EP2940398A1 - Sicherheitswärmetauscher einer heizeinrichtung - Google Patents

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Publication number
EP2940398A1
EP2940398A1 EP15165218.7A EP15165218A EP2940398A1 EP 2940398 A1 EP2940398 A1 EP 2940398A1 EP 15165218 A EP15165218 A EP 15165218A EP 2940398 A1 EP2940398 A1 EP 2940398A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
shaped bend
safety
connection
bends
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15165218.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Reindl
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.)
Ulrich Brunner GmbH
Original Assignee
Ulrich Brunner GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulrich Brunner GmbH filed Critical Ulrich Brunner GmbH
Publication of EP2940398A1 publication Critical patent/EP2940398A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F28D7/08—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 otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D7/082—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 otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
    • F28D7/085—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 otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/10—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing overheating, e.g. heat shields
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts

Definitions

  • the invention relates to a safety heat exchanger of a heating device, in particular a heating boiler, with an inlet connection and a drain connection and a heat exchanger line extending therebetween, which is to be inserted into a water-carrying cavity of the heating device.
  • Safety heat exchangers or safety heat exchangers are used in heaters to ensure that the heater can not overheat. This is the safety heat exchanger in the water jacket of the heater, which is a water-bearing cavity. From there it dissipates the heat energy when the temperature of the water jacket threatens to become undesirably high.
  • the safety heat exchanger is connected to a house water supply belonging to the heater, by means of which then cold water at a temperature of about 8 ° Celsius and a water pressure of about 4 bar can be passed through a heat exchanger line ofites139übertragers.
  • the safety heat exchanger can be connected to the domestic water supply, there is a corresponding inlet connection for supplying water from the domestic water supply and a drain connection for discharging water into the domestic water supply.
  • the invention has for its object to provide a heater with a safety heat exchanger, which is cheaper to install compared to known safety heat exchangers and also helps to improve the statics of the associated heater.
  • a safety heat exchanger of a heater in particular a boiler, with an inlet connection and a drain connection and a heat exchanger line extending therebetween, which is to be inserted into a water-carrying cavity of the heater, wherein the heat exchanger line extending away from the inlet connection, then after a first U-shaped bend again extending towards the inlet connection, then after a second U-shaped bend again away from the inlet connection extending and designed after a final U-shaped bend to the drain port towards extending.
  • the safety heat exchanger according to the invention provides with its specially designed heat exchanger line a large heat exchanger surface, the safety heat exchanger is also very compact.
  • the safety heat exchanger according to the invention has the advantage that it can be particularly well installed or mounted on a heating device as a separate component, in particular as a drawer in the local water jacket and also disassembled again.
  • the safety heat exchanger is designed particularly advantageous with a rectangular base or a basic cubic shape. This is particularly advantageous because the available installation space on the heater is often cuboid or cube-shaped.
  • the water jacket of such heaters there is often a need for the water jacket to be riddled with lands, struts or struts to stiffen the water jacket.
  • the safety heat exchanger according to the invention, it is possible that such struts are arranged in the region of the heat exchanger line and the safety heat exchanger can still be pushed into the water-carrying cavity and also pulled out of it for disassembly.
  • the heat exchanger line is designed with such a serpentine shape that in bulges of the serpent form one or more struts can be inserted and find space there within the water jacket otherwise surrounding the heat exchanger line.
  • a line bow which covers an angle of 180 ° and in particular is designed semicircular.
  • the line bend is in a plane that is in particular in a so-called top view of the safety heat exchanger according to the invention as a line or a dash.
  • alternating sequence of similar line arc is particularly favorable production technology. It can also be produced particularly cost-effectively and reliably.
  • the heat exchanger line according to the invention is preferably designed between the inlet connection and the outlet connection with an odd number of U-shaped bends, in particular with five U-shaped bends or nine U-shaped bends. With this number of U-shaped bends, it is possible that the inlet connection and the outlet connection to the safety heat exchanger are located on one and the same side. This is desirable with regard to the coupling of these connections to a domestic water supply.
  • the number of five or nine bends is surprisingly also largely independent of a heat exchanger performance of the associated safety heat exchanger a very advantageous size. It creates a surprisingly clear optimum between production costs, space requirements and functionality.
  • the heat exchanger line is particularly advantageously designed after the inflow connection up to the first U-shaped bend with a first rectilinear section.
  • the heat exchanger duct is preferably designed after the first U-shaped bend to the second U-shaped bend with a second rectilinear portion. It is also preferred that after the second U-bend until the next U-bend, the heat exchange conduit is configured with a third rectilinear portion.
  • the heat exchanger duct is also advantageously designed after the last U-shaped bend to the drain connection with a last rectilinear section.
  • the safety heat exchanger can be introduced into a water jacket in a largely straight-line manner in the direction of these sections and can also be carried out again.
