[0001] Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
[0002] Eine Wärmeübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus dem Patentdokument
DE 10 2006 004 900 A1 bekannt. Diese Wärmeübertragungsvorrichtung besteht aus zwei Wendelwärmeübertragern,
die an ihren Enden jeweils eine Anschlussschnittstelle zur Zu- oder Abführung eines
Wärmeträgermediums aufweisen, wobei jeweils eine Anschlussschnittstelle der Wendelwärmeübertrager
hydraulisch mit einer Hauptanschlussschnittstelle verbunden ausgebildet ist. Bei solchen
wendelwärmeübertragern, die eine horizontal orientierte Hauptwendelachse aufweisen,
besteht die Notwendigkeit, diese mindestens bei Inbetriebnahme zu entlüften. Hierzu
sind bei der oben genannten Lösung an der Wärmeübertragungsvorrichtung zwei Ventile
angeordnet, und zwar jeweils eins pro wendelwärmeübertrager, wobei zum Entlüften wechselweise
die beiden Ventile geschlossen werden, so dass jeweils nur ein Wendelwärmeübertrager
vom Wärmeträgermedium (insbesondere Wasser) durchströmt wird. Die beiden genannten
Ventile sind dabei in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums gesehen den Wendelwärmeübertragern
vorgeschaltet.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeübertragungsvorrichtung der eingangs
genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll eine technisch besonders einfache Möglichkeit
für die oben beschriebene Entlüftung geschaffen werden. Diese Aufgabe ist mit einer
Wärmeübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des
Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
[0004] Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass zwischen der Hauptanschlussschnittstelle
und den Anschlussschnittstellen der Wendelwärmeübertrager eine Stelleinrichtung zur
Durchflussregulierung des Wärmeträgermediums wahlweise durch nur einen oder durch
alle Wendelwärmeübertrager angeordnet ist.
[0005] Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung
somit dadurch aus, dass eine gemeinsame Stelleinrichtung für die Wendelwärmeübertrager
geschaffen wurde, die entweder die Durchströmung der Wendelwärmeübertrager nicht behindert
oder mit der gewährleistet werden kann, dass stets nur genau ein Wendelwärmeübertrager
vom Wärmeträgermedium (also insbesondere Heizkreiswasser, das eventuell zu entfernende
Lufteinschlüsse aufweist) durchströmt und damit entlüftet werden kann. Die Reduktion
auf eine einzige Stelleinrichtung bringt dabei den Vorteil mit sich, dass auch nur
ein Stellantrieb erforderlich ist, sofern die Stelleinrichtung nicht einfach von Hand
betätigt werden soll, was selbstverständlich auch möglich ist.
[0006] Im Unterschied zum vorgenannten Stand der Technik ist dabei darüber hinaus vorgesehen,
was unten noch genauer erläutert wird, dass die Stelleinrichtung in Strömungsrichtung
des Wärmeträgermediums gesehen, den Wendelwärmeübertragern nachgeschaltet ist, d.
h. bei dieser Lösung sind die Wendelwärmeübertrager grundsätzlich auch bei der Durchführung
der Entlüftung geflutet, wobei dann allerdings aus dem abgesperrten Wendelwärmeübertrager
entsprechend kein Wärmeträgermedium mehr nachströmen kann.
[0007] Andere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung
ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
[0008] Hingewiesen wird dabei noch auf Folgendes: Im oben genannten Patentdokument ist eine
Wärmeübertragungsvorrichtung mit zwei Wendelwärmeübertrager offenbart. Grundsätzlich
sind aber auch Wärmeübertragungsvorrichtungen mit mehr als zwei Wendelwärmeübertragern
möglich, d. h. die nachfolgend beschriebene Erfindung geht zwar grundsätzlich auch
von zwei Wendelwärmeübertragern aus, die Maßgabe "zwei" bedeutet dabei aber "mindestens
zwei", d. h. die Erfindung gilt auch für mehr als zwei Wendelwärmeübertrager.
[0009] Die erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung einschließlich ihrer vorteilhaften
Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen
Darstellung zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.
