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Die Erfindung betrifft einen rauchgasbeheizten Lufterhitzer mit einer Einlasskammer, über die das Rauchgas in den Lufterhitzer eintritt, mit einer Auslasskammer, über die das Rauchgas aus dem Lufterhitzer wieder austritt, und mit einem die Einlasskammer und die Auslasskammer miteinander verbindenden, das Rauchgas von der Einlasskammer zur Auslasskammer leitenden Heizgaszug, der einen von der Einlasskammer abgehenden Vorlaufast und einen durch eine Mischkammer hiemit verbundenen, in die Auslasskammer mündenden Rücklaufast aufweist, wobei der Vorlaufast und der Rücklaufast aus einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Heizelementen bestehen, deren Aussenseite mit quer zur Längsachse der Heizelemente strömender, zu erwärmender Luft beaufschlagbar sind.
Ein Lufterhitzer dieser Art ist aus der FR-PS Nr. 531. 458 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung sind die Heizelemente als Rippenrohre ausgebildet, welche stumpf an die Einlass- bzw. Auslass- bzw. Mischkammer begrenzende, entsprechend gelochte Platten angeflanscht sind. Ganz abgesehen von dem durch die Bereitstellung von derartigen Rippenrohren verursachten Aufwand sowie dem von diesen Rohren verursachten Baugewicht und Platzbedarf kann nicht unberücksichtigt bleiben, dass es bei der bekannten Anordnung infolge des Ein- bzw.
Ausgangs der genannten Rippenrohre zu einem Rückstau der zur inneren Beaufschlagung der genannten Rippenrohre vorgesehenen Heizgase kommen muss, so dass es bei normalem Kaminzug zu einem schlechten Abzug des Rauchgases kommt, was sich auf die Effektivität nicht nur der gattungsgemässen Vorrichtung zur Nutzbarmachung der Restwärme der Rauchgase, sondern auch des die Rauchgase erzeugenden Brenners negativ auswirken kann. Ausserdem verursachen die genannten Rippenrohre im Bereich ihrer Aussenseite bei Beaufschlagung mit einem zu beheizenden Luftstrom eine nicht unbeträchtliche Wirbelbildung, was sich wieder negativ auf den Wärmeübergang auswirkt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist darin zu sehen, dass die die genannten Rippenrohre aufnehmenden Platten zwar unterteilt, aber offenbar formschlüssig miteinander verbunden sind.
Die genannte Unterteilung hat daher hiebei offenbar nur den Grund, vormontierbare Kleineinheiten zu schaffen. Bei der bekannten Anordnung besteht daher die Gefahr, dass es zu inneren Wärmespannungen kommt, sofern sich die Rohre des Vorlaufasts etwa stärker ausdehnen als die Rohre des Rücklaufasts.
Hievon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung mit einfachen Mitteln einen Lufterhitzer eingangs erwähnter Art zu schaffen, der nicht nur kostengünstig herstellbar ist und eine einfache Wartung gewährleistet, sondern bei dem auch Wärmespannungen wirksam vorgebeugt ist und eine Rauchgasausnutzung sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Heizelemente als im Querschnitt langgestreckte Profilrohre ausgebildet sind, deren Querschnittlängsseiten in Strömungsrichtung der zu erwärmenden Luft angeordnet sind und deren stirnseitige Endbereiche trichterförmig aufgeweitet sind, und dass die Heizelemente des Vorlaufasts und die Heizelemente des Rücklaufasts an den Rändern ihrer trichterförmigen Aufweitungen astweise miteinander verschweisst sind, wobei zwischen Vorlaufast und Rücklaufast eine Dehnfuge vorgesehen ist.
Diese Massnahmen gewährleisten in vorteilhafter Weise ersichtlich eine laminare Strömung der das Heizgitter auf dessen Aussenseite durchströmenden, zu erhitzenden Luft und stellen gleichzeitig sicher, dass der den das Heizgitter auf dessen Innenseite durchsetzenden Rauchgasen entgegentretende Strömungswiderstand so gut wie möglich reduziert ist sowie Wirbelkanten praktisch vollständig vermieden sind, was sich insgesamt positiv auf den erzielbaren Wärmeübergang auswirkt. Dennoch lassen sich mit den erfindungsgemässen Massnahmen auf einfache Weise innere Wärmespannungen weitestgehend reduzieren. Die erfindungsgemässen Massnahmen stellen demnach eine wirksame Verbesserung des gattungsgemässen Standes der Technik dar und machen den erfindungsgemässen Lufterhitzer zur Ausnutzung der Restwärme eines Abgases ganz besonders geeignet.
