DE1778679A1 - Vorrichtung zur Regelung der Lufttemperatur - Google Patents

Description

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Dfpl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl Fernsprecher, η e r _n e 5 oe»und 5« «

PATENTANWÄLTE

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Alter St. Georgsplatz 8/II Fernsprecher: München 352t29 Telex 0524562

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Pow R. Matic, Inc., Palisades Pk.

"Vorrichtung zur Regelung der Lufttemperatur"

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauschersysteme und richtet sich insbesondere auf ein Wärmeaustauschsystem, das zur Erwärmung geschlossener Bereiche und/οder Erhitzung und Kühlung solcher Bereiche Verwendung finden kann. Man hat bereits eine Reihe von Wärmeaustauschsystemen vorgeschlagen, die sowohl für Haushalts- als auch für kaufmännische und industrielle Heizanlagen zur Anwendung kommen. Sie bekannten Vorschläge unterliegen jedoch einer Reihe von schweren Einschränkungen entweder vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt her oder vom Sioherheitestandpunkt, vom Gesichtspunkt der Größenab- messungen oder insbesondere vom Gesichtspunkt der Geräueoherzeugung.

1 Unterlagen (Art.

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So enthalten beispielsweise übliche Raumheizgeräte ein Gehäuse, einen Wärmeaustauscher innerhalb des Gehäuses, ein Gebläse und einen Einlaß und Auslaß an entgegengesetzten Seiten des Wärmeaustauschers, so daß die Luftströmung einen einfachen Durchgang durch den Wärmeaustauscher oder über die Wärmeaustauscherelemente durchführt. Solche Heizgeräte lassen sich an der Decke aufhängen oder im Zusammenhang mit Leitungssystemen verwenden, um die Luft verschiedenen Räumlichkeiten innerhalb eines Gebäudes oder dergleichen, das erwärmt werden soll, verteilend zuzuführen. Im allgemeinen ist die Anordnung derart getroffen", daß sie keinerlei Ansatz auf irgendeiner Seite benötigt, so daß sie groß wird und innerhalb des Gebäudes oder dergleichen angeordnet werden muß. Wenn ferner die Peuereinrichtung für den Wärmeaustauscher, beispiels- ) weise der Gas- oder Ölbrenner, im Wege der Luftströmung liegt, so daß ein Versagen dieses Brenners die Luftströmung verschmutzt, werden häufig getrennte Leitungen verwendet, um die Feuervorrichtung zu umgehen, wodurch die Einheiten noch, größer und damit auch, teurer werden. Darüber hinaus erfordern übliche Systeme häufig einen getrennten Kamin» und die Heiz- und Kühlelemente befinden sich innerhalb des Gebäudes, wodurch

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der innere Geräuschpegel beträchtlich angehoben wird.

Es besteht somit der Bedarf für ein kompaktes und wirkungsvolles Wärmeaustauschsystem, welches nicht den vorgenannten Nachteilen unterliegt. Hauptaufgabe der Erfindung ist deshalb, diesen Bedarf zu befriedigen. Insbesondere richtet sich die Erfindung aber auf ein Wärmeaustauschsystem, welches in Handelsgebäuden, Industriegebäuden, aber auch Wohngebäuden einschließlich Wohnhäusern, benutzt werden kann, sich außerhalb des Gebäudes zur Herabsetzung des Geräuschpegels anbringen läßt, somit keinerlei Innenraum oder die Verwendung von Hilfskaminen erforderlich macht, eine in sich selbst geschlossene und vorgepackte Einheit bildet, so daß Einbau und Wartungskosten reduziert werden können und schließlich so konstruiert ist, daß die zugeordnete Peuervorrichtung unabhängig belüftet ist oder so belüftet werden kann, daß eine abnormale Verschmutzung der Luftströmung infolge Fehlens dieser Feuervorrichtung ausgeschlossen ist.