[0010] Es zeigt
- Figur 1
- den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung;
- Figur 2
- teilweise geschnitten eine Wärmeübertragungsvorichtung mit zwei Wendelwärmeübertragern
gemäß dem Stand der Technik (Bild aus DE 10 2006 004 900 A1);
- Figur 3
- einen vergrößerten Ausschnitt der beiden Wendelwärmeübertrager gemäß dem Stand der
Technik (Bild aus DE 10 2006 004 900 A1);
- Figur 4
- eine Außenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung;
- Figur 5
- eine weitere Außenansicht der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung;
- Figur 6
- eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stellelements in erster Ansicht;
- Figur 7
- die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellelements in zweiter Ansicht;
- Figur 8
- eine Darstellung des Fluidstroms durch die erste Ausführungsform der Stelleinrichtung,
bei Öffnung von zwei Wendelwärmeübertragern;
- Figur 9
- eine Darstellung des Fluidstroms durch die erste Ausführungsform der Stelleinrichtung,
bei Sperrung des Durchgangs zu einem ersten Wendelwärmeübertrager;
- Figur 10
- eine Darstellung des Fluidstroms durch die erste Ausführungsform der Stelleinrichtung,
bei Sperrung des Durchgangs zu einem zweiten Wendelwärmeübertrager;
- Figur 11
- einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße, mit zwei Wendelwärmeübertragern verbundene,
Stelleinrichtung gemäß den Figuren 4 bis 10;
- Figur 12
- eine Außenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung;
- Figur 13
- eine weitere Außenansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung;
- Figur 14
- einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellglieds;
- Figur 15
- eine Darstellung der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung in zweiter Ausführungsform,
mit einem Stellelement in einer Durchlassposition in Bezug auf die beiden angeschlossenen
Wendelwärmeübertrager (hier nicht gezeigt);
- Figur 16
- eine Darstellung der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung in zweiter Ausführungsform,
mit dem Stellelement in einer Position zur Öffnung eines ersten und zur Sperrung eines
zweiten der angeschlossenen Wendelwärmeübertrager (hier nicht gezeigt); und
- Figur 17
- eine Darstellung der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung in zweiter Ausführungsform,
mit dem Stellelement in einer Position zur Öffnung eines zweiten und zur Sperrung
eines ersten der angeschlossenen Wendelwärmeübertrager (hier nicht gezeigt).
[0011] Die in den Figuren dargestellte Wärmeübertragungsvorrichtung besteht aus zwei Wendelwärmeübertragern
1, 2, die an ihren Enden jeweils eine Anschlussschnittstelle 3 zur Zu- oder Abführung
eines Wärmeträgermediums aufweisen, wobei jeweils eine Anschlussschnittstelle 3 der
wendelwärmeübertrager 1, 2 hydraulisch mit einer Hauptanschlussschnittstelle 4 verbunden
ausgebildet ist (siehe Figur 1).
[0012] Dabei ist, wie in Figur 2 und Figur 3 dargestellt, vorgesehen, dass die Wendelwärmeübertrager
1, 2 einen im wesentlichen rechteckigen Durchströmquerschnitt aufweisen und dass die
Wendelwärmeübertrager 1, 2 schraubenlinienförmig gewendelt ausgebildet sind.
[0013] Des weiteren ist, noch genauer, zwischen den Wendelwärmeübertragern 1, 2 ein schraubenlinienförmig
gewendelter Durchströmspalt 7 für Abgas vorgesehen.
[0014] Wesentlich für die erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung ist nun, dass zwischen
der Hauptanschlussschnittstelle 4 und den Anschlussschnittstellen 3 der Wendelwärmeübertrager
1, 2 eine Stelleinrichtung 5 zur Durchflussregulierung des Wärmeträgermediums wahlweise
durch nur einen oder durch alle Wendelwärmeübertrager 1, 2 angeordnet ist.
[0015] Des Weiteren ist erfindungsgemäß die Stelleinrichtung 5, in Strömungsrichtung des
Wärmeträgermediums gesehen, besonders bevorzugt hinter den, vom Wärmeträgermedium
in gleicher Strömungsrichtung durchströmten, Wendelwärmeübertragern 1, 2 angeordnet
(Figur 1).
[0016] Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass innerhalb der Stelleinrichtung 5 ein von außerhalb
der Stelleinrichtung 5 betätigbares Stellelement 5.1 angeordnet ist und dass das Stellelement
5.1 in einer ersten Stellposition eine der beiden Anschlussschnittstellen 3, in einer
zweiten Stellposition die andere der beiden Anschlussschnittstellen 3 und in einer
dritten Stellposition beide Anschlussschnittstellen 3 mit der Hauptanschlussschnittstelle
4 verbindend ausgebildet ist.
