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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmetauschereinrichtung für ein Gargerät mit zwei oder mehr Gebläsen, insbesondere in Form von Radial-Lüfterrädern, in einem Gebläseraum, umfassend umindest zwei Wärmetauschereinheiten, welche jeweils eine Brennkammer, zumindest eine Leitung und einen Endabschnitt umfassen, wobei die Leitungen mehr als einen Leitungsabschnitt umfassen und jeweils dazu ausgebildet sind, ein erstes Fluid von der jeweiligen Brennkammer zu dem dazugehörenden Endabschnitt so zu führen, dass ein Wärmeaustausch zwischen dem jeweiligen ersten Fluid und einem zweiten Fluid in dem Gebläseraum stattfindet. Ferner betrifft die Erfindung ein Gargerät mit einer solchen Wärmetauschereinrichtung.
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Im Stand der Technik sind zahlreiche Wärmetauscher für Gargeräte bekannt. So ist bspw. aus der
EP 0 856 705 B1 eine Wärmetauschereinrichtung für ein Gargerät mit einem Radial-Lüfterrad, einem Brenner und zumindest einem dem Brenner zugeordneten Wärmetauscherrohr, welches das Lüfterrad umgibt, bekannt. Das Wärmetauscherrohr ist dabei in zumindest einem Abschnitt zu einer freikragenden Biegung gekrümmt, und die freikragende Biegung ist an der Stelle oder in der Nähe der Stelle eines vollständigen Umlaufs des Wärmetauscherrohrs um das Lüfterrad vorgesehen, so dass eine kompakte und einfache Anordnung des Wärmetauscherrohres getroffen werden kann.
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Wärmetauscher in Kooperation mit mehreren Gebläsen sind auch bereits bekannt. So ist zum Beispiel in der
FR 2 710 401 A1 ein Verbrennungssystem offenbart, bei dem ein Wärmetauscherrohr um zumindest zwei Gebläse angeordnet ist. Danach soll bei einem Wechsel von einem Gebläse auf zwei Gebläse das Wärmetauscherrohr von einer Kreisform in eine einer Acht ähnelnden Form geändert werden.
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Die
EP 1 843 101 B1 beschreibt eine Wärmetauschereinrichtung für ein Verbrennungssystem eines Gargeräts, die einen rohrförmigen Abschnitt mit großem Durchmesser, der eine Brennkammer bildet, und zwei Rohre mit kleinem Durchmesser, die mindestens teilweise parallel zueinander verlaufen, ausweist, wobei zwischen dem rohrförmigen Abschnitt mit großem Durchmesser und den beiden Rohre mit kleinem Durchmesser ein Anschluss-Doppelkegelstumpf angeordnet ist. Bei zwei Gebläsen kann so ein Rohr mit kleinem Durchmesser ein erstes Gebläse umrunden, während das andere Rohr mit kleinem Durchmesser beide Gebläse zusammen umrunden kann, was zu einem komplizierten Aufbau führt
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Es hat sich herausgestellt, dass gerade bei leistungsstärkeren Verbrennungssystemen die Größe desselben bzw. der zur Verfügung stehenden Bauraum in einem Gargerät einen limitierenden Faktor darstellt, der eine schnelle und effizientere Wärmeübertragung zwischen einem Wärmetauscherrohr des Verbrennungssystems und einem von einem Gebläse in einem Garraum zu zirkulierenden Fluid, mit dem Gargut beaufschlagt wird, beschränkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die gattungsgemäßen Wärmetauschereinrichtung derart weiterzuentwickeln, dass sie die Nachteile des Stands der Technik überwindet. Insbesondere soll sie zu einer verbesserten Wärmeübertragung führen und gleichzeitig kostensparend sowie platzsparend sein.
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Erfindungsgemäß wird diese dadurch gelöst, dass die Leitungen jeweils mindestens eine 180 ° - Umlenkung zusätzlich zu mehreren 90 ° - Umlenkungen umfassen, um das erste Fluid aus einer ersten Ebene in eine zweite Ebene zu führen und/oder die Strömungsrichtung des ersten Fluides umzukehren, und um zumindest zwei Gebläse zumindest teilweise und/oder um zumindest die Hälfte des Umfangs zumindest eines Gebläses herum angeordnet sind.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass jede Brennkammer im Wesentlichen aufrecht im Gebläseraum und/oder benachbart zu einem der Radial-Lüfterräder angeordnet ist und/oder einen eingeführten Brenner umfasst, wobei vorzugsweise jede Brennkammer Flanschlöcher umfasst und mit durch die Flanschlöcher geschraubte und verschweißte Bolzen im Gebläseraum befestigt ist.
