EP1340953A2 - Wärmetauscher, insbesondere für Schwimmbäder - Google Patents

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EP1340953A2
EP1340953A2 EP03004138A EP03004138A EP1340953A2 EP 1340953 A2 EP1340953 A2 EP 1340953A2 EP 03004138 A EP03004138 A EP 03004138A EP 03004138 A EP03004138 A EP 03004138A EP 1340953 A2 EP1340953 A2 EP 1340953A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
medium
heat exchanger
separate connections
corrugated hose
Prior art date
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Application number
EP03004138A
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English (en)
French (fr)
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EP1340953B1 (de
EP1340953A3 (de
Inventor
Bernd Dr. Michelfelder
Bernd Seeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Witzenmann GmbH
Original Assignee
Witzenmann GmbH
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Publication date
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Publication of EP1340953A3 publication Critical patent/EP1340953A3/de
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Publication of EP1340953B1 publication Critical patent/EP1340953B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08—Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F28F9/0248—Arrangements for sealing connectors to header boxes

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for swimming pools, consisting of a substantially cylindrical housing, which by a the first medium is flowed through essentially axially, with the housing on its axial end connections for connection to adjacent line sections for the first medium while a second medium over two separate connections extending radially to the housing one in Housing laid and traversed as a helix flows through the helix axis runs parallel to or identical to the housing axis, the helical line for the second medium consists of a corrugated hose, which has radial end portions which are connected to the separate Connections for the second medium are connected and defined there.
  • Such swimming pool heat exchangers are used for the bath water to heat as the first medium with the help of heating water as the second medium, where the ratio of the volume flows of bathing water and heating water in the Of the order of 5 to 1.
  • the bath water flows through the heat exchanger in the axial direction and flows around the heating water pipe, those for increasing the heat exchange surfaces are helical in the heat exchanger housing is misplaced.
  • the helical Obtaining conduction is usually cylindrical within the coil Displacement body arranged around the bath water flow Heating water pipe directs.
  • Such heat exchanger designs are also for others Known areas of application and so z. B. also with fuel coolers, as in DE-A 34 40 060 is disclosed.
  • the helical Pipeline from the inside, i.e. under very cramped conditions a housing opening in alignment with those that run radially on the outside separate connections must be welded.
  • helical heating water pipe made of stainless steel as well as the housing; at particularly susceptible to corrosion, such as when used for mineral or sea water baths, the components are also made of titanium.
  • the design has a helical pipe and one usually additionally arranged inside the helix inevitably leads to a relatively large construction volume with a correspondingly large weight, this large construction volume due to the consistently used high-quality materials also correspondingly large manufacturing costs.
  • the present invention is based on this prior art Task based on a heat exchanger especially for swimming pools To provide, which is easier to assemble and cheaper Manufacturability distinguishes.
  • the end sections of the corrugated hose are advantageously in the separate ones Connections for the second medium plugged in and there, for example Pins set that engage positively in the corrugation troughs of the corrugated hose.
  • the corrugated hose is also fixed in the separate connections about other fixing means such as the corrugated hose acting clamps, locking or clamping elements and the like possible as long as they meet the loads and requirements such as in the present exemplary application of a swimming pool heat exchanger consist.
  • the separate connections for the second medium are formed separately from the housing and inserted through the housing openings, so that when the heat exchanger is installed, the corrugated hose coil is first inserted into the housing and only then separate connections are inserted from the outside into the radial housing openings and finally the plug connection between corrugated hose and separate connections is made when the separate connections are inserted into the housing.
  • the corrugated hose can be fixed to the separate connections using the fixing pins mentioned.
  • various embodiments are conceivable, such as a screw connection.
  • This plug-in assembly can be secured against pulling out the separate connections from the housing - similar to the case of the corrugated hose plug connection - by means of fixing means in the form of fixing pins, which act on the inside of the housing and attach them positively to the housing wall by the fixing pins lay the inside wall of the housing.
  • the specified and required anti-rotation protection of the separate connections the housing can be easily through a hexagon shape knurling, polygon or other polygonal shape can be achieved, the separate connection of a shoulder or a collar in the mentioned hexagon shape can have, while the housing opening at least in some areas should have a form-fitting collar.
  • a fixing device other than the fixing pin can, for example, by a barb-like Establish a locking connection.
  • Another means of determination can be formed in that in addition to the sealing element on the Corrugated hose plugged in and together with this in the separate connection is inserted, the fixing means being opposite in diameter the diameter of the separate connection should be dimensioned in such a way that it lies under tension on the inside, the fixing means also engage in the corrugated hose with a positive fit should.
  • the corrugated hose end section can expediently be made from a simple Cut corrugated hose part formed. It is particularly advantageous but when the corrugated hose end section is calibrated by stretching and something in its flexibility is reduced to when plugged into the separate connector not give in by compressing in the axial direction.
