[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit mindestens einem von einem Wärmeaustauschmedium
durchströmten Rohrelement und mit Mitteln zur Verwirbelung des Medienstroms.
[0002] Rohrförmige Wärmeaustauscher sind beispielsweise aus der DE-OS 30 08 930 und 30 18
978 bekannt. Gemäß der zuerst genannten Anmeldung besitzt ein Rohrelement in seinem
Inneren und über seine gesamte Längserstreckung eine Trennwand, die eine Vielzahl
von Rippen aufweist, die von der Trennwand wechselweise in entgegengesetzten Richtungen
hervorragen und elastisch an der Innenwand des Rohres anliegen.
[0003] Gemäß der an zweiter Stelle genannten Anmeldung ist in dem Rohr eine schraubenförmige,
kontinuierlich verlaufende Leiste untergebracht.
[0004] Bei den bekannten Lösungen werden hohe Wärmeaustauschleistungen bei geringen Kosten
angestrebt. Das zirkulierende Medium soll auf eine große spezifische Wärmeaustauschfläche
auftreffen.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannten Elemente
in den genannten Charakteristiken wesentlich zu verbessern. Im Gegensatz zu den bekannten
Lösungen soll es jedoch auch möglich sein, mehrere Wärmeaustauschmedien oder mehrere
Zweige eines Wärmeaustauschmediums im Gegenstrom durch den Wärmeaustauscher zirkulieren
zu lassen.
[0006] Hinsichtlich der Lösung der genannten Aufgabe wird auf die kennzeichnenden Merkmale
des Hauptanspruches Bezug genommen. Die Unteransprüche 2 bis 6 betreffen bevorzugte
Ausführungsformen. Die Unteransprüche 7 und 8 betreffen bevorzugte Anwendungsmöglichkeiten
des Wärmeaustauschers.
[0007] Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Lösung besitzt gegenüber den bekannten Vorrichtungen
eine Reihe von wesentlichen Vorteilen:
a) Ein Rohr mit aufgewickelter Drahtwendel ist wesentlich billiger herzustellen als
Trennwände mit einer Vielzahl von Rippen, die wechselweise in entgegengesetzten Richtungen
abstehen oder als eine schraubenförmige kontinuierlich verlaufende durchgehende Leiste.
b) Die Materialkosten für die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Lösung sind im Vergleich
zu bekannten Lösungen geringer. Dies spielt eine besondere Rolle, wenn korrosionsbeständige
Materialien, z. B. Chromnickelstähle, eingesetzt werden müssen.
c) Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Lösung läßt sich herstellungstechnisch ohne
Schwierigkeiten auf die verschiedenen Aufgabenstellungen umstellen, und zwar durch
entsprechende Wahl der Rohrdurchmesser bzw. der Durchmesser der Drahtwendeln.
d) Es können beliebig viele Medienströme in Wärmeaustausch zueinander gesetzt werden.
e) Es besteht die Möglichkeit, den Wärmeaustauschmedienstrom umzulenken, d.h. wenn
beispielsweise nur eine einseitige Anschlußmöglichkeit besteht, kann am Ende einer
relativ langen Rohrleitung der durch den Ringraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr
fließende Medienstrom in das Innenrohr umgelenkt werden. Es besteht auf diese Weise
auch die Möglichkeit, die Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe zum oder von dem Medienstrom
stufenförmig zu gestalten.
[0008] Die beiliegenden Zeichnungen dienen zusammen mit der folgenden speziellen Beschreibung
der weiteren Erläuterung der Erfindung.
[0009] Auf den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Wärmetauschers;
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt einer Ausführungsform für mehrere Wärmeaustaus chmedien; ,
Fig. 4 einen Schnitt einer Ausführungsform mit Rohrheizkörper.
[0010] Ein Innenrohr 1, z.B. aus Chromnickelstahl, trägt eine Drahwendel 2, die lose unter
Vorspannung auf das Rohr 1 aufgewickelt ist. Die Enden der Drahtwendel 1 können durch
Punktschweißen oder Löten fixiert sein. Das Rohr 1 mit der Drahtwendel 2 ist in ein
Außenrohr 3 eingeschoben. Der Innendurchmesser des Außenrohres 3 entspricht in etwa
der Summe Außendurchmesser des Innenrohres 1 plus Durchmesser der Drahtwendel 2. Nach
dem Einschieben des Innenrohres 1 mit der Drahtwendel 2 in das Außenrohr 3 kann die
Anordnung, wie in Fig. 1 dargestellt, z. B. in Hufeisenform gebogen werden. Durch
den Ringraum zwischen dem Außenmantel des Innenrohres 1 und dem Innenmantel des Außenrohres
3 wird nun ein erster Medienstrom 4 geleitet, welcher unter der Wirkung der Drahtwendel
2 zu einem schraubenförmigen Verlauf gezwungen wird. Da der Medienstrom 4 eine wesentlich
größere Wegstrecke zurücklegen muß als dies ohne die Wirkung der Drahtwendel 2, also
bei geradlinigem Verlauf der Fall wäre, vergrößert sich der Wärmeaustausch je Längeneinheit
des Rohres 3 um ein Vielfaches. Hierzu kommt, daß unter der Wirkung der Zentrifugalkraft
der Medienstrom an den Innenmantel des Außenrohres 3 angepreßt wird. Darüber hinaus
ergibt sich eine entsprechende Verwirbelung.