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Mit der Erfindung wird auch vorgeschlagen, dass die Leitungen zumindest teilweise parallel verlaufen und/oder zumindest parallel verlaufende Leitungsabschnitte umfassen, und/oder die Leitungen und/oder Leitungsabschnitte in mehr als einer Ebene, insbesondere drei Ebenen, zumindest teilweise parallel verlaufen.
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Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Wärmetauschereinrichtung können dadurch gekennzeichnet sein, dass jede Leitung im Wesentlichen komplett um ein erstes Gebläse und zumindest zum Teil, insbesondere im Wesentlichen um die Hälfte des Umfangs, um ein zweites Gebläse verläuft, wobei vorzugsweise zwei Leitungen drei Radial-Lüfterrädern zugeordnet sind, und/oder wobei vorzugsweise jedes der Gebläse an drei seiner vier Umfangsseiten von zwei Leitungen und/oder Leitungsabschnitte umgeben ist.
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Alternative Ausführungsformen können dadurch gekennzeichnet sein, dass dass pro Wärmetauschereinheit zumindest eine erste Leitung um drei von vier Umfangsseiten eines ersten Gebläses verläuft, und zumindest eine weitere Leitung um zwei der vier Umfangsseiten des ersten Gebläses verläuft, und eine Hälfte des Umfangs eines zweiten Gebläses von der zumindest einen Leitung oder der weiteren Leitung umgeben ist, wobei vorzugsweise zwei erste Leitungen und eine weitere Leitung pro Wärmetauschereinheit vorgesehen sind, und/oder wobei vorzugsweise jedes erste Gebläse an zumindest zwei seiner Umfangsseiten von zwei Leitungen der beiden Wärmetauschereinheiten umgeben ist.
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Es ist bevorzugt, dass zwei erste Gebläse und eine zweites Gebläse vorgesehen sind, wobei vorzugsweise das zweite Gebläse zwischen den beiden ersten Gebläsen angeordnet ist.
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Mit der Erfindung wird auch vorgeschlagen, zumindest zwei Leitung den gleichen Leitungsverlauf aufweisen und/oder parallel nebeneinander in unterschiedlichen Leitungsebenen verlaufen.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest zwei 90 ° - Umlenkungen durch unterschiedliche Biegeradien realisiert sind, und/oder zumindest zwei 180 ° - Umlenkungen durch unterschiedliche Biegeradien realisiert sind, wobei vorzugsweise innerhalb einer Wärmetauschereinheit 90 °- und/oder 180 ° - Umlenkungen durch unterschiedliche Biegeradien realisiert sind, und/oder wobei vorzugsweise zumindest ein Biegeradius zumindest einer 180 ° - Umlenkung so gewählt ist, dass eine Zusatz-Leitung zwischen die mit der 180 ° - Umlenkung verbundenen Leitungsabschnitte passt.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Endabschnitte im Wesentlichen parallel und/oder benachbart zueinander verlaufen, und/oder den Gebläseraum in einem gemeinsamen Bereich verlassen, und/oder durch zumindest eine Endbefestigung im Gebläseraum befestigt sind, wobei die Endbefestigung insbesondere Flanschlöcher umfasst und mit durch die Flanschlöcher geschraubte und verschweißte Bolzen im Gebläseraum befestigt ist.
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Desweiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest eine Wärmetauschereinheit einen Abgasverteiler und mehr als eine Leitung, insbesondere drei Leitungen, umfasst, wobei vorzugsweise der Abgasverteiler als Tiefziehteil ausgebildet ist.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der Abgasverteiler einen Übergang zu zumindest einer der mehr als einen Leitung umfasst, wobei vorzugsweise am Übergang zwischen dem Abgasverteiler und der zumindest einen der mehr als einen Leitung eine, insbesondere dauerhafte, Verbindung hergestellt wird, insbesondere durch eine Schweißverbindung an einer Außenseite.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Abgasverteiler eine Isolierung umfasst, die dazu ausgelegt ist, Geräusche und/oder Vibrationen zu dämpfen und/oder einen Wärmedurchgang und/oder eine Wärmeleitung zu reduzieren und/oder zu verzögern.
