Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher und einen Wärmetauscher für diesen Wärmespeicher mit einem ersten und zweiten Anschluss, mit einem im Strömungs pfad zwischen erstem und zweitem Anschluss vorgesehenes Wellrohr, das einen ers ten Rohrabschnitt, der an den ersten Anschluss angeschlossen ist, und einen an die sen ersten Rohrabschnitt anschließenden zweiten Rohrabschnitt aufweist, der wen delförmig verläuft.

Stand der Technik

Zur Erwärmung eines Wärmeträgers eines Wärmespeichers ist es bekannt (EP2489945A2), im Behälter des Wärmespeichers einen Strömungskanal vorzuse hen, der ein Wellrohr eines Wärmetauschers aufweist. Dem Wärmetauscher sind am Behälter zwei Außenanschlüsse zugeordnet, über die das Wellrohr mit einem flüssi gen Medium beschickt werden kann. Das im Behälter vorgesehene Wellrohr weist einen ersten Rohrabschnitt auf, der an den Außenanschluss angeschlossen ist. An diesen ersten Rohrabschnitt schließt ein zweiter Rohrabschnitt an, der im Strömungs kanal vorgesehen ist und dort wendelförmig verläuft. Die konstruktive Ausführung des zweiten Rohrabschnitts sorgt für einen hohen Wirkungsgrad am Wärmetauscher - dies unter anderem durch die turbulente Strömung aufgrund des Wellrohrs. Nachteilig weisen Wellrohre bei erhöhtem Mediendruck die Tendenz zu Längsausdehnung auf - was den Verlauf des Wellrohrs im Strömungskanal beeinträchtigt und damit den Wirkungsgrad des Wärmetauschers gefährdet. Zudem kann eine unkontrollierte Län genausdehnung am Wellrohr die Konstruktion sowie die Lebensdauer und Funktio nalität des Wärmespeichers gefährden.

Darstellung der Erfindung Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen Wärmespeicher der eingangs geschilderten Art auf konstruktiv einfache Weise in der Standfestigkeit gegenüber hö heren Mediendrücken am Wärmetauscherzu verbessern, um diesen Wärmespeicher vielseitiger verwenden zu können.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Indem der Wärmetauscher eine im Wellrohr vorgesehene Versteifung aufweist, die im ersten Rohrabschnitt verläuft und im zweiten Rohrabschnitt endet, kann selbst hö heren Drücken von im Wellrohr geführten Medien standgehalten werden. Die Verstei fung sorgt nämlich für einen festgelegten Verlauf des Wellrohrs zwischen Anschluss und Wendel, was Längsausdehnung des Wellrohrs und damit Instabilitäten vermei det. Dies verbessert die Druckbeständigkeit des Wärmetauschers erheblich. Der er findungsgemäße Wärmetauscher ist daher vielseitiger einsetzbar, insbesondere ist er auch für die Aufnahme von Medien von einem Fernheiznetzwerk zum Wärme tausch geeignet.

Um die Druckstabilität des Wärmetauschers weiter zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass die Versteifung nach einer zweiten Windung der Wendel des zweiten Rohr abschnitts endet. Diese Versteifung kann damit auch den Verlauf der Wendel des Wellrohrs stabilisieren. Aufgrund einer vergleichsweise hohen Formstabilität der Rohrwendel kann beispielsweise bereits ausreichend sein, wenn die Versteifung nach einer ersten Windung der Wendel des zweiten Rohrabschnitts endet. Dabei kann ausreichend sein, wenn die Versteifung in der zweiten Windung der Wendel endet.

Die Konstruktion des Wärmetauschers kann vereinfacht werden, wenn die Verstei fung als ein Innenrohr ausgebildet ist, das im Wellrohr verläuft. Ein Innenrohr ist zu dem einfach handhabbar im ersten Rohrabschnitt vorzusehen - was die Herstellung des Wärmespeichers weiter erleichtern kann. Weist der erste und/oder zweite Anschluss ein Anschlussstück auf, und ist zwischen Anschlussstück und Wellrohr ein fluiddichter Presssitz vorgesehen, kann dies die Konstruktion weiter vereinfachen.

Dies insbesondere, wenn das Wellrohr zwischen Anschlussstück und Versteifung vorgesehen ist und sich der Presssitz zwischen Anschlussstück, Wellrohr und Ver steifung ausbildet. Zudem kann damit ein besonders druckbeständiger Übergang zwi schen Anschluss und Wellrohr sicherstellen werden - was die Druckstabilität des Wär metauschers weiter erhöhen kann.