Weiter soll die erfindungsgemäße Einrichtung leicht zusammen mit Kühleinrichtungen, beispielsweise Kühlschlangen, vereinigbar sein, welche entweder von Anfang an als Teil der Konstruktion vorgesehen

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sind oder leicht zu einem späteren Datum zu einem Seil dieser Konstruktion durch Einbau oder Anbau gemacht werden können.

Das erfindungsgemäße System soll ferner eine Wandung oder ein Prallblech enthalten, welches die zu erwärmende oder zu kühlende Luftströmung umlenkt und im wesentlichen dazu dient, eine Kammer für die Feuervorrichtung von jeder anderen Kammer zu isolieren, durch welche die Luft normalerweise strömt, wodurch die Feuerkammer unabhängig belüftet werden kann und damit jegliches Gas oder Ol eingesetzt werden darf. Vorzugsweise ist der Wärmeaustauscher eine elektrische Einrichtung, wodurch sich Nutzeffekt und Anpassungsfähigkeit der erfindungegemässen Einrichtung noch steigern lassen.

Im Hinblick auf den Einbau und auf die Wartung soll die Erfindung eine Anlage schaffen, welche

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die oben aufgestellten Forderungen erfüllt und trotzdem ein Gehäuse mit leicht abnehmbaren Wandungen oder dergleichen aufweist, welches zu den Bauteilen Zugang ermöglicht, die unrichtig zu arbeiten scheinen. Die erfindungsgemäBe Anordnung soll ferner den Einbau von Befeuohtungeeinrichtungen und/oder Filtern, einschließlich

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elektronischer Filter, ermöglichen, ohne die Größenabmessungen der Einheit zu vergrössern oder irgendwelche wesentlichen TJmkonstruktionen erforderlich zu machen.

Dem Grundgedanken nach umfaßt das erfindungsgemäße System ein Gehäuse oder einen umschlossenen Bereich mit einem vorderen und einem rückwärtigen Teil. Der rückwärtige Teil enthält eine Bückwandung, die als Prallblech dient, während der vordere Teil im Abstand angeordnete Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweist. Die Wärmeaustauscheinrichtungen liegen innerhalb des Gehäuses rückwärts hinter den Einlaß- und Auslaßöffnungen und vor den rückwärtigen Wandungen, und es ist ferner ein Gebläse vorgesehen, um einen Luftschirm von ausreichender Größe von der Einlaßöffnung zu schaffen, der durch den Wärmeaustauscher hindurchgeht und auf die rückwärtige Wandung mit solcher Kraft auftrifft, daß er durch diese Wandung zurück durch den Wärmeaustauscher gelenkt wird und die Einheit aus der Austritteöffnung verläßt. Selbstverständlich treffen bei irgendeinem Luftstrom nicht alle Luftteilchen auf die rückwärtige Wandung auf, jedoch dient die rückwärtige Wandung gleichzeitig zur Definition des Strömungswegee. Zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Auslaß kann man eine Kühl-

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einrichtung einbauen, so daß man die Luft im Sommer kühlen kann, wenn der Wärmeaustauscher nicht "beheizt wird. Darüber hinaus kann die rückwärtige Wandung so angeordnet werden, daß sie die Verwendung einer Feuervorrichtung auf der vom Wärmeaustauscher angewendeten anderen Seite der Wandung ermöglicht, so daß der Luftstrom zu dem und durch das Gebäude im wesentlichen außerhalb der Bahn der Peuervorrichtung verläuft, wodurch eine unabhängige Belüftung der Peuervorrichtung und damit eine außerordentlich kompakte Konstruktion ermöglicht werden.

Das Grundsystem kann, wie bereite angedeutet, für jede Art von Gebäude eingesetzt werden, entweder Wohnhaus, Handelsgebäude oder Industriegebäude. Der Einfachheit halber soll die Erfindung jedoch im Zusammenhang mit einer Einzeldeckendiffusoranordnung üblicher Weise beschrieben werden. Diese Beschreibung dient der näheren Verdeutlichung des Erfindungsprinzipes, soll aber den Erfindungsgedanken selbst nicht einschränken.

