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Wärmeaustauscher mit Wirbelgaswegen Ein Wärmeerzeuger besteht in der
Regel aus einer Feuerung, in welcher die Verbrennung erfolgt, und einem sich unmittelbar
an die Feuerung anschließenden Wärmeaustauscher, in dem die durch die Verbrennung
erzeugte Wärme an das zu erwärmende Heizmittel übertragen wird. Der Austauscher,
der mit der Feuerung zusammengebaut oder von dieser getrennt sein kann und sich
dann neben dieser befindet, besteht aus"mittelbaren"Heizflächen. Diese werden auf
einer Seite von dem zu erwärmenden Heizmittel und auf der anderen Seite von den
heißen Verbrennungsgasen berührt.
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Die Art und Weise, in welcher die heißen Gase über die"mittelbaren"
Heizflächen geleitet und verteilt werden, bestimmt den Wirkungsgrad des
| Austausches. Die Erzielung eines hohen Wirkungsgrades durch
eine zweck- |
| entsprechende Ausbildung und Anordnung der"mittelbaren"Heizflächen
er- |
gibt die Eigenschaften eines Wärmeaustauschers.
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Die Neuerung bezieht sich auf eine Anordnung, bei welcher die heißen
Verbrennungsgase der Feuerung unter Wirbelung über die"mittelbaren" Heizflächen
geleitet werden.
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Der neuerungsgemäße Austauscher besteht aus Gliedern, die die von
der Feuerung kommenden Heizgase in einzelne Gasströme aufteilen, wonach diese Heizgase
wieder in einen Auslaßkanal geleitet werden, in dem sie die restliche Wärme an die
Heizflächen abgeben.
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Der neuerungsgemäße Wärmeaustauscher mit Wirbelgaswegen, bei dem
mehrere Glieder zwischen der Heißgasquelle und dem Auslaßkanal parallel geschaltet
sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gliedern spiral-, kreisförmig
od. dgl. verlaufende die Gas-Umlenkwege bildende Leitrippen vorgesehen sind.
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Es sind Wärmeaustauscher bekannt, dessen Glieder unmittelbar miteinander
in Verbindung stehen. Die spiralförmige Umlenkung bzw. die Wirbelbildung der Gase
wird hierbei erreicht, indem die unmittelbar miteinander in Verbindung stehenden
Glieder selbst alle eine im Querschnitt spiralförmige Formgebung aufweisen. Dies
dürfte aufgrund der komplizierten Ausführung der Glieder in fertigungstechnischer
und kostenmäßiger Hinsicht eine ungünstige Lösung darstellen. Die spiralförmige
Gestaltung des Wasserraumes bringt zwangsläufig die Gefahr von örtlichen überhitzungen
mit sich. Es können örtliche Dampfbildungen, Kesselsteinablagerungen sowie örtliche
Überhitzungen des Gußkörpers auftreten, der an den Stellen der Kesselsteinablagerung
nicht mehr ausreichend gekühlt wird. Die Folge ist eine geringere Lebensdauer bzw.
Reißen der Wände.
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Ein weiterer Nachteil ist hierbei darin zu sehen, daß z. B. mitgeführte
Fetteile sich in den spiralförmigen Wasserwegen ansammeln, da diese keinen Abfluß
nach unten haben und nicht abgeschlämmt werden können.
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Der Neuerungsgegenstand beseitigt diesen Nachteil in vorteilhafter
Weise durch die zwischen den Gliedern spiral-, kreisförmig od. dgl. verlaufenden
die Gas-Umlenkwege bildenden Leitrippen. Die Herstellung derartiger Rippen ist einfacher
und daher mit weniger Kosten-sowie Zeitaufwand
verbunden, als die
Fabrikation von spiralförmig geformten Gliedern.
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Zudem ist neuerungsgemäß ein weiterer Vorteil dadurch erreicht, daß
neben der auf einfache Weise erreichten spiralförmigen Umlenkung der Gase noch in
energiewirtschaftlicher Hinsicht ein optimaler Wärmeübergang stattfindet, da auch
die Stirnseiten der Glieder am Wärmeaustausch beteiligt sind. Der heiße Gasstrom
wird in viele einzelne mit den Wärmeübertragungsflächen intensiv in Kontakt kommende
Ströme zerlegt.
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Die Gaswege weisen vorzugsweise in Richtung der Gasströmung einen
allmählich kleiner werdenden Querschnitt auf.
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Anhand der Zeichnung werden nachfolgend einige nicht beschränkende
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes näher beschrieben.
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Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Austauscherglied.
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Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Austauscher gemäß der Linie
II-II der Figur 1.
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Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Gliederkessel mit dem
erfindungsgemäßen Austauscher.
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Figur 4 zeigt einen Längsschnitt gemäß der Linie IV-IV der Figur 3.
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Bei derAusführungsart nach Figur 1 und 2 befindet sich der erfindunggemäße
Austauscher oberhalb der Feuerung 1. Er besteht aus mehreren Gliedern 2, die zwischen
der Feuerung 1 und dem Auslaßkanal 3 parallel geschaltet sind.
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Jedes Glied ist durch Querwände 4 begrenzt, die die"mittibaren"Heizflächen
bilden. Diese Wände 4, die auf einer Seite von den Heizgasen bestrichen werden,
stehen auf der anderen Seite mit der zu erwärmenden Flüssigkeit 5 in Berührung.
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Erfindungsgemäß besitzt jedes Glied 2 einen spiralförmig verlaufenden
einen allmählich zwischen dem Einlaß a und dem Auslaß b kleiner werdenden
Querschnitt
aufweisenden Wirbelgaskanal 2a, 2b. Die spiralförmigen Kanäle werden durch Leitrippen
gebildet, die zwischen den Gliedern vorgesehen sind.
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Die aus der Feuerung kommenden Heizgase bestreichen die Heizflächen
2 und treten durch den Kanal 3 in den Kamin. Die Gase werden auf diese Weise zwischen
den Kanalteilen a und b des Wirbelgaskanals 2a, 2b in einer spiralförmigen Strömungsrichtung
allmählich beschleunigt. Beim Austritt aus dem Kanalteil 2a strömen die Gase spiralförmig
um die LängsachseX-X des Auslaßkanals 3.
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Diese Anordnung ist besonders wirksam und gestattet die Erzielung
hoher Austauschwerte aufgrund der durch den spiralförmigen Gaskanal erzielten Wirbelbewegung
der Heizgase.
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Gemäß den Fig. 3 und 4 besteht der Kessel aus Gliedern, und jedes
Glied ist mit einer Brennkammer 1 versehen. Beiderseitig dieser Kammer und symmetrisch
zur lotrechten Achse y-y'verlaufen die Strömungswege in Richtung zweier Auslaßkänäle
3.
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Die Heizflächen bilden zwischen den Gliedern Strömungswege, wie sie
anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurden. Fig. 4 zeigt, in welcher Weise die Gase
in den Auslaßkanal geleitet werden, dessen Wände ebenfalls als Heizflächen dienen.
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Ohne vom Wesen der Neuerung abzuweichen kann man selbstverständlich
zahlreiche Änderungen vornehmen.