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Ausführungsformen der Erfindung können auch gekennzeichnet sein durch zumindest einen Abgassammler in den Leitungen einer Wärmetauschereinheit oder mehrerer Wärmetauschereinheiten münden.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Verbindungsleitung, die von einem Abgassammler zu einem der Endabschnitte verläuft, wobei vorzugsweise die Leitungskapazität der Verbindungsleitung größer als die der Leitungen ist, insbesondere der Summe der Leitungskapazitäten der jeweils zusammengeführten Leitungen entspricht.
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Insbesondere durch die erfindungsgemäße Leitungsführung kommt es zu einer vergrößerten Übertragungsfläche, so dass eine schnelle und effizientere Wärmeübertragung stattfinden kann. Die Verwendung von unterschiedlichen Biegeradien kann zu einer sanfteren Umlenkung und somit zu einem geringeren Gegendruck führen.
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Ferner liefert die Erfindung ein Gargerät, umfassend zwei oder mehr Gebläse in einem Gebläseraum, insbesondere in Form von drei neben- oder übereinander angeordneten Radial-Lüfterrädern, und einer erfindungsgemäße Wärmetauschereinrichtung.
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Ein erfindungsgemäßes Gargerät mit zumindest einer erfindungsgemäßen Wärmetauschereinrichtung, durch die ein erstes Fluid förderbar ist, und einem Gebläseraum, in dem ein zweites Fluid zirkulierbar ist, ermöglicht auf besonders effiziente Weise, dass das zweite Fluid außen an zumindest einer Leitung, die als Wärmetauscherrohr der Wärmetauschereinrichtung fungiert, zumindest zeitweise vorbeiströmt, so dass das erste Fluid das zweite Fluid aufwärmt oder erzeugt, oder das zweite Fluid das erste Fluid aufwärmt oder erzeugt.
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Zusätzliche Verbesserungen eines Wärmeübertrags lassen sich auf übliche Art durch oberflächenvergrößernde Maßnahme sowohl auf der Außenfläche als auch der Innenfläche der Wandung der Wärmetauscherrohre erzwingen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen. Dabei zeigt:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines erster erfindungsgemäßen Wärmetauschereinrichtung;
- 2a - 2c eine perspektivische Ansicht verschiedener Ausführungsformen einer 180 ° - Umlenkung;
- 3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Wärmetauschereinrichtung; und
- 4a und 4b eine perspektivische Detailansicht und Schnittansicht des Übergangs zwischen Abgasverteiler und Brennkammer der Wärmetauschereinrichtung der 3.
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Wie 1 zu entnehmen ist, umfasst eine erste erfindungsgemäße Wärmetauschereinrichtung 1 eine erste Wärmetauschereinheit 2 und eine zweite Wärmetauschereinheit 3, die im Allgemeinen gleich aufgebaut sind. Die erste Wärmetauschereinheit 2 umfasst dabei zumindest eine erste Brennkammer 4 und eine erste, ein Wärmetauscherrohr darstellende Leitung 6; und die zweite Wärmetauschereinheit 3 umfasst analog zumindest eine zweite Brennkammer 5 und eine zweite, ein Wärmetauscherrohr darstellende Leitung 7. Die Brennkammern 4, 5 sind mit einem eingeführten Brenner (nicht gezeigt) ausgestattet und in einem Druckraum bzw. Gebläseraum eines Gargeräts durch Befestigungen (nicht gezeigt) angebracht, zum Beispiel an einer Seiten- oder Rückwand des Druckraums. Insbesondere sind die Brennkammern 4, 5 im Wesentlichen aufrecht stehend im Druckraum befestigt. Die Leitungen 6, 7 führen jeweils ein erstes Fluid, insbesondere Abgase aus der jeweiligen Brennkammer 4, 5, über Endabschnitte 8, 9 aus dem Druckraum heraus, wobei während der Fluidströmung von den Brennkammern 4, 5 zu den Endabschnitten 8, 9 ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten Fluid in den Leitungen 6, 7 und einem zweiten Fluid in dem Druckraum, nämlich einer Garatmosphäre, stattfindet. Insbesondere verlaufen zumindest die beiden Endabschnitte 8, 9 im Wesentlichen parallel und benachbart zueinander, so dass sie den Druckraum in einem gemeinsamen Bereich verlassen. Die beiden Endabschnitte 8, 9 sind auch durch Endbefestigungen 10, 11 im Druckraum befestigt, zum Beispiel an einer Decke eines Druckraums.