  • one or more struts may be located in the water jacket at the respectively relevant regions of the heat exchanger line, without this leading to a collision with the heat exchanger line.
  • all even-numbered bends are preferably oriented substantially parallel to one another and / or all odd-numbered bends are aligned substantially parallel to one another.
  • the thus uniform orientation simplifies the production of the heat exchanger line and also provides the basis for a flexible and versatile arrangement of the safety heat exchanger according to the invention in various types and types of heaters.
  • the second U-shaped bend and, in particular, all further even-numbered bends are oriented substantially transversely extending between the inlet connection and the outlet connection.
  • the inflow port and deer outlet port are particularly preferably in the installed state of the safety heat exchanger in the plan view of the two opposite sides of a strut. They are thus positioned side by side on the water jacket, while the strut extends through it through the water jacket.
  • the first U-shaped bend and in particular all other odd-numbered bends to the respective subsequent U-shaped bend at an angle of between 30 ° and 90 °, preferably between 45 ° and 75 °, more preferably aligned between 55 ° and 65 °.
  • This alignment creates surprising positioning possibilities for the safety heat exchanger according to the invention.
  • an inclination at an angle of 2 ° to 8 °, preferably 5 °, is particularly advantageous for the entire heat exchanger line winding.
  • a larger mesh width is achieved between the rectilinear sections of the heat exchanger line according to the invention.
  • the heat exchanger line is also advantageously designed as a pipe section, which is in each case connected fluid-tight with the inlet connection and with the outlet connection.
  • the inlet connection and the outlet connection serve in particular as connection to a water pipe of a domestic water supply.
  • the inlet connection and the outlet connection are themselves preferably designed as a pipe section, whereby then these connections themselves are spatially placed independently of the heat exchanger line.
  • They are advantageously made of steel, whereas the heat exchanger line according to the invention is preferably made of copper, which has a higher coefficient of thermal conductivity.
  • such connections create a high rigidity and stability of the overall arrangement and in particular of the heat exchanger line.
  • the heat exchanger line can also be coupled directly to the connection plate of the safety heat exchanger.
  • a safety heat exchanger 10 illustrated, which is provided in the present case for a heater 12 in the form of a cargo firewood boiler.
  • the heating device 12 has a water-carrying cavity 14 of a water jacket 16, which is formed with a ceiling surface 18, a bottom surface 20 and at least two side surfaces 22.
  • a water jacket 16 In one of the side surfaces 22 is an opening 24 passing through the side surface 22 through which the safety heat exchanger 10 can be partially inserted into the water jacket 16.
  • the safety heat exchanger 10 ensures that, provided there is an imminent overheating in the water jacket 16 comes, excess heat energy from the safety heat exchanger 10 in a (not shown here) domestic water supply is dissipated.
  • a water jacket 16 stabilizing support 26 which extends from the bottom surface 20 starting substantially vertically up to the ceiling surface 18. With the support 26 so the ceiling surface 18 is supported relative to the bottom surface 20 and secured in this way the water-bearing cavity 14, which is subject to a pressure of at least about 1 to 2 bar as a water-filled space against deformation.
  • the safety heat exchanger 10 is designed with a connection plate 28 located in front of the opening 24 and sealed at its circumference.
  • the connection plate 28 is penetrated by an inlet connection 30, which is formed on a first side of the connection plate 28 with an inlet connection 32 and on the other, second side of the connection plate 28 with a supply pipe section 34.
  • the connection plate 28 is penetrated by a drain connection 36, which is formed on the first side of the connection plate 28 with a drain connection 38 and on the second side of the connection plate 28 with a drainage pipe section 40.
  • the inlet connection 30 and the outlet connection 36 thus pass through the connection plate 28 as fluid-conducting connections for the safety heat exchanger 10 and thus protrude from outside to inside into the water-carrying cavity 14.
  • the heat exchange line 42 is made of copper, whereas the inlet port 30 and the drain port 36, as well as the terminal plate 28 are made of steel. For fluid-tight connection of the heat exchanger line 42 to the inlet port 30 and the drain port 36 each soldering is provided.
  • the heat exchanger line 42 is initially designed with a first rectilinear section 44, which is directed away from the inlet connection 30 and thereby extends substantially perpendicular to the connection plate 28.
  • the first rectilinear portion 44 terminates at a first U-shaped bend 46 at which the heat exchange conduit 42 is semi-circularly bent at an angle of 180 °.
  • This is followed by a second rectilinear section 48, with which the heat exchanger line 42 is guided back again in the direction of the inlet connection 30 or the connection plate 28.
  • the second rectilinear portion 48 also extends substantially perpendicular to the connection plate 28.
  • the heat exchange conduit 42 is the last time towards the connection plate 28 and led to the drain port 36 out.
  • the sixth rectilinear section 64 thus terminates at the drain pipe section 40 of the drain port 36, where, as mentioned, one of the solder joints between the heat exchanger pipe 42 and the drain port 36 is provided.
