DE2940494A1

DE2940494A1 - Heisslufterzeugungsanlage

Info

Publication number: DE2940494A1
Application number: DE19792940494
Authority: DE
Inventors: Giorgio Becchi; Giuseppe Cane; Mario Palazzetti
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1979-10-05
Publication date: 1980-04-24
Also published as: FR2438240A1; IT7869306A0; IT1160694B; JPS5556595A; US4291834A; GB2033571A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Heißlufterzeugungsanlage, die eine Luftförderleitung mit einer zum Freien hin offenen Eintrittsöffnung und einer an einem Verbraucherendenden Austrittsöffnung, Mittel zum Erhitzen der Luft im Innern der Förderleitung und einen Axialventilator umfaßt, der in die Förderleitung eingebaut ist, um die Außenluft von der Eintrittsöffnung her anzusaugen und die erhitzte Luft zuer Austrittsöffnung der obengenannten Förderleitung zu leiten.

Zweck dieser Erfindung ist, eine Anlage des obengenannten Typs zu realisieren, die eine hohe Wärmeausbeute in Verbindung mit niederen Betriebskosten und leichter Wartung garantieren kann. Zum Erreichen dieses Ziels hat diese Erfindung eine Heißlufterzeugungsanlage als Gegenstand, deren Hauptmerkmal darin besteht, daß die Mittel zur Lufterhitzung einen in der Förderleitung gelagerten,luftgekühlten Verbrennungsmotor zum Antrieb des Ventilators und einen Wärmeaustauscher umfassen, der als Heizmittel der zu erhitzenden Luft die vom obengenannten Motor erzeugten Abgase verwendet, wobei der besagte Wärmeaustauscher in der Förderleitung nach dem besagten Motor in bezug auf die Strömungsrichtung der zu erhitzenden Luft gelagert ist.

Durch dieses Merkmal gestattet die Anlage nach der Erfindung, die vom Verbrennungsmotor abgegebene Wärmeenergie sowohl durch den direkten Wärmeaustausch zwischen dem Motor selbst und der zu erhitzenden Luft als auch durch den indirekten Wärmeaustausch zwischen der Luft und den Motorabgasen durch den Wärmeaustauscher im wesentlichen zurückzugewinnen.

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Weitere Merkmale der Erfindung werden bei der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich, die nur als Beispiel ohne Einschränkung angeführt sind und bei denen:

die Fig. 1 eine schematische Längsansicht der Anlage nach der Erfindung ist und

die Fig. 2 eine Variante der Fig. 1 veranschaulicht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 umfaßt die Heißlufterzeugungsanlage nach der Erfindung eine Förderleitung 10, die an einem Ende mit einer mit dem Freien verbundenen Eintrittsöffnung 12 versehen ist. Die Förderleitung ist am entgegengesetzten Ende mit einer Austrittsöffnung IJ versehen, die an einem Verbraucher 14 endet.

Der Verbraucher 1*1 kann z.B. aus einem zu heizenden Raum oder aus der Kammer eines Trockners bestehen.

Im Innern der Förderleitung 10 ist unmittelbar nach der Eintrