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"Wärmeaustauscherelement und mit diesem ausgerüstete Beheizungsvorrichtung"
Die Neuerung bezieht sich auf Würmeaustauscherelemente für Warmluftheizvorrichtungen
für Räume von großen Abmessungen, des als"Aerothermen"bezeichneten Typs. Solche
Warmluftheizungen sind mit einer Wärmequelle in Gestalt einer Verbrennungskammer,
in welcher durch Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes heiße
Rauch-bzw.
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Verbrennungsgase entwickelt werden, ausgerüstet und weisen oberhalb
dieser Wärmequelle einen Austauscher für den Wärmeaustausch zwischen diesen heißen
Gasen und der kalten zu erhitzenden Luft in Gestalt eines Bündels von Rohren mit
Innen-und Außenrippen in vertikaler Anordnung, durch welche die Rauchgase strömen
und die außen von der entlang geblasenen Kaltluft bestrichen werden, auf.
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Diese Vorrichtungen erzeugen innerhalb des zu erwärmenden
Raumes
Konvektionsströme, die in kaltem Zustande in einer im wesentlichen horizontalen
Richtung in den unteren Teil der Apparatur eintreten, in vertikaler Richtung längs
des Röhrenbündels aufsteigen, dessen Außenwandungen bestreichen und im oberen Teil
der Vorrichtung in wieder horizontaler Richtung die Apparatur verlassen.
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Um in diesen Vorrichtungen der Luftströmung außerhalb des Röhrenbündels
zu begünstigen, weist dieses in der unteren Eintrittszone für die Kaltluft und der
oberen Austrittszone für die erwärmte Luft äußere Führunsrippen auf, die so gerichtet
sind, daß sie in miteinander fluchtender Anordnung
| eine 900 Richtungsänderung ergebende Krümmung bilden. |
| ZD 1-D |
Bei den Warmluftheizungen, die so ausgebildet sind, daß sie in einem Raum zwei zueinander
symmetrische Konvektionsströme erzeugen, besteht das Röhrenbündel des Wärmeaustauschers
aus Paaren von in symmetrischer Anordnung zueinander miteinander verbundenen Elementen,
die längs einer vertikalen Fuge zusammenstoßen. Die Breite des Röhrenbündels ist
deshalb die doppelte jedes der Einzelelemente. Jedes Röhrenelement ist im Bereich
seines unteren und oberen Endes mit Außenrippen für die
| 0 |
| Richtungsänderung um 90° versehen, die symmetrisch zu denen |
des anderen Elementes in Bezug auf die vertikale Fuge ange-/ ordnet sind.
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In dem Fugenbereich dieser Elemente sind die inneren und äußeren
Rippen
fortgelassen, da die nicht wirksamen Stirnflächen der röhrenförmigen Elemente einander
gegenüberliegen. Der Wärmeaustausch erfolgt hier demzufolge in weniger intensiver
Weise.
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Gegenstand der Neuerung ist ein röhrenförmiges Wärmeaustauscher-Elmment
für Warmluftheizungen der vorstehend beschriebenen Art mit zwei äußeren Konvektionsluftströmen,
das vom Gesichtspunkte des Wärmeaustausches und damit seiner Leistung verbessert
ist, ohne daß dadurch seine baulichen Abmessungen vergrößert werden.
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Das Wärmeaustauscherelement gemäß der Neuerung ist dadurch gekennzeichnet,
daß es in der Weise doppel'/. andig ausgebildet ist, daß jede seiner großen für
den Austausch wirksamen zu einer Längssymmetrieebene senkrechten Landungen einerseits
nach jedem seiner Enden hin zwei Reihen von symmetrischen Außenrippen, die schräg
zu dieser Ebene gerichtet sind,
| aufweist, wobei diese Schräge sich von einer Rippe zur folgenden |
| C> |
derart ändert, daß jede Reihe von Rippen eine Richtungsänderung der in Kontakt mit
diesen Rippen fliessenden Luft um 900 bewirkt und daß es ferner im wesentlichen
auf seiner ganzen Länge eine mittlere Reihe von den Außenrippen aufweist, die in
dieser Ebene liegen und die Luft, die beiderseits von ihnen strömt, in zwei voneinander
unabhängige gegenüber dieser Ebene symmetrische Konvektionsströme unterteilt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Neuerung weist außerdem das röhrenförmige
Element auf den Innenflächen seiner beiden wirksamen Wandungen auf deren gesamte
Breite verteilte, parallel zu dieser Ebene liegende Rippen auf.