Die Zeichnungen zeigen in

Pig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine am Dach montierte Kombination einer Heiz-, Kühl - Lufttemperaturregelvorrichtung gemäß einer bevor-

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zugten Ausführungsform der Erfindung mit einem schematisch angedeuteten Diffusor, der an den Einlaß und Auslaß der Vorrichtung angeschlossen ist;

Pig. 2 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Wiedergabe der Richtung der luftströmung; und in

Pig. 3 eine perspektivische Ansicht einer "bevorzugten Ausführungsform eines Wärmeaustauschers, der im Zusammenhang mit der Lufttemperaturregelvorrichtung gemäß der Erfindung zum Einsatz kommen kann.

In der Zeichnung bezeichnen in den einzelnen Figuren jeweils die gleichen Bezugszeichen gleiche Seile*

In Pig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 allgemein eine Iiufttemperaturregelvorriehtung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bezeichnet. Die Torrichtung 10 enthält ein Gehäuse 12, in dem eine Wärmeaustauscher 14, eine Gebläse 16 und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Kühlvorrichtung 18 angeordnet sind.

Das Gehäuse 12 enthält geschlossene Boden-, Decken-109836/0449 -8-

und Seitenwandungen 20, 22 bzw. 24» eine Rückwandung oder Prallwandung 26 und eine Vorderwandung 28. Die Wandungen begrenzen ein geschlossenes einziges Gebilde, obwohl sie vorzugsweise einzelne Elemente darstellen, die auseinandernehmbar, beispielsweise durch Schrauben 29 oder dergleichen, miteinander verbunden sind. Außerdem ist selbstverständlich ein nicht gezeichnetes Dichtungsmaterial überall dort vorgesehen, * wo ein Luftverlust oder eine Leckage unerwünscht sind. Teile des vorderen Endteiles definieren Einlaß- und Auslaßöffnungen, die bei der wiedergegebenen bevorzugten Ausführungsform bei 30 bzw. 32 an der Vorderwandung 28 erkennbar sind, wobei der Auslaß 32 senkrecht unter dem Einlaß 30 liegt. Die Einlaß- und Auelaßöffnungen 30, 32 können jedoch in dem Teil der Boden-, Decken- und Seitenwandungen 20, 22, 24 angeordnet sein, der im vorderen Endteil des Gehäuses - vorgesehen ist. Einlaß- und Auslaßkanäle 34 bzw. 36 können die Einlaß- und Auelaßöffnungen 30 und 32 mit einem Diffusor 38 üblicher Ausführungsform verbinden, wobei die wiedergegebene Konstruktion Einrichtungen zum Einsaugen der Luft in die Vorrichtung in Richtung der Pfeile 40 und Einrichtungen but Zerstreuung der in der Temperatur geregelten Luft in Richtung der Pfeile 42 enthält. Natürlich können auoh andere geeignete Einrichtungen an die Stelle dea Diffusore naoh Pig. 1 treten.

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Das Gebläse 16 ist der Einlaßöffnung 30 zugeordnet, durch, welche es luft einsaugt, und kann von üblicher Bauart sein, beispielsweise ein Ventilator oder Zentrifugalgebläse. Das Gebläse 16 ist in Pig. 1 schematisch als Ventilator angedeutet. Dies soll jedoch keine Einschränkung bedeuten. Art und Größe sind durch die besonderen Anforderungen des Einbaues bestimmt, jedoch muß das Gebläse 16 solche Größenabmessungen aufweisen, daß es einen Luftstrom von der Einlaßöffnung 30 über den Wärmeaustauscher H mit ausreichender Kraft erzeugen kann, damit der Luftstrom durch die rückwärtige Wandung 26 des Gehäuses 12 bis zum Auslaß 32 umgelenkt werden kann. Das Gehäuse 12 enthält ferner ein Prallelement 21, das sich von der Vorderwandung 28 in Richtung des Wärmeaustauschers H nach rückwärts erstreckt und zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung 30, 32 angeordnet ist. Das Prallelement 21 bildet zusammen mit den Boden-, '

Decken- und Seitenwandungen 20, 22, 24 einen oberen Einlaßkanal und einen unteren Auslaßkanal innerhalb des Gehäuses 12. Das Gebläse 16 kann innerhalb des Einlaßkanales montiert sein.