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Die Leitungen 6, 7 sind derart ausgeformt, dass sie zumindest zum Teil um drei im Druckraum angeordnete Radial-Lüfterräder 20, 20', 20" herum verlaufen und jeweils mindestens eine 180 ° - Umlenkung 6b, 6d, 7b und 7d umfassen. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist jede Leitung 6, 7 um zumindest eines der äußeren Radial-Lüfterrädern 20, 20" im Wesentlichen komplett und um ein weiteres, mittleres Lüfterrad 20' zumindest zum Teil, insbesondere im Wesentlichen zur Hälfte, herum angeordnet.
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Die 180 ° - Umlenkungen 6b, 6d, 7b und 7d führen entweder die Leitungen 6,7 aus einer Ebene heraus und/oder kehren die Leitungsrichtungen auf vorzugsweise engstem Raum um. Durch die 180 ° - Umlenkungen 6b, 6d, 7b und 7d erhöht sich die Leitungsdichte in dem betreffenden Bereich, ist also eine enge Leitungsführung erlaubt, und es wird der Fluidstrom und damit auch der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs verbessert.
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Der Begriff „stromabwärts“ bezeichnet im Folgenden die Richtung entlang einer Leitung, ausgehend von einer Brennkammer hin zu dem jeweiligen Endabschnitt. Der Begriff „stromaufwärts“ bezeichnet dementsprechend dann die entgegengesetzte Richtung, ausgehend von einem Endabschnitt hin zu der jeweiligen Brennkammer.
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Die Leitungsführung der Leitungen 6, 7 ist hier charakterisiert durch mehrere Leitungsabschnitte 6a, 6c, 6e, 7a, 7c und 7e sowie mehrere Leitungsebenen. Die Leitungsabschnitte 6a, 6c, 6e, 7a, 7c und 7e können durch die 180 ° - Umlenkungen 6b, 6d, 7b und 7d derart miteinander verbunden sein, dass sie nicht in der gleichen Leitungsebene verlaufen und sich daher die verschiedenen Leitungsabschnitte überkreuzen können.
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In der Ausführungsform der 1 sind die Brennkammern 4, 5 jeweils benachbart zu einem Lüfterrad, nämlich dem mittleren und einem äußeren Radial-Lüfterrad 20', 20", im Wesentlichen aufrecht angeordnet, und die Leitungen 6, 7 weisen teilweise parallele Leitungen bzw. Leitungsabschnitte auf, die auch in mehr als einer Ebene teilweise parallel laufen, wie im Anschluss näher erläutert:
- • Eine erste Leitungsebene wird definiert durch den Leitungsverlauf eines ersten, schleifenartigen Leitungsabschnitts 6a der ersten Leitung 6, der vier 90 ° - Umlenkungen aufweist, so dass er um das erste bzw. oberste Lüfterrad 20 in 1 herum angeordnet ist, und dessen stromabwärts gelegener Endbereich parallel zu seinem stromaufwärts gelegenen Anfangsbereich verläuft.
- • Eine zweite Leitungsebene wird definiert durch den Leitungsverlauf eines zweiten, stufenartigen Leitungsabschnitts 6c der ersten Leitung 6, der mit dem ersten Leitungsabschnitt 6a über eine 180 ° - Umlenkung 6b verbunden ist und daher in seinem Anfangsbereich parallel zu dem Endbereich des ersten Leitungsabschnitts 6a verläuft. Der Leitungsverlauf des zweiten Leitungsabschnitts 6c führt vom dem um das erste Lüfterrad 20 herum angeordneten ersten Leitungsabschnitt zu dem zweiten, in 1 mittleren Lüfterrad 20', um das ein Leitungsbereich des zweiten Leitungsabschnitts 6c zumindest im Wesentlichen zur Hälfte angeordnet ist, indem er zwei 90 ° - Umlenkunge aufweist.
