DE29811953U1

DE29811953U1 - Hot water tank

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Publication number: DE29811953U1
Application number: DE29811953U
Authority: DE
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1998-07-04
Filing date: 1998-07-04
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2008-07-05

Description

Akte 1012aFile 1012a

BeschreibungDescription

WarmwasserspeicherHot water tank

Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher mit einem zylindrischen Wandungsbereich, auf den außen ein rohrförmiger Wärmetauscher aufgebracht ist.The invention relates to a hot water storage tank with a cylindrical wall area to which a tubular heat exchanger is applied on the outside.

Ein derartiger Warmwasserspeicher ist in der DE 33 25 137 A1 gezeigt und beschrieben. Hier ist ein aus einem einzigen Rohr bestehender Wärmetauscher um die Wandung eines Speicherbehälters gewickelt. Damit eine gute Wärmeleitung zwischen rohrförmigem Wärmetauscher und Behälterwandung gegeben ist, ist der Wandungsabschnitt des Wärmetauscherrohres, der mit der Wand des Speicherbehälters in Berührung kommt, abgeflacht. Grundsätzlich ist ein Rohr dank seiner geometrischen Festigkeit ohne Probleme dauerhaft fest auszulegen. Nachteilig ist bei diesem bekannten Wärmetauscher das Aufspulverfahren des Rohres auf den Behälter. Hierfür ist eine besondere Fertigungseinrichtung notwendig.Such a hot water storage tank is shown and described in DE 33 25 137 A1. Here, a heat exchanger consisting of a single tube is wound around the wall of a storage tank. To ensure good heat conduction between the tubular heat exchanger and the tank wall, the wall section of the heat exchanger tube that comes into contact with the wall of the storage tank is flattened. In principle, a tube can be designed to be permanently fixed without any problems thanks to its geometric strength. The disadvantage of this known heat exchanger is that the tube has to be pushed onto the tank. A special production facility is required for this.

Aus der US-PS 2,754,406 ist ein Speicherbehälter bekannt, der elektrisch beheizt wird. Die Beheizung besteht dabei aus einem flächenhaften elektrischen Heizkörper, der um den Behälter herumgelegt ist. Im dargestellten Beispiel sind zwei Heizkörper verwendet, nämlich ein unten- und ein obenliegender. Damit die Heizkörper dauerhaft unter Spannung auf dem Speicherbehälter aufliegen, sind die Enden des Heizkörpers mittels Spannelementen und dazwischenliegenden Federn untereinander verbunden.US-PS 2,754,406 discloses a storage tank that is heated electrically. The heating consists of a flat electric heating element that is placed around the tank. In the example shown, two heating elements are used, one at the bottom and one at the top. To ensure that the heating elements rest permanently under tension on the storage tank, the ends of the heating elements are connected to one another using tensioning elements and springs in between.

Aus der US-PS 2,626,130 ist ein Wärmetauscher bekannt, der nach dem Rollbond-Verfahren hergestellt ist. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bleche aus Aluminium übereinandergelegt und mittels hohem Druck und hoher Temperatur miteinander verpreßt werden. Die Stellen, an denen keine Verbindung gewünscht ist, also die Bereiche, in denen ein Wärmetauscher-Medium fließen soll, werden vor der Verpressung mit einem Trennmittel nach dem Siebdruckverfahren benetzt. Nach erfolgter Verpressung sorgt ein Gas- oder Flüssigkeitsdruck dafür, daß die nicht miteinander verpreßten Breiche aufgeblasen werden, so daß jetzt die erforderlichen Strömungswege entstehen. Nachdem Ein- und Auslaß mit entsprechenden Anschlußstücken verbunden sind, kann der so hergestellte Wärmetauscher weiterverarbeitet, z.B. um einen zu beheizenden Behälter herumgelegt werden.A heat exchanger is known from US-PS 2,626,130 which is manufactured using the roll bonding process. This process is characterized by two sheets of aluminum being placed on top of one another and pressed together using high pressure and high temperature. The areas where no connection is desired, i.e. the areas in which a heat exchanger medium is to flow, are wetted with a release agent using the screen printing process before pressing. After pressing has taken place, gas or liquid pressure ensures that the areas not pressed together are inflated, so that the required flow paths are now created. After the inlet and outlet are connected with appropriate connectors, the heat exchanger produced in this way can be further processed, e.g. placed around a container to be heated.