  • the end section of the corrugated hose can also be a the corrugated hose, for example, is attached by smooth-walled welding Pipe are formed, which then the connector with the separate connection received.
  • the tube can have groove-shaped depressions on its outside have inserted into the O-rings to seal the connector become.
  • this embodiment is expressly intended as one variant of the corrugated hose end section falling under the present main claim be seen.
  • the spacers mentioned have the further advantage that through them the corrugated hose is supported, so that flow-induced noise emissions to be able to prevent.
  • it should be mentioned that it not only to improve the flow, but also to prevent flow-related noises may be recommended, one or more Flow body in the form of baffle plates in the housing and the corrugated hose coil use.
  • a particular advantage of the simplified assembly of the Heat exchanger and also the fact that the separate connections are not are integrally connected to the housing, but are formed separately from this is that only those responsible for heat exchange Surfaces, i.e. the corrugated hose, must be made of stainless steel, while the housing can be made of corrosion-resistant plastic, whereby the cost of the heat exchanger according to the invention again drastically reduce.
  • the state of the art the helical line to the housing in the area of the radial openings welded on and connected to the radial connections, so that a weldable corrosion-resistant material for the housing, stainless steel in particular was required.
  • the first medium usually consists of the swimming pool water, while the second medium through the heating medium or the heating water is formed.
  • the present heat exchanger can also be used but also use to cool fluids, the second medium then must have a temperature that is lower than the fluid temperature.
  • the present subject matter of the invention has the advantage that for a heat exchanger housing, which is due to the required volume throughput can only have connections for one medium at the end, the second medium via radial connections into the heat exchanger and over there a corrugated hose coil with maximum length and thus maximum for the Heat exchange responsible surface can be transported. That is, it no transition areas such as manifolds or the like are required, which the Connection between the corrugated hose and the one on the outside of the housing Establish arranged connections and mostly due to abprupt changes a large pressure drop in the direction of flow and not because of their own a reduced exchanger capacity for the length to be used for heat exchange cause.
  • the object of the invention where the corrugated hose directly into the separate connections for the second medium passes over, in comparison with heat exchanger designs of comparable dimensions a significantly reduced pressure loss or an improved one Heat exchanger performance.
  • the omission of welded connections enables of the metallic components with regard to the connection of the corrugated hose the separate connections to use a greatly simplified connection technology, and regarding the connection between the heat exchanger housing and the separate connections, both objects made of different materials to be able to manufacture, so that now the housing from inexpensive Plastic can exist.
  • the heat exchanger 1 shown in Figure 1 consists of an approximately cylindrical housing 2 and a corrugated hose coil 3 laid in the housing.
  • the corrugated hose coil 3 is second medium, in the present case flows through heating water, whereby the corrugated hose 3 is connected to two separate connections 6, 7 which are passed through openings 8, 9 in the heat exchanger housing and radially protrude outwards, where they have external threads 10, 11 to adjacent line sections can be connected.
  • connection of the corrugated hose end sections 12, 13 to the end sections 14, 15 of the separate connections 6, 7 is made by plugging one into the other, respectively a sealing element 16 between corrugated hose and separate connection, 17 is arranged in the form of at least one O-ring which at least in a form-fitting manner a terminal curl engages.
  • Each corrugated hose end section 12, 13 is the separate one in the end sections 14, 15 Connections 6, 7 via two on opposite sides of the corrugated hose attacking fixing pins 18, 19 set in a Interfering with the trough of a terminal corrugation from the outside and through openings are guided in the end sections of the separate connections.
  • the separate connections 6, 7 are from the outside into the openings 8, 9 of the heat exchanger housing inserted and there also via two fixing pins 20, 21 set in the end position.
  • Each of these fixing pins 20, 21 is expediently and in one piece to simplify the assembly effort one of the fixing pins 18, 19 connected to fix the corrugated hose coil.
  • the locating pins are held in position by screw-in sleeves are formed by the connections 4, 5 for the first medium and in the axial direction are screwed onto the front ends of the heat exchanger housing.
  • the heat exchanger 1 is assembled in the following steps: In the cylindrical Housing 2, the helix 1 is inserted, from the outside the separate Connections 6, 7 inserted into the housing openings 8, 9 and on the end sections 12, 13 of the corrugated hose coil attached; then be through the fixing pins 18, 19 and 20, 21 the corrugated hose coil on the separate Connections and the separate connections in the heat exchanger housing and the screw-in sleeves 4, 5 are screwed into the front of the housing in order to Hold fixation pins in place.
  • FIGS. 1 and 2 Remove the sealing rings:
  • the screw-in sleeves 4, 5 are over O-rings 22, 23 sealed against the heat exchanger housing and the separate connections are sealed against the heat exchanger housing via O-rings 24, 25.
