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Wärmeaustauscher.
Es ist bekannt, dass bei Wärmeaustauschern, die gewöhnlich mit Rohren zum Umlauf des inneren Mediums (z. B. Warmwasser) versehen sind, der Wärmeaustausch zwischen den Heiz-oder Kühlflächen der Vorrichtung und dem dieselbe umgebenden äusseren strömenden Medium (z. B. Luft) dadurch bedeutend erhöht werden kann, dass die Strömungsgeschwindigkeit des äusseren Mediums erhöht wird.
Zu diesem Zwecke wurde bereits vorgeschlagen, in Verbindung mit dem Heizkörper einen geschlossenen Kasten mit entsprechender Ein-und Ausströmöffnung zu verwenden. Im Kasten wird die Luft erwärmt und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft unter der Wirkung des warmen, sich kaminartig verhaltenden Kastens bedeutend erhöht.
Gemäss der Erfindung werden bei Wärmeaustauschern dieser Art, im Gegensatze zu bekannten Vorrichtungen, bei denen eine Begrenzungswand oder Begrenzungswände des Kastens umfangreiche, insbesondere auch in der Strömungsrichtung des äusseren Mediums eine grosse Abmessung besitzende Wärmeaustauschkörper enthalten, eine oder mehrere Begrenzungswände des Kastens durch durchbrochene oder Lochgruppen besitzende, in der Strömungsriehtung des äusseren Mediums ganz dünne, z. B. aus Drahtgruppen, Drahtnetzen, perforierten Platten od. dgl. bestehende Wärmeaustauschkörper gebildet, die mit den Rohren zum Umlauf des inneren Mediums in wärmeleitender Verbindung stehen und in einer zur Achse dieser Rohre parallelen Ebene liegen. Die Teile der im Sinne der Erfindung zu verwendenden Gebilde bestehen also aus ganz dünnen Drähten oder feinen Plattenstreifen, d. h.
Elementen, bei denen jede Abmessung des Querschnittes (Stärke, Breite oder Durchmesser) nur einen möglichst geringen Bruchteil ihrer Länge beträgt.
Derartige Gebilde besitzen also in der Strömungsriehtung des dieselben durchsetzenden äusseren Mediums, z. B. Luft, eine ganz geringe Abmessung, was vom Gesichtspunkte des wirksamen Wärmeaustausches sehr vorteilhaft ist. Die Wärmeübertragung ist nämlich um so günstiger, je grösser sich der auf die Heizfläche berechnete Durchschnitt des nutzbaren Temperaturunterschiedes zwischen
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Anteil der Menge des äusseren Mediums den Wärmeaustauschkörper auf einem möglichst kurzen Wege und bereits nach geringer Erhitzung verlässt.
Dabei ist noch zu berücksichtigen, dass bei den üblichen Wärmeaustauschvorrichtungen, bei denen das äussere Medium gezwungen ist, die Wärmeaustausch- flächen auf einem mehr-minder langen Wege zu bestreichen, entlang der Wärmeübertragungsflächen eine an die letzteren anhaftende wärmeisolierende Luftschicht (Prandtlsche Grenzschicht) entsteht, die nach Massgabe der Länge der Wärmeaustauschfläche stärker wird und den Wärmeübertragungsfaktor bedeutend verringert. Dank der erfindungsgemässen Anordnung von flachen, plattenförmigen, Lochgruppen besitzenden Wärmeaustauschflächen als Begrenzungswände des kaminartigen Kastens selbst wird der Wärmeübertragungsfaktor von beiden soeben geschilderten Gesichtspunkten aus günstiger, da alle Anteile des äusseren Mediums, z.
B. der zu erwärmenden Luft, allen Teilen dieser Wärmeaustauschflächen in kaltem Zustande zuströmen und dieselben auf dem kürzesten Wege verlassen, ohne vorher mehr-minder lange Teile der Wärmeaustauschvorrichtung bzw. des Kastens bestreichen zu müssen.
Der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher besitzt den weiteren Vorteil, dass die Austauschflächen zufolge ihrer beschriebenen Anordnung sehr leicht zugänglich sind und zufolge ihrer flachen, plattenartigen Gestaltung auch von nur einer Seite her leicht gereinigt werden können, was mit Rücksicht darauf, dass die Flossenteile der Wärmeaustauschvorrichtungen zu einer hygienisch nachteiligen und
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auch die Wärmeabgabe verringernden Ablagerung von Schmutz und Staub Veranlassung geben können, sehr wichtig erscheint.