[0017] Außerdem ist allgemein vorgesehen, dass zwei Anschlussschnittstellen 3 der Wendelwärmeübertrager
1, 2 als gemeinsamer Rohranschlussstutzen ausgebildet sind und dass der Rohranschlussstutzen
zur Stelleinrichtung 5 offen ausmündende, jeweils mit einem Wendelwärmeübertrager
1, 2 verbundene Strömungsanschlüsse 6 aufweist (Figur 11).
[0018] Zusätzlich ist an der Stelleinrichtung 5 ein zum Rohranschlussstutzen passender erster
Anschlussbereich 8 vorgesehen, zur Ausbildung zweier, sich an die Strömungsanschlüsse
6 anschließende Strömungspfade 8.1 angeordnet. Dabei ist an der Stelleinrichtung 5
ein zur Hauptanschlussschnittstelle 4 passender zweiter Anschlussbereich 10 vorgesehen,
so dass eine Durchströmquerschnittsebene des ersten Anschlussbereichs 8 senkrecht
zu einer Durchströmquerschnittsebene des zweiten Anschlussbereichs 10 angeordnet ist
(Figur 10, 14).
[0019] Das oben erwähnte Stellelement 5.1 ist dabei besonders bevorzugt wahlweise als schwenkbar
gelagertes Klappenelement oder als drehbar gelagertes Hülsenelement ausgebildet.
[0020] Genauer betrachtet, weist die Stelleinrichtung 5 in einer ersten Ausführungsform
einen zylindrischen Raum 5.2 zur Aufnahme des Hülsenelements auf, wobei die beiden
Anschlussschnittstellen 3 an einer Umfangsseite und die Hauptanschlussschnittstelle
4 an einer ersten Stirnseite des Raums 5.2 mündend ausgebildet sind. Weiterhin weist
hierbei außerdem das Hülsenelement zu den verschiedenen Stellpositionen passende,
vom Wärmeträgermedium durchströmbare Durchbrechungen 5.3 auf (Figur 6, 7).
[0021] Bevorzugterweise ist dabei das innen hohle und insoweit vom Wärmeträgermedium durchströmbare
Hülsenelement über die zweite Stirnseite des Raums 5.2 in die Stelleinrichtung 5 einsteckbar
ausgebildet und im Raum 5.2, vorzugsweise benachbart zur ersten Stirnseite, ein eine
axiale Bewegung des Hülsenelements begrenzender Anschlag 11 angeordnet (Figur 9).
Darüber hinaus ist es vorteilhafterweise so, dass die verschiedenen Stellpositionen
durch Drehen des Hülsenelements innerhalb der Stelleinrichtung 5 erreichbar ausgebildet
sind.
[0022] Weiterhin ist die Stelleinrichtung 5 in einer zweiten Ausführungsform mindestens
innen als abgewinkeltes Rohr ausgebildet, das einerseits mit den beiden Anschlussschnittstellen
3 und andererseits mit der Hauptanschlussschnittstelle 4 verbunden ist, wobei im Winkelbereich
des Rohres das oben genannte Klappenelement angeordnet ist, das vorzugsweise eine
Querschnittsfläche einer halben Ellipse aufweist. Überdies ist das Trennwandelement
9 vorteilhafterweise bis in den Winkelbereich reichend und sich das Klappenelement
daran klappbar anschließend ausgebildet (Figur 16).
[0023] Die erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung funktioniert wie folgt:
Im regulären Betrieb der Wärmeübertragunsvorrichtung fließt das Wärmeträgermedium
zunächst durch die jeweils erste Anschlussschnittstelle 3 in die beiden Wendelwärmeübertrager
1, 2 ein (siehe Figur 1), fließt durch diese hindurch und tritt durch die jeweils
zweite Anschlussschnittstelle 3 wieder aus. Hiernach gerät das Wärmeträgermedium durch
den Anschlussbereich 8 in die Stelleinrichtung 5 und über diese durch den zweiten
Anschlussbereich 10 in die Hauptanschlussschnittstelle 4. Dies ist der Fall, wenn
sich das Stellelement 5.1 der Stelleinrichtung 5 in einer dritten Position befindet,
welche eine Öffnung beider Strömungspfade 8.1, welche durch die Trennwand 9 fluidisch
voneinander getrennt sind, erlaubt.