- • Eine dritte Leitungsebene wird definiert durch den Leitungsverlauf eines dritten, geraden Leitungsabschnitts 6e, der mit dem zweiten Leitungsabschnitt 6c über eine weitere 180° - Umlenkung 6d verbunden ist. Die Leitung des dritten Leitungsabschnitts 6e verläuft dabei parallel zu Leitungsbereichen der ersten und zweiten Leitungsabschnitte 6a, 6c und ist mit dem Endabschnitt 8 der ersten Leitung 6 verbunden.
- • Der Leitungsverlauf der zweiten Leitung 7 ist dadurch charakterisiert, dass der erste, schleifenartige Leitungsabschnitt 7a der zweiten Leitung 7 sich auch in der ersten Leitungsebene befindet, wobei drei 90 ° - Umlenkungen umfasst sind, so dass er und um das dritte, in 1 unterste Lüfterrad 20" herum angeordnet ist, insbesondere im Wesentlichen an drei von vier Seiten längs des Umfangs des Lüfterrads 20" angrenzend.
- • Ein zweiter, u-förmiger Leitungsabschnitt 7c der zweiten Leitung 7 mit zwei 90 ° - Umlenkungen ist mit dem ersten Leitungsabschnitt 7a über eine 180 ° - Umlenkung 7b verbunden und führt aus der ersten Leitungsebene heraus. So kann der zweite Leitungsabschnitt 7c zum Beispiel in der zweiten oder in der dritten Leitungsebene verlaufen. Der Leitungsverlauf des zweiten Leitungsabschnitts 7c verläuft annähernd parallel zu dem Leitungsverlauf des ersten Leitungsabschnitts 7a, ist also um das dritte Lüfterrad 20" herum angeordnet, insbesondere im Wesentlichen an drei von vier Seiten längs des Umfangs des Lüfterrads 20" angrenzend. Durch den annähernd gleichen Leitungsverlauf in zwei verschiedenen Ebenen wird unter anderem die Leitungsdichte, also die Anzahl an Leitungen um das Lüfterrad 20" herum, erhöht und die Effizienz der Wärmetauschereinheit 1 insgesamt erhöht.
- • Ein dritter, L-förmiger Leitungsabschnitt 7e der zweiten Leitung 7 mit einer 90 ° - Umlenkung ist mit dem zweiten Leitungsabschnitt 7c über eine weitere 180 ° - Umlenkung 7d verbunden, wobei der dritte Leitungsabschnitt 7e die zweite oder dritte Leitungsebene des zweiten Leitungsabschnitts 7c durch die 180 ° - Umlenkung 7d nicht verlässt, sondern nur seine Richtung innerhalb der Leitungsebene umkehrt. Der dritte Leitungsabschnitt 7e verläuft schließlich im Wesentlichen parallel zu dem dritten Leitungsabschnitt 6e der ersten Leitung 6 und ist mit dem Endabschnitt 9 der zweiten Leitung 7 verbunden.
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90 ° - Umlenkungen, die auch als 90 ° - Krümmer bezeichnet werden können, haben vorzugsweise einen definierten Biegeradius mit anschließendem geraden Bereich, in dem die Krümmungsströmungen noch weiterwirken, so dass die Wärmeübertragung erhöht ist, aber ohne dass der Strömungswiderstand zu stark ansteigt.
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Die 90° - sowie auch 180 ° - Umlenkungen können durch unterschiedliche Biegeradien realisiert werden, die auch innerhalb einer Wärmetauschereinheit verschieden sein können. Je nach vorhandenem Bauraum, insbesondere dem vorhandenen Platz, können daran angepasste Biegeradien benutzt werden. Vorzugsweise sind dann insbesondere die 180 ° - Umlenkungen nicht in einem Stück realisiert, wenn die Leitungsführung möglichst eng zu gestalten ist, was durch Verbinden zweier gebogener und in der Biegung gekürzter Leitungsstücke realisierbar ist. Bei größeren Biegeradien führt dies zu einem spitzeren Erscheinungsbild der Umlenkung als bei kleineren Biegeradien.
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Unterschiedliche Ausführungsformen der 180 ° - Umlenkung 6b sind in den 2a bis 2c zu sehen. In einer nicht gezeigten Ausführungsform der 180 ° - Umlenkung ist der Biegeradius so gewählt, dass eine weitere Leitung zwischen die beiden parallelen Leitungstücke der 180 ° - Umlenkung passt; insbesondere kann dabei der Durchmesser der weiteren Leitung kleiner als der Abstand der beiden parallelen Leitungsstücke sein.