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Dieses röhrenförmige Element dient zur Erwärmung von zwei Luftströmen
und ersetzt in vorteilhafter Weise zwei einfache
| Elemente, wie sie bei den bekannten Anordnungen verwendet werden. |
| 0 |
| Gegenstand der Neuerung ist ferner eine Heizvorrichtung, |
| die mit wenigstens einem in der vorstehend gekennzeichneten |
| CD |
| Weise verbesserten Wärmeaustauscherelement ausgerüstet ist. |
| Weitere Merkmale und Einzelheiten der Neuerung ergeben sich |
| CD |
aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels desselben anhand der Abbildungen.
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Von diesen ist : Fig. 1 ein schematischer Längsschnitt durch einen
mit einem doppelten Rohrelement gemäß der Neuerung ausgerüsteten Wärmeaustauscher
und
| Fig. 2 ein Schnitt gemäß Linie 2-2 der Fig. 1. |
| CD |
| Gemäß dem in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiel |
| besteht das Doppelaustauscherelement E gemäß der Neuerung |
| CD |
| im wesentlichen aus einem röhrenförmigen Körper von im |
allgemeinen rechteckigem Querschnitt mit angerundeten Ecken, der
an seinen Enden mit rechteckigen Befestigungsflanken 2 ausgerüstet sind.
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Der Körper 1 des Elementes E ist innen auf der ganzen Breite seiner
großen Wandungen mit ebenen Wärmeaustauscherrippen 3 versehen. Diese aus den Innenflächen
seiner Wandungen vorspringenden Rippen liegen sämtlich parallel zu der rechtwinklig
zu diesen Wandungen liegenden achsialen Symmetrieebene P-P.
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An der Außenseite sind vorgesehen :
| 4 |
| eine mittlere Reihe4 von Rippen, die in der Ebene P-P liegen |
| und die an jedem Ende des Elements j-n einem gewissen Abstand |
| von den Flanken 2 enden, |
| beiderseits der Ebene P-P symmetrische gerade und parallel |
zu dieser Ebene verlaufende Reihen von Rippen 5 und 6, die ebenfalls in einem gewissen
Abstand von den Flanken enden, und im Bereich jedes Endes in der Verlängerung der
Rippen 5, 6 zwei Rippenreihen 7,8, die nach zwei einander entgegengerichteten Krümmungen
orientiert in die Richtungsänderung um 900 bewirkender Weise symmetrisch zu der
Ebene P-P liegen.
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Die Reihen von Rippen 7, 8 verbinden also die geradlinige vertikale
Richtung der Rippen 5 und 6 mit zwei horizontal in einander entgegengesetzten Richtungen
verlaufenden Richtungen.
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Es wird derart also ein doppeltes röhrenförmiges Element gebildet,
da die Gesamtheit der Außenrippen 4,5,6,7,8 eine Konstruktion bildet, die ähnlich
der beim Zusammenbau von zwei einfachen röhrenförmigen Elementen bekannter Bauart
ist, die an jedem Ende eine Reihe von äußeren der Richtungsänderung um 900 dienenden,
symmetrisch zu denen des anderen Elements der Kombination von zwei Elementen liegenden
Außenrippen aufweist.
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Die Breite L der wirksamen Flächen des doppelten Austauscherelements
gemäß der Neuerung ist, wie ersichtlich, größer als die eines einfachen Elements
bekannter Bauart. Sie beträgt beispielsweise wenigstens 450 mm, während die eines
einfachen Elements 400 mm nicht übersteigt.