  • the screw-in sleeves 4, 5 are after screwing in on the heat exchanger housing fixed via rivets 26, 27 in a rotationally fixed manner.
  • the separate connections 6, 7 have a stop collar 28, 29, which the insertion of the separate Connections in the housing opening 8, 9 limited.
  • this stop collar 28, 29 is a shoulder of the separate connections in the form of a hexagon, over which the separate connections at one of the housing openings 8, 9 projecting radially outwards Collar 30, 31 are fixed against rotation by this protruding radially Collar 30, 31 designed to match the hexagonal shape of the separate connections is.
  • the present invention offers the advantage of a heat exchanger for any application and especially for swimming pools To be able to provide a significantly reduced weight, a significantly reduced construction volume and accordingly reduced manufacturing costs, which can be reduced even further by the fact that the housing and the separate connections are made of inexpensive plastic.
  • the heat exchanger according to the invention is characterized by a greatly simplified installation effort, since the corrugated hose is simple Can be inserted into each other at the separate connections.

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Abstract

Wärmetauscher für Schwimmbäder, bestehend aus einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse (2), das von einem ersten Medium axial durchströmt wird, während ein zweites Medium eine im Gehäuse verlegte und als Wendel ausgebildete Leitung (3) durchströmt. Die wendelförmige Leitung (3) besteht aus einem Wellschlauch und weist separate Anschlüsse (6,7) für das zweite Medium bzw. den Wellschlauch auf, wobei der Wellschlauch mit seinen Endabschnitten (12,13) an separate Anschlüsse für das zweite Medium durch Steckverbindung angeschlossen ist, welche sich von außen unter Durchquerung des Gehäuses (2) bis auf die Gehäuseinnenseite erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher insbesondere für Schwimmbäder, bestehend aus einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse, das von einem ersten Medium im Wesentlichen axial durchströmt wird, wobei das Gehäuse an seinen axialen Stirnseiten Anschlüsse zur Verbindung mit angrenzenden Leitungsabschnitten für das erste Medium aufweist, während ein zweites Medium über zwei separate sich radial zum Gehäuse erstreckende Anschlüsse eine im Gehäuse verlegte und als Wendel ausgebildete Leitung durchströmt, deren Wendelachse parallel zu oder identisch mit der Gehäuseachse verläuft, wobei die wendelförmige Leitung für das zweite Medium aus einem Wellschlauch besteht, der in Radialrichtung verlaufende Endabschnitte aufweist, die an die separaten Anschlüsse für das zweite Medium angeschlossen und dort festgelegt sind.
Derartige Schwimmbadwärmetauscher werden dazu verwendet, das Badewasser als erstes Medium mit Hilfe eines Heizwassers als zweites Medium zu erwärmen, wobei das Verhältnis der Volumenströme von Badewasser und Heizwasser in der Größenordnung von etwa 5 zu 1 liegt. Demzufolge durchströmt das Badewasser den Wärmetauscher in Axialrichtung und umströmt hierbei die Heizwasserleitung, die zur Vergrößerung der Wärmeaustauschoberflächen wendelförmig im Wärmetauschergehäuse verlegt ist. Um eine zuverlässige Beaufschlagung der wendelförmigen Leitung zu erhalten, ist üblicherweise innerhalb der Wendel ein zylinderförmiger Verdrängungskörper angeordnet, der den Badewasserstrom um die Heizwasserleitung lenkt. Derartige Wärmetauscherbauformen sind auch für andere Anwendungsgebiete bekannt und so z. B. auch bei Kraftstoffkühlern, wie es in der DE-A 34 40 060 offenbart ist. Bei diesem Stand der Technik besteht ein wesentliches Problem beim Montieren des Wärmetauschers darin, dass die wendelförmige Rohrleitung von innen, also unter sehr beengten Verhältnissen gegen eine Gehäuseöffnung fluchtend zu den auf der Außenseite radial verlaufenden separaten Anschlüssen geschweißt werden muss.
In der Regel besteht für die genannten Schwimmbadwasseranwendungen die wendelförmige Heizwasserleitung ebenso aus Edelstahl wie das Gehäuse; bei besonders korrosionsanfälligen Anwendungen, wie etwa bei Verwendung für Mineral- oder Meerwasserbäder, werden die Bauteile auch aus Titan hergestellt. Ganz allgemein führt die Bauform mit wendelförmiger Rohrleitung und mit einem meist zusätzlich innerhalb der Wendel angeordnetem Verdrängungskörper zwangsläufig zu einem relativ großen Bauvolumen mit entsprechend großem Gewicht, wobei dieses große Bauvolumen aufgrund der durchweg verwendeten hochwertigen Materialien auch noch entsprechend große Herstellungskosten bedingt.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher insbesondere für Schwimmbäder zur Verfügung zu stellen, der sich durch eine vereinfachte Montierbarkeit und günstigere Herstellbarkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich die separaten Anschlüsse für das zweite Medium von außen unter Durchquerung des Gehäuses bis auf die Gehäuseinnenseite erstrecken und dass die in Radialrichtung verlaufenden Endabschnitte des Wellschlauchs im Gehäuseinneren an die genannten separaten Anschlüsse für das zweite Medium über eine Steckverbindung angeschlossen und dort festgelegt sind.