Der Nachteil dieses Wärmetauschers ist die begrenzte Lebensdauer und daß eine Dichtigkeitsprüfung mit dem 1,1-fachen maximalen Betriebsdruck wegen bleibender Verformung des Bauteils unmöglich ist.The disadvantage of this heat exchanger is its limited service life and that a leak test with 1.1 times the maximum operating pressure is impossible due to permanent deformation of the component.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demzufolge darin, einen Wärmetauscher zu schaffen, der keinerlei Probleme hinsichtlich der Druckfestigkeit aufweist, der sich fertigungstechnisch einfach herstellen läßt und der ohne bleibende Verformung Dichtigkeitsprüfungen mit höherem Betriebsdruck aushält.The object of the invention is therefore to create a heat exchanger which has no problems with regard to pressure resistance, which is easy to manufacture and which can withstand leak tests with higher operating pressure without permanent deformation.

Dies wird mit den Maßnahmen erreicht, wie sie im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben sind. Mit den Maßnahmen der Unteransprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.This is achieved with the measures as specified in the characterizing part of claim 1. The measures of the subclaims specify advantageous further developments.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained by way of example using the drawing. It shows

Figur 1 einen Warmwasserspeicher, ausgestattet mit einem Wärmetauscher bekannter Art,Figure 1 shows a hot water tank equipped with a heat exchanger of known type,

Figur 2 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher im Ausgangszustand,Figure 2 shows a heat exchanger according to the invention in the initial state,

Figur 3 einen Warmwasserspeicher mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher, undFigure 3 shows a hot water tank with a heat exchanger according to the invention, and

Figur 4 einen Wandungsquerschnitt des Warmwasserspeichers mit anliegenden Wärmetau sch er-Rohren.Figure 4 shows a wall cross-section of the hot water tank with adjacent heat exchanger pipes.

Figur 1 zeigt einen Warmwasserspeicher-Behälter 1, der im unteren Bereich von einem Rollbond-Wärmetauscher 2 umgeben ist. Der Rollbond-Wärmetauscher 2 wird nach einem Verfahren gefertigt, wie es bereits oben näher erläutert ist. Im Ausgangszustand ist dieser Wärmetauscher 2 ein rechteckiges Blechteil, das mit erheblichem Kraftaufwand um den Behälter 1 herumgelegt wird, wobei Spannelemente 3 den Wärmetauscher 2 am Behälter fixieren.Figure 1 shows a hot water storage tank 1, which is surrounded in the lower area by a roll-bond heat exchanger 2. The roll-bond heat exchanger 2 is manufactured using a process as already explained in more detail above. In the initial state, this heat exchanger 2 is a rectangular sheet metal part that is placed around the tank 1 with considerable force, with clamping elements 3 fixing the heat exchanger 2 to the tank.

Der Fertigungsaufwand eines solchen Rollbond-Wärmetauschers ist ganz erheblich, abgesehen davon, daß eine Dichtigkeitsprüfung mit dem höheren Betriebsdruck nicht möglich ist. Im übrigen ist es leicht vorstellbar, daß - um einen guten Wärmeübergang zu erreichen - auf dem gesamten Bereich ein flächiger Kontakt zwischen dem Wärmetauscher 2 und der Wandung des Speicherbehälters 1 unabdingbare Notwendigkeit ist. Dies erfordert besondere Beachtung bei der Fertigung sowohl des Speicherbehälters 1 wie auch des Wärmetauschers 2.The manufacturing effort for such a roll bond heat exchanger is quite considerable, apart from the fact that a leak test is not possible with the higher operating pressure. Moreover, it is easy to imagine that - in order to achieve good heat transfer - a flat contact between the heat exchanger 2 and the wall of the storage tank 1 is an absolute necessity over the entire area. This requires special attention when manufacturing both the storage tank 1 and the heat exchanger 2.