  • the straight sections 44, 48, 52, 56, 60 and 64 of the heat exchanger line 42 are aligned perpendicular to the connection plate 28 and spaced from each other, that between them the support 26 finds place (see also Fig. 3 ). Furthermore, due to the alternating positioning and orientation of the bends 46, 50, 54, 58 and 62, it is possible for the safety heat exchanger 10 with its heat exchanger line 42 to be inserted from the outside into the water-carrying cavity 14 through the opening 24. When inserting the support 26 passes here between the second rectilinear portion 48 and the third rectilinear portion 52. The support 26 can so past the first U-shaped bend 46 and the third U-shaped bend 54 in the space extent of the heat exchange line 42 into move.
  • the safety heat exchanger 10 can thus be used despite support 26 in the water-bearing cavity 14 and also led out again.
  • an in Fig. 3 illustrated top view of the inlet port 30 and the drain port 36 can be seen that specifically for the first U-shaped bend 46 and the other odd-numbered bend 54 to the respective subsequent, even-numbered U-shaped bend 50 and 58 at an angle 82 of present 61 ° are aligned.
  • the winding formed of the sections and bends 44 to 64 of the heat exchanger conduit 42 which has also been referred to above as the heat exchanger conduit winding, is inclined at an angle 84 from the present 5 ° to the horizontal (see Fig. 3 ).
  • the even bends 50 and 58 are oriented substantially parallel to one another and the odd bends 46, 54 and 62 are also substantially parallel to each other. Also, in the plan view of the inlet port 30 and the drain port 36, the second U-shaped bend 50 and the fourth bend 58 extend substantially transversely between the inlet port 30 and the drain port 36.
  • a safety heat exchanger 10 is illustrated, which in addition to the sections and bends 44 to 64 still below a sixth U-shaped bend 66, a seventh rectilinear portion 68, a seventh U-shaped bend 70, an eighth rectilinear portion 72, an eighth U -shaped bend 74, a ninth straight-line section 76, a ninth U-shaped bend 78 and a tenth rectilinear section 80.
  • the thus designed heat exchanger line 42 has a higher heat transfer performance than that of the safety heat exchanger 10 of Fig. 1 to 5 .
  • the feed pipe section 34 and the drain pipe section 40 in comparison to the safety heat exchanger 10 of Fig. 1 to 5 designed as a slightly longer, S-shaped bent pieces of pipe.

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Abstract

Bei einem Sicherheitswärmetauscher einer Heizeinrichtung mit einem Zulaufanschluss und einem Ablaufanschluss sowie einer sich dazwischen erstreckenden Wärmetauscherleitung, die in einen wasserführenden Hohlraum der Heizeinrichtung einzusetzen ist, ist die Wärmetauscherleitung sich vom Zulaufanschluss weg erstreckend, dann nach einer ersten U-förmigen Biegung wieder zum Zulaufanschluss hin erstreckend, dann nach einer zweiten U-förmigen Biegung wieder vom Zulaufanschluss weg erstreckend, und nach einer letzten U-förmigen Biegung zum Ablaufanschluss hin erstreckend gestaltet.

Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Sicherheitswärmetauscher einer Heizeinrichtung, insbesondere eines Heizkessels, mit einem Zulaufanschluss und einem Ablaufanschluss sowie einer sich dazwischen erstreckenden Wärmetauscherleitung, die in einen wasserführenden Hohlraum der Heizeinrichtung einzusetzen ist.
  • Sicherheitswärmetauscher bzw. Sicherheitswärmeübertrager werden bei Heizeinrichtungen eingesetzt, um zu gewährleisten, dass die Heizeinrichtung nicht überhitzen kann. Dazu befindet sich der Sicherheitswärmetauscher im Wassermantel der Heizeinrichtung, der ein wasserführender Hohlraum ist. Er führt von dort die Wärmeenergie ab, wenn die Temperatur des Wassermantels droht, unerwünscht hoch zu werden. Der Sicherheitswärmetauscher ist dazu an eine zur Heizeinrichtung gehörende Hauswasserversorgung angeschlossen, mittels der dann Kaltwasser bei einer Temperatur von ca. 8° Celsius und einem Wasserdruck von ca. 4 bar durch eine Wärmetauscherleitung des Sicherheitswärmeübertragers geleitet werden kann.
  • Damit der Sicherheitswärmetauscher an die Hauswasserversorgung angeschlossen werden kann, befindet sich an diesem entsprechend ein Zulaufanschluss zum Zuführen von Wasser aus der Hauswasserversorgung und ein Ablaufanschluss zum Abführen von Wasser in die Hauswasserversorgung.
    • Zugrundeliegende Aufgabe
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung mit einem Sicherheitswärmetauscher zu schaffen, der im Vergleich zu bekannten Sicherheitswärmetauschern kostengünstiger zu montieren ist und darüber hinaus auch hilft, die Statik der zugehörigen Heizeinrichtung zu verbessern.
