DE2835072C2 - Wassererhitzer - Google Patents

Description

daß der Wärmetauscher (268) in dem Gehäuse (252) um eine vertikale Achse spiralförmig verlaufend angeordnet ist und daß in dem Wärmetauscher (268) wenigstens ein horizontaler Strömungskanal (278) nahe dem dem Gehäusedeckel (256) zugewandten Oberrand des Wärmetauschers (268) angeordnet ist wobei sich der Strömungskanal von dem Bereich des Zulaufs (282) bis in die Nähe Jes vom Zulauf entfernteren der Seitenränder (274) erstreckt

2. Wassererhitzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch am Gehäuseboden (258) angeordnete Stützen (29Q) zum Fixieren dtc spiralförmig verlaufenden Lagen des Wärmetauschers (268).

3. Wassererhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Wärmetauscher (268) einen zweiten, im wesentlichen horizontalen Strömungskanal (280) nahe seinem unteren Längsrand (275) aufweist.

4. Wassererhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere, horizontale Strömungskanal (280) eine öffnung (289) aufweist, die zum mittleren Abschnitt des Wärmetauschers (268) hin offen ist und auf der Seite desjenigen seiner Seitenränder (274) angeordnet ist, an welchem auch der Zulauf (282) in den oberen Kanal (278) angeordnet ist, und daß der Ablauf (284) des unteren Strömungskanals (280) nahe dem anderen Seitenrand (274) angeordnet ist.

5. Wassererhitzer nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere (278) und der untere, horizontale Kanal (280) rohrförmig sind und sich im wesentlichen über die gesamte horizontale Länge des gewickelten Wärmetauschers (268) erstrecken.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Schweißpunkten (288) liegenden Abschnitte des den Wärmetauscher (268) bildenden Blechs (286) kissenartig nach außen gewölbt sind.

7. Wassererhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (252) und der Wärmetauscher (268) aus rostfreiem Stahl hergestellt sind, und daß der Zulauf (282) und der Ablauf (284) aus einer noch korrosionsbeständigeren Legierung gebildet sind.

8. Wassererhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis

7, gekennzeichnet durch ein vertikales Steigrohr (266), dessen unteres Ende mit dem WasserauslaJ3

(264) des Gehäuses (252) verbunden ist, eine Temperaturmeßeinrichtung zum Messen der Temperatur des Wassers im Steigrohr (266), sowie ein Thermostat (80) zum Sperren der Wasserströmung bei Unterschreiten einer vorgewählten Wassertemperatur. 9. Wassererhitzer nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß eine ringförmige Manschette (292) das Steigrohr (266) umschließt sich im wesentlichen über dessen Höhe erstreckt und einen Kältemitteleinlaß (293) und einen Kältemittelauslaß (294) aufweist der seinerseits mit dem Zulauf (282) des Wärmetauschers (268) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft einen Wassererhitzer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Wassererhitzer der genannten

Art (US-PS 26 68 420) ist ein Kondensator für das Kältemittel einer Kältemaschine innerhalb eines Gehäuses angebracht welches von unten nach oben von zu erhitzendem Wasser durchströmt wird. Dieses wird durch die Überhitzungswärme des Kältemitteldampfes, die Ia tente Kondensationswärme des Kältemittels und einen Teil der Eigenwärice des Kältemittels erwärmt Der Kondensator ist als Rohrschlange ausgebildet

Das den bekannten Wassererhitzer verlassende Wasser wird einem Warmwasserspeicher zugeführt der für die Versorgung eines Haushaltes vorgesehen ist

Im Prinzip wäre es möglich, den bekannten Wassererhitzer auch für gewerbliche Zwecke zu verwenden, etwa in einer Molkerei mit Viehhaltung: In einem solchen Betrieb wird die durch eine Melkanlage gewonnene Milch mittels einer leistungsfähigen Kühlanlage rasch abgekühlt und Vorratsbehältem zugeführt. Die der Milch entzogene Wärme kann mittels des Wassererhitzers Wasser zugeführt werden, das^ann zu Reinigungszwecken (Durchspülen der Melkanlage und derglei- chen) im Viehhaltungsbetrieb unmittelbar wieder benötigt wird.

Während für die Pflege und Reinigung der Kühe Wasser mit einer Temperatur von etwa 30⁰C ausreicht ist aber für die Reinigung jener Anlagenteile, die mit Milch in Berührung kommen, aus Gründen der Hygiene eine Wassertemperatur von etwa 60⁰C erforderlich.