[0011] Durch das Innenrohr 1 kann ein weiterer Medienstrom 6 geleitet werden.
[0012] Der Wärmeaustauscher kann nun ohne Änderung der Herstellungsvorrichtung auf jedes
beliebige Wärmeaustauschproblem optimiert werden, insbesondere einem vorgegebenen
Strömungswiderstand angepaßt werden. Bereits durch Änderung des Durchmessers der Drahtwendel
2 und gegebenenfalls der Steigung derselben läßt sich der Strömungswiderstand in weiten
Grenzen vergrößern oder verkleinern.
[0013] Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform zeigt, daß in das Innenrohr 1 ein oder
mehrere weitere Wendelrohre 7 eingeschoben werden können. Durch die so gebildeten
weiteren Ringräume 8 und 9 können weitere Medienströme geleitet werden.
[0014] Fig. 4 zeigt, daß als innerer Kern des Wärmeaustauschers auch ein Rohrheizkörper
10 dienen kann. Der Wärmeaustauscher kann dann dazu dienen, zwei verschiedene Medien,
z. B. Luft und Wasser, zu erhitzen. Zur Einleitungoder Ableitung der Medienströme
kann, wie in Fig. 2 dargestellt, ein einfaches kastenartiges Gebilde 11 dienen. Das
Innenrohr 6 ist abgedichtet durch das kastenartige Gebilde 11 hindurchgeführt. Der
durch den Ringraum zwischen dem Außenmantel des Rohres 1 und dem Innenmantel des Außenrohres
3 schraubenförmig hindurchgeleitete Medienstrom 4 kann beispielsweise durch einen
Anschlußstutzen 12 an dem kastenartigen Gebilde abgesaugt werden.
[0015] Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des Wärmeaustauschers sind Haushaltswäschetrockner.
Die erhitzte und feuchte Abluft wird z.B. durch den Ringraum zwischen dem Außenmantel
des Innenrohres 1 und dem Innenmantel des Außenrohres 3 geleitet, während die angesaugte
Frischluft durch das Innenrohr 1 strömt. Auf diese Weise wird die Frischluft vorgewärmt.
Gleichzeitig unterstützt die Wendel 2 das Auskondensieren des mitgeführten Wasserdampfes.
[0016] Weitere bevorzugte Anwendungsgebiete sind Wärmetauscher für Wärmepumpensysteme.
1. Wärmeaustauscher mit mindestens einem von einem Wärmeaustauschmedium durchströmten
Rohrelement und mit Mitteln zur Verwirbelung des Medienstromes, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Innenrohr (1) vorgesehen ist, auf welches mindestens eine Wendel (2) aus Draht
oder einem ähnlichen streifenförmigen Material gewickelt ist und daß das Innenrohr
(1) mit der Wendel (2) in einem Außenrohr (3) untergebracht ist, ferner, daß ein erster
Medienstrom (4) durch den Ringraum zwischen dem Innenrohr (1) und dem Außenrohr (3)
unter entsprechender drehender Verwirbelung aufgrund der Wirkung der Wendel (2) geleitet
wird, und daß bei Bedarf ein zweiter Medienstrom (6) oder der erste Medienstrom (4)
in Gegenströmung durch das Innenrohr (1) geleitet wird.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenrohr
(1) ein oder mehrere weitere Wendelrohre (7) angeordnet sind, wobei die so gebildeten
weiteren Ringräume (8,9) weitere Medienströme oder umgelenkte Äste des Hauptmediumstromes
aufnehmen.
3. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtwendel
(2) auf das zugeordnete Rohr unter entsprechender Vorspannung aufgewickelt ist und
daß lediglich die Enden der Drahtwendel (2) auf dem Rohrmantel fixiert sind.
4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rohre und/oder die Drahtwendeln aus einem Chromnickelstahl bestehen.
5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
anstelle des innersten Innenrohres ein elektrischer Rohrheizkörper (10) vorgesehen
ist.
6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wendel (2) an dem Innenmantel des Außenrohres (3) anliegt.
7. Verwendung des Wärmeaustauschers nach Ansprüchen 1 bis 6 für Haushaltswäschetrockner.
8. Verwendung des Wärmeaustauschers nach Ansprüchen 1 bis 6 für Solarenergie- oder
Verdampferanlagen.