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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei bekannten derartigen Wärmetauschern ist zwar ein Bereich des Wärmetauschers in Form einer ebenen Spirale ausgebildet, der aus einem im Querschnitt runden Glattrohr hergestellt ist, die sich allerdings an eine zylindrische Wendel anschliesst. Dadurch ergibt sich ein relativ langer Wär- metauscher und damit auch ein entsprechend langer Brennraum. Ein solcher erfordert wieder einen entsprechend langen Brenner, bei dem die Gefahr einer ungleichmässigen Verbrennung besteht. Ausserdem ist durch die verwendeten runden Glattrohre ein intensiver Wärmeaustausch zwischen den Brenngasen und dem Rohr des Wärmetauschers auf einen relativ kleinen Bereich beschränkt.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Wärmetauscher der ein- gangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch einen sehr kompakten Aufbau auszeichnet und einen entsprechend kompakten Aufbau eines Brennraumes ermöglicht.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen wird erreicht, dass sich zwischen den Windungen des Wärmetauschers ein relativ kleiner Spalt ergibt, wodurch ein höherer Wärmeübergang sicherge- stellt ist, als dies bei den bekannten Wärmetauschern der eingangs erwähnten Art der Fall ist.
Ausserdem ergibt sich durch die vorgeschlagenen Massnahmen ein sehr kompakter und kurzer Aufbau des Wärmetauschers, der den Einsatz grossflächiger Brenner mit relativ kurzen Flammen ermöglicht, wodurch eine sehr gleichmässige Beaufschlagung des Wärmetauschers möglich ist und auch ein sehr kompakter Aufbau einer Heizeinrichtung möglich wird
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Heizeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des An- spruches 2 vorzuschlagen, die sich durch einen sehr kompakten Aufbau auszeichnet.
Erfindungsgemäss wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2 erreicht
Durch die vorgeschlagenen Massnahmen ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau der Heizein- nchtung. Dabei ist auch sichergestellt, dass die Brenngase des Brenners nicht ungenützt durch das freie Zentrum des Wärmetauschers weitgehend hindurchströmen können.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich eine sehr gute Führung der Brenn- bzw. Ab- gasführung Dabei ist auch eine Auslegung des Wärmetauschers als Brennwert-Wärmetauscher möglich. Dabei ist es lediglich erforderlich, im untersten Bereich des Brennraumes einen Konden- satabfluss vorzusehen
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemässen Wärmetauschers vorzuschlagen
Erfindungsgemäss werden daher die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 4 vorge- schlagen
Durch diese Massnahmen ergibt sich eine sehr einfache Herstellung eines erfindungsgemässen Wärmetauschers, wobei auf einfache Weise die Spalte zwischen den einzelnen Windungen sicher- gestellt werden können, was durch die Steigung der Kegelmantelfläche bedingt ist.
Durch die Massnahmen gemäss dem Anspruch 5 ist es auf einfache Weise möglich, übliche im Querschnitt runde Rohre zur Herstellung eines erfindungsgemässen Wärmetauschers zu verwen- den, wobei auch die Möglichkeit besteht, das Verhältnis von längerer zur kürzerer Achse des Quer- schnittes des ovalen Rohres entsprechend frei zu wählen. Dabei ergibt sich bei einem grösseren Verhältnis ein grösserer Bereich der Oberfläche des Rohres, in dem sich ein sehr guter Wärmeaus- tausch ergibt, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers steigt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung unter Verwendung erfindungsgemässer Wärmetauscher vorzuschlagen.
Erfindungsgemäss wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 6 erreicht.
Durch diese Merkmale ergibt sich ein sehr einfacher Zusammenbau der Heizeinrichtung.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemässen Wärmetauscher in Ansicht,
Fig. 2 den Wärmetauscher nach der Fig. 1 im Schnitt gemäss der Linie 11-11 in der Fig. 1,
Fig. 3 schematisch das Herstellungsverfahren für einen Wärmetauscher nach der Fig. 1 und 2 und
Fig. 4 eine erfindungsgemässe Heizeinrichtung
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Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelteile.
Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, ist ein erfindungsgemässer Wärmetauscher 1 in Form einer aus einem Glattrohr hergestellten Spirale 21 ausgebildet. Diese Spirale 21 ist, wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, eben ausgebildet. Weiters ist aus der Fig. 2 zu ersehen, dass der Wärmetauscher 1 aus einem Glattrohr mit ovalem Querschnitt 17 hergestellt ist.
Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, wird ein Glattrohr 12 mit rundem Querschnitt 15 zwischen zwei Quetschrollen 14 hindurchgeführt und zu einem ovalen Glattrohr 16 verformt. Dieses wird anschliessend auf einen kegeligen Dorn 13 aufgewickelt.
Dabei wird das ovale Glattrohr 16 aufgrund des beim wickeln erforderlichen Zuges weiter zum Querschnitt 17 verformt, dessen längere Querschnittsachse verlängert ist.