Um eine solche Temperatur zu erreichen, muß das am Kondensator entlangströmende Wasser mit einer möglichst großen Kondensatorfläche in Berührung kom- men. Es müßte somit bei der den Kondensator bildenden Rohrschlange der Rohrquerschnitt möglichst klein und die Rohrlänge möglichst groß gewählt werden. Ein solcher Kondensator hat aber einen erheblichen Strömungswiderstand und erzeugt demnach einen erhebli- chen Druckverlust, so daß der Wirkungsgrad der Kühlanlage erheblich verschlechtert wird. Diese muß aber gerade beim genannten Anwendungsbereich besonders leistungsfähig sein. Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekannten Wassererhitzer dahingehend weiterzubilden, daß er mit einem verhältnismäßig geringem Druckverlust für das Kältemittel eine Erwärmung eingeleiteten Leitungswassers bis auf 6O⁰C ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei ist anstelle einer Leitungsschlange ein um eine vertikale Achse spiralförmig angeordneter Doppel-

wandkörper vorgesehen, der aus den beiden Hälften einer Blechplatte gebildet ist, die längs ihrer Mitte umgebogen ist und an den Kanten zusammengeschweißt ist.

Ober die Flächenerstreckung der beiden Wände hinweg sind diese stellenweise durch Schweißpunkte aneinander befestigt

Die Biegestelle des die beiden Wände bildenden Bleches begrenzt einen an dem Oberrand horizontal verlaufenden Strömungskanal, der sich von einem Einlaß für das Kältemittel aus geschlossenen fast über den gesamten Oberrand des Kondensators erstreckt und jene Zone bildet, in welcher der überhitzte Kältemitteldampf abgekühlt wird.

Da das den Kondensator umströmende Wasser im Bereich des Strömungskanals bereits eine verhältnismäßig hohe Temperatur aufweist, ist die Gefahr der Korrosionsbildung in diesem Bereich auch besonders hoch. Es wirkt sich nun vorteilhaft aus, daß durch das Umbiegen des den Kondensator bildenden Bleches an dessen Oberrand eine Senweißkante unnötig wird, welche sonst den Angriffspunkt für erhebliche Korro.^r:on gebildet hätte. Ferner wird durch die Ausbildung eines verhältnismäßig großen Strömungskanals verhindert, daß das den Kondensator bildende Blech einen zu kleinen Biegeradius aufweist und Risse bildet, was wiederum zur Korrosionsbildung Anlaß geben könnte. Gleichzeitig stellt der große Querschnitt des Strömungskanals einen geringen Druckabfall im Kältemittel sicher.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert; in dieser Zeichnung zeigt

F i g. 1 die teilweise vertikal geschnittene Ansicht eines Wassererhitzers,

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht der vier Ecken des Wärmetauschers, der im Wassererhitzer gemäß F i g. 1 angeordnet ist,

F i g. 3 einen Schnitt längs Linie 15-15 in F i g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt längs 16-16 in F i g. 2, und

F i g. 5 einen Schnitt längs Linie i 7- i 7 in F i g. 2.

!n der Zeichnung ist ein Wassererhitzer 250 dargestellt, der ein Gehäuse 252 mit Tragstützen 254 aufweist, sowie schalenförmig gestaltete Decken- und Bodenteile 256 bzw. 258, die im Abstand durch sine zylindrische Seitenwand 260 voneinander getrennt angeordnet sind, wobei der Bodenteil 258 etwa parallel zum Deckenteil 256 verläuft Das Gehäuse 252 kann aus korrosionsbeständigem Stahl oder Kohlenstoffstahl hergestellt sein, dessen Korrosionsbeständigkeit durch eine geeignete Beschichtung erhöht ist. Der Deckenteil 256 kann mit einem Isoliermaterial bedeckt sein, etwa einer Glasfasermatte.

Der Wassererhitzer 250 hat Kaltwassereinlässe 262 nahe dem unteren Rand der Seitenwand 260 und einen Warmwasserauslaß 264 in der Mitte des Gehäusedekkels. Eine vertikal verlaufende Steigleitung 286 ist an den Warmwasserauslaß 264 angeschlossen und enthält einen Thermostaten 80, eine Kupplung 82, ein Bypaß-Spitzendruckventi! 84 und ein temperaturabhängiges Überdruckventil 265.

