flüssigkeitsein- 9 und -sustrittsöffnung 10 auch Flüssigkeitsleitkanäle
11 auf und beinhaltet im Flüssi gkeitseinlaufkanal 12 eine über Metallröhrchen
13 mit einem Differenzdruckschalter 14 in üblicher Weise verbundene Venturidüse
15.
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Die Heizsäulen 1, 2 sind (wie auch aus Figur 2 ersichtlich)
mittels einer Halbrundschelle 16 an dem mit entsprechenden muldenförmigen Vertiefungen
versehenen, sogenannten Tragegestell 17 durch Verschraubungen 19 befestigt.
Das Tragebestell 17 wird an einer Rückrand 20 - ebenfalls mittels Verschraubung
18 - gehalten. In der Halbrundsahelle 16 sind in Längsrichtung verlaufende Sicken
21 vorgesehen, in welche das ächaltgerätefühlrohr 22 eines - schematisch
dargestellten - Sicherheitstemperaturbegrenzers 23 eingeführt ist, der die Aufgabe
hat, die in wendelförmigen, in diesem Fall bei-spielsweise dreigängigen Sicken
5 angebrachten Heizkörper 24a, 24b, 24c durch rechtzeitiges Unterbrechen des Stromkreises
vor Übertemperaturen - wie sie zum Beispiel bei m Trockengehen eines Gerätes
vor-kommen können - zu schützen. Die dreigängige Ausführung ist hier - bei
entsprechender Schaltung - gewählt, um eine symmetrische Be-lastung des Netzes
in allen Leistungsstufen sicherzustellen.
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Die Stirndeckel 26a, b sind an den Mantelrohren 4 angelötet oder in
sonst herkömmlicher Weise nach aussen hin wasserdicht befestigt. Die Zentralrohre
25, welche an den stirndeckelseitigen Enden zinnenförmige Durchtrittsöffnungen 27
besitzen, werden formschlüssig in die Mantelrohre 4 eingebracht, wodurch automatisch
die zur wendel-förmigen Führung der Flüssigkeit entlang der Innenwand
des beheiz-ten Mantelrohres 4 benötigten Kanäle 28 entstehen.
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Wie aus Figur 3 ersichtlich, liegt normalerweise nur etwa die
Hälfte
der Reizkörperoberfläche an der Manielrohrwandung an. Ein Flachschlagen der
Heizkörper 24a, b, a und zusätzliches Verlöten derselben mit den Mantelrohr
ergibt aber einen noch besseres
Wärseübergant, weil, wie aus der Figur
4 deutlich zu erkennen,
statt bisher-ca. die Hälfte nunmehr
gut zwei Drittel der Rohrheizkörperoberfläche rxit dem Mantelrohrmaterial in Berührung
stehen, so dass der Wärmeaustausch mit dem Viasser nun über eine
grössere
Fläche erfolgen kann.
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Die Funktionsweise des Gerätes wird anhand des Durchlaufweges des
zu erhitzenden Wassers erklärt: Das Viasuer gelangt zunächst durch die Eintrittsöffnung
9 über
die Venturidüse 15, welche im Viassereinlaufkanal 12 eingebracht ist,
in das Zentralrohr 25 der Heizsäule z. Beim Durchfliessen der Venturidüse 15 wird
vermittels des Fliess- bzw. Staudruckes des Wassers ein nicht gezeigter Stössel
im Differenzdruckschalter 14 betätigt, welcher seinerseits bei kleinerer Durehflussmenge
des Wassers zunächst über das - nicht gezeichnete - Schaltschütz der Heizsäule 1,
bei grösseren Durchflussmengen zusätzlich über das, ebenfalls nicht dargestellte,
Schaltschütz der Heizsäule 2,-im ersteren Fall die Heizkörper 24a, 24b, 24c der
Heizsäule 1, im letzteren Fall die Heizkörper 24a, 24b, 24c der Heizsäule 2 einschaltet.
Das 71asser strömt weiter durch die zinnenförmigen Durchtrittsöffnungen 27 in die
Kanäle 28, in `enen es alsdann wendelförmig zu den in der Flanschplatte (Formteil)
8 gelegenen Wasserleitkanälen 11 geführt wird, um zur Heizsäule 1.zu gelangen. Dort
fliesst das @;iasser nun z u e r s t durch die Wendelkanäle 28 und dann durch die
zinnenförmigen Durchtrittsöffnungen 27 des Zentralrohres 25 und schliesslich durch
das Zentralrohr selbst zu der Heisswasser-Austrittsöffnung 10. Der Neg des Wassers
ist durch Pfeile versinnbildlicht.
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Es ist durchaus möglich, in- die untere, allen Heizsäulen gemein-same
Flanschplatte 8 auch den Unterteil des Differenzdruckschalter-Gehäuses mit einzubauen,
wie dies bereits bei Armaturen tragenden Grundplatten bzw. Grundteilen in
ähnlichen Fällen getan worden ist.