Der wesentliche Vorteil des nach innen Verlegens der Verbindung zwischen Wellschlauchwendel und den separaten Anschlüssen für das zweite Medium besteht darin, dass der Wellschlauch durch einfache Steckmontage an diesen nach innen ragenden separaten Anschlüssen festgelegt werden kann, ohne dass es einer Schweißverbindung oder eines ähnlich komplizierten Verbindungsverfahrens bedarf, was sich bei dem beengten Einbauraum im Gehäuseinneren als sehr schwierig gestalten würde bzw. nur über eine zusätzliche Teilung des Gehäuses zu bewerkstelligen wäre.
Verantwortlich für die erfindungsgemäßen Vorteile ist nicht nur die Steckverbindung zwischen Wellschlauch und separatem Anschluss, sondern auch der in das Gehäuse hineinragende separate Anschluss, wodurch sich Wellschlauch und separater Anschluss über einen gewissen Bereich überlappen können, der einerseits zur gegenseitigen Abdichtung und andererseits zur gegenseitigen Festlegung ausgenutzt werden kann. Als Ergebnis erhält man einen Wärmetauscher, der mit einem erheblich reduzierten Montage- bzw. Herstellungsaufwand auskommt.
Vorteilhafterweise sind die Endabschnitte des Wellschlauchs in die separaten Anschlüsse für das zweite Medium eingesteckt und dort beispielsweise durch Stifte festgelegt, die formschlüssig in Wellentäler des Wellschlauchs eingreifen. Ebenso ist aber auch die Festlegung des Wellschlauchs in den separaten Anschlüssen über andere Festlegungsmittel wie formschlüssig den Wellschlauch beaufschlagende Klammern, Rast- oder auch Klemmelemente und dergleichen möglich, solange sie den Belastungen und Anforderungen genügen, wie sie etwa im vorliegenden exemplarischen Anwendungsfall eines Schwimmbadwärmetauschers bestehen.
Für die Steckverbindung zwischen Wellschlauch und den separaten Anschlüssen empfiehlt es sich insbesondere, wenn die separaten Anschlüsse für das zweite Medium separat vom Gehäuse ausgebildet und durch Gehäuseöffnungen hindurchgesteckt sind, so dass bei der Montage des Wärmetauschers zunächst die Wellschlauchwendel in das Gehäuse gegeben und erst anschließend die separaten Anschlüsse von außen in die radialen Gehäuseöffnungen hineingesteckt werden und schließlich die Steckverbindung zwischen Wellschlauch und separaten Anschlüssen beim Hineinstecken der separaten Anschlüsse in das Gehäuse hergestellt wird. Sobald sich die separaten Anschlüsse gegenüber dem Gehäuse in der richtigen Endposition befinden, kann der Wellschlauch durch die genannten Fixierungsstifte an den separaten Anschlüssen festgelegt werden.
Was die Verbindung zwischen den separaten Anschlüssen und dem Gehäuse betrifft, so sind verschiedene Ausführungsformen denkbar, wie beispielsweise eine Schraubverbindung. Da aber die separaten Anschlüsse an ihrem freien und auf der Außenseite des Wärmetauschers befindlichen Ende in der Regel ebenfalls eine Schraubverbindung zum Anschluss einer hieran festzulegenden mediumführenden Leitung tragen, würde dies die Gefahr mit sich bringen, dass das Anzugsdrehmoment bei der Montage der mediumführenden Leitung an den separaten Anschluss nicht nur auf das hier betroffene Gewinde übertragen wird, sondern auch auf das zweite Gewinde, über das der separate Anschluss am Wärmetauschergehäuse festgelegt ist. Aus diesem Grund empfiehlt sich im Verbindungsbereich zwischen separatem Anschluss und Wärmetauschergehäuse eine Steckverbindung, die jedoch zur Aufnahme von Torsionskräften und somit zum Abfangen des erwähnten Anzugsdrehmomentes formschlüssig drehfest ausgeführt sein sollte. Diese Steckmontage kann gegen Herausziehen der separaten Anschlüsse aus dem Gehäuse - ähnlich dem Fall der Wellschlauch-Steckverbindung - durch Festlegungsmittel in Form von Fixierungsstiften gesichert werden, die auf der Gehäuseinnenseite die separaten Anschlüsse beaufschlagen und diese formschlüssig an der Gehäusewand festlegen, indem sich die Fixierungsstifte an die Gehäuseinnenwand anlegen.