Der Wärmetauscher 2 nach der Erfindung ist durch einzelne Rohrabschnitte 4, 5 und 6 gebildet, die mäanderförmig ineinandergelegt sind. Bei der Art der strömungsmäßigen Verbindung hat man die Möglichkeit, alle Rohre parallel oder auch hintereinder zu schalten, je nach Erfordernis der zu übertragenden Leistung. Es ist auch denkbar, eine gemischte Verschaltung der Rohre vorzunehmen, so etwa zwei Rohre parallel und das dritte Rohr in Reihenschaltung zu dieser Parallelschaltung. Damit lassen sich gezielt Wärmeschwerpunkte auf die Behälterwand verteilen, etwa um im tiefsten Bereich des Behälters eine spezifisch größere Heizleistung wirken zu lassen, um z.B. einer Legionellen-Bildung, d.h. einer schädlichen Keimbildung im Wasser vorzubeugen.The heat exchanger 2 according to the invention is formed by individual pipe sections 4, 5 and 6, which are laid one inside the other in a meandering shape. The type of flow connection allows all pipes to be connected in parallel or one after the other, depending on the requirements of the power to be transferred. It is also conceivable to use a mixed connection of the pipes, for example two pipes in parallel and the third pipe in series with this parallel connection. This allows heat centers to be distributed in a targeted manner on the container wall, for example in order to allow a specifically greater heating output to act in the deepest area of the container, for example to prevent the formation of legionella, i.e. harmful germs in the water.

Beim Herstellen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 2 werden die vorgeformten Rohrabschnitte 4, 5, 6 so ineinandergelegt, daß ein eine etwa rechteckige Fläche bildender Körper entsteht. In Fig. 2 sind die Rohrabschnitte 4, 5, 6 so ineinandergelegt, daß sie sich an keiner Stelle überlappen. In den Endbereichen 7 und 8 sind Stege 9 und 10 über die Rohre gelegt und mit diesen durch Verpressen, Schweißen, Löten oder Kleben verbunden.When producing the heat exchanger 2 according to the invention, the preformed pipe sections 4, 5, 6 are placed one inside the other in such a way that a body forming an approximately rectangular surface is created. In Fig. 2, the pipe sections 4, 5, 6 are placed one inside the other in such a way that they do not overlap at any point. In the end regions 7 and 8, webs 9 and 10 are placed over the pipes and connected to them by pressing, welding, soldering or gluing.

Die Stege 9, 10, die aus Blech- oder Drahtabschnitten bestehen können, haben lediglich die Aufgabe, die Rohre 4, 5, 6 so zu fixieren, daß sie als feste Einheit handhabbar, insbesondere um den zu erwärmenden Warmwasserspeicher-Behälter 1 herumlegbar sind. Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt. Damit der Wärmetauscher 2 in seiner Position festlegbar ist, kommen Spannelemente 11 zum Einsatz, welche Schrauben oder Klammern sein können, die zusätzlich mit Federelementen 12 ausgestattet sind, wie dies an sich beim Stand der Technik vorbekannt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Wärmetauscher 2 aber auch durch Wickelfolien oder Spannriemen befestigt werden.The webs 9, 10, which can consist of sheet metal or wire sections, only have the task of fixing the pipes 4, 5, 6 in such a way that they can be handled as a solid unit, in particular can be laid around the hot water storage tank 1 to be heated. This state is shown in Fig. 3. In order to fix the heat exchanger 2 in its position, clamping elements 11 are used, which can be screws or clamps that are additionally equipped with spring elements 12, as is already known in the prior art. Alternatively or additionally, the heat exchanger 2 can also be secured using wrapping foil or tensioning belts.