Die DE-OS 2556478 zeigt eine Vorrichtung zum Kühlen von Luft, die aus einem von der abzukühlenden Luft durchströmten Rohr besteht, in welchem ein in Richtung der Strömung der abzukühlenden Luft verlaufendes Kühlsystem angeordnet ist, das aus zueinander parallelen, in Richtung der Strömung der abzukühlenden Luft mit Abstand hintereinander angeordneten Kühlplatten besteht, deren Querschnittlängsseite in Strömungsrichtung der abzukühlenden Luft ausgerichtet ist. Die Kühlplatten sind durch ein über sämtliche Platten sich erstreckendes, schleifenförmig verlegtes Rohr miteinander verbunden, das von einem Kühlmittel durchflossen wird. Unterhalb des Kühlsystems
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ist ein durch Klappen steuerbarer Umgehungskanal für die Luft vorgesehen. Bei dieser bekannten Anordnung bilden die Kühlplatten zwar im Querschnitt langgestreckte Elemente.
Diese werden jedoch nicht von einem Heiz- bzw. Kühlmedium durchströmt, sondern sind als massive Platten ausgebildet.
Zur Führung des Kühlmediums ist ein an den Platten befestigtes, schleifenförmig verlegtes Rohr vorgesehen, durch welches die in Strömungsrichtung der Luft hintereinander angeordneten Kühlplatten miteinander verbunden werden. Bei der erfindungsgemässen Kombination sind die die Heizelemente bildenden Profilrohre, die von dem als Heizmedium dienenden Abgas durchströmt werden und auf ihrer Aussenseite mit zu erwärmender Luft beaufschlagt werden, so angeordnet, dass ihre Querschnittlängsseite in Strömungsrichtung der zu erwärmenden Luft verläuft. Dies gilt bei der bekannten Anordnung gemäss DE-OS 2556478 nur für die Kühlplatten, die jedoch von keinem Kühlbzw. Heizmedium durchströmt sind, sondern aus massivem Material bestehen.
Das mit einem Kühlmittel beschickte Rohr besitzt keinen langgestreckten Querschnitt, sondern einen Rundquerschnitt und ist nicht mit seiner Längsachse quer zur Strömungsrichtung der Luft angeordnet, vielmehr erstrecken sich die Längsachsen der einzelnen, durch Rohrkrümmer miteinander verbundenen Schleifenabschnitte dieses Rohrs in Strömungsrichtung der Luft. Hiebei sind jedoch die mit den erfindungsgemässen Massnahmen erzielbaren Vorteile erreichbar. Dadurch, dass die Heizelemente als im Querschnitt langgestreckte Profilrohre ausgebildet sind, deren Querschnittlängsseite in Strömungrichtung der zu erhitzenden Luft angeordnet ist, wird eine laminare Strömung der den Heizgaszug im Bereich der Aussenseite der Heizelemente durchströmenden, zu erhitzenden Luft sichergestellt.
Bei der bekannten Anordnung gemäss DE-OS 2556478 wird das an den Kühlplatten befestigte, schleifenförmig verlegte Rohr ab-und umgelenkt, was sich negativ auf den erzielbaren Wirkungsgrad auswirkt.
Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 eine Ansicht eines Lufterhitzers teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht eines einzelnen Heizelements teilweise im Schnitt.
Der in Fig. 1 dargestellte Lufterhitzer besteht aus einem Wärmetauscher --50--, der in ein Erhitzergehäuse --51-- eingesetzt ist, das etwa mittels eines hier nicht näher dargestellten Ventilators auf seinem gesamten Querschnitt mit zu beheizender Luft versorgt wird. Der Wärmetauscher --50-- besitzt jeweils eine Einlasskammer --52--, über die das Rauchgas in den Lufterhitzer eintritt und eine daneben angeordnete Auslasskammer --53--, über die das Rauchgas aus dem Lufterhitzer wieder austritt. Hiezu sind die Einlasskammer --52-- und die Auslasskammer --53-- an einen hier nicht näher dargestellten Gasabzug angeschlossen.
Die Einlasskammer --52-- und die Auslasskammer --53-- sind strömungsmässig über einen in das Erhitzergehäuse --51-- sich hineinerstreckenden Heizgaszug mit einem Vorlaufast --54-- und einem Rücklaufast --55-- miteinander verbunden. In dem der Einlasskammer --52-- bzw. Auslasskammer --53-- gegenüberliegenden Ober- gangsbereich zwischen Vorlaufast und Rücklaufast ist eine Mischkammer --56-- vorgesehen, die hier ebenfalls von zu beheizender Luft umspült wird.