Eine Glocke 270 mit nach unten weisender Öffnung ist im Abstand vom Gehäuse 252 in dessen Innerem angeordnet. Die Glocke 270 ist an ihrem unteren Ende 272 offen, das mit Abstand zum Boden 258 des Gehäuses 252 durch Stützen ISi gehalten ist. Entlang dem dicken Teil der Glocke 270 sind Abstandhalter 273 vorgesehen, die verhindern, daß die Glocke 270 nach oben steigt und den Wasserauslaß 264, wenn das Gehäuse 252 mit Wasser gefüllt ist, blockiert.

Der einen Wärmetauscher 268 bildende Kondensator des Wassererhitzers 250 ist am besten aus F i g. 2 bis 5 ersichtlich und besteht aus einer plattenförmigen Wärmeaustauschwand, die zwei einstückig geformte, rohrförmig gestaltete, horizontale Strömungskanäle 276, 278 nahe dem oberen Rand des Wärmetauschers 268 und einen ähnlichen Strömungskanal 280 aufweist, der nahe dem unteren Längsrand 275 des Wärmetauschers 268 ausgebildet ist Ein Zulauf 282 und ein Abiauf 284 sorgen für den Eintritt und Austritt des Kältemittels in bzw. aus dem Wärmetauscher 268. Die oberen Strömungskanäle 276,278 verlaufen parallel zueinander und haben eine gemeinsame Öffnung 285 nahe dem Zulauf 282, so daß im wesentlichen parallel? Strömungswege für die erhitzten Gase des Kältemittels geschaffen sind.

Die oberen Strömungskanäle 276,278 sind dafür vorgesehen, das vergrößerte Kältemit'.'rlvolurnen aufzunehmen, das durch die höheren Temperaturen nahe dem oberen Rand des Wärmetauschers 268 gegenüber jenen nahe dem unteren Längsrand 275, wo das Kältemittel verflüssigt ist, größer ist. Am vom Zulauf 282 abgelegenen Ende des Wärmetauschers 268 verbinden gemeinsame öffnungen 287 die oberen Strömungskanäle 276,278 mit einem Mittelteil des Wärmetauschers 268. In ähnlicher Weise hat der Durchgangskanal 278 eine mit dem Mittelteil in Verbindung stehende öffnung 289 am entgegengesetzten Ende des Ablaufes 284, so daß das Kältemittel über die Länge des Mittelteils wie auch durch die Strömungskanäle 276,278 fließen muß, bevor es den Wärmetauscher 268 verläßt. Der Mittelteil ist aus einem einzigen Blech 286 gebildet, das in der Mitte umgeschlagen ist und somit zwei übereinanderliegende, korrosionsbeständige Stahlbleche bildet, die an verschiedenen Stellen, beispielsweise an den Stellen 288, miteinander punktverschweißt sind, wobei die zwischen diesen Stellen liegenden Blechabschnitte dann aufgebläht werden, so daß zwischen den Schweißstellen 288 eine Oberfläche mit kissenförmiger Gestalt geschaffen ist und zwischen den Schweißstellen Durchgänge für das Kältemittel gebildet sind. Die Strömungskar.äle 276,278, 280 und die Enden sind durch durchlaufende Schweißnähte 291 gebildet, die als Widerstandsschweißnähte ausgebildet sein können (F i g. 4).

Der obere Strömungskanal 276 weist rohrförmige Gestalt auf, sowie trotz des Aufwickeins des den Wärmetauscher 268 bildenden Bleches 286 eine hohe Korrosionsbeständigkeit, da sich keine Risse bilden können, weil sich diesem wärmsten Teil des Wärmetauschers 268 keine durchgehende Schweißnaht befindet.

Das in den Zulauf 282 eintretende Kältemittel durchströmt annähernd die gesamte Länge des Wärmetauschers 268 durch die Strömungskanäle 276,278 bevor es in den Mittelteil eintritt. Danach muß das Kältemittel dann, wie aus F i g 2 ersichtlich, von der linken zur rechten Seite wieder angenähert die Länge des Wärmetauschers 268 durchflielien. Hierbei kann es verflüssigt vom gasförmigen Kältemittel getrennt werden, was wirksam den Gegendruck des Wärmetauschers 268 reduziert.

Nachdem das Kältemittel die rechte Seite des Wärmetauschers 268 erreicht hat, tritt es in den unteren Durchgangskanal 268 ein und muß dann wieder die gesamte Länge des Wäinetautchers 268 durch den Strömungskanal 280 durchqueren, bevor es den Ablauf 284 erreicht und den Wärmetauscher 268 verläßt.