Vorzugsweise liegt die Versteifung in den Rohrabschnitten lose am Wellrohr an, was die Rohrabschnitte im Verlauf besonders stabilisiert und damit die Standfestigkeit des Wärmetauschers weiter erhöhen kann.

Weist das Wellrohr einen dritten Rohrabschnitt auf, der an dem zweiten Anschluss angeschlossen ist. Weist der Wärmetauscher zudem eine im Wellrohr vorgesehene weitere Versteifung auf, die im dritten Rohrabschnitt verläuft und im zweiten Rohrab schnitt endet, kann ein über die gesamte Länge hinsichtlich Druckbeständigkeit her vorragender Wärmetauscher geschaffen werden.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher kann sich insbesondere bei einem Wärme speicher mit einem Behälter zur Aufnahme eines Wärmeträgers eignen.

Dabei können die Anschlüsse des Wärmetauschers Außenanschlüsse am Wärme speicher ausbilden oder mit Außenanschlüssen des Wärmespeichers verbunden sein.

Besonders kann sich der erfindungsgemäße Wärmetauscher bei einem Wärmespei cher auszeichnen, der einen im Behälter vorgesehenen Strömungskanal aufweist, der zur Ausbildung einer freien Konvektion des Wärmeträgers ausgebildet ist, wobei sich der zweite Rohrabschnitt im Strömungskanal befindet.

Der Wirkungsgrad des Wärmetauschers ist erhöhbar, wenn der Strömungskanal im Bereich des zweiten Rohrabschnitts in eine Richtung vertikal verlaufend ausgeführt ist.

Weist die Wand des Strömungskanals eine Wärmeisolierung auf, kann dies den Wir kungsgrad des Wärmetauschers weiter erhöhen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In den Figuren ist beispielsweise der Erfindungsgegenstand anhand einer Ausfüh rungsvariante näher dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht zu einem Wärmespeicher mit einem Wärmetauscher und Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht zum Wärmetauscher des nach Fig. 1 dargestell ten Wärmespeichers.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Der nach Fig. 1 beispielsweise dargestellte Wärmespeicher 1 weist einen Behälter 2 auf, der von einer Behälterwand 3 umfasst ist. An diese Behälterwand 3 schließt eine Außenisolierung an.

Der Wärmeträger 4 des wärmebeladenen Behälters 2 weist einen vertikaler Tempe raturgradienten auf, der für eine freie Konvektion 5 genützt werden kann. Zu diesem Zweck ist im Wärmespeicher 1 ein Strömungskanal 6 vorgesehen.

Der Wärmespeicher 1 wird übereinen indirekten Wärmetauscher 7 beladen oder ent laden. Dieser Wärmetauscher 7 weist einen ersten Anschluss 8 und einen zweiten Anschluss 9 auf, zwischen welchen Anschlüssen 8, 9 sich ein Strömungspfad 10 für ein flüssiges Medium 11 ausbildet. Die Anschlüsse 8, 9 des Wärmetauschers 7 sind im Wärmespeicher 1 vorgesehen und mit Außenanschlüsse 80, 90 des Wärmespeichers 1 über Anschlussleitungen 81, 91 verbunden. Es ist aber auch vorstellbar, dass die Anschlüsse 8, 9 des Wärmetau schers am Wärmespeicher 1 Außenanschlüsse 80, 90 ausbilden - was nicht darge stellt ist.

Zudem gehört dem Wärmetauscher 7 ein Wellrohr 12 zu, nämlich ein Spiralwellrohr - vorzugsweise aus Edelstahl. Das Wellrohr 12 verläuft im Behälter 2 und ist an die beiden Anschlüsse 8, 9 angeschlossen.

Dabei weist das Wellrohr 12 mehrere Rohrabschnitte 13a, 13b, 13c auf. Der erste Rohrabschnitt 13a schließt an den ersten Anschluss 8 an. Der dritte Rohrabschnitt 13c schließt an den zweiten Anschluss 9 an. Erster und dritter Rohrabschnitt 13a, 13c schließen jeweils an den zweiten Rohrabschnitt 13b an, welcher zweite Rohrabschnitt 13b im Strömungskanal 6 vorgesehen ist - wie in Fig. 1 zu erkennen.