Die Anordnung gemäss der Erfindung besitzt den weiteren Vorteil der bedeutenden Verringerung der Herstellungskosten und des Gewichtes der Vorrichtung, da die eine oder mehrere Begrenzungswände des Kastens bildenden, ganz flachen, plattenartigen, erfindungsgemässen Wärmeaustauschkörper, im Gegensatze zu den bekannten, mehr-minder verwickelten Wärmeaustauschkörpern mit demselben geringen Materialaufwand erzeugt werden können als gewöhnliche Kastenwände. Hiezu kommt noch, dass schon die Lochgruppen selbst eine bedeutende Verringerung des Gewichtes herbeiführen.
Gegenüber den bekannten, mehr-minder umfangreichen Wärmeaustausehkorpern, die einen beträchtlichen Teil des Inneren des Kastens beanspruchen, besitzt die Erfindung den weiteren Vorteil, dass der Kasten in seinem vollen Umfange leer bleibt und daher seine kaminartige Wirkurg auch bei verringerter Breite glatt, ohne einen Strömungswiderstand zu verursachen, in grösstmöglichem Masse auszuüben vermag.
Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsformen des Wärmeaustauschers gemäss der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 ist ein lotrechter Querschnitt einer Ausführungsform des Kastens mit lotrechter, durchbrochener Begrenzungswand, Fig. 2 ein ähnlicher Schnitt einer zweiten Ausführungsform mit nahezu lotrechter, durchbrochener Begrenzungswand. In den Fig. 3 und 4 ist eine flachzylinderförmige Ausführungsform in lotrechtem bzw. waagreehtem Schnitt veranschaulicht. Fig. 5 ist ein waagrechter Schnitt einer Ausführungsform, bei welcher die Vorderwand und die Seitenwände des Kastens durch eine durchbrochene flaeh-halbzylinderförmig gebogene Wärmeaustauschfläche, die Rückwand aber durch die Mauer der betreffenden Räumlichkeit gebildet wird. Die Fig. 6,7 und 8 zeigen ein Beispiel der durchbrochenen Wärmeaustauschfläehe.
In Fig. 1 sind mit 1 die Verteilerrohre des inneren Mediums, mit 2 die Sammelrohre, durch welche die letzteren zusammengefasst werden, mit 3 die zwei im vorliegenden Falle volle Seitenwände des Kastens und mit 4 der vollwandige Boden des Kastens bezeichnet. Der Kasten wird unter Anschluss an die eine Mauer 5 der betreffenden Räumlichkeit derart angeordnet, dass durch die Mauer 5 selbst die hintere Wand des Kastens gebildet wird. Die Vorderseite des oben offenen Kastens wird durch die Rohre 1 und eine Gruppe von mit diesen Rohren unter Sicherung der metallischen Berührung, z. B. durch Löten oder Schweissen verbundenen Drähten 6 gebildet.
Der mit einem Kasten verbundene Heizkörper nach Fig. 1 kann ferner mit einer um eine Achse 7 drehbaren Regulier-Luftklappe 8 ausgestattet werden, wobei durch Verstellung dieser Klappe die Luftgeschwindigkeit und dadurch die Wärmeabgabe geregelt wird.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem vorangehenden nur dadurch, dass die durchbrochene Heizfläche 6 nicht lotrecht, sondern unter einem spitzen Winkel zum Lot den
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Die einen Kanal oder Kasten besitzende Heiz- oder Kühlvorrichtung gemäss der Erfindung, deren eine oder mehrere oder sämtliche Begrenzungswände durch eine durchbrochene Fläche gebildet werden, kann in beliebiger Form gebaut werden. Es können z. B. zylindrische oder prismenförmig Kasten mit kurvenförmigem, viereckigem oder polygonalem Querschnitt angewendet werden.
