DE3247392C2

DE3247392C2 -

Info

Publication number: DE3247392C2
Application number: DE3247392A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr.-Ing. 7900 Ulm De Hage; Johann Dipl.-Ing. Gschaider (Fh), 7915 Elchingen, De
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1982-12-22
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1989-04-27
Also published as: DE3247392A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator, mit einem Druckrohr und einem Saugrohr für das Kältemittel in Wärmepumpen, der in einem mit Deckel und Boden abgeschlossenen, zylindrischen Behälter zwischen mittig angeordneter Zu- und Ableitung parallel zu einander geschaltete Rohrschlangen für den Wasserdurchsatz aufweist, die in einer Ebene spiralförmig von innen nach außen und in einer in axialer Rich tung versetzten Ebene spiralförmig von außen nach innen verlau fen, wobei jede Rohrschlange ein eigenes Eintrittsrohr und ein eigenes Austrittsrohr aufweist, die jeweils in einen gemeinsamen Zuleitungskanal im Boden und in einen gemeinsamen Ableitungskanal im Deckel des Wärmeübertragers münden, wobei der Zuleitungskanal und der Ableitungskanal mit Abstand zum Boden bzw. Deckel außerhalb des Behälters angeordnet sind, nach Patent 32 30 306.

Bei einem Wärmeübertrager nach dem Hauptpatent 32 30 306 liegt der große Vorteil darin, daß durch die Verlagerung der Anschlüsse auf die Außenseite des Wärmeübertragers Lötstellen zwischen Wasser und Kälte mittel vermieden werden. Eine Verunreinigung des Wassers wird dadurch ausgeschlossen. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, bei einer eventuellen Leckage das Kältemittel durch eine Leckanzeigevorrichtung zu erfassen.

Es ist bereits bei Koaxial-Wärmeübertragern die kombinierte Heiz-/Brauchwasserbereitung bekanntgeworden (vgl. FI-OS 7 81 342).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmeübertrager nach dem Hauptpatent 32 30 306 so auszubilden, daß dort die Rohrschlangen für verschiedene Wasserkreis läufe, insbesondere zur kombinier ten Heiz-/Brauchwasserbereitung, herangezogen werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ein trittsrohre und die Austrittsrohre jeweils in derselben Weise zu mindestens zwei Gruppen, bestehend aus je einem oder mehreren der Eintrittsrohre bzw. der Austrittsrohre, zusammengefaßt sind, die in jeweils voneinander getrennte Zuleitungskanäle bzw. Ableitungskanäle münden.

Vorzugsweise sind die Zuleitungs- bzw. Ableitungskanäle jeweils von einer unterteilten Außenkammer gebildet. Die Unterteilung wird in einfacher Weise dadurch erzielt, daß in der Außenkam mer jeweils mindestens eine Trennwand angeordnet ist.

Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, nach Festlegung des gewünschten Anwendungsfalles und damit der Anzahl der verschie denen Kreisläufe bzw. der Kanäle, jeweils eine unterschiedliche Zuordnung der Rohrschlangen zu den Kanälen vorzunehmen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils Eintrittsrohre und Austrittsrohre nebeneinanderlie gender Rohrschlangen zu Gruppen zusammengefaßt. Soll die Mög lichkeit der kombinierten Heiz-/Brauchwasserbereitung vorge sehen werden, wählt man also als Wärmeübertragungs-Medien in den Rohrschlangen Heizwasser und Brauchwasser, so empfiehlt es sich, wenn die Eintritts- und Austrittsrohre der oberen Rohrschlan gen in einen Zuleitungs- bzw. Ableitungskanal für Heizwasser münden, während die Eintritts- und Austrittsrohre der unteren Rohrschlangen in einen Zuleitungs- bzw. Ableitungskanal für Brauchwasser münden. Wird dagegen Heizwasser höherer Temperatur gewünscht, so empfiehlt sich die Umkehrung, also die Eintritts- und Austrittsrohre der oberen Rohrschlangen in einen Zuleitungs- bzw. Ableitungskanal für Brauchwasser münden zu lassen und die Eintritts- und Austrittsrohre der unteren Rohrschlangen in einen Zuleitungs- bzw. Ableitungskanal für Heizwasser münden zu lassen. In ähnlicher Weise ist vorzugehen, wenn beispiels weise gleichzeitig Brauchwasser, Heizwasser für eine Nieder temperaturheizung und Heizwasser höherer Temperatur bereitet werden sollen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils Eintrittsrohre und Austrittsrohre alternierend angeordneter Rohrschlangen zu Gruppen zusammengefaßt.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Wärmeübertrager (Kondensator) zur kombinierten Heiz-/Brauchwasserbereitung mit acht Rippenrohrschlangen, wobei die oberen vier Rohr schlangen der Heizwasserbereitung, die unteren vier Rohrschlangen der Brauchwasserbereitung dienen,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die mit zwei Kanälen versehene obere Außenkammer des Wärmeübertragers nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Wärmeübertrager (Kondensator) zur kombinierten Heiz-/Brauchwasserbereitung mit sechs Rippenrohrschlangen, die alternierend mit dem Heiz- bzw. Brauchwasserkreislauf verbunden sind, und