Um die erwähnten Fixierungsstifte zur Festlegung des Wellschlauchs im separaten Anschluss einerseits und zur Festlegung des separaten Anschlusses im Gehäuse andererseits, die zweckmäßigerweise zur Vereinfachung der Montage für jeden separaten Anschluss miteinander verbunden sein können, gegen Herausfallen während des Betriebs des Wärmetauschers zu sichern, können diese durch Einschraubhülsen in ihrer Einbauposition festgelegt werden, wobei diese Einschraubhülsen am einfachsten durch die stirnseitig am Gehäuse angeordneten Anschlüsse für das erste Medium gebildet werden können.
Die genannte und geforderte Verdrehsicherung der separaten Anschlüsse gegenüber dem Gehäuse kann in einfacher Weise durch eine Sechskantform, durch eine Rändelung, Polygon- oder sonstige Vieleckform erzielt werden, wobei der separate Anschluss eine Schulter bzw. einen Bund in der genannten Sechskantform aufweisen kann, während die Gehäuseöffnung einen sich zumindest in Teilbereichen hieran formschlüssig anlegenden Bund aufweisen sollte.
Zusätzlich zum Fixierungsstift zur Festlegung des Wellschlauchs in dem separaten Anschluss empfiehlt es sich, wie bereits erwähnt, im Überlappungsbereich zwischen Wellschlauch und separatem Anschluss ein Dichtungselement vorzusehen, was am einfachsten aus zumindest einem O-Ring bestehen kann, der auf den zugehörigen Wellschlauch-Endabschnitt aufgesteckt ist, in zumindest ein Wellental formschlüssig eingreift und mit seiner den radialen Abschnitt der separaten Anschlüsse für das zweite Medium beaufschlagenden Außenseite an der Innenseite des radialen Abschnittes anliegt. Die genannten radialen Abschnitte der separaten Anschlüsse für das zweite Medium sind hierzu zweckmäßigerweise glattzylindrisch ausgebildet, um mit dem Dichtungselement (also bevorzugterweise dem O-Ring) die erforderliche dichte Verbindung herzustellen.
Zur Erhöhung der axialen Fixierung des Wellschlauchs im separaten Anschluss kann - insbesondere bei größeren Druckunterschieden zwischen erstem und zweitem Medium - außerdem zumindest einer der Wellschlauch-Endabschnitte mit einem anderen Festlegungsmittel als dem Fixierungsstift zusammenwirken. Dieses Festlegungsmittel kann beispielsweise durch eine widerhakenähnliche Ausgestaltung eine Rastverbindung herstellen. Ein weiteres Festlegungsmittel kann dadurch gebildet sein, dass es zusätzlich zum Dichtungselement auf den Wellschlauch aufgesteckt und zusammen mit diesem in den separaten Anschluss eingesteckt ist, wobei das Festlegungsmittel in seinem Durchmesser gegenüber dem Durchmesser des separaten Anschlusses derart dimensioniert sein sollte, dass es unter Vorspannung an dessen Innenseite anliegt, wobei das Festlegungsmittel darüber hinaus ebenso formschlüssig in den Wellschlauch eingreifen sollte.
Zweckmäßigerweise kann der Wellschlauch-Endabschnitt aus einem durch einfaches Ablängen gebildeten Wellschlauchteil bestehen. Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn der Wellschlauch-Endabschnitt durch Recken kalibriert und etwas in seiner Flexibilität reduziert ist, um beim Einstecken in den separaten Anschluss nicht durch Stauchen in Axialrichtung nachzugeben.
Der Endabschnitt des Wellschlauchs kann darüber hinaus aber auch durch ein an den Wellschlauch beispielsweise durch Schweißen angefügtes glattwandiges Rohr gebildet werden, das dann die Steckverbindung mit dem separaten Anschluss eingeht. Hierzu kann das Rohr auf seiner Außenseite nutenförmige Vertiefungen aufweisen, in die O-Ringe zur Abdichtung der Steckverbindung eingesetzt werden. Diese Ausführungsform soll erfindungsgemäß ausdrücklich als eine unter den vorliegenden Hauptanspruch fallende Variante des Wellschlauch-Endabschnitts gesehen werden.
Um das vollständige Umströmen der Wellschlauchwendel zu begünstigen, ist es besonders vorteilhaft, wenn zwischen Wellschlauchwendel und Gehäusemantelinnenfläche Abstandshalter vorgesehen sind, durch die das erste Medium, also insbesondere das Schwimmbadwasser, auch diesen Spaltbereich zwischen Gehäuse und Wellschlauch durchströmen kann. Die Abstandshalter sollten derart ausgebildet sein, dass sie die zuvor erwähnte Steckmontage begünstigen.