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Das in eine Wgrmluftheizung eingebaute Element E ist in einem Außenmantel
9 untergebracht, der in dem Weg der von einer Wärmequelle aus nach oben in Richtung
der Pfeile f' strömenden Rauchgase liegt. Dieser Mantel weist in seinem unteren
Teil
| zwei horizontale einander gegenüberliegende Stutzen 10 für |
| den Eintritt der zu erwärmenden Luft in Richtung der Pfeile
f2 |
| und f/und in seinem oberen Teil zwei entgegengerichtete hori- |
zontale Stutzen 11,12 für den Austritt der erwärmten Luft
| in Richtung der Pfeile f und f a-f. Die Stutzen 10, 11 |
liegen den Rippen 7,8 gegenüber.
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Die Verbrennungsgase strömen im Inneren des Elements E in Richtung
der Pfeile f und die Luft in Richtung der Pfeile 24 55 f, f und f, f zwischen dem
Element E und dem Außenmantel 9 unter Bestreichen der Wandungen des Rohrkörpers
1 und der Rippen 4 bis 8.
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Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Reihen von Rippen 7 und 8 mit
den Rippen 5,6 und den Stutzen 10 und 11 zusammenwirken, zwischen denen sie als
verbindende Organe zur Führung des Luftstrcmes und zum Abschluß der Buckel der beiden
Kreisläufe im Inneren der Heizvorrichtung dienen, während die ebenen Rippen 4, die
in der Symmetrieebene P-P liegen, die beiden Ströme voneinander trennen und jede
Mischung zwischen ihnen, insbesondere im Bereich der Endkrümmer verhindern.
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Infolge dieser Anordnung und insbesondere des Vorhandenseins einer
Reihe von mittleren Rippen 4 in der axialen Symmetrieebene P-P und auch von Innenrippen
3 in dieser axialen Zone wird die wärmeaustauschende Fläche vergrößert. Unerwarteterweise
ist derart bei gleichem Platzbedarf die wirksame Wärmeaustauschfläche einer Heizvorrichtung
mit einem Doppelelement
| Neuerung |
| gemäß der SExiNiNEg größer als die einer Vorrichtung, die in |
| an sich bekannter Weise zwei einfache miteinander vereinigte |
Röhrenelemente aufweist, die eine dem Doppelelement ahnliche Gesamtheit
bilden, wobei jedoch in der Zone der Fugenebene innere und äußere Rippen fehlen.
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Wenn die wirksame Wärmeaustauschfläche eines einfachen Röhrenelements
mit dem Grundindex 100 bezeichnet wird, so beträgt die von zwei einfachen in an
sich bekannter \leise miteinander vereinigten Elementen 200, dagegen die eines Doppelelements
E gemäß der Neuerung 224.
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Dementsprechend wird die Leistung verbessert. Die Rippen 7 und 8 können
geradlinig oder einwärts gekrümmt sein. Die verschiedenen Rippen können unterbrochen
und in jeder Reihe, wie dargestellt, rautenförmig versetzt oder auch durchlaufend
angeordnet sein.
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Selbstverständlich ist die Neuerung nicht auf das vorstehend
| beschriebene und in den Abbildungen dargestellte Ausführungs- |
| CD |
beispiel beschränkt, sondern es sind demgegenüber Änderungen möglich, ohne von ihrem
Grundgedanken abzuweichen.
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So können auch in einer Warmluftheizung mehrere gemäß der Neuerung
ausgebildete Elemente E miteinander in Richtung ihrer Dicke derart vereinigt sein,
daß die großen mit Rippen 4 bis 8 ausgerüsteten Flächen einander gegenüberliegen.
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Jedoch ist vorzugsweise die Anzahl von miteinander vereinigten Doppelelementen
begrenzt, um eine genügende Steifigkeit
der Gesamtanordnung zu
sichern. Das ist wegen der großen Breite L jedes Doppelelements, demzufolge sich
große Wärmeaustauschflächen bei einer verhältnismäßig geringen Anzahl von zu einer
starren Gesamtheit zusammengebauten Doppelelementen ergeben, möglich.
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Schutzanspr@che :