    • Erfindungsgemäße Lösung
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Sicherheitswärmetauscher einer Heizeinrichtung geschaffen, insbesondere eines Heizkessels, mit einem Zulaufanschluss und einem Ablaufanschluss sowie einer sich dazwischen erstreckenden Wärmetauscherleitung, die in einen wasserführenden Hohlraum der Heizeinrichtung einzusetzen ist, bei dem die Wärmetauscherleitung sich vom Zulaufanschluss weg erstreckend, dann nach einer ersten U-förmigen Biegung wieder zum Zulaufanschluss hin erstreckend, dann nach einer zweiten U-förmigen Biegung wieder vom Zulaufanschluss weg erstreckend und nach einer letzten U-förmigen Biegung zum Ablaufanschluss hin erstreckend gestaltet ist.
  • Der erfindungsgemäße Sicherheitswärmetauscher stellt mit seiner speziell gestalteten Wärmetauscherleitung eine große Wärmetauscherfläche bereit, wobei der Sicherheitswärmetauscher zugleich besonders kompakt ist. Darüber hinaus weist der Sicherheitswärmetauscher gemäß der Erfindung den Vorteil auf, dass er besonders gut an einer Heizeinrichtung als separates Bauteil, insbesondere als ein Einschub im dortigen Wassermantel verbaut bzw. montiert und auch wieder demontiert werden kann. Der Sicherheitswärmetauscher ist besonders vorteilhaft mit einer rechteckigen Grundfläche bzw. einer kubischen Grundform gestaltet. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil der an der Heizeinrichtung zur Verfügung stehende Einbauraum oft quader- oder würfelförmig ist.
  • In dem Wassermantel bzw. wasserführenden Hohlraum von solchen Heizeinrichtungen besteht oftmals der Bedarf, dass der Wassermantel von Stegen, Stützen bzw. Streben durchsetzt ist, um den Wassermantel zu versteifen. Mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitswärmetauscher ist es möglich, dass solche Streben im Bereich der Wärmetauscherleitung angeordnet sind und der Sicherheitswärmetauscher dennoch in den wasserführenden Hohlraum hinein geschoben und auch aus diesem zum Demontieren wieder herausgezogen werden kann. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Wärmetauscherleitung mit einer derartigen Schlangenlinienform gestaltet ist, dass in Ausbuchtungen der Schlangenform eine oder auch mehrere Streben eingeschoben werden können und dort innerhalb des die Wärmetauscherleitung ansonsten umgebenden Wassermantels Platz finden.
  • Unter U-förmiger Biegung wird bei der erfindungsgemäßen Wärmetauscherleitung ein Leitungsbogen verstanden, der einen Winkel von 180° überdeckt und insbesondere halbkreisförmig gestaltet ist. Der Leitungsbogen liegt dabei in einer Ebene, die sich insbesondere in einer so genannten Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Sicherheitswärmetauscher als eine Linie bzw. ein Strich darstellt. Die derartige, erfindungsgemäße, alternierende Abfolge von gleichartigen Leitungsbogen ist fertigungstechnisch besonders günstig. Sie kann auch besonders kostengünstig und prozesssicher hergestellt werden.
  • Die erfindungsgemäße Wärmetauscherleitung ist vorzugsweise zwischen dem Zulaufanschluss und dem Ablaufanschluss mit einer ungeraden Anzahl an U-förmigen Biegungen, insbesondere mit fünf U-förmigen Biegungen oder neun U-förmigen Biegungen gestaltet. Mit dieser Anzahl an U-förmigen Biegungen ist es möglich, dass sich der Zulaufanschluss und der Ablaufanschluss an dem Sicherheitswärmetauscher an ein und derselben Seite befinden. Dies ist im Hinblick auf die Ankopplung dieser Anschlüsse an eine Hauswasserversorgung anzustreben. Die Anzahl von fünf bzw. neun Biegungen ist überraschenderweise auch weitgehend unabhängig von einer Wärmetauscherleistung des zugehörigen Sicherheitswärmetauschers eine sehr vorteilhafte Größe. Sie schafft ein überraschend klares Optimum zwischen Herstellungsaufwand, Bauraumbedarf und Funktionalität.