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Wie 3 zu entnehmen ist, umfasst eine zweite erfindungsgemäße Wärmetauschereinrichtung 1' eine erste Wärmetauschereinheit 2' und eine zweite Wärmetauschereinheit 3', die im Allgemeinen gleich aufgebaut sind. Die erste Wärmetauschereinheit 2' umfasst dabei zumindest eine erste Brennkammer 4', einen ersten Abgasverteiler 60, drei erste Leitung 61, 62, 63 und einen ersten Abgassammler 66; und die zweite Wärmetauschereinheit 3' umfasst analog zumindest eine zweite Brennkammer 5', einen zweiten Abgasverteiler 70, drei zweite Leitungen 71, 72, 73 und einen zweiten Abgassammler 76. Die Brennkammern 4', 5' sind mit einem eingeführten Brenner (nicht gezeigt) ausgestattet und in einem Druckraum eines nicht gezeigten Gargeräts mit Befestigungen (nicht gezeigt) angebracht, zum Beispiel an einer Seitenwand des Druckraums.
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Insbesondere sind die Brennkammern 4', 5' im Wesentlichen aufrecht stehend im Druckraum befestigt. Die Abgasverteiler 60, 70 verteilen die in den Brennkammern 4', 5' entstehenden Fluide in die Leitungen 61, 62, 63, 71, 72, 73. Die Leitungen 61, 62, 63, 71, 72, 73 führen die Fluide, also die Abgase, von der jeweiligen Brennkammern 4', 5' über den dazugehörenden Abgassammler 66, 76 wieder zusammen, nämlich zu den Endabschnitten 8', 9', wobei während der Fluidströmung von den Brennkammern 4', 5' zu den Endabschnitten 8', 9' ein Wärmeaustausch zwischen dem Fluid in den Leitung 61, 62, 63, 71, 72, 73 und der Garatmosphäre in dem Druckraum stattfindet.
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Die zusammengeführten Fluide werden über die Endabschnitte 8', 9' aus dem Druckraum geführt, wobei zumindest die beiden Endabschnitte 8', 9' im Wesentlichen parallel und benachbart zueinander verlaufen und somit den Druckraum in einem gemeinsamen Bereich verlassen. Die beiden Endabschnitte 8', 9' sind auch durch Befestigungen 10', 11' im Druckraum angebracht, zum Beispiel an einer Decke eines Druckraums.
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Die Leitungen 61, 62, 63, 71, 72, 73 sind dabei derart ausgeformt, dass sie zumindest zum Teil um drei im Druckraum angeordnete Radial-Lüfterräder 20, 20', 20" herum angeordnet sind und 90 ° - und 180 ° - Umlenkungen 61b, 71b umfassen. In der in 3 gezeigten Ausführungsform ist jede Leitung 61, 62, 63, 71, 72, 73 um zumindest ein Lüfterrad 20, 20" herum und teilweise um ein anderes Lüfterrad 20' herum angeordnet.
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Die 180 ° - Umlenkungen 61b, 71b führen entweder die Leitungen 61, 62, 63, 71, 72, 73 aus einer Ebene heraus und/oder kehren die Leitungsrichtungen auf vorzugsweise engstem Raum um. Durch die 180 ° - Umlenkungen 61b, 71b erhöht sich somit die Leitungsdichte in dem betreffenden Bereich, liegt also eine enge Leitungsführung vor, so dass der Fluidstrom und damit auch der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs verbessert wird.
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Die Leitungsführung der Leitungen 61, 62, 63, 71, 72, 73 ist hier charakterisiert durch mehrere Leitungsabschnitte und mehrere Leitungsebenen. Leitungsabschnitte können durch die 180 ° - Umlenkungen 61b, 71b derart miteinander verbunden sein, dass sie nicht in der gleichen Leitungsebene verlaufen und sich daher die verschiedenen Leitungsabschnitte überkreuzen können. Die Leitungsebenen sind dabei im Wesentlichen durch die Anordnung der Leitungen 61, 62, 63, 71, 72, 73 am Ausgang der Abgasverteiler 60, 70 bestimmt.
