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Wärmeaustauscher
Die Erfindung betrifft Wärmeaustauscher und im besonderen Wärmeaustauscher für Heizsysteme, die Kompaktbrenner für hohe Temperatur verwenden.
In geschlossenen Heisswasserheizungssystemen wird Wärme in einem beschränkten Bereich erzeugt und durch die Wirksamkeit des heissen Wassers od. dgl. zu entfernten Bereichen übertragen, die zu beheizen sind. Im allgemeinen gibt es in dem beschränkten Bereich einen Kraftstoffbrenner, der die Wärme erzeugt. An den Kraftstoffbrenner schliesst sich ein Wärmeaustauscher an, der aus einer Vorrichtung besteht, die erzeugte Wärme absorbiert und diese an eine zirkulierende Flüssigkeit, gewöhnlich Wasser, abgibt. Das Wasser wird zwischen den Heizkörpern od. dgl. und dem Wärmeaustauscher durch Rohrleitungen geführt. Auf diese Weise wird die durch den Brennstoffbrenner erzeugte Wärme zu einem Gebiet geleitet, wie z. B. zu einem zu beheizenden Raum.
Die zum Beheizen eines Gebietes erforderliche Zeit hängt von der in das Gebiet geführten Wärmemenge ab. Die Menge der übertragenden Wärme ist von einer Anzahl von Faktoren abhängig, die den Grad der Wärmeerzeugung durch den Brennstoffbrenner, die Temperatur im Gebiet des Kraftstoffbrenners und die Wirksamkeit des Wärmeaustauschers einschliessen.
Es sind Oberflächenverbrennungsbrenner bekanntgeworden, die auf Grund der Verwendung hitzebeständiger, poröser Stoffe wegen ihrer grossen kompakten Verbrennungsstelle Wärme mit grösserer Wirksamkeit, mit höheren Temperaturen und beständigen Graden erzeugen.
Wenn derartige Brenner jedoch verwendet werden, treten hinsichtlich des damit verbundenen Wärmeaustauschers neue Probleme auf. Im einzelnen verlangt die kleine Grösse und rasche Wärmeerzeugung des Brenners einen Wärmeaustauscher, der wirksam und schnell Wärme an die zirkulierende Flüssigkeit abgibt. Darüber hinaus verursacht der grosse Temperaturbereich, dem der Wärmeaustauscher ausgesetzt ist, wenn der Brenner zu arbeiten beginnt und aufhört, merkbare mechanische Veränderungen im Wärmeaustauscher. Beim Gebrauch herkömmlicher Wärmeaustauscher und ihrer gewöhnlichen Stützmittel entstehen demzufolge innere Spannungen, die den Wärmeaustauscher beschädigen können.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein verbesserter Wärmeaustauscher.
Ein Ziel der Erfindung ist, einen verbesserten Wärmeaustauscher zu schaffen, der wirksam Wärme von einem Brennstoffbrenner überträgt.
Ferner ist ein Ziel der Erfindung ein verbesserter Wärmeaustauscher, der verhältnismässig frei von Spannungen ist, trotz der Möglichkeit, dass der Wärmeaustauscher sehr grossen Temperaturschwankungen unterworfen sein kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen verbesserten Wärmeaustauscher zum Gebrauch mit Oberflächenverbrennungsbrennern zu schaffen.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen kompakten, hochwirksamen Wärmeaustauscher auszubilden, der mühelos und ohne hohe Kosten herstellbar ist.
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit einem Hauptverteiler, einem Rückströmverteiler und annähernd waagrecht liegenden Rohrleitungen, welche diese beiden Verteiler
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miteinander verbinden, wobei der Hauptverteiler in zwei Kammern, eine Einström- und eine Ausströmkammer, unterteilt ist, die mit einer Zufuhr-bzw. Abfuhrleitung verbunden sind, der Rückströmverteiler fliegend angeordnet und nur von den Rohrleitungen, welche ihn mit dem Hauptverteiler verbinden, getragen ist, und die Rohrleitungen so an die Verteiler angesetzt sind, dass mindestens eine Rohrleitung die Einströmkammer mit dem Rückströmverteiler und mindestens eine Rohrleitung den Rückströmverteiler mit der Ausströmkammer verbindet.