  • Besonders vorteilhaft ist ferner die Wärmetauscherleitung nach dem Zulaufanschluss bis zur ersten U-förmigen Biegung mit einem ersten geradlinigen Abschnitt gestaltet. Ferner ist bevorzugt die Wärmetauscherleitung nach der ersten U-förmigen Biegung bis zur zweiten U-förmigen Biegung mit einem zweiten geradlinigen Abschnitt gestaltet. Es ist auch bevorzugt, dass die Wärmetauscherleitung nach der zweiten U-förmigen Biegung bis zur nächsten U-förmigen Biegung mit einem dritten geradlinigen Abschnitt gestaltet ist. Schließlich ist die Wärmetauscherleitung ferner vorteilhaft nach der letzten U-förmigen Biegung bis zum Ablaufanschluss mit einem letzten geradlinigen Abschnitt gestaltet ist. Mit den derartigen geradlinigen bzw. geraden Abschnitten der erfindungsgemäßen Wärmetauscherleitung ist es möglich, dass der Sicherheitswärmetauscher in Richtung dieser Abschnitte weitgehend geradlinig in einen Wassermantel eingeführt und auch wieder ausgeführt werden kann. Dabei können sich im Wassermantel an den jeweils relevanten Bereichen der Wärmetauscherleitung eine oder auch mehrere Streben befinden, ohne dass dies zu einer Kollision mit der Wärmetauscherleitung führen würde.
  • In der oben bereits erwähnten Draufsicht auf den Zulaufanschluss und den Ablaufanschluss betrachtet sind vorzugsweise alle geradzahligen Biegungen im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und/oder alle ungeradzahligen Biegungen im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Die derart gleichmäßige Ausrichtung vereinfacht die Herstellung der Wärmetauscherleitung und schafft ebenfalls die Grundlage für eine flexible und vielseitige Anordnung des erfindungsgemäßen Sicherheitswärmetauschers auch in verschiedenen Typen und Bauformen von Heizeinrichtungen.
  • Um eine besonders vorteilhafte Anordnung des erfindungsgemäßen Sicherheitswärmetauschers in einem wasserführenden Hohlraum zu ermöglichen, sind ferner in der Draufsicht auf den Zulaufanschluss und den Ablaufanschluss betrachtet die zweite U-förmige Biegung und insbesondere alle weiteren geradzahligen Biegungen sich im Wesentlichen quer zwischen dem Zulaufanschluss und dem Ablaufanschluss erstreckend ausgerichtet. Der Zulaufanschluss und deer Ablaufanschluss befinden sich dabei insbesondere bevorzugt im eingebauten Zustand des Sicherheitswärmetauschers in der Draufsicht an den beiden voneinander abgewandten Seiten einer Strebe. Sie sind also seitlich nebeneinander am Wassermantel positioniert, während sich die Strebe dazwischen durch den Wassermantel hindurch erstreckt.
  • In der Draufsicht auf den Zulaufanschluss und den Ablaufanschluss betrachtet sind ferner vorzugsweise die erste U-förmige Biegung und insbesondere alle weiteren ungeradzahligen Biegungen zu der jeweils nachfolgenden U-förmigen Biegung in einem Winkel von zwischen 30° und 90°, bevorzugt zwischen 45° und 75°, besonders bevorzugt zwischen 55° und 65° ausgerichtet. Diese Ausrichtung schafft überraschende Positionierungsmöglichkeiten für den erfindungsgemäßen Sicherheitswärmetauscher. Dabei ist für die gesamte Wärmetauscherleitungs-Wicklung insbesondere eine Schrägstellung in einem Winkel von 2° bis 8°, vorzugsweise von 5° besonders vorteilhaft. Mit der derartigen Ausrichtung wird insbesondere eine größere Maschenweite zwischen den geradlinigen Abschnitten der erfindungsgemäßen Wärmetauscherleitung erreicht.
  • An dem Sicherheitswärmetauscher gemäß der Erfindung ist schließlich ferner vorteilhaft die Wärmetauscherleitung als ein Rohrabschnitt gestaltet, der mit dem Zulaufanschluss und mit dem Ablaufanschluss jeweils fluiddicht verbunden ist. Der Zulaufanschluss und der Ablaufanschluss dienen insbesondere als Anschluss an einer Wasserleitung einer Hauswasserversorgung. Der Zulaufanschluss und der Ablaufanschluss sind auch selbst bevorzugt als ein Rohrabschnitt gestaltet, wodurch dann diese Anschlüsse selbst räumlich von der Wärmetauscherleitung unabhängiger platzierbar sind. Sie sind vorteilhaft aus Stahl hergestellt, wohingegen die erfindungsgemäße Wärmetauscherleitung bevorzugt aus Kupfer hergestellt ist, das einen höheren Wärmeleitkoeffizienten aufweist. Die derartigen Anschlüsse schaffen darüber hinaus eine hohe Steifigkeit und Stabilität der Gesamtanordnung und insbesondere der Wärmetauscherleitung. Alternativ kann die Wärmetauscherleitung auch direkt an Anschlussplatte des Sicherheitswärmetauschers angekoppelt sein.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sicherheitswärmetauschers,
    Fig. 2
    die Ansicht II in Fig. 1,
    Fig. 3
    die Ansicht III in Fig. 1,
    Fig. 4
    die Ansicht IV in Fig. 1,
    Fig. 5
    die Ansicht V und
    Fig. 6
    eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sicherheitswärmetauschers.
    Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In den Fig. 1 bis 5 ist ein Sicherheitswärmetauscher 10 veranschaulicht, der vorliegend für eine Heizeinrichtung 12 in Form eines Stückgut-Brennholzkessels vorgesehen ist. Die Heizeinrichtung 12 weist dabei einen wasserführenden Hohlraum 14 eines Wassermantels 16 auf, der mit einer Deckenfläche 18, einer Bodenfläche 20 und zumindest zwei Seitenflächen 22 gebildet ist. In einer der Seitenflächen 22 befindet sich eine die Seitenfläche 22 durchsetzende Öffnung 24, durch die hindurch der Sicherheitswärmetauscher 10 teilweise in den Wassermantel 16 eingesetzt werden kann. Derart angeordnet stellt der Sicherheitswärmetauscher 10 sicher, dass, sofern es im Wassermantel 16 zu einer drohenden Überhitzung kommt, überschüssige Wärmeenergie vom Sicherheitswärmetauscher 10 in eine (hier nicht dargestellte) Hauswasserversorgung abgeführt wird.
  • In dem wasserführenden Hohlraum 14 des Wassermantels 16 befindet sich ferner eine den Wassermantel 16 stabilisierende Stütze 26, die sich von der Bodenfläche 20 ausgehend im Wesentlichen senkrecht nach oben bis zur Deckenfläche 18 erstreckte. Mit der Stütze 26 ist also die Deckenfläche 18 gegenüber der Bodenfläche 20 abgestützt und auf diese Weise der wasserführende Hohlraum 14, der als mit Wasser gefüllter Raum einem Druck von zumindest ca. 1 bis 2 bar unterliegt, gegen Verformung gesichert.
  • Der Sicherheitswärmetauscher 10 ist mit einer sich vor der Öffnung 24 befindenden und an deren Umfang abgedichteten Anschlussplatte 28 gestaltet. Die Anschlussplatte 28 ist von einem Zulaufanschluss 30 durchsetzt, der an einer ersten Seite der Anschlussplatte 28 mit einem Zulaufstutzen 32 und an der anderen, zweiten Seite der Anschlussplatte 28 mit einem Zulaufrohrabschnitt 34 gebildet ist. Ferner ist die Anschlussplatte 28 von einem Ablaufanschluss 36 durchsetzt, der an der ersten Seite der Anschlussplatte 28 mit einem Ablaufstutzen 38 und an der zweiten Seite der Anschlussplatte 28 mit einem Ablaufrohrabschnitt 40 gebildet ist. Der Zulaufanschluss 30 und der Ablaufanschluss 36 durchsetzen also als fluidleitende Anschlüsse für den Sicherheitswärmetauscher 10 die Anschlussplatte 28 und ragen damit von außen nach innen in den wasserführenden Hohlraum 14. Zwischen dem Zulaufanschluss 30 und dem Ablaufanschluss 36 befindet sich eine Wärmetauscherleitung 42 im wasserführenden Hohlraum 14, in die mittels des Zulaufanschlusses 30 ein Fluid, vorliegend ebenfalls Wasser, hinein und dieses Fluid mittels des Ablaufanschlusses 36 wieder herausgeleitet werden kann. Die Wärmetauscherleitung 42 ist aus Kupfer hergestellt, wohingegen der Zulaufanschluss 30 und der Ablaufanschluss 36, wie auch die Anschlussplatte 28 aus Stahl hergestellt sind. Zum fluiddichten Verbinden der Wärmetauscherleitung 42 mit dem Zulaufanschluss 30 und dem Ablaufanschluss 36 ist je eine Verlötung vorgesehen.
  • Die Wärmetauscherleitung 42 ist vom Zulaufanschluss 30 ausgehend zunächst mit einem ersten geradlinigen Abschnitt 44 gestaltet, der vom Zulaufanschluss 30 wegegerichtet ist und sich dabei im Wesentlichen senkrecht zur Anschlussplatte 28 erstreckt. Der erste geradlinige Abschnitt 44 endet an einer ersten U-förmigen Biegung 46, an der die Wärmetauscherleitung 42 in einem Winkel von 180° halbkreisförmig gebogen ist. Dann schließt sich ein zweiter geradliniger Abschnitt 48 an, mit dem die Wärmetauscherleitung 42 wieder zurück in Richtung zum Zulaufanschluss 30 bzw. der Anschlussplatte 28 geführt ist. Der zweite geradlinige Abschnitt 48 erstreckt sich dabei ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Anschlussplatte 28. Es folgen dann in baulich gleicher Weise eine zweite U-förmige Biegung 50, ein dritter geradliniger Abschnitt 52, eine dritte U-förmige Biegung 54, ein vierter geradliniger Abschnitt 56, eine vierte U-förmige Biegung 58, ein fünfter geradliniger Abschnitt 60, eine fünfte U-förmige Biegung 62 und schließlich ein letzter, sechster geradliniger Abschnitt 64. Mit diesem sechsten geradlinigen Abschnitt 64 ist die Wärmetauscherleitung 42 letztmalig in Richtung zur Anschlussplatte 28 bzw. zum Ablaufanschluss 36 hin geführt. Der sechste geradlinige Abschnitt 64 endet also am Ablaufrohrabschnitt 40 des Ablaufanschlusses 36, wo wie erwähnt eine der Verlötungen zwischen der Wärmetauscherleitung 42 und dem Ablaufanschluss 36 vorgesehen ist.