In den Fig. 3 und 4 ist eine flach-zylinderförmige Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Heiz-oder Kühlrohre, die oben und unten durch ringförmige Sammelrohre 2 miteinander verbunden werden, durch übereinanderliegende Drahtrirge 6 oder durch ein Drahtnetz oder einen in der ganzen Höhe schraubenlinienförmig aufgewickelten Draht umschlossen werden. In diesem Falle wird also der äussere Mantel des Kastens auf allen Seiten durch eine Heizfläche 6 gebildet, u. zw. über die ganze Höhe ; doch kann man den Kasten, wie aus Fig. 3 ersichtlich, auch nur bis zu einer gewissen Höhe als Heizfläche, in seinem weiteren, mit 9 bezeichneten oberen Teil aber in Form einer vollen Wand ausbilden.
Schliess- lieh zeigen die Fig. 3 und 4 eine weitere Ausführungsform der Regulierung, gemäss welcher die an Hand der Fig. 1 beschriebene Rfgulier-LufHdappe nicht im oberen Teil des Kastens, sondern in einer Öffnung 10 des Kastenbodens J angeordnet wird. Hiedurch wird ermöglicht, dass gewünschtentalls eine gewisse Frisehluftmerge, ohne seitlich von aussen durch die durchbrochene Heizfläche 6 hindurch in das Innere des Kastens zu strömen, von unten unmittelbar in das Innere des Kastens gelangt, wodurch die Kaminwirkung des Kastens und dadurch die Wärmeabgabe geschwächt wird.
Die Ausführungsform nach Fig. 5 unterscheidet sieh von der vorangehenden dadurch, dass nur die Hälfte des flach-zylinderförmigen Kastens beibehalten und die Rückwand des Kastens durch die Mauer 5 der betreffenden Räumlichkeit selbst gebildet wird. Hiedurch wird eine teilweise gekrümmte, daher ziemlich grosse Heizfläche bei gedrängter Bauart erhalten, die im Sinne der eingangs erwähnten Bedingungen nur sehr wenig von der Mauer 5 der Räumlichkeit absteht.
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bildeten Ausführungsformen des Kanals oder Kastens können die durchbrochenen Heiz-bzw. Kühl- flächen sowie deren Vereinigung mit den das innere Medium führenden Teilen, z. B. Verteiler-bzw.
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In den Fig. 6,7 und 8 ist in teilweisem, waagrechtem Schnitt bzw. in teilweiser Rückansicht und in teilweisem lotrechtem Schnitt eine Ausführungsform veranschaulicht, gemäss der durch Einschnitte in der Platte 15 a und durch Herauspressen aus der Ebene der Platte flache taschenförmige Ansätze 18 hergestellt werden, die jalousieartige Elementengruppen bilden. Hinter jedem Ansatz 8 befindet sich eine (in Fig. 7, schwarz ausgefüllte) Öffnung oder ein Kana119, und das äussere Medium, z. B.
Luft, strömt zwischen je zwei übereinander befindlichen Plattenteilen oder Ansätzen 18 durch die Kanäle 19 derart hindurch, dass sie die äussere Fläche des einen Ansatzes 18 und die Innenfläche des andern Ansatzes bespült und daher gegenüber einer glatten gelochten Platte mit vergrösserten
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nach welcher aus vollwandig und in ebener Form belassenen Teilen der Platte 15 a gleichzeitig die eine
Begrenzungswand 1 b der das innere Medium führenden Rohre gebildet wird, während die andere Be- grenzungswand 1 c der Rohre durch besondere gebogene Plattenstreifen gebildet werden, die an den
Plattenteilen 1 b z. B. durch Schweissen oder Löten dicht befestigt werden.
Im übrigen können Wärmeaustauschflächen mit beliebig geformten Durchbrechungen ange- wendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Wärmeaustauscher mit einem in Verbindung mit dem Heiz- oder Kühlkörper verwendeten
Kasten zur Erhöhung der Geschwindigkeit des äusseren strömenden Mediums, wobei eine Begrenzung- wand oder Begrenzungswände des Kastens Wärmeaustauschkorper enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Begrenzungswände des Kastens durch durchbrochene oder Loehgruppen be- sitzende, in der Strömungsrichtung des äusseren Mediums ganz dünne, z. B. aus Drahtgruppen, Draht- netzen, perforierten Platten od. dgl. bestehende Wärmeaustauschkorper gebildet werden, die mit den
Rohren zum Umlauf des inneren Mediums in wärmeleitender Verbindung stehen und in einer zur Achse dieser Rohre parallelen Ebene liegen.