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In der Ausführungsform der 3 sind die Brennkammern 4', 5' direkt neben einem obersten und einem untersten Lüfterrad 20, 20" im Wesentlichen aufrecht angeordnet; und die erste erste und die zweite erste Leitung 61, 62 sowie die erste zweite und die zweite zweite Leitung 71, 72 weisen jeweils den gleichen Leitungsverlauf auf, verlaufen also parallel nebeneinander in unterschiedlichen Leitungsebenen, nämlich wie folgt:
- • Ein erster, gerader Leitungsabschnitt 61a der ersten ersten Leitung 61 führt aus dem Abgasverteiler 60 heraus und ist mit einer 180 °- Umlenkung 61b verbunden.
- • Die 180 ° - Umlenkung 61b führt die erste erste Leitung 61 durch einen zweiten, w-förmi-gen Leitungsabschnitt 61c bzw. Abschnitt mit drei 90 ° - Umlenkungen um die Brenn-kammer 4' herum, so dass der zweite Leitungsabschnitt 61c zwischen zwei Radial-Lüfterrädern 20, 20', nämlichen dem obersten und mittleren Lufterrad, und teilweise um diese herum angeordnet ist. Der zweite Leitungsabschnitt 61c führt dann den Fluidstrom der ersten ersten Leitung 61 in den Abgassammler 66.
- • Die zweite erste Leitung 62 verläuft synchron zur ersten ersten Leitung 61 und weist demnach auch zwei analoge Leitungsabschnitte und 90 ° - sowie 180 ° - Umlenkungen auf.
- • Ein erster, c-förmiger Leitungsabschnitt 63a der dritten ersten Leitung 63 mit zwei 90 ° - Umlenkungen führt aus dem Abgasverteiler 60 heraus und im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten ersten und der zweiten ersten Leitung 61, 62 um die Hälfte des obersten Lüfters 20 herum.
- • Der erste Leitungsabschnitt 63a ist mit einer 180 ° - Umlenkung 63b verbunden, die die dritte erst Leitung 63 in eine andere als durch die Anordnung der dritten ersten Leitung 63 am Ausgang des Abgasverteilers 60 bestimmte Leitungsebene umlenkt.
- • Ein zweiter, gerader Leitungsabschnitt 63c der dritten ersten Leitung 63 ist mit der 180 ° - Umlenkung 63b so verbunden, dass er teilweise parallel zum ersten Leitungsabschnitt 63a verlaufend den Fluidstrom in den Abgassammler 66 führt.
- • Ein erster, gerader Leitungsabschnitt 71a der ersten zweiten Leitung 71 führt aus dem Abgasverteiler 70 heraus und ist mit einer 180 °- Umlenkung 71b verbunden.
- • Die 180 ° - Umlenkung 71b führt die erste zweite Leitung 71 durch einen zweiten, u-förmigen Leitungsabschnitt 71c mit zwei 90 ° - Umlenkungen um die Brennkammer 4' und drei Seiten des Umfangs des untersten Lüfters 20" herum und in den Abgassammler 76.
- • Die zweite zweite Leitung 72 verläuft synchron zur ersten zweiten Leitung 71 und weist demnach auch zwei analoge Leitungsabschnitte und 90 ° - sowie - 180 ° - Umlenkungen auf.
- • Ein erster, m-förmiger Leitungsabschnitt 73a der dritten zweiten Leitung 73 mit drei 90 ° - Umlenkungen führt aus dem Abgasverteiler 70 heraus und im Wesentlichen entgegengesetzt zu den w-förmigen Leitungsabschnitten 61c der ersten zweiten und der zweiten zweiten Leitung 71, 72, so dass er zwischen zwei Lüfterrädern 20', 20", nämlich dem untersten und dem mittleren Lüfterrad in 3, und teilweise um diese herum angeordnet ist. Das mittlere Radial-Lüfterrad 20' ist somit zwischen den beiden ersten Leitungen 61, 62 und der einen zweiten Leitung 73 angeordnet.