Der Aufbau des Wärmetauschers 268 eewährleistei

somit den gleichmäßigen und wirksamen Wärmeübergang vom Kältemittel auf das Wasser, indem das Kältemittel gezwungen wird, einem Weg zu folgen, der ungefähr die dreifache Länge des Wärmetauschers 268 vom Einlaß bis zum Auslaß mißt. s

Zwischen den Windungen des Wärmetauschers 268 und zwischen der äußeren Windung der Seitenwand des Gehäuses 252 sowie zwischen der innersten Windung und der Seitenwand der Glocke 270 sind vertikale Durchgänge 290 gebildet. Das in den Wassererhitzer 250 eintretende Wasser strömt durch die Durchgänge 290 unter Konvektionswirkung vertikal nach oben entlang den Wärmeaustauschflächen und in das vertikal verlaufende Steigrohr 266 hinein.

Eine Manschette 292 umgibt das vertikal verlaufende is Steigrohr 266 und erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Höhe desselben, so daß die Wassersäule

CJt ICIIItI^ 1(/Ol |Jllt\f I \J^ 111 I ll^tll fVS^ ttf t W V V/1U* (4 ■ t^Mtfy 4^t 1%

faßt ist. Die Manschette 292 schafft eine zusätzliche Fläche für den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel. das innerhalb der Manschette 292 enthalten ist. und dem Wasser, das im vertikal verlaufenden Steigrohr 266 enthalten ist. Am Deckelteil der Manschette 292 ist ein Kältemitteleinlaß 293 vorgesehen, durch den das Kältemittel in die Manschette 292 eintritt. Am unteren Ende der Manschette 292 schließt ein Kältemittelauslaß 294 die Manschette 292 an den Zulauf 282 des Wärmetauschers 268 an. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, ist der unter Überdruck stehende Wärmetauscher 268 vollständig gegenüber dem Gehäuse 252 und irgendeinem anderen jo Bauteil, einschließlich der Glocke 270, isoliert, ausgenommen der Zulauf 282 und der Ablauf 284. Diese können aus einem hochwertigerem, nicht rostenden Stahl hergestellt sein, wodurch die Korrosionsbeständigkeit vergrößert wird. Die Stützen 296 sind am nicht unter J5 Druck stehenden unteren Längsrand 275 des Wärmetauschers 268 angeschweißt und werden verwendet, um den spiralförmig gewickelten Wärmetauscher 268 in einem Abstand gegenüber dem Gehäuse 252 zu halten, um eine zufällige Berührung des Wärmetauschers 268 mit irgendeinem Teil des Gehäuses 252 oder zwischen den Windungen des Wärmetauschers 268 zu verhindern.

Im Gehäuse 252 oder im vertikal verlaufenden Steigrohr 266 sind keine rohrförmig gestalteten Rohrschlangen vorhanden, so daß dort verschiedene Teile des War- metauschers 268 auch nicht in einen zufälligen Kontakt miteinander gelangen können und ein kompakter Aufbau geschaffen wird.

Das Wärmeübertragungsvermögen des Wärmetauschers 268 sollte auf die Kühlkapazität des Kühlaggre- gates abgestimmt sein, damit die gesamte Überhitzungswärme des Kältemitteldampfes, die latente Kondensationswärme und ein Teil der Eigenwärme des strömenden Kältemittels während des Kondensationsprozesses entzogen wird. Hierbei kann durch die Drossel- wirkung des Thermostaten 80 am Ausgang des Wassererhitzers 250 eine Temperatur von etwa 6O⁰C bei einer maximalen Wassereinlaßtemperatur von etwa 15,6° C bis 26,7° C erreicht werden.

60

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Wassererhitzer mit einem Gehäuse, das einen Einlaß in dem Gehäuseboden für zu erhitzendes Wasser und einen Auslaß in dem Gehäusedeckel für das erwärmte Wasser aufweist mit einem in dem Gehäuse angeordneten, als Wärmetauscher ausgebildeten Kondensator für ein Kältemittel einer Kältemaschine, wobei der Wärmetauscher einen Zulauf und einen Ablauf für das Kältemittel aufweist und in dem im Gehäuse befindlichen Wasser angeordnet ist dadurch gekennzeichnet,

daß der Wärmetauscher (268) aus einem mittig gefalteten, an seinen Seitenrändern (274) und an seinem dem Gehäuseboden (258) zugewandten unteren Längsrand (275) verschweißten Blech (286) besteht das mittels gleichmäßig verteilter, ein Kanalneiz für das Kälteiaiitel bildender Schweißpunkte (288) flä-