  • Die geradlinigen Abschnitte 44, 48, 52, 56, 60 und 64 der Wärmetauscherleitung 42 sind dabei derart senkrecht zur Anschlussplatte 28 ausgerichtet und voneinander beabstandet, dass zwischen ihnen die Stütze 26 Platz findet (siehe auch Fig. 3). Ferner ist es aufgrund der abwechselnden Positionierung sowie Ausrichtung der Biegungen 46, 50, 54, 58 und 62 möglich, dass der Sicherheitswärmetauscher 10 mit seiner Wärmetauscherleitung 42 von außen in den wasserführenden Hohlraum 14 durch die Öffnung 24 hindurch eingeschoben wird. Beim Einschieben gelangt die Stütze 26 vorliegend zwischen den zweiten geradlinigen Abschnitt 48 und den dritten geradlinigen Abschnitt 52. Die Stütze 26 kann sich so vorbei an der ersten U-förmigen Biegung 46 sowie der dritten U-förmigen Biegung 54 in die Raumerstreckung der Wärmetauscherleitung 42 hinein bewegen.
  • Der Sicherheitswärmetauscher 10 kann also trotz Stütze 26 in den wasserführenden Hohlraum 14 eingesetzt und auch wieder herausgeführt werden. In einer in Fig. 3 veranschaulichten Draufsicht auf den Zulaufanschluss 30 und den Ablaufanschluss 36 ist zu erkennen, dass dafür gezielt die erste U-förmige Biegung 46 und die weitere ungeradzahlige Biegung 54 zu der jeweils nachfolgenden, geradzahligen U-förmigen Biegung 50 bzw. 58 in einem Winkel 82 von vorliegend 61° ausgerichtet sind. Ferner ist die aus den Abschnitten und Biegungen 44 bis 64 gebildete Wicklung der Wärmetauscherleitung 42, die oben auch als Wärmetauscherleitungs-Wicklung bezeichnet worden ist, in einem Winkel 84 von vorliegend 5° zur Waagrechten schräg gestellt (siehe Fig. 3). In der Draufsicht gemäß Fig. 3 auf den Zulaufanschluss 30 und den Ablaufanschluss 36 betrachtet sind darüber hinaus die geradzahligen Biegungen 50 und 58 im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sowie die ungeradzahligen Biegungen 46, 54 und 62 ebenfalls im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Auch erstrecken sich in der Draufsicht auf den Zulaufanschluss 30 und den Ablaufanschluss 36 betrachtet die zweite U-förmige Biegung 50 und die vierte Biegung 58 im Wesentlichen quer zwischen dem Zulaufanschluss 30 und dem Ablaufanschluss 36.
  • In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines Sicherheitswärmetauschers 10 veranschaulicht, der neben den Abschnitten und Biegungen 44 bis 64 noch nachfolgend eine sechste U-förmige Biegung 66, einen siebten geradlinigen Abschnitt 68, eine siebte U-förmige Biegung 70, einen achten geradlinigen Abschnitt 72, eine achte U-förmige Biegung 74, einen neunten geradlinigen Abschnitt 76, eine neunte U-förmige Biegung 78 sowie einen zehnten geradlinigen Abschnitt 80 aufweist. Die damit gestaltete Wärmetauscherleitung 42 weist eine höhere Wärmeübertragungsleistung auf, als die des Sicherheitswärmetauschers 10 der Fig. 1 bis 5. Für eine vorteilhafte Anordnung des derartigen Sicherheitswärmetauschers an der zugehörigen Seitenfläche 22 mit deren Öffnung 24 sind bei dem Sicherheitswärmetauscher 10 der Fig. 6 ferner der Zulaufrohrabschnitt 34 und der Ablaufrohrabschnitt 40 im Vergleich zu dem Sicherheitswärmetauscher 10 der Fig. 1 bis 5 als etwas längere, S-förmig gebogene Rohrstücke gestaltet.
  • Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz dem vorgenommenen formalen Rückbezug auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Sicherheitswärmetauscher
    12
    Heizeinrichtung
    14
    wasserführender Hohlraum
    16
    Wassermantel
    18
    Deckenfläche
    20
    Bodenfläche
    22
    Seitenfläche
    24
    Öffnung im Wassermantel
    26
    Stütze im Wassermantel
    28
    Anschlussplatte
    30
    Zulaufanschluss
    32
    Zulaufstutzen
    34
    Zulaufrohrabschnitt
    36
    Ablaufanschluss
    38
    Ablaufstutzen
    40
    Ablaufrohrabschnitt
    42
    Wärmetauscherleitung
    44
    erster geradliniger Abschnitt
    46
    erste U-förmige Biegung
    48
    zweiter geradliniger Abschnitt
    50
    zweite U-förmige Biegung
    52
    dritter geradliniger Abschnitt
    54
    dritte U-förmige Biegung
    56
    vierter geradliniger Abschnitt
    58
    vierte U-förmige Biegung
    60
    fünfter geradliniger Abschnitt
    62
    fünfte U-förmige Biegung
    64
    sechster geradliniger Abschnitt
    66
    sechste U-förmige Biegung
    68
    siebter geradliniger Abschnitt
    70
    siebte U-förmige Biegung
    72
    achter geradliniger Abschnitt
    74
    achte U-förmige Biegung
    76
    neunter geradliniger Abschnitt
    78
    neunte U-förmige Biegung
    80
    zehnter geradliniger Abschnitt
    82
    Winkel
    84
    Winkel

Claims (10)

  1. Sicherheitswärmetauscher (10) einer Heizeinrichtung (12), insbesondere eines Heizkessels, mit einem Zulaufanschluss (30) und einem Ablaufanschluss (36) sowie einer sich dazwischen erstreckenden Wärmetauscherleitung (42), die in einen wasserführenden Hohlraum (14) der Heizeinrichtung (12) einzusetzen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherleitung (42) sich vom Zulaufanschluss (30) weg erstreckend, dann nach einer ersten U-förmigen Biegung (46) wieder zum Zulaufanschluss (30) hin erstreckend, dann nach einer zweiten U-förmigen Biegung (50) wieder vom Zulaufanschluss (30) weg erstreckend und nach einer letzten U-förmigen Biegung (62; 78) zum Ablaufanschluss (36) hin erstreckend gestaltet ist.
  2. Sicherheitswärmetauscher nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherleitung (42) zwischen dem Zulaufanschluss (30) und dem Ablaufanschluss (36) mit einer ungeraden Anzahl an U-förmigen Biegungen (46, 50, 54, 58, 62, 66, 70, 74, 78), insbesondere mit fünf U-förmigen Biegungen (46, 50, 54, 58, 62) oder neun U-förmigen Biegungen (46, 50, 54, 58, 62, 66, 70, 74, 78) gestaltet ist.
  3. Sicherheitswärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherleitung (42) nach dem Zulaufanschluss (30) bis zur ersten U-förmigen Biegung (46) mit einem ersten geradlinigen Abschnitt (44) gestaltet ist.
  4. Sicherheitswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherleitung (42) nach der ersten U-förmigen Biegung (46) bis zur zweiten U-förmigen Biegung (50) mit einem zweiten geradlinigen Abschnitt (48) gestaltet ist.
  5. Sicherheitswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherleitung (42) nach der zweiten U-förmigen Biegung (50) bis zur nächsten U-förmigen Biegung (54) mit einem dritten geradlinigen Abschnitt (52) gestaltet ist.
  6. Sicherheitswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherleitung (42) nach der letzten U-förmigen Biegung (62; 78) bis zum Ablaufanschluss (36) mit einem letzten geradlinigen Abschnitt (64; 80) gestaltet ist.
  7. Sicherheitswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Draufsicht auf den Zulaufanschluss (30) und den Ablaufanschluss (36) betrachtet alle geradzahligen Biegungen (50, 58, 66, 74) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und/oder alle ungeradzahligen Biegungen (46, 54, 62, 70, 78) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
  8. Sicherheitswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Draufsicht auf den Zulaufanschluss (30) und den Ablaufanschluss (36) betrachtet die zweite U-förmige Biegung (50) und insbesondere alle weiteren geradzahligen Biegungen (58, 66, 74) sich im Wesentlichen quer zwischen dem Zulaufanschluss (30) und dem Ablaufanschluss (36) erstreckend ausgerichtet sind.
  9. Sicherheitswärmetauscher nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Draufsicht auf den Zulaufanschluss (30) und den Ablaufanschluss (36) betrachtet die erste U-förmige Biegung (46) und insbesondere die weiteren ungeradzahligen Biegungen (54, 62, 70) zu der jeweils nachfolgenden U-förmigen Biegung (50, 58, 66, 74) in einem Winkel (82) von zwischen 30° und 90°, bevorzugt zwischen 45° und 75°, besonders bevorzugt zwischen 55° und 65° ausgerichtet sind.
  10. Sicherheitswärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherleitung (42) als ein Rohrabschnitt gestaltet ist, der mit dem Zulaufanschluss (30) und mit dem Ablaufanschluss (36) jeweils fluiddicht verbunden ist.
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