Der Wärmeaustauscher U kann ebenfalle von beliebiger Aueftihrungeform β β in, wofür ein Beispiel in Fig» angedeutet ist.

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Der Luftstrom wird durch seine ihm innewohnende Kraft nach rückwärts in Richtung des oberen Teiles des Wärmeaustauschers 14 gerichtet, welcher im rückwärtigen Endteil des Gehäuses 12 montiert ist und vor der hin-. teren Abschlußwandung 26 sitzt. Größe und Ausgestaltung des Wärmeaustauschers Η bestimmen bis zu einem großen Ausmaß die Abmessungen der Gesamtanlage. Der in Pig. 3 wiedergegebene Wärmeaustauscher enthält eine mittig angeordnete vertikale Verbrennungsheizkammer 5o mit zwei vertikal stehenden Sekundärheizkammern 52, die jeweils auf einer Seite der Verbrennungskammer 50 angeordnet und mit ihr durch einen Kanal 54 verbunden sind, um die heißen Verbrennungegase von der Verbrennungsheizkammer 50 zu den Sekundärheizkammern 52 zu leiten. Eine Verbrennungsvorrichtung 27 ist außerhalb des umschlossenen Gehäuses 12 hinter dem Wärmeaustauscher 50 angeordnet und wir- ψ kungsmäßig mit ihm verbunden. Ferner ist ein zusätzliches geschlossenes Gehäuses 25 vorgesehen, welches eine Kammer zum Umschließen eines Brenners oder einer Verbrennungseinrichtung 27 begrenzt und eine Auetrittsöffnung 23 aufweist. Die rückwärtige Wandung 26 wirkt als Prallwandung zur !Trennung der Verbrennungseinrichtung 27 von der Luft, deren !Temperatur geregelt werden soll. Dies schützt die reine umgewälzte Luft von Staub, Kuß und anderen Verunreini-

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gungen, die möglicherweise durch unvollständige Verbrennung oder schlechtes Funktionieren der Brennereinheit hervorgerufen werden. Der obere Teil der Kammern 50, 52 ist horizontal mit der Einlaßöffnung 30 ausgefluchtet, während der untere Seil horizontal mit der Auslaßöffnung 32 in Flucht liegt. Man erkennt ohne Schwierigkeiten, daß der obere Teil der Sekundärheizkammern 52 verhältnismäßig heißer als der untere Teil ist, da ja die heißen Gase am Oberteil eintreten und durch die Kammern zirkulieren. Aufgrund dieser Tatsache und im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und Nutzeffekt wird die einströmende luft zuerst in Richtung des oberen Teiles des Wärmeaustauschers H gerichtet. Zwischen der Verbrennungsheizke^r rnex 50 und den Sekundärheizkammern 52 sowie den Wandungen des Gehäuses 12 verbleibt genügender Raum, damit die Luft durch und vollständig um die Kammern 50 und 52 strömen kann.

