DE202014008424U1

DE202014008424U1 - Wärmeübertrager für einen Warmwasserbereiter und Warmwasserbereiter

Info

Publication number: DE202014008424U1
Application number: DE202014008424.6U
Authority: DE
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2016-01-26
Anticipated expiration: 2024-10-24

Abstract

Wärmeübertrager (1) für einen Warmwasserbereiter, wobei der Wärmeübertrager (1) aus einem ersten Rohr (10) und einem zweiten Rohr (20) besteht, wobei das erste Rohr (10) und das zweite Rohr (20) parallel zueinander geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (10) wenigstens einen Aufnahmebereich (11) zur Aufnahme wenigstens eines Rohrendes (21) des zweiten Rohres (20) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für einen Warmwasserbereiter, wobei der Wärmeübertrager wenigstens aus einem ersten Rohr und aus einem zweiten Rohr besteht, wobei das erste Rohr und das zweite Rohr parallel zueinander geschaltet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Warmwasserbereiter.
Wärmeübertrager für Warmwasserbereiter dienen der Erwärmung von Wasser. Hierzu wird der Wärmeübertrager von einem Wärmeträgermedium durchflossen, wobei Wärme vom Wärmeträgermedium an das Speicherwasser im Warmwasserbereiter abgegeben wird. Um die Wärmeübertragungsfläche zu vergrößern und dadurch die Wärmeübertragung zu verbessern, werden im Stand der Technik Wärmeübertrager, die als Doppelrohrschlange oder als Mehrfachrohrschlange ausgebildet sind, verwendet.
Beispielsweise zeigt die EP 0 003 209 A1 einen Warmwasserbereiter mit einer Rohrschlange im Innern des Warmwasserbereiters, die von Heizwasser durchströmt wird. Diese Rohrschlange ist als Doppelrohrschlange oder Mehrfachrohrschlange ausgebildet. Die parallel durchströmten Kanäle der Rohrschlange sollen den Speicherbehälter stärker ausfüllen als eine Einfachrohrschlange und die Wärmeaustauschfläche und die Heizleistung bei reduziertem Strömungswiderstand vergrößern.
In der DE 31 50 470 A1 ist ein Wärmetauscher gezeigt, bei dem Wärmetauscherrohre von wenigstens zwei je einstückigen Rohrwendeln gebildet sind, sich zwischen Böden von oben nach unten wendeln.
Im Bereich des Zulaufs und im Bereich des Ablaufs werden Verteil- bzw. Sammelrohre verwendet, um das Wärmeträgermedium auf die einzelnen Rohrschlangen zu verteilen bzw. die einzelnen Ströme des Wärmeträgermediums wieder zusammenzuführen.
So zeigt die DE 30 49 526 C2 einen Wärmeübertrager mit einem Verteilerrohr und einem Sammelrohr, die durch parallel zueinander geschaltete Rippenrohrschlangen verbunden sind. Die Rippenrohrschlangen verlaufen in einer Ebene spiralförmig von innen nach außen und in einer in axialer Richtung versetzten Ebene spiralförmig von außen nach innen.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager vorzusehen, bei dem insbesondere durch einen guten Druckverlustausgleich und eine gleichmäßige Verteilung der durch das erste und das zweite Rohr fließenden Volumenströme eine effiziente Warmwasserbereitung ermöglicht ist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen entsprechenden Warmwasserbereiter vorzusehen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach weist das erste Rohr wenigstens einen Aufnahmebereich zur Aufnahme wenigstens eines Rohrendes des zweiten Rohres auf.
Die Erfindung betrifft den Gedanken, bei einem doppelten Wärmeübertrager mit einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr die Rohre so zusammenzuführen, dass ein zusätzliches Sammelrohr nicht erforderlich ist. Durch die Verwendung zweier Rohre als Wärmeübertrager ist in Verbindung mit dem Verzicht auf ein Sammelrohr eine kompakte Bauform eines Wärmeübertragers bei einem gleichzeitigen effizienten Betrieb erreicht. Zudem ist die Anzahl der erforderlichen Schweißnähte reduziert, da nur dort Schweißnähte erforderlich sind, wo das zweite Rohr in das erste Rohr einmündet. Auf Schweißnähte, die beim Einschweißen des ersten und des zweiten Rohres in ein Sammelrohr notwendig wären, kann somit verzichtet werden. Ebenso entfallen zusätzliche Dichtungen, die beispielweise an einem Rohrende des Sammelrohres erforderlich wären. Hierdurch sind die Montage und auch die Zuverlässigkeit des Wärmeübertragers verbessert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ragt das wenigstens eine Rohrende des zweiten Rohres mit einem Mündungsbereich wenigstens teilweise in den ersten Aufnahmebereich des ersten Rohres hinein. Hierdurch ist ein Druckabfall realisierbar, der zu einer guten Aufteilung der durch das erste Rohr und das zweite Rohr fließenden Volumenströme führt. Die Volumenströme verteilen sich dadurch proportional zur Wärmeübertragungsfläche gleichmäßig auf die beiden Rohre, was die Effizienz des Wärmeübertragers erhöht, da der Druckverlust bei beiden Rohren in etwa gleich ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Mündungsbereich des zweiten Rohres eine Abschrägung auf. Dies bedeutet, dass ein erster Bereich des zweiten Rohres weiter in den Aufnahmebereich des ersten Rohres hineinragt als ein zweiter Bereich des zweiten Rohres.
Vorzugsweise ist diese Abschrägung dadurch erreicht, dass der Winkel zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr in etwa 90° beträgt und das Rohrende selbst abgeschrägt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Abschrägung dadurch erreicht, dass das Rohrende des zweiten Rohres gerade ist und das zweite Rohr leicht schräg in das erste Rohr einmündet, indem der Winkel zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr kleiner als 90° oder größer als 90°, aber kleiner als 180° ist.
Vorzugsweise weist dabei eine Öffnungsfläche des zweiten Rohres zum Rohrende des ersten Rohres hin.
Durch die Abschrägung ist eine weitere positive Beeinflussung des Druckabfalls und damit eine Verbesserung der Effizienz des Wärmeübertragers erreicht.
Vorzugsweise ist das erste Rohr und/oder das zweite Rohr wendelförmig ausgebildet, wobei eines der beiden Rohre innen und das andere Rohr außen angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Rohr mit dem Aufnahmebereich als Wendel ausgebildet und das zweite Rohr verläuft mit einem größeren Wendeldurchmesser um das erste Rohr herum, so dass das äußere Rohr in einen Aufnahmebereich des inneren Rohres mündet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch auch eine umgekehrte Anordnung möglich, indem das erste Rohr außen und das zweite Rohr innen verläuft.
Vorzugsweise weist das erste Rohr zumindest im Bereich des Aufnahmebereiches einen größeren Durchmesser auf als das zweite Rohr. Hierdurch ist erreicht, dass das zweite Rohr gut in dem Aufnahmebereich positioniert werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel weisen das erste Rohr und das zweite Rohr einen runden Querschnitt auf. Damit das erste Rohr das zweite Rohr im Aufnahmebereich besser aufnehmen kann, weist das erste Rohr zumindest im Aufnahmebereich einen größeren Querschnitt auf als das zweite Rohr.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen sowohl das erste Rohr als auch das zweite Rohr einen weitgehend ovalen Querschnitt auf. Dadurch ist eine platzsparende Bauweise des Wärmeübertragers erreicht, da die Rohrwendel mit einem ovalen Rohrquerschnitt bei einer gleichen Anzahl an Wendeln und einer gleichen Oberfläche eine geringere Bauhöhe aufweist als bei einer Wendel mit runden Rohrquerschnitten. Im Bereich des Aufnahmebereiches ist das erste Rohr dabei vorzugsweise aufgeweitet und weist vorzugsweise einen runden Querschnitt auf. Dies hat zum einen den Vorteil, dass das zweite Rohr besser am bzw. im Aufnahmebereich des ersten Rohres befestigt werden kann. Zum anderen ist das erste Rohr dadurch besser an Anschlusskomponenten des Warmwasserbereiters befestigbar.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das erste Rohr insgesamt die gleiche Länge auf wie das zweite Rohr. Hierdurch ist eine gleichmäßige Aufteilung der Volumenströme und ein in etwa gleicher Druckverlust bei beiden Rohren erreicht. Vorzugsweise steigt dabei die Wendelung des äußeren Rohres steiler an als die des inneren Rohres.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Rohr zwei Aufnahmebereiche zur Aufnahme jeweils eines Rohrendes des zweiten Rohres. Damit ist sowohl am Einlauf als auch am Auslauf ein Sammelrohr nicht erforderlich.
Die vorstehende Aufgabe ist ebenfalls gelöst durch einen Warmwasserbereiter mit einem vorstehend beschriebenen Wärmeübertrager.
In der Zeichnung zeigt
1 einen Wärmeübertrager in einem Ausführungsbeispiel.
2 einen Querschnitt durch einen Aufnahmebereich in einem Ausführungsbeispiel
3 einen Längsschnitt durch einen Aufnahmebereich in einem weiteren Ausführungsbeispiel
1 zeigt einen Wärmeübertrager 1 in einem Ausführungsbeispiel. Der Wärmeübertrager 1 besteht aus einem ersten Rohr 10 und einem zweiten Rohr 20 besteht, wobei das erste Rohr 10 und das zweite Rohr 20 parallel zueinander geschaltet sind. Sowohl das erste Rohr 10 als auch das zweite Rohr 20 weist einen ovalen Querschnitt auf und ist wendelförmig ausgebildet, wobei das erste Rohr 10 innen und das zweite Rohr 20 außen verläuft. Das erste Rohr 10 weist einen Aufnahmebereich 11, 11' auf zur Aufnahme eines Rohrendes 21, 21' des zweiten Rohres auf. Das Rohrende 21, 21' des zweiten Rohres 20 mündet somit in den Aufnahmebereich 11, 11' des ersten Rohres 10. Im Bereich des Aufnahmebereiches 11, 11' ist das erste Rohr 10 rundgeformt und das Rohrende 100 weist einen runden Querschnitt auf. Der Winkel α zwischen dem ersten Rohr 10 und dem zweiten Rohr 20 beträgt dabei in etwa 90°. Um das erste Rohr 10 entsprechend zu führen, weist das erste Rohr 10 eine Biegung 12 auf. Es ist jedoch auch möglich, das zweite Rohr 20 leicht schräg anzuordnen, so dass der Winkel α kleiner als etwa 90° ist. In dem Fall kann auf die Biegung 12 verzichtet werden. Weiterhin sind Stabilisatoren 30 zur Stabilisierung der Wendel des Wärmeübertragers 1 vorgesehen.
In 2 ist ein Querschnitt durch einen Aufnahmebereich 11 des Wärmeübertragers 1 in einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Das erste Rohr 10 weist einen Aufnahmebereich 11 zur Aufnahme eines Rohrendes 21 des zweiten Rohres 20. Dabei ragt ein Mündungsbereich 210 des zweiten Rohres 20 wenigstens teilweise in den Aufnahmebereich 11 des ersten Rohres 10 ein. Der Mündungsbereich 210 ist dabei abgeschrägt, so dass ein erster Bereich 211 des Mündungsbereichs weiter in den Aufnahmebereich 11 hineinragt als ein zweiter Bereich 212. Dabei ist der Mündungsbereich 210 so abgeschrägt, dass eine Öffnungsfläche 213 des zweiten Rohres 20 zum Rohrende 100 des ersten Rohres 10 zeigt. Weiterhin ist ein Stabilisator 30 zur Stabilisierung der Wendel des Wärmeübertragers 1 vorgesehen.
3 zeigt einen Längsschnitt durch den Aufnahmebereich 11 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 2. Das erste Rohr 10 weist einen Aufnahmebereich 11 zur Aufnahme eines Rohrendes 21 des zweiten Rohres 20. Dabei ragt ein Mündungsbereich 210 des zweiten Rohres 20 wenigstens teilweise in den Aufnahmebereich 11 des ersten Rohres 10 ein. Der Mündungsbereich 210 ist dabei abgeschrägt, so dass ein erster Bereich 211 des Mündungsbereichs weiter in den Aufnahmebereich 11 hineinragt als ein zweiter Bereich 212. Dabei ist der Mündungsbereich 210 so abgeschrägt, dass eine Öffnungsfläche 213 des zweiten Rohres 20 zum Rohrende 100 des ersten Rohres 10 zeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0003209 A1 [0003]
DE 3150470 A1 [0004]
DE 3049526 C2 [0006]