Der zweite Rohrabschnitt 13b verläuft zudem wendelförmig. Damit kann im Zusam menhang mit der Wellrohrform bekanntermaßen im Strömungskanal 6 eine turbulente Strömung erzeugt werden, was zu einem hohen Wirkungsgrad am Wärmetauscher 7 führt.

Um den bekannten Nachteil eines Wellrohrs 12 hinsichtlich einer geringen Druckbe ständigkeit in Längsrichtung zu beseitigen, weist der Wärmetauscher 7 eine Verstei fung 14 auf. Diese Versteifung 14 verläuft entlang des gesamten ersten Rohrab schnitts 13a und endet im zweiten Rohrabschnitt 13b mit einem, insbesondere stump fen, Versteifungsende 14b - wie Fig. 2 im Detail zu erkennen.

Damit kann das Wellrohr 12 auch bei höherem Innendruck des flüssigen Mediums 11 seitlich nicht ausweichen, was eine Längsausdehnung des Wellrohrs 12 verhindert. Damit ist der Wärmetauscher 7 auch gegenüber einem hohen hydraulischen Druck standfester, was die Verwendungsmöglichkeit des Wärmespeicher 1 bzw. des Wär metauschers 7 erweitert - beispielsweise auch in Richtung eines Anschlusses an ein nicht näher dargestelltes Fernwärmenetz. Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, endet diese Versteifung 14 nach einer ers ten Windung 15a der Wendel 15 des zweiten Rohrabschnitts 13b. Damit ist bis zur sich selbst stabilisierenden Form der Wendel das Wellrohr 12 im Verlauf fixiert. Dies stellt eine hohe Druckbeständigkeit des Wärmetauschers 7 sicher, da die Versteifung unter anderem eine Axialbelastung des Wellrohrs 12 aufnimmt. Das Wellrohr 12 ist daher besonders standfest gegenüber axialen, zug- und/oder druckförmigen Bean spruchungen.

Es ist aber auch vorstellbar, dass dieses Versteifung 14 nach einer zweiten Windung 15b der Wendel 15 des zweiten Rohrabschnitts 13b endet - was nicht dargestellt ist.

Wie außerdem der Fig. 2 zu entnehmen, ist die Versteifung 14 als ein vorzugsweise außen und/oder innen glattes, Innenrohr 14a ausgebildet.

Diese Versteifung 14 verläuft mit dem Wellrohr 12 in ein Anschlussstück 16 des ers ten Anschlusses 8 ein, wie in Fig. 2 zu erkennen. Zwischen dem Anschlussstück 16, dem Wellrohr 12 und der Versteifung 14 ist ein fluiddichter Presssitz 17 vorgesehen, um einen druckfesten hydraulischen Übergang in das Wellrohr 12 am Wärmetauscher 7 sicherzustellen.

Zudem liegt höchstens abschnittsweise die Versteifung 14 in den Rohrabschnitten 13a, 13b lose am Wellrohr 12 an - was in der Fig. 2 zu erkennen ist. Damit wird eine gewisse Beweglichkeit am Wellrohr 12 ermöglicht, um beispielsweise Druckschwan kungen am flüssigen Medium 11 ausgleichen zu können, dennoch aber bleibt damit der Verlauf des Wellrohrs 12 in diesen Abschnitten fixiert. Der zweite wendelförmig verlaufende Rohrabschnitt 13b ist daher an beiden Enden mit einer Versteifung 14 versehen. Eine hohe Form- und Druckstabilität kann dadurch sichergestellt werden.

Der gleiche Aufbau ist auch am zweiten Anschluss 9 des Wärmetauschers vorgese hen, von dem ausgehend das Wellrohr 12 einen dritten Rohrabschnitt 13c aufweist. Auch hier ist im Wellrohr 12 eine Versteifung 14 vorgesehen, die im dritten Rohrab schnitt 13c verläuft und im zweiten Rohrabschnitt 13b endet.

Die Wirkleistung des Wärmetauschers 7 im Wärmespeicher erhöht sich weiter, indem der Strömungskanal 6 im Bereich des zweiten Rohrabschnitts 13b in eine einzige Richtung vertikal verlaufend ausgeführt ist. Zudem weist die Wand 6a des Strömungs kanals 6 eine Wärmeisolierung 18 auf, wie in Fig. 1 zu erkennen.