Fig. 4 einen Querschnitt durch die obere Außenkammer des Wärmeübertragers nach Fig. 3.

Der Wärmeübertrager 1 nach den Fig. 1 bis 4 besteht aus einem zylindrischen Behälter 2 mit angeschweißtem, gewölbtem Boden 3 und Deckel 4. Außerhalb des Behälters 2 mit Abstand zum Boden 3 bzw. Deckel 4 ist jeweils eine untere Außenkammer 5 bzw. eine obere Außenkammer 6 für den Durchsatz von Wärmeübertragungs- Medien angeordnet. Durch Zwischenschaltung einer Trennwand 35 sind die Kammern 5, 6 jeweils in zwei Kanäle unterteilt, näm lich in einen Zuleitungskanal 5 a bzw. Ableitungskanal 6 a für Heizwasser und in einen Zuleitungskanal 5 b bzw. Ableitungs kanal 6 b für Brauchwasser.

Im Behälter 2 nach Fig. 1 sind acht parallelgeschaltete Rip penrohrschlangen 7 bis 14 angeordnet, die jeweils in einer Ebene spiralförmig von innen nach außen und in einer in axialer Richtung versetzten Ebene spiralförmig von außen nach innen verlaufen. Die Rippenrohrschlangen 7 bis 14 sind einzeln je weils mit einem Eintrittsrohr 7′ bis 14′ und einem Austritts rohr 7′′ bis 14′′ versehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Eintrittsrohre 7′ bis 14′ und die Austrittsrohre 7′′ bis 14′′ jeweils durch die umgebogenen Enden der Rippenrohr schlangen 7 bis 14 gebildet. Eintrittsrohre 7′ bis 14′ und Austrittsrohre 7′′ bis 14′′ sind parallel zueinander und fluch tend angeordnet. Die Eintrittsrohre 7′ bis 14′ und Austritts rohre 7′′ bis 14′′ durchtreten den Boden 3 bzw. Deckel 4 in der Weise, daß sie in eine Lochplatte 30 eingelötet sind. Sie sind gleichfalls jeweils in eine Lochscheibe 15 der beabstandeten, zylindrischen Außenkammern 5, 6 eingelötet. Im Querschnitt nach Fig. 2 sind die kreisförmig angeordneten Löcher jeweils durch die zugehörige Bezugsziffer der Rippenrohrschlangen 7 bis 14 gekennzeichnet.

Weiterhin ist im Deckel 4 ein Druckrohr 16 für den Kältemittel dampf KM und im Boden 3 ein Saugrohr 17 für das kondensierte Kältemittel vorgesehen.