Nach dem Abnehmen der Spirale 19 vom kegeligen Dorn 13 wird diese mittels zweier Druck- platten 22 in eine im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der kegeligen Spirale 19 verlaufende Ebene gepresst und damit ein erfindungsgemässer Wärmetauscher 1 fertiggestellt.
Fig. 4 zeigt eine Heizeinrichtung unter Verwendung erfindungsgemässer Wärmetauscher 1. Die- se Heizeinrichtung weist einen Brennraum 23 auf, in dem ein Sturzbrenner 2 angeordnet ist, über dem ein Abgassammler 9 angeordnet ist, und der mit einem Gemisch versorgbar ist.
Konzentrisch und in einem Abstand von der Innenseite eines Mantels 20 des Brennraumes 23 ist eine Isolierung 3 angeordnet, die bis zu dem Wärmetauscher 1 reicht. Dabei dient der Ringraum 24 zwischen dem Mantel 20 und der Isolierung 3 als Abgasführung.
Der Wärmetauscher 1 ist mehrschichtig aufgebaut, wobei jede Schicht 1" gemäss dem in der Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher 1 aufgebaut ist. Allerdings sind die inneren Enden der einzel- nen Schichten 1", bzw. Spiralen 21, mit einem Umlenk-Kasten 8 verbunden. Die äusseren Enden der Spiralen 21 sind durch den Mantel 20 des Brennraumes 23 hindurchgeführt und mit zwei Anschlusskästen 5,6 verbunden, die mittels einer Trennwand 25 voneinander getrennt sind. Dabei ist die dem Brenner 2 nächste Spirale 21 mit dem Anschlusskasten 6 verbunden, an dem eine Rücklaufleitung 26 angeschlossen ist.
Die beiden weiteren Spiralen 21 sind mit dem Anschlusskasten 5 verbunden und somit hydrau- lisch parallel geschaltet. An dem Anschlusskasten 5 ist eine Vorlaufleitung 7 angeschlossen.
Der zentrale Bereich des Wärmetauschers 1 ist an der dem Brenner 2 zugekehrten Seite von einer Isolierplatte 4 abgedeckt.
An der Unterseite ist der Brennraum 23 von einem konvex gekrümmten Boden 10 abgeschlos- sen, der mit einem Kondensatablauf 11versehen ist.
Im Betrieb strömen die Brenngase des Brenners 2 zum Wärmetauscher 1 und geben an diesen Wärme ab. Nach dem Durchströmen aller drei Schichten 1" des Wärmetauschers 1, wobei die Brenngase die Spalte 27 zwischen den Windungen des ovalen Glattrohres 16 durchdringen, ver- lassen die Abgase den Wärmetauscher durch den Ringraum 24.
Im Bereich des Bodens 10 strömen die Abgase nach aussen und umströmen die zweitäusser- sten Windungen der drei Schichten 1" und steigen im Ringraum 24 auf und werden über den Abgassammler 9 in einen nicht dargestellten Kamin geleitet.
Beim Wärmetauscher 1 wird zuerst die dem Brenner 2 nächste Schichte 1" danach der Um- lenk-Kasten 8 und anschliessend die beiden unteren Schichten 1" durchströmt. Das entsprechend erwärmte Wasser gelangt über den Anschlusskasten 5 zur Vorlaufleitung 7
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmetauscher in Form einer im wesentlichen ebenen Spirale, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) aus einem im Querschnitt ovalen Glattrohr (16) hergestellt ist, wobei die Wickelachse parallel zur längeren Achse des Querschnitts des Glattrohres (16) verläuft und zwischen den einzelnen Windungen Spalte (27) vorgesehen sind.
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The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1.
In known heat exchangers such as this, an area of the heat exchanger is designed in the form of a flat spiral, which is made from a smooth tube with a round cross section, but which adjoins a cylindrical coil. This results in a relatively long heat exchanger and thus a correspondingly long combustion chamber. Such a burner again requires a correspondingly long burner, with which there is a risk of uneven combustion. In addition, due to the round smooth tubes used, an intensive heat exchange between the fuel gases and the tube of the heat exchanger is limited to a relatively small area.
The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a heat exchanger of the type mentioned at the outset which is distinguished by a very compact structure and enables a correspondingly compact structure of a combustion chamber.
According to the invention, this is achieved in a heat exchanger of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1.
The proposed measures ensure that there is a relatively small gap between the turns of the heat exchanger, which ensures a higher heat transfer than is the case with the known heat exchangers of the type mentioned at the beginning.
In addition, the proposed measures result in a very compact and short structure of the heat exchanger, which allows the use of large-area burners with relatively short flames, which enables a very uniform loading of the heat exchanger and also enables a very compact structure of a heating device
Another object of the invention is to propose a heating device according to the preamble of claim 2, which is characterized by a very compact structure.