Zur Erzielung eines guten Wärmeüberganges kann eine Wärmeleitpaste 13 zwischen den Rohrabschnitten 4, 5, 6 des Wärmetauschers 2 und der Wand des Speicherbehälters 1 angebracht werden.To achieve good heat transfer, a thermal paste 13 can be applied between the pipe sections 4, 5, 6 of the heat exchanger 2 and the wall of the storage tank 1.

Nachdem der Wärmetauscher 2 auf die Behälterwand des Speicherbehälters 1 aufgebracht und mittels Spannelementen 11 fixiert ist, kann zusätzlich um den Wärmetauscher und zweckmäßigerweise auch um die wärmetauscherfreien Bereiche des Speicherbehälters 1 eine Folie 14 herumgewickelt werden, mit der eine zusätzliche Fixierung des Wärmetauschers 2 herbeigeführt wird. Anschließend kann zwischen Außenmantel 15 und Speicherbehälter 1 eine Isolation, z.B. eine Polyurethan-Schicht 16, angeordnet werden, um die Wärmeverluste gering zu halten.After the heat exchanger 2 has been applied to the wall of the storage tank 1 and fixed by means of clamping elements 11, a film 14 can also be wrapped around the heat exchanger and, expediently, also around the heat exchanger-free areas of the storage tank 1, which provides additional fixation of the heat exchanger 2. Insulation, e.g. a polyurethane layer 16, can then be arranged between the outer casing 15 and the storage tank 1 in order to keep heat losses to a minimum.

Die Stege 9, 10, die mindestens in den Endbereichen 7, 8 des Wärmetauschers 2 angeordnet sind, liegen dabei auf der dem Speicherbehälter 1 abgewandten Seite des Wärmetauschers 2, damit dieser in allen Lagen flächig an der Behälterwand anliegt.The webs 9, 10, which are arranged at least in the end regions 7, 8 of the heat exchanger 2, are located on the side of the heat exchanger 2 facing away from the storage tank 1, so that it lies flat against the tank wall in all positions.

Es ist leicht nachzuvollziehen, daß mit einer derartigen Konstruktion auch Unebenheiten bzw. Unrundheiten des Speicherbehälters 1 ausgeglichen werden, was bei den bekannten Wärmetauschern nach dem Rollbond-Verfahren nicht möglich ist. Zur besseren Wärmeübertragung kann es zweckmäßig sein, die Bereiche der Rohre, die mit der Behälterwandung in Berührung kommen, abzuflachen, wie dies an sich aber beim Stand der Technik üblich ist.It is easy to understand that with such a construction, unevenness or non-roundness of the storage tank 1 can be compensated, which is not possible with the known heat exchangers using the roll bonding process. For better heat transfer, it can be useful to flatten the areas of the pipes that come into contact with the tank wall, as is usual in the state of the art.

Claims

Requirements hot water tank

1. Hot water tank with a cylindrical wall area, on the outside of which a tubular heat exchanger is applied, characterized in that

that the heat exchanger^) forms a rectangular surface, is constructed from pipe sections (4, 5, 6) which are laid one inside the other in a meandering manner and are connected in parallel to form an inlet and an outlet, such that the heat-exchanging surface sections are dimensioned such that the end regions (7, 8) of the pipe sections (4, 5, 6) are spaced apart from one another when laid around the hot water tank^), and that the end regions (7, 8) of the pipes (4, 5, 6) can be connected to one another by clamping elements (11) for the purpose of securing the heat exchanger (2) to the hot water tank (i).

2. Hot water tank according to claim 1, characterized in

that the tubes (4, 5, 6) are connected near their bend in the end regions (7, 8) to webs (9, 10) made of sheet metal or wire sections by pressing, welding, soldering or gluing to form a manageable plate.

3. Hot water tank according to claim 1, characterized in

that a thermal paste (13) is applied between the heat exchanger tubes (4, 5, 6) and the wall area of the hot water tank (i).

4. Hot water tank according to claim 1, characterized in

that the heat exchanger^) is insulated with a polyurethane layer (16) with the interposition of a plastic film (14) as a separation, which is delimited on the outside by an outer jacket (15).