- • Der erste Leitungsabschnitt 73a der dritten zweiten Leitung 73 ist mit einer 180 ° - Umlenkung 73b verbunden, die die dritte zweite Leitung 73 in eine andere als durch die Anordnung der dritten zweiten Leitung 73 am Ausgang des Abgasverteilers 70 bestimmte Leitungsebene umlenkt. Ein zweiter, gerader Leitungsabschnitt 73c der dritten zweiten Leitung 73 ist mit der 180 ° - Umlenkung 73b verbunden und führt dann teilweise parallel zum ersten Leitungsabschnitt 73a verlaufend den Fluidstrom in den Abgassammler 76.
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Zusätzlich können in der gezeigten Ausführungsform der Wärmetauschereinheiten 2', 3' auch noch weitere 90 ° - und 180 ° - Umlenkungen verwendet werden.
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Von den Abgassammlern 66, 67 führen Verbindungsleitungen 67, 77 zu den jeweiligen Endabschnitten 8', 9'. Die Verbindungsleitungen 67, 77 können dabei vorteilhafterweise eine größere Leitungskapazität als eine der einzelnen Leitungen 61, 62, 63, 71, 72, 73 besitzen, insbesondere eine Leitungskapazität, die der Summe der Leitungskapazitäten der jeweiligen Leitungen 61, 62, 63, 71, 72, 73 entspricht. Als Leitungskapazität wird hier die Fähigkeit zur Leitung eines Fluidstromes mit gleichen oder ähnlichen Kenngrößen wie Druck, Temperatur, Volumen, Strömungsgeschwindigkeit, Reynoldszahl und/oder Viskosität, auch über oder innerhalb eines Linien-, Flächen- oder Volumenelements oder Zeitintervalls bezeichnet.
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Als Befestigungen für die Brennkammern 4',5' und Endbefestigungen 10', 11' kommen insbesondere Bolzen in Frage, die in entsprechende Flanschlöcher geschraubt und verschweißt werden.
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4a und 4b zeigen verschiedene Detailansichten der Brennkammer 4' und des Abgasverteiler 60 der 3. 4a zeigt eine Detailansicht eines Übergangs 80 zwischen dem Abgasverteiler 60 und den ersten Leitungen 61, 62, 63. 4b ist eine Schnittansicht durch den Abgasverteiler 60, in der der Übergang 80, eine Adapterleitung 81 und eine Isolierung 82 gezeigt sind.
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Der Abgasverteiler 60 kann insbesondere als Tiefziehteil ausgebildet werden. Am Übergang 80 zwischen dem Abgasverteiler 60 und einer Leitung 61, 62, 63 kann insbesondere durch Schweißen eine dauerhafte Verbindung hergestellt werden. Die Adapterleitung 81 hat einen kleineren Querschnitt als die erste Leitung 63. Die Isolierung 82 dämpft Geräusche und/oder Vibrationen und/oder verhindert und/oder verzögert Wärmeleitung.
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Die in der voranstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- Wärmetauschereinrichtung
- 2, 2'
- Wärmetauschereinheit
- 3, 3'
- Wärmetauschereinheit
- 4, 4'
- Brennkammer
- 5, 5'
- Brennkammer
- 6
- erste Leitung
- 6a, 6c, 6e
- Leitungsabschnitt
- 6b, 6d
- 180 ° - Umlenkung
- 7
- zweite Leitung
- 7a, 7c, 7e
- Leitungsabschnitt
- 7b, 7d
- 180 ° - Umlenkung
- 8, 8'
- Endabschnitt
- 9, 9'
- Endabschnitt
- 10, 10'
- Endbefestigung
- 11, 11'
- Endbefestigung
- 20, 20', 20"
- Radial-Lüfterrad
- 60
- Abgasverteiler
- 61, 62, 63
- erste Leitung
- 61a, 61c,
- Leitungsgabschnitt
- 61b
- 180 ° - Umlenkung
- 63a, 63c
- Leitungsabschnitt
- 63b
- 180 ° - Umlenkung
- 66
- Abgassammler
- 70
- Abgasverteiler
- 71, 72, 73
- zweite Leitung
- 71a, 71c,
- Leitunsgabschnitt
- 71b
- 180° - Umlenkung
- 73a, 73c
- Leitungsabschnitt
- 73b
- 180 ° - Umlenkung
- 76
- Abgassammler
- 80
- Übergang
- 81
- Adapterleitung
- 82
- Isolierung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0856705 B1 [0002]
- FR 2710401 A1 [0003]
- EP 1843101 B1 [0004]