Die erwähnten Abstandshalter haben noch den weiteren Vorteil, dass durch sie der Wellschlauch abgestützt wird, um so strömungsinduzierte Geräuschemissionen verhindern zu können. In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, dass es nicht nur zur Verbesserung der Umströmung, sondern auch zur Verhinderung von strömungsbedingten Geräuschen empfehlenswert sein kann, einen oder mehrere Anströmkörper in Form von Prallblechen in das Gehäuse und die Wellschlauchwendel einzusetzen.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen vereinfachten Montierbarkeit des Wärmetauschers und auch des Umstands, dass die separaten Anschlüsse nicht einstückig mit dem Gehäuse verbunden sind, sondern separat von diesem ausgebildet sind, liegt darin, dass lediglich die für den Wärmeaustausch verantwortlichen Oberflächen, also der Wellschlauch, aus Edelstahl hergestellt sein muss, während das Gehäuse aus korrosionsbeständigem Kunststoff bestehen kann, wodurch sich die Kosten des erfindungsgemäßen Wärmetauschers noch einmal drastisch reduzieren lassen. Im Gegensatz dazu musste beim Stand der Technik die wendelförmige Leitung an das Gehäuse im Bereich der radialen Öffnungen angeschweißt und in Verbindung mit den radialen Anschlüssen gebracht werden, so dass auch für das Gehäuse ein schweißbares korrosionsbeständiges Material, also insbesondere Edelstahl erforderlich war. Beim erfindungsgemäßen Wärmetauscher kann hingegen die Verbindung von Wellschlauch und separatem Anschluss durch Steckmontage und ohne Schweißen erfolgen; und wenn man den separaten Anschluss ebenso aus Edelstahl herstellen wollte, so könnte immer noch das gesamte Gehäuse aus Kunststoff bestehen und immer noch eine erhebliche Kostenreduzierung ermöglichen. Als Kunststoffmaterial kommen insbesondere PA, PP, PE, PVC-C oder ähnliche Materialien in Frage.
Demnach besteht in diesem Fall das erste Medium in der Regel aus dem Schwimmbadwasser, während das zweite Medium durch das Heizmedium bzw. das Heizwasser gebildet ist. Ebenso lässt sich der vorliegende Wärmetauscher aber auch zum Abkühlen von Fluiden verwenden, wobei das zweite Medium dann eine gegenüber der Fluidtemperatur reduzierte Temperatur aufweisen muss. Daneben ist es natürlich auch möglich, den Wärmetauscher für andere Medienkombinationen zu verwenden, beispielsweise zur Brauchwassererwärmung in Gasthermen, Brennstoffzellen und dergleichen, zur Abwärmerückgewinnung sowie ganz allgemein für eine Vielzahl von Industrieanwendungen, im Kfz-Bereich etc. - eben dort, wo üblicherweise Wärmetauscher mit Kühl- oder Heizwendelbauform eingesetzt werden.
Im Vergleich zu (teilweise nicht vorveröffentlichten) Wärmetauschern des Standes der Technik besitzt der vorliegende Erfindungsgegenstand den Vorteil, dass bei einem Wärmetauschergehäuse, das aufgrund des geforderten Volumendurchsatzes stirnseitig nur Anschlüsse für ein Medium aufweisen kann, das zweite Medium über radiale Anschlüsse in den Wärmetauscher geführt wird und dort über eine Wellschlauchwendel mit maximaler Länge und damit maximaler für den Wärmeaustausch verantwortlicher Oberfläche transportiert werden kann. D. h., es sind keine Übergangsbereiche wie Krümmer oder dergleichen erforderlich, die die Verbindung zwischen Wellschlauch und den auf der Außenseite des Gehäuses angeordneten Anschlüssen herstellen und meist aufgrund abprupter Änderungen der Strömungsrichtung einen großen Druckverlust und wegen ihrer eigenen nicht für den Wärmeaustausch heranzuziehenden Länge eine reduzierte Tauscherleistung verursachen. Im Gegensatz dazu ergibt sich beim Erfindungsgegenstand, bei dem der Wellschlauch direkt in die separaten Anschlüsse für das zweite Medium übergeht, im Vergleich mit Wärmetauscherbauformen vergleichbarer Dimensionierung ein erheblich reduzierter Druckverlust bzw. eine verbesserte Wärmetauscherleistung. Darüber hinaus ermöglicht der Verzicht auf Schweißverbindung der metallischen Bauteile bezüglich der Anbindung des Wellschlauchs an die separaten Anschlüsse, eine stark vereinfachte Verbindungstechnik anzuwenden, und bezüglich der Verbindung zwischen Wärmetauschergehäuse und den separaten Anschlüssen, beide Gegenstände aus unterschiedlichen Materialien herstellen zu können, so dass nunmehr das Gehäuse aus kostengünstigem Kunststoff bestehen kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen; hierbei zeigen
  • Figur 1 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher in geschnittener Seitenansicht; und
  • Figur 2 den Wärmetauscher aus Figur 1 im Schnitt entlang der Linie A-A aus Figur 1.