Claims

Wärmeübertrager (1) für einen Warmwasserbereiter, wobei der Wärmeübertrager (1) aus einem ersten Rohr (10) und einem zweiten Rohr (20) besteht, wobei das erste Rohr (10) und das zweite Rohr (20) parallel zueinander geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (10) wenigstens einen Aufnahmebereich (11) zur Aufnahme wenigstens eines Rohrendes (21) des zweiten Rohres (20) aufweist.
Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Rohrende (21) des zweiten Rohres (20) mit einem Mündungsbereich (210) wenigstens teilweise in den Aufnahmebereich (11) des ersten Rohres (10) hineinragt.
Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsbereich (210) des zweiten Rohres (20) eine Abschrägung aufweist.
Wärmeübertrager (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (10) und/oder das zweite Rohr (20) wendelförmig ausgebildet ist, wobei das erste Rohr (10) innen bzw. außen und das zweite Rohr (20) außen bzw. innen verläuft.
Wärmeübertrager (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (10) zumindest im Bereich des Aufnahmebereichs (11) einen größeren Durchmesser aufweist als das zweite Rohr (20).
Wärmeübertrager (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (10) etwa die gleiche Länge aufweist wie das zweite Rohr (20).
Wärmeübertrager (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr zwei Aufnahmebereiche (11, 11') zur Aufnahme jeweils eines Rohrendes (21, 21') aufweist.
Warmwasserbereiter mit einem Wärmeübertrager (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7.