Der Heizwasserkreislauf und der Brauchwasserkreislauf werden nun folgendermaßen gebildet:

Die vier Eintrittsrohre 7′ bis 10′ und die vier Austritts rohre 7′′ bis 10′′ der vier oberen Rippenrohrschlangen 7 bis 10 werden für den Heizwasserkreislauf jeweils zu einer Gruppe zusammengefaßt, während die Gruppe der vier Eintrittsrohre 11′ bis 14′ und die vier Austrittsrohre 11′′ bis 14′′ der vier unteren Rohrschlangen 11 bis 14 für den Brauchwasserkreislauf herangezogen werden. Diese beiden Gruppen werden den vonein ander getrennten Zuleitungskanälen 5 a, 5 b bzw. Ableitungs kanälen 6 a, 6 b zugeordnet. Das durch den Zuleitungskanal 5 a eintretende Heizwasser durchströmt also die vier Eintritts rohre 7′ bis 10′, anschließend die oberen Rippenrohrschlangen 7 bis 10 und die Austrittsrohre 7′′ bis 10′′, um über den Ab leitungskanal 6 a den Wärmeübertrager 1 als erwärmtes Heiz wasser wieder zu verlassen. Das Brauchwasser tritt durch den Zuleitungskanal 5 b ein, durchströmt die vier Eintrittsrohre 11′ bis 14′, anschließend die unteren Rippenrohrschlangen 11 bis 14 und die Austrittsrohre 11′′ bis 14′′, um über den Ablei tungskanal 6 b den Wärmeübertrager 1 als erwärmtes Brauchwas ser wieder zu verlassen. Hierbei erkennt man leicht, daß gleiche Längen, d. h. gleiche Wasserwege (7′ + 7 + 7′′ = . . . 11′ + 11 + 11′′ = . . . 14′ + 14 + 14′′) vorliegen, so daß gleiche Wasser durchsätze erzielt werden.

Der durch das Druckrohr 16 eintretende Kältemitteldampf KM wird durch ein oberhalb der obersten Rippenrohrschlange 7 an geordnetes Kältemittelprallblech 31 abgelenkt, das die be nachbarte Rohrschlange 7 teilweise überdeckt und den Behäl terzwischenraum 32 zwischen den Rohrschlangen 7 bis 14 ab deckt. Der wesentliche Teil des Dampfes streicht über die Rippenrohrschlangen 7 bis 14, kondensiert und tropft in den unteren Teil des Behälters 2. Der Kältemittelstand ist da bei durch die Linie 18 angedeutet.

Für eine hinreichende Unterkühlung des Kältemittels sorgt dabei zumindest die Rippenrohrschlange 14.

Sollte an den Lötstellen zwischen Eintrittsrohren 7′ bis 14′ bzw. Austrittsrohren 7′′ bis 14′′ und den jeweiligen Lochplat ten 30 ein Leck auftreten, so kann das Kältemittel infolge des zwischen Lochplatte 30 und Außenkammer 5 bzw. Außenkammer 6 bestehenden Zwischenraums an die Luft ent weichen. Eine nachteilige Verunreinigung des Wassers mit Kältemittel tritt nicht ein. In Fig. 1 ist zudem die Mög lichkeit angedeutet, den genannten Zwischenraum mit einer Manschette 33 abzuschließen und mit einer (nicht näher dar gestellten) Leckanzeigevorrichtung 34 zu verbinden.

Der Wärmeübertrager 1 mit sechs Rippenrohrschlangen 7 bis 12 nach Fig. 3/4 ist analog aufgebaut wie der Wärmeübertrager 1 nach Fig. 1/2. Er unterscheidet sich lediglich darin, daß hier die Rippenrohrschlangen 7 bis 12 alternierend dem Heiz wasser- bzw. dem Brauchwasserkreislauf derart zugeordnet sind, daß die Eintrittsrohre 7′, 9′, 11′ und die Austritts rohre 7′′, 9′′, 11′′ der Rippenrohrschlangen 7, 9, 11 mit dem Zuleitungskanal 5 a bzw. Ableitungskanal 6 a für Heiz wasser, die Eintrittsrohre 8′, 10′, 12′ und die Austritts rohre 8′′, 10′′, 12′′ der Rippenrohrschlangen 8, 10, 12 mit dem Zuleitungskanal 5 b bzw. Ableitungskanal 6 b für Brauch wasser verbunden sind.