Erfindungsgemäss ist dieser Wärmeaustauscher dadurch ausgezeichnet, dass die Achsen der Rohrleitungen auf dem Mantel eines Zylinders angeordnet sind und der Hauptverteiler ringförmig ausgebildet ist, so dass in den von den Rohrleitungen und den Verteilern umschlossenen Raum ein Brenner zur Erwärmung des in den Rohren strömenden Wassers einschiebbar ist. Eine besonders stabile Bauweise wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass die Rohrleitungen mit untereinander verbundenen Querrippen versehen sind.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn der Rückströmverteiler als Ringkammer ausgebildet ist.
Vorzugsweise hängen in diesem Fall die Wände der vom Rückströmverteiler gebildeten Ringkammer in der Ringmitte zusammen und bilden eine Vertiefung zur Lagerung des Brenners.
Auf Grund der erfindungsgemässen Ausbildung kann die zu erwärmende Flüssigkeit vom Einlassstutzen über den Einströmabschnitt der Kammer des Hauptverteilers durch eine Rohrleitung nach der Kammer des Rückströmverteilers fliessen. Die Flüssigkeit fliesst dann über eine andere Rohrleitung und den Auslassabschnitt der Kammer des Hauptverteilers zum Ableitstutzen.
Hiezu kommt noch, dass die Rohrleitungen zusätzlich zu den Flüssigkeitsflussverbindungen zwischen den Sammelrohren den einzigen mechanischen Träger für den Rückströmverteiler liefern.
Es sollte ebenfalls festgehalten werden, dass, wenn ein Kraftstoffbrenner zwischen den Rohrleitungen angeordnet ist, die zirkulierende Flüssigkeit zweimal das Gebiet durchläuft, in dem die Wärme erzeugt wird.
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung der Erfindung und den Zeichnungen ersichtlich, die beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, auf die diese nicht begrenzt zu sein braucht.
In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 einen Wärmeaustauscher, der einen Hauptverteiler, einen Rückströmverteiler und eine Vielzahl von Rohrleitungen enthält, die die beiden Verteiler verbinden, teils in einer Seitenansicht, teils im Schnitt, Fig. 2 einen Aufriss des Wärmeaustauschers gemäss Fig. 1, teilweise im Schnitt, bei welchem auch der Hauptverteiler angeschnitten ist, Fig. 3 einen Aufriss des Rückströmverteilers des Wärmeaustauschers gemäss Fig. 1 und Fig. 4 einen Schnitt nach Linie A-A in Fig. 3.
In Fig. 1 ist ein Wärmeaustauscher --10-- in Übereinstimmung mit der Erfindung dargestellt, der einen Hauptverteiler--12--, einen Rückströmverteiler--14--und eine Vielzahl mit Rippen
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Innerhalb der hohlzylindrischen Anordnung der Rohrleitungen ist ein verlängerter zylindrischer, in den Zeichnungen nicht dargestellter Oberflächenverbrennungsbrenner vorzugsweise angeordnet.
Der Hauptverteiler--12--weist ein wulstartiges Kammergehäuse-20--, vorzugsweise aus Gussmessing, auf. Entgegengesetzte Trennwände-22 und 24-teilen die wulstartige, durch das
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--20-- gebildeteAbleitstutzen-28-mündet in den Ausströmabschnitt --20B--. Die Ableitung --32-- ist mit dem Ableitstutzen-28--verbunden. Eine Vielzahl von durchbrechungen --34-- ist gleich- und kreisförmig auf der Innenseite des wulstartigen Kammergehäuses --20-- verteilt angeordnet. Jeder dieser Durchbrechungen--34--ist das eine Ende --17-- von Rohrlcitungen --16A,16Bzugeordnet. Bei jeder Rohrleitung--16A, 16B-- ist das Ende--17-an die der Durchbrechung - zugeordnete Wandung angeschweisst.
