DE2341722A1 - Waermetauscher - Google Patents

Description

Patentanwälte Dr. Ing. H. Nfegendanlc

DfpL Ing. H. Haudc - Dioi Phys. VV. Schmitz

DIpI. Ing. E. Graelf s - Dipl. Ing. VV. Wehnert

8 München 2, fciozartsiraflo 23

Telefon 5330586

Borg-Warner Corporation

200 South Michigan Avenue 10. August 1973

Chicago, 111. 60604, USA Anwaltsakte M-2779

Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft allgemein brennstoffbefeuerte (vorzugsweise gasbefeuerte) Wärmetauscher, die für gewöhnlich in Warmluftöfen oder Dacheinheiten verwendet werden, die eine Lufterwärmungseinheit und eine Luftkühleinheit im gleichen Gehäuse vereinen. Die Erfindung behandelt insbesondere Wärmetauscher, in
denen eine Flamme in ein Rohr gerichtet ist, während die Verbrennungsprodukte durch das Rohr strömen und durch einen Abzug am entgegengesetzten Ende entlüftet werden. Für die vorliegende Anordnung eignet sich ein U-förmiges Rohr, so daß eine Doppelgebläseanordnung verwendet werden kann, die die Luft (oder ein anderes die Verbrennung tragendes Gas) zwingt, unter Druck zur Verbrennungskammer zu strömen und auch den Strom der Verbrennungs produkte durch das Rohr und in den Abzug einzuleiten.

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Mehrere in der vorliegenden Anmeldung beschriebene und beanspruchte Merkmale können einzeln in verschiedenen früheren Patentschriften und Veröffentlichungen gefunden werden. Es ist z.B. in der US-PS 2 226 816 ein Wärmetauscher angegeben, in der ein einziges Gebläse die Verbrennungsprodukte durch ein U-förmiges Rohr zieht. Diese Patentschrift zeigt auch ein spiralförmiges Element zum Verwirbeln der austretenden Gase.

Von Interesse ist auch die US-PS 2 787 318, bei der ein tangentialer Lufteinlaß in die Brenneranordnung vorgesehen ist, der die Vermischung des Brennstoffs (Öl) mit der Luft fördert.

Bei der vorliegenden Erfindung ist ein neuartiges, im Gegentakt arbeitendes Gebläsesystem kombiniert mit einem tangentialen Lufteinlaß zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads der Brenneranordnung und zum Fördern des Wärmestroms innerhalb der Rohre. Bei der Konstruktion derartiger Wärmetauscher stellt die Größe eine kritische Grenze dar. Dies trifft besonders zu auf Dacheinheiten,

j die für eine kompakte, mit niedrigem Profil versehene Anordnung ausgelegt sind. Die Verminderung der Größe der Heizeinheit an

j sich ist daher sehr wichtig. Es wurde gefunden, daß die Kombi-

nation eines rohrförmigen Wärmetauschers mit einem Gebläsesystem, in dem Druckluft in die Verbrennungskammer gedrückt wird, um eine längs des Rohrs gerichtete, tangentiale Strömung einzuleiten, in hohem Maße den Wärmestrom und Gesamtwirkungsgrad verbessert. Über dies kann der gleiche Motor zum Antreiben einer zweiten Gebläseeinheit verwendet werden, deren Saugseite an das äußere Ende des Brennerrohrs angeschlossen ist, um die Verbrennungsprodukte

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in den Abzug zu saugen und diese in die Atmosphäre abzulassen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeisjiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Wärmetauschers nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Wärmetauscher mit einer Brenneranordnung 10, einer Verbrennungskammer 12, einem U-förmigen, rohrförmigen Wärmetauschelement 14 (das später einfach als U-Rohr bezeichnet wird) mit einem Eintrittsende oder Einlaß 16 und einem Austrittsende oder Auslaß 18. Die Brenneranordnung 10 kann von irgendeiner bekannten Konstruktion sein, ist aber vorzugsweise ein Einschußbrenner, der unabhängig vom Wärmetauscher in einer atmosphärischer Umgebung arbeitet.