According to the invention this is achieved by the characterizing features of claim 2
The proposed measures result in a very compact structure of the heating device. This also ensures that the combustion gases from the burner cannot largely flow unused through the free center of the heat exchanger.
The features of claim 3 result in very good guidance of the combustion or exhaust gas routing. It is also possible to design the heat exchanger as a condensing heat exchanger. It is only necessary to provide a condensate drain in the lowest area of the combustion chamber
Another object of the invention is to propose a method for producing a heat exchanger according to the invention
According to the invention, the characterizing features of claim 4 are therefore proposed
These measures result in a very simple manufacture of a heat exchanger according to the invention, the gaps between the individual turns being able to be ensured in a simple manner, which is due to the gradient of the conical surface area.
The measures according to claim 5 make it possible in a simple manner to use customary tubes with round cross sections for producing a heat exchanger according to the invention, it also being possible to use the ratio of the longer to the shorter axis of the cross section of the oval tube accordingly free to choose. With a larger ratio, this results in a larger area of the surface of the tube, in which there is very good heat exchange, which increases the efficiency of the heat exchanger.
Another object of the invention is to propose a method for producing a heating device using heat exchangers according to the invention.
According to the invention, this is achieved by the characterizing features of claim 6.
These features result in a very simple assembly of the heating device.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Show:
1 is a view of a heat exchanger according to the invention,
2 shows the heat exchanger according to FIG. 1 in section along the line 11-11 in FIG. 1,
Fig. 3 shows schematically the manufacturing process for a heat exchanger according to FIGS. 1 and 2 and
Fig. 4 shows a heating device according to the invention
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The same reference numerals mean the same individual parts in all figures.
As can be seen from FIG. 1, a heat exchanger 1 according to the invention is designed in the form of a spiral 21 made from a smooth tube. This spiral 21 is, as can be seen from FIG. 2, flat. Furthermore, it can be seen from FIG. 2 that the heat exchanger 1 is made from a smooth tube with an oval cross section 17.
As can be seen from FIG. 3, a smooth tube 12 with a round cross section 15 is passed between two pinch rollers 14 and deformed into an oval smooth tube 16. This is then wound onto a conical mandrel 13.
Here, the oval smooth tube 16 is further deformed to the cross section 17 due to the tension required during winding, the longer cross-sectional axis of which is elongated.
After the spiral 19 has been removed from the conical mandrel 13, it is pressed by means of two pressure plates 22 into a plane which is essentially perpendicular to the longitudinal axis of the conical spiral 19, and thus a heat exchanger 1 according to the invention is completed.
4 shows a heating device using heat exchangers 1 according to the invention. This heating device has a combustion chamber 23 in which a lintel burner 2 is arranged, above which an exhaust gas collector 9 is arranged and which can be supplied with a mixture.
Insulation 3, which extends as far as the heat exchanger 1, is arranged concentrically and at a distance from the inside of a jacket 20 of the combustion chamber 23. The annular space 24 between the jacket 20 and the insulation 3 serves as exhaust gas routing.
The heat exchanger 1 is constructed in multiple layers, each layer 1 ″ being constructed in accordance with the heat exchanger 1 shown in FIG. 1. However, the inner ends of the individual layers 1 ″, or spirals 21, are connected to a deflection box 8 , The outer ends of the spirals 21 are guided through the jacket 20 of the combustion chamber 23 and connected to two connection boxes 5, 6, which are separated from one another by a partition 25. The spiral 21 closest to the burner 2 is connected to the connection box 6, to which a return line 26 is connected.
The two further spirals 21 are connected to the connection box 5 and are therefore hydraulically connected in parallel. A flow line 7 is connected to the connection box 5.
The central area of the heat exchanger 1 is covered on the side facing the burner 2 by an insulating plate 4.
On the underside, the combustion chamber 23 is closed off by a convexly curved bottom 10 which is provided with a condensate drain 11.
In operation, the fuel gases of the burner 2 flow to the heat exchanger 1 and give off heat to them. After flowing through all three layers 1 ″ of the heat exchanger 1, the fuel gases penetrating the gaps 27 between the turns of the oval smooth tube 16, the exhaust gases leave the heat exchanger through the annular space 24.
In the area of the floor 10, the exhaust gases flow outward and flow around the second outermost windings of the three layers 1 ″ and rise in the annular space 24 and are passed via the exhaust gas collector 9 into a chimney (not shown).
In the case of heat exchanger 1, the layer 1 "closest to the burner 2 is flowed through first, then the deflection box 8 and then the two lower layers 1". The correspondingly heated water reaches the flow line 7 via the connection box 5
PATENT CLAIMS:
1. Heat exchanger in the form of a substantially flat spiral, characterized in that the heat exchanger (1) is made from a smooth cross-section tube (16), the winding axis running parallel to the longer axis of the cross section of the smooth tube (16) and between the individual turns column (27) are provided.