    • Der in Figur 1 dargestellte Wärmetauscher 1 besteht aus einem in etwa zylindrischemGehäuse2 undeinerindemGehäuseverlegtenWellschlauchwendel 3. Während ein erstes Medium, im vorliegenden Fall des Schwimmbadwärmetauschers das Schwimmbadwasser über axiale Anschlüsse 4, 5 in das Gehäuseinnere hinein-bzw. ausdiesemherausströmt,wirddieWellschlauchwendel 3 von einem zweiten Medium, im vorliegenden Fall von Heizungswasser durchströmt, wobei der Wellschlauch 3 an zwei separate Anschlüsse 6, 7 angeschlossen ist, die durch Öffnungen 8, 9 im Wärmetauschergehäuse hindurchgeführt sind und radial nach außen vorstehen, wo sie über Außengewinde 10, 11 an benachbarte Leitungsabschnitte angeschlossen werden können.
    Die Verbindung der Wellschlauchendabschnitte.12, 13 mit den Endabschnitten 14, 15 der separaten Anschlüsse 6, 7 erfolgt durch Ineinanderstecken, wobei jeweils zwischen Wellschlauch und separatem Anschluss ein Dichtungselement 16, 17 in Form zumindest eines O-Rings angeordnet ist, das formschlüssig in zumindest eine endständige Wellung eingreift.
    Jeder Wellschlauchendabschnitt 12, 13 ist in den Endabschnitten 14, 15 der separaten Anschlüsse 6, 7 über zwei auf jeweils einander gegenüberliegenden Seiten des Wellschlauchs angreifende Fixierungsstifte 18, 19 festgelegt, die in ein Wellental einer endständigen Wellung von außen her eingreifen und durch Öffnungen in den Endabschnitten der separaten Anschlüsse geführt sind.
    Die separaten Anschlüsse 6, 7 sind von außen in die Öffnungen 8, 9 des Wärmetauschergehäuses eingesteckt und dort ebenfalls über jeweils zwei Fixierungsstifte 20, 21 in der Endposition festgelegt. Jeder dieser Fixierungsstifte 20, 21 ist zweckmäßigerweise und zur Vereinfachung des Montageaufwands einstückig mit einem der Fixierungsstifte 18, 19 zur Festlegung der Wellschlauchwendel verbunden.
    Die Fixierungsstifte werden über Einschraubhülsen in ihrer Position gehalten, die durch die Anschlüsse 4, 5 für das erste Medium gebildet sind und in Axialrichtung auf die stirnseitigen Enden des Wärmetauschergehäuses geschraubt sind.
    Die Montage des Wärmetauschers 1 erfolgt in folgenden Schritten: In das zylindrische Gehäuse 2 wird die Wendel 1 eingesteckt, von außen werden die separaten Anschlüsse 6, 7 in die Gehäuseöffnungen 8, 9 eingesetzt und auf die Endabschnitte 12, 13 der Wellschlauchwendel aufgesteckt; anschließend werden durch die Fixierungsstifte 18, 19 bzw. 20, 21 die Wellschlauchwendel an den separaten Anschlüssen und die separaten Anschlüsse im Wärmetauschergehäuse festgelegt und die Einschraubhülsen 4, 5 stirnseitig in das Gehäuse eingeschraubt, um die Fixierungsstifte in Position zu halten.
    Aus den Figuren 1 und 2 lässt sich außerdem noch die Position von weiteren Dichtungsringen entnehmen: Die Einschraubhülsen 4, 5 sind über O-Ringe 22, 23 gegenüber dem Wärmetauschergehäuse abgedichtet und die separaten Anschlüsse sind über O-Ringe 24, 25 gegenüber dem Wärmetauschergehäuse abgedichtet. Die Einschraubhülsen 4, 5 sind nach dem Einschrauben am Wärmetauschergehäuse über Nieten 26, 27 verdrehfest festgelegt. Die separaten Anschlüsse 6, 7 weisen einen Anschlagbund 28, 29 auf, der das Einstecken der separaten Anschlüsse in die Gehäuseöffnung 8, 9 begrenzt. Unterhalb (bezogen auf Figur 1 bzw. Figur 2) dieses Anschlagbunds 28, 29 befindet sich eine Schulter der separaten Anschlüsse in Form eines Sechskants, über die die separaten Anschlüsse an einem von den Gehäuseöffnungen 8, 9 nach radial außen vorstehenden Bund 30, 31 verdrehfest festgelegt sind, indem dieser radial vorstehende Bund 30, 31 in Anpassung an die Sechskantform der separaten Anschlüsse ausgebildet ist.
    Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, einen Wärmetauscher für beliebige Anwendungen und insbesondere für Schwimmbäder zur Verfügung stellen zu können, der ein deutlich reduziertes Gewicht, ein erheblich reduziertes Bauvolumen und demgemäss reduzierte Herstellungskosten aufweist, die noch weiter dadurch gesenkt werden können, dass das Gehäuse und die separaten Anschlüsse aus kostengünstigem Kunststoff hergestellt werden. Außerdem zeichnet sich der erfindungsgemäße Wärmetauscher durch einen stark vereinfachten Montageaufwand aus, da der Wellschlauch durch einfaches Ineinanderstecken an den separaten Anschlüssen festgelegt werden kann.

    Claims (14)

    1. Wärmetauscher, insbesondere für Schwimmbäder, bestehend aus einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse (2), das von einem ersten Medium im Wesentlichen axial durchströmt wird, wobei das Gehäuse an seinen axialen Stirnseiten Anschlüsse (4, 5) zur Verbindung mit angrenzenden Leitungsabschnitten für das erste Medium aufweist, während ein zweites Medium über zwei separate, sich radial zum Gehäuse erstreckende Anschlüsse (6, 7) eine im Gehäuse verlegte und als Wendel ausgebildete Leitung (3) durchströmt, deren Wendelachsel parallel zu oder identisch mit der Gehäuseachse verläuft, wobei die wendelförmige Leitung für das zweite Medium aus einem Wellschlauch (3) besteht, der in Radialrichtung verlaufende Endabschnitte (12, 13) aufweist, die an die separaten Anschlüsse für das zweite Medium angeschlossen sind,
      dadurch gekennzeichnet, dass sich die separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium von außen unter Durchquerung des Gehäuses (2) bis auf die Gehäuseinnenseite erstrecken und dass die in Radialrichtung verlaufenden Endabschnitte (13, 14) des Wellschlauchs (3) im Gehäuseinneren an die genannten separaten Anschlüsse für das zweite Medium über eine Steckverbindung angeschlossen und dort festgelegt sind.
    2. Wärmetauscher nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (12, 13) des Wellschlauchs (3) in die separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium eingesteckt und dort durch form- oder kraftschlüssig wirkende Festlegungsmittel gehalten.
    3. Wärmetauscher nach Anspruch 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegungsmittel aus Stiften (18, 19), Klammern oder Rastelementen bestehen, die formschlüssig in ein Wellental des Wellschlauchs (3) eingreifen.
    4. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium separat vom Gehäuse (2) ausgebildet und durch Gehäuseöffnungen (8, 9) hindurch gesteckt sind.
    5. Wärmetauscher nach Anspruch 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Anschlüsse (6,7) für das zweite Medium von außen in die Gehäuseöffnungen (8, 9) des Gehäuses (2) eingesteckt und dort über Festlegungsmittel (20, 21) festgelegt sind.
    6. Wärmetauscher nach Anspruch 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegungsmittel (20, 21) zur Festlegung der separaten Anschlüsse (6, 7) im Gehäuse (2) aus Fixierungsstiften (20, 21) bestehen, die auf der Innenseite des Gehäuses angeordnet sind und dort die separaten Anschlüsse beaufschlagen.
    7. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium formschlüssig verdrehfest in den Gehäuseöffnungen (8, 9) des Gehäuses (2) festgelegt sind.
    8. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Wellschlauch-Endabschnitte (12, 13) gegenüber den separaten Anschlüssen (6, 7) für das zweite Medium mittels eines Dichtungselementes (16, 17) abgedichtet sind.
    9. Wärmetauscher nach zumindest Anspruch 8,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (16, 17) aus zumindest einem O-Ring besteht, der auf den zugehörigen Wellschlauch-Endabschnitt (12, 13) aufgesteckt ist, in zumindest ein Wellental formschlüssig eingreift und mit seiner den radialen Abschnitt (14, 15) der separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium beaufschlagenden Außenseite an der Innenseite des radialen Abschnittes anliegt.
    10. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Wellschlauch-Endabschnitte durch Recken kalibriert sind.
    11. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die vom Wellschlauch (3) beaufschlagten radialen Abschnitte (14, 15) der separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium glattzylindrisch ausgebildet sind.
    12. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass der Wellschlauch (3) und/oder die separaten Anschlüsse (6, 7) für das zweite Medium aus Metall bestehen.
    13. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) und/oder die Anschlüsse (4, 5) für das erste Medium aus Kunststoff bestehen.
    14. Wärmetauscher nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass das erste Medium Schwimmbadwasser ist und dass das zweite Medium Heizungswasser ist.
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