[0024] Durch Drehung des Stellelements 5.1 bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
(bzw. durch Umklappen des Stellelements 5.2 bei der zweiten Ausführungsform) ist es
nun möglich, das Stellelement 5.1 (Klappen- oder Hülsenelement) so bezüglich der Strömungsanschlüsse
6 der Wendelwärmeübertrager 1, 2 zu orientieren, dass in einer ersten Position des
Stellelements 5.1 nur der erste Strömungspfad 8.1 zum Durchfluss für das gegebenenfalls
Lufteinschlüsse aufweisende Wärmeträgermedium geöffnet und der zweite Strömungspfad
geschlossen ist, oder, dass in einer zweiten Position des Stellelements 5.1 nur der
zweite Strömungspfad 8.1 zum Durchfluss für das Wärmeträgermedium geöffnet und der
erste Strömungspfad geschlossen ist.
[0025] Hiermit ist es möglich nur bei einem der vorhandenen Wendelwärmeübertrager 1, 2 den
Durchfluss eines Fluids bzw. des Wärmeträgermediums durch die Stelleinrichtung 5 zu
erlauben, was beispielsweise (wie oben bereits erwähnt) die selektive Entlüftung dieser
wärmeübertrager ermöglicht.
Bezugszeichenliste
[0026]
- 1
- Wendelwärmeübertrager
- 2
- Wendelwärmeübertrager
- 3
- Anschlussschnittstelle
- 4
- Hauptanschlussschnittstelle
- 5
- Stelleinrichtung
- 5.1
- Stellelement
- 5.2
- zylindrischer Raum
- 5.3
- Durchbrechung
- 6
- Strömungsanschluss
- 7
- Durchströmspalt
- 8
- erster Anschlussbereich
- 8.1
- Strömungspfad
- 9
- Trennwandelement
- 10
- zweiter Anschlussbereich
- 11
- Anschlag
1. Wärmeübertragungsvorrichtung, umfassend zwei Wendelwärmeübertrager (1, 2), die an
ihren Enden jeweils eine Anschlussschnittstelle (3) zur Zu- oder Abführung eines Wärmeträgermediums
aufweisen, wobei jeweils eine Anschlussschnittstelle (3) der Wendelwärmeübertrager
(1, 2) hydraulisch mit einer Hauptanschlussschnittstelle (4) verbunden ausgebildet
ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Hauptanschlussschnittstelle (4) und den Anschlussschnittstellen (3)
der Wendelwärmeübertrager (1, 2) eine Stelleinrichtung (5) zur Durchflussregulierung
des Wärmeträgermediums wahlweise durch nur einen oder durch alle Wendelwärmeübertrager
(1, 2) angeordnet ist.
2. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stelleinrichtung (5) in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums gesehen hinter
den vom Wärmeträgermedium in gleicher Strömungsrichtung durchströmten Wendelwärmeübertragern
(1, 2) angeordnet ist.
3. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass innerhalb der Stelleinrichtung (5) ein von außerhalb der Stelleinrichtung (5) betätigbares
Stellelement (5.1) angeordnet ist.
4. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Stellelement (5.1) in einer ersten Stellposition eine der beiden Anschlussschnittstellen
(3), in einer zweiten Stellposition die andere der beiden Anschlussschnittstellen
(3) und in einer dritten Stellposition beide Anschlussschnittstellen (3) mit der Hauptanschlussschnittstelle
(4) verbindend ausgebildet ist.
5. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Stellelement (5.1) wahlweise als schwenkbar gelagertes Klappenelement oder als
drehbar gelagertes Hülsenelement ausgebildet ist.
6. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stelleinrichtung (5) einen zylindrischen Raum (5.2) zur Aufnahme des Hülsenelements
aufweist, wobei die beiden Anschlussschnittstellen (3) an einer Umfangsseite und die
Hauptanschlussschnittstelle (4) an einer ersten Stirnseite des Raums (5.2) mündend
ausgebildet sind.
7. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Hülsenelement zu den verschiedenen Stellpositionen passende, vom Wärmeträgermedium
durchströmbare Durchbrechungen (5.3) aufweist.
8. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stelleinrichtung (5) mindestens innen als abgewinkeltes Rohr ausgebildet ist,
das einerseits mit den beiden Anschlussschnittstellen (3) und andererseits mit der
Hauptanschlussschnittstelle (4) verbunden ist, wobei im Winkelbereich des Rohres das
Klappenelement angeordnet ist, welches eine Querschnittsfläche einer halben Ellipse
aufweist.
9. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei Anschlussschnittstellen (3) der Wendelwärmeübertrager (1, 2) als gemeinsamer
Rohranschlussstutzen ausgebildet sind.
10. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohranschlussstutzen zur Stelleinrichtung (5) offen ausmündende, jeweils mit
einem Wendelwärmeübertrager (1, 2) verbundene Strömungsanschlüsse (6) aufweist.