Das U-Rohr 14 erstreckt sich durch eine Wand 22 des Ofens in den zu erhitzenden Luftstrom, wie durch die Pfeile 26 angegeben. Am Einlaß 16 befindet sich eine Verbrennungskammer 12, in die durch ein erstes Gebläse 30 Druckluft gefördert wird. Dieses Gebläse enthält ein durch einen Motor 34 angetriebenes Zentrifugalgebläseräd 32. Der Auslaß des Gebläses ist bei 36 an die Verbrennungskammer angeschlossen. Am Austrittsende oder Auslaß des U-Rohrs 14 befindet sich ein Abzugssammler 38, in den die

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Verbrennungsprodukte aus dem Rohr strömen. Eine zweite Gebläseeinheit 40 enthält ein Zentrifugalgebläserad 44, dessen Saugseite 42 in Verbindung mit dem Abzugssammler steht und dessen Auslaß-

seite 44 an eine Abzugentlüftung 46 oder eine andere Einrichtung

zum Ablassen von Gasen zur Atmosphäre angeschlossen ist. Die ' zweite Gebläseeinheit wird auch durch den Motor 34 angetrieben. : Der vom Gebläse 40 eingeleitete Durchzug hält über der Länge des U-Rohrs einen Unterdruck aufrecht.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht in einer Einrichtung zum Liefern von Druckluft vom Gebläse zur Verbrennungskammer in der Weise, daß eine schnelle Verwirbelung der Flamme und der Verbrennungsluft erzeugt wird. Dies bewirkt eine Bewegung der Verbrennungsprodukte entlang einer schraubenförmigen Bahn über im wesentlichen die gesamte Länge des Rohrs. Die Verwirbelungsbewegung dieser heißen Verbrennungsprodukte vergrößern in hohem Maß den Wärmeübergang zwischen solchen Gasen und der Innenwand des Rohrs, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers \erbessert wird. Die verwirbelnde Sekundärluft steuert auch das Maß (oder j die Länge) der Verbrennung.

Wie in Fig. 2 zu sehen, enthält der tangentiale Lufteinlaß innerhalb der Verbrennungskammer 16 ein zylindrisches Element oder eine Verwirbelungseinrichtung 48, die eine Vielzahl von tangential gerichteten Einlaßöffnungen 49 aufweist, die durch aus der Seiten wand des Zylinders ausgeschnittene, umgebogene Lappen 50 gebildet werden. Wenn die Druckluft in die ringförmige Verbrennungskammer

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gedrückt wird, wird sie zwangsläufig durch die tangentialen Öffnungen geleitet, wird durch den Innenraum des Zylinders gewirbelt
und mischt sich mit der axial gerichteten Flamme aus dem Brenner
10.

Es ist ersichtlich, daß das dargestellte Wärmetauscherrohr nur

eines von mehreren ist, die für gewöhnlich in einem Warmluftofen-j abschnitt enthalten sind. Jedes derartige Rohr verwendet seine j eigene Brenneranordnung, obwohl dem Fachmann bekannt ist, daß j

I verschiedenartige Abänderungen und Anordnungen ausgeführt werden j

können, ohne daß man sich vom Bereich der Erfindung entfernt.

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Claims (4)

Dr. Ing. H. Neo-Undank Dipl. Ing. H. Haück - Γ \ci »nys. VV. Schmitz Dipl. Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. V/. Wehnert 8 München 2, Mozartstraße 23 Telefon 5380586 Borg-Warner Corporation South Michigan Avenue 10. August 19 73 Chicago, 111. 60604, USA Anwaltsakte M-2 779 Patentansprüche

1. Wärmetauscher gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Wärme-

tauschelement, das in der Bahn eines zu erhitzenden Strömungsmittels angeordnet ist, wobei das Element einen Einlaß und einen Auslaß hat, durch eine Verbrennungskammer am Einlaß ! des Wärmetausehelements, durch eine Brenneranordnung, die ! eine Flamme in die Verbrennungskammer richten kann, durch einen Abzug, der mit dem Auslaß des Wärmetausehelements zusammenarbeitet, durch ein erstes Gebläse, das ein eine Verbrennung tragendes Druckgas zur Verbrennungskammer fördern

j kann, durch eine Einrichtung zum Leiten dieses Gases tan-

gential zur Achse des Einlasses, zur Erzeugung einer wirbelnden Bahn von durch das Wärmetauschelement strömenden Verbrennungsprodukten, und durch ein zweites Gebläse, dessen Saugseite an den Auslaß des Wärmetausehelements angeschlossen ist, um eine Strömung vom Wärmetauschelement zum Abzug hin einzuleiten.

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2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine einzige Antriebseinrichtung zum Antreiben des ersten und des zweiten Gebläses.

3..Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Wärmetauschelement U-förmig ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zum Leiten des Gases in die Verbrennungskammer\

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ein ringförmiges Element mit Öffnungen enthält, die sich tangential in das Eintrittsende des Wärmetauschelements öffnen.

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