Der Wärmeübertrager 1 kann nicht nur - wie hier beschrieben - als Kondensator, sondern auch als Verdampfer eingesetzt werden.

Claims

1. Wärmeübertrager (1), insbesondere Kondensator, mit einem Druckrohr (16) und einem Saugrohr (17) für das Käl temittel in Wärmepumpen, der in einem mit Deckel (4) und Boden (3) abgeschlossenen, zylindrischen Behälter (2) zwi schen mittig angeordneter Zu- und Ableitung parallel zu einander geschaltete Rohrschlangen (7 bis 14) für den Wasser durchsatz aufweist, die in einer Ebene spiralförmig von innen nach außen und in einer in axialer Richtung versetzten Ebene spiral förmig von außen nach innen verlaufen, wobei jede Rohr schlange (7 bis 14) ein eigenes Eintrittsrohr (7′ bis 14′) und ein eigenes Austrittsrohr (7′′ bis 14′′) aufweist, die je weils in einen gemeinsamen Zuleitungskanal im Boden (3) und in einen gemeinsamen Ableitungskanal im Deckel (4) des Wärmeübertragers (1) münden, wobei der Zuleitungskanal und der Ableitungskanal mit Abstand zum Boden (3) bzw. Deckel (4) außerhalb des Behälters (2) angeordnet sind, nach Patent 32 30 306, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsrohre (7′ bis 14′) und die Austrittsroh re (7′′ bis 14′′) jeweils in derselben Weise zu mindestens zwei Gruppen, bestehend aus je einem oder mehreren der Ein trittsrohre (7′ bis 14′) bzw. der Austrittsrohre (7′′ bis 14′′) zusammengefaßt sind, die in jeweils voneinander ge trennte Zuleitungskanäle (5 a, 5 b) bzw. Ableitungskanäle (6 a, 6 b) münden.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungskanäle (5 a, 5 b) bzw. Ableitungskanäle (6 a, 6 b) jeweils von einer unterteilten Außenkammer (5 bzw. 6) gebildet sind.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenkammer (5 bzw. 6) jeweils mindestens eine Trennwand (35) angeordnet ist.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Eintrittsrohre (7′ bis 10′ bzw. 11′ bis 14′) und die Austrittsrohre (7′′ bis 10′′ bzw. 11′′ bis 14′′)neben einanderliegender Rohrschlangen (7 bis 10 bzw. 11 bis 14) zu Gruppen zusammengefaßt sind.

5. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsrohre (7′ bis 10′) und Austrittsrohre (7′′ bis 10′′) der oberen Rohrschlangen (7 bis 10) in einen Zuleitungskanal (5 a) bzw. Ableitungskanal (6 a) für Heizwas ser münden, während die Eintrittsrohre (11′ bis 14′) und Austrittsrohre (11′′ bis 14′′) der unteren Rohrschlangen (11 bis 14) in einen Zuleitungskanal (5 b) bzw. Ableitungs kanal (6 b) für Brauchwasser münden.

6. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsrohre (7′ bis 10′) und Austrittsrohre (7′′ bis 10′′) der oberen Rohrschlangen (7 bis 10) in einen Zuleitungskanal (5 a) bzw. Ableitungskanal (6 a) für Brauch wasser münden, während die Eintrittsrohre (11′ bis 14′) und Austrittsrohre (11′′ bis 14′′) der unteren Rohrschlangen (11 bis 14) in einen Zuleitungskanal (5 b) bzw. Ableitungs kanal (6 b) für Heizwasser münden.

7. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß jeweils Eintrittsrohre (7′, 9′, 11′ bzw. 8′, 10′, 12′) und Austrittsrohre (7′′, 9′′, 11′′ bzw. 8′′, 10′′, 12′′) alternie rend angeordneter Rohrschlangen (7, 9, 11 bzw. 8, 10, 12) zu Gruppen zusammengefaßt sind.