Die halbe Anzahl der Durchbrechungen, d. h. jene Durchbrechungen, die links von diametralen Trennwänden-22 und 24--liegen, stehen in Verbindung mit dem Ausströmabschnitt--20B--der wulstartigen Kammer (Fig. 1 und 2).
Der Rückströmverteiler --14-- weist ein Gehäuse --36-- aus Gussmessing auf, das eine
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--36-- istRohrleitungen--16A, 16b-- sind an den den Durchbrechungen benachbarten Wandungsteilen angeschweisst.
Die Rohrleitungen--16A, 16B-- bestehen aus Kupferrohr mit verlängerten Heizrippen --18--. Demgemäss bilden die Leitungen samt den Heizrippen, die sich nach der Seite erstrecken, ein einziges zusammenhängendes Stück.
Bei Einbau in ein Heizungssystem wird der Wärmeaustauscher-10-nur vom Hauptverteiler --12-- getragen. Der Rückströmverteiler --14-- wird nur von den Rohrleitungen--16A, 16B-- getragen.
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--30-- (Fig. 2)--16A, 16B-- (Fig. l) zum Rückströmverteiler--14--. Nachdem die Flüssigkeit frei durch die Kammer des Rückströmverteilers --14-- zirkuliert ist, fliesst sie durch die andere Hälfte der Rohrleitungen-16A, 16B- zu den Durchbrechungen --34-- in den Ausströmabschnitt-20B- (Fig. 2). Die Flüssigkeit fliesst dann vom Ausströmabschnitt--20B--über den Ableitstutzen--28-- zur Ableitung-32-.
Daher wird in einem vollständigen System, das Heizkörper und einen Brenner enthält, das gekühlte Wasser aus den Heizkörpern den Zuführungsleitungen zugeführt und im Wärmeaustauscher - durch zweimaliges Vorbeiführen am Brenner, der innerhalb der zylindrischen Vertiefung
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Erfindungsgemäss ist ein verbesserter Wärmeaustauscher geschaffen, der durch Verwendung eines Rückströmverteilers, der lediglich durch Rohrleitungen getragen wird, frei von mechanischer Beanspruchung ist, die aus extremem Temperaturwechsel resultiert. Darüber hinaus wird durch die Verwendung eines Hauptverteilers, der mit einem Rückströmverteiler durch eine Vielzahl von Rippenrohrleitungen verbunden ist, deren Rippen aneinandergrenzen, ein ausserordentlich kompakter und wirksamer Wärmeaustauscher erhalten. In einem besonderen Beispiel wird ein Wärmeaustauscher erhalten, der ein Volumen von weniger als 10 l hat und der in einem System angewendet wird, das 18750 Kcal/h liefert.
1m vorstehenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, jedoch können Abänderungen durchgeführt werden, ohne damit den Bereich des Erfmdungsgedankens zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmeaustauscher mit einem Hauptverteiler, einem Rückströmverteiler und annähernd waagrecht liegenden Rohrleitungen, welche diese beiden Verteiler miteinander verbinden, wobei der Hauptverteiler in zwei Kammern, eine Einström-und eine Ausströmkammer, unterteilt ist, die mit einer Zufuhr-bzw.
Abfuhrleitung verbunden sind, der Rückströmverteiler fliegend angeordnet und nur von den Rohrleitungen, welche ihn mit dem Hauptverteiler verbinden, getragen ist, und die Rohrleitungen so an die Verteiler angesetzt sind, dass mindestens eine Rohrleitung die Einströmkammer mit dem Rückströmverteiler und mindestens eine Rohrleitung den Rückströmverteiler mit der
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auf dem Mantel eines Zylinders angeordnet sind und der Hauptverteiler ringförmig ausgebildet ist, so dass in den von den Rohrleitungen und den Verteilern umschlossenen Raum ein Brenner zur Erwärmung des in den Rohren strömenden Wassers einschiebbar ist.
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