Der durch die Äste --54 und 55-- gebildete Heizgaszug ist so ausgebildet, dass, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, die einzelnen Heiz- elemente --57-- der Äste --54 bzw. 55-- ein Heizgitter --58-- bilden, welches auf seiner Aussenseite mit quer zur Längserstreckung der Heizelemente --57-- strömender, zu erwärmender Luft beaufschlagt wird. Zur Vermeidung einer Unterkühlung des durch das Heizgitter --58-- geleiteten Abgases ist das Gitter so im Erhitzergehäuse-51-angeordnet, dass die den Vorlaufast --54-bildende Gitterseite auf der Seite des Lufteintritts, also in Strömungsrichtung der Luft, stromaufwärts zu liegen kommt und die den Rücklaufast --55-- bildende Gitterseite luftaustrittsseitig angeordnet ist.
Das Heizgitter --58-- wird einfach dadurch gebildet, dass die Heizelemente --57-- der Äste --54 und 55-- in Form von mehreren hintereinanderliegenden Reihen angeordnet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat jeder Ast zwei Reihen mit einer gleichen Anzahl von parallel nebeneinander stehenden Heizelementen. Die in Strömungsrichtung der zu beheizenden Luft jeweils hintereinanderliegenden Reihen können dabei zur Stärkung der Konvektion seitlich, d. h. quer zur Strömungsrichtung der Luft gegeneinander versetzt sein. Vielfach wird aber auch schon bei fehlender Versetzung, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, eine ausreichende Wärmeaufnahme
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erreicht. Die einzelnen Heizelemente --57-- werden vorteilhaft durch im Querschnitt langgestreckte Profilrohre gebildet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist hier zur Versteifung jeweils eine mittlere Stegwand --59-- eingeschweisst.
Die Heizelemente --57-- sind, wie am besten aus Fig. 3 erkennbar ist, im Bereich ihrer Enden jeweils trichterartig aufgeweitet. Benachbarte Elemente können so zur Erzeugung eines grösseren Verbands einfach durch eine Schweissnaht --60-- randseitig miteinander verbunden werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sollen die Heizelemente --57-- jeweils astweise zu einem gemeinsamen Verband miteinander verschweisst sein, wodurch sich in zwischen Vorlaufast --54-- und Rücklaufast --55-- eine in Fig. 2 angedeutete Dehnfuge-61-ergibt. Wärmespannungen sind daher hier auch bei einem relativ starken Temperaturabfall innerhalb des Heizzugs nicht zu befürchten.
Der Grad der trichterartigen Aufweitung, die gleichzeitig einen Strömungsweg für die zu beheizende Luft bewerkstelligt, lässt sich einfach den gewünschten Strömungsverhältnissen anpassen.
Bei Lufterhitzern kann der Heizzug des Wärmetauschers, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, ständig an den Gasabzug angeschlossen sein. Eine Stillegung erfolgt hiebei einfach durch Abschaltung der Luftzufuhr. Eine thermische Überbeanspruchung der Erhitzerbauteile ist hiebei in der Regel nicht zu befürchten, da ohnehin entsprechendes Material zu verwenden ist. Es wäre aber auch ohne weiteres denkbar, die Einlasskammer --52-- und die daneben angeordnete Auslass- kammer --53-- kurz zu schliessen.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Rauchgasbeheizter Lufterhitzer mit einer Einlasskammer, über die das Rauchgas in den Lufterhitzer eintritt, mit einer Auslasskammer, über die das Rauchgas aus dem Lufterhitzer wieder austritt, und mit einem die Einlasskammer und die Auslasskammer miteinander verbindenden, das Rauchgas von der Einlasskammer zur Auslasskammer leitenden Heizgaszug, der einen von der Einlasskammer abgehenden Vorlaufast und einen durch eine Mischkammer hiemit verbundenen, in die Auslasskammer mündenden Rücklaufast aufweist, wobei der Vorlaufast und der Rücklaufast aus einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Heizelementen bestehen, deren Aussenseite mit quer zur Längsachse der Heizelemente strömender, zu erwärmender Luft beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (57)
als im Querschnitt langgestreckte Profilrohre ausgebildet sind, deren Querschnittlängsseiten in Strömungsrichtung der zu erwärmenden Luft angeordnet sind und deren stirnseitige Endbereiche trichterförmig aufgeweitet sind, und dass die Heizelemente (57) des Vorlaufasts (54) und die Heizelemente (57) des Rücklaufasts (55) an den Rändern ihrer trichterförmigen Aufweitungen astweise miteinander verschweisst (60) sind, wobei zwischen Vorlaufast (54) und Rücklaufast (55) eine Dehnfuge (61) vorgesehen ist.