Der Weg der Luftströmung wird gesteuert durch entsprechendes Einsetzen der verschiedenen Bauteile und außerdem durch die Kraft des Gebläses 16, das eine ausreichende Kapazität aufweist, um die Luft nach rückwärts auf den oberen Teil des Wärmeaustauschere H zu richten, von wo sie dann durch die rückwärtige Wandung 26 dee Gehäuses umgelenkt und nach unten ohne Verwendung von Kanälen abgelenkt

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wird. Die luft kann ihre Richtung nicht um 180° infolge der Kraft der einströmenden luft umkehren und folgt somit der Bahn des geringsten Widerstandes, indem sie nach unten und auswärts aus dem unteren !Teil des Wärmeaustauschers 16 strömt. Die Luft strömt dann durch die Kühleinrichtung 18, bei der es sich um Kühlschlangen einer üblichen Kühlvorrichtung oder um andere bekannte Kühleinrichtungen handeln kann,und ' von dort durch den Auslaß 32. Die Luftkühleinrichtung 18 wird in die Auslaßleitung gesetzt, die von dem Prallelement 21 und den Boden- und Seitenwandungen 20, 24 des Gehäuses 12 gebildet sind. In Pig. 1 sind sowohl Einlaß 30 als auch Auslaß 32 an den an der Decke montierten Diffusor 38 angeschlossen, jedoch kann man selbstverständlich jede andere Einrichtung zur Verteilung der konditionierten Luft einsetzen.

) Der Weg der Luftströmung durch das Gehäuse 12 ist in Pig. 2 wiedergegeben. Man erkennt, daß die Abmessung des Gehäuses 12 durch die Größe des Wärmeaustauschers H bestimmt und verhältnismäßig gering ist.

Da die Luftströmung abhängt von der relativen Anordnung der verschiedenen Bauteile und von der Kraft des Gebläses 16, ist es ersichtlich, daß bei Anordnung des Gebläses 16 im unteren Kanal und bei Anordnung der Kühleinrichtung 18 im oberen Kanal, wobei

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die Kanäle durch das Prallelement 21 und die Boden-, Decken- und Seitenwandungen 20, 22, 24 begrenzt sind, die Richtung der Luftströmung umgekehrt wird, ohne daß man das Arbeitsprinzip ändert. Die Einlaßöffnung 30, welcher das Gebläse 16 zugeordnet ist, wird dann unter die Auslaßöffnung 32 gesetzt, welcher die Kühleinrichtung 18 zugeordnet ist.

Wie man aus der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles erkennt, überwindet die Lufttemperaturregelvorrichtung gemäß der Erfindung die eingangs geschilderten Nachteile der zum Stande der Technik gehörenden Torrichtungen. Die Anlage ist kompakt, hängt lediglich von den Bauelementen hinsichtlich ihrer Dimensionen, nicht aber von äußeren Leitungen ab, welche zusätzliche Wärmeverlustflächen liefern und darüber hinaus blockig und raumaufwendig sind. Darüber hinaus ist die Vorrichtung gemäß der Erfin dung wirkungsvoller als die bekannten Vorrichtungen wegen des doppelten Weges der Luftströmung durch den Wärmeaustauscher. Beim ersten Durchgang durch den verhältnismäßig heißeren oberen Teil des Wärmeaustauschers wird die Luftströmung unmittelbar durch die rückwärtige Wandung des Gehäuses so umgelenkt, daß sie durch den unteren Teil des Wärmeaustauschers strömt, wo eie zueätzlioh beheizt wird» btvor sie

ORIGINAL INSPECTED

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in den zu beheizenden Kaum verteilt wird.

Kompakte Konstruktion und Nutzeffekt sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kombiniert, die es ermöglicht, Einlaß und Auslaß an der Vorderseite des Gehäuses ohne innere Leitungen anzuordnen. Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Bereich des Gebäudes untergebracht werden, wo nur begrenzter Baum vorhanden ist.

Während bei der wiedergegebenen bevorzugten Ausführungsform eine an der Decke montierte Anlage wiedergegeben ist, ist es selbstverständlich, daß die Lufttemperaturregelvorrichtung gemäß der Erfindung auch auf dem Boden oder hängend an der Decke oder einer Wandung montiert werden kann. In jedem falle handelt es sich um ein geschlossenes Gehäuse, und man kann übliche Einrichtungen, wie Diffus or en oder Leitungen! für die Verteilung der konditionierten Luft zum Einsatz bringen. Die Regeleinrichtungen für die Vorrichtung einschließlich der Thermoθtäte, Schalter, Relais und dergleichen sind an eich bekannt und brauchen deshalb nicht näher erläutert zu werden. Es ist jedoch selbstverständlich, daß Heizeinrichtung und Kühleinrichtung, falle sie ge rn· in· am In der Anlagt rorgtiehen eind, wmhlwei··

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für die Regulierung der Temperatur der Luft eingesetzt werden können. Man kann zusätzliche Kühlvorrichtungen, wie Kompressoren, entweder innerhalb
oder außerhalb des Gehäuses vorsehen. Dies schließt selbstverständlich nicht die Benutzung elektrisch
betriebener Wärmeaustauscher ein, die den Zwang zur Verwendung einer Verbrennungseinrichtung vermeiden»

- Patentansprüche: -

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   ( 1·)Vorrichtung zur Regelung der Lufttemperatur mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse untergebrachten Wärmeaustauscher, einem Gebläse und einer Einso wie Auslaßöffnung im Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß- und Aus-

   J laßöffnung (30 "bzw. 32) im vorderen Seil dee Ge

   häuses (12) und getrennt durch eine sich in Längsrichtung des Gehäuses (12) erstreckende Prallwand (21) angeordnet sind, die zusammen mit den Wandungen (20, 22, 24) die Sin- und Auelaßkanäle (34 bzw. 36) begrenzt; daß der Wärmeaustauscher (14) im Umleitungsteil des Gehäuses (12) zwischen Ein- und Auslaß enthaltendem Vorderteil des Gehäuses und der Rückwand (26) dee-. selben sitzt, und daß das Gebläse (16) so dimensioniert ist, daß die von ihm erzeugte Luftströmung von der Einlaßöffnung (30) durch den Einlaßkanal (34) nach rückwärts durch den mehrkanalig ausgebildeten Wärmeaustauscher (16) auf die Rückwand (26) gerichtet und von ihr erneut Über den Wärmeaustauscher (16) zum AuslaJkanal (36) und aus der Auslaßöffnung (32) getrieben wird.

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2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßöffnung (30 bzw. 32) in einer das Gehäuse (12) nach vorne abschließenden Frontplatte (28) vorgesehen sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung ^ (30) über der Auslaßöffnung (32) sitzt und der Wärmeaustauscher (16) wenigstens eine senkrecht stehende Heizkammer (50, 52) mit einem oberen mit der Einlaßöffnung (30) fluchtenden Querkanal sowie einem unteren, mit der Auslaßöffnung (32) fluchtenden Querkanal aufweist. .
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und/oder 3» dadurch gekennzei ohnet, daß der Wärmeaustauscher (14) aus einer mittleren, von unten beheizten Verbrennungskammer (50) und wenigstens einer seitlich davon sitzenden Heizkammer (52) besteht, die mit der Verbrennungskammer (50) durch im Einzugstrom der Luft liegende Verbindungskanäle (54) verbunden ist und von ihr einen den freien Luftdurchtritt ermöglichenden Abstand aufweist.
5. 5« Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und/oder 4»

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   dadurch, gekennzeichnet, daß hinter dem Wärmeaustauscher (14) ein Brenner (27) sitzt, der von einer weiteren Rückwand (25) des Gehäuses (12) abgeschlossen ist, in welcher öffnungen (23) zur Außenatmosphäre vorgesehen sind.
6. 6. Torrichtung nach einem oder mehreren der vorher- w gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge^laea (16) im Einlaßkanal (34) untergebracht ist«
7. 7* Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslaßkanal (36) eine zusätzliche Kühleinrichtung vorgesehen ist, die wahlweise anstelle des Wärmeaustauschers (14) schaltbar ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an den Auslaßkanal (36) angeschlossenen Diffusor (38).
9. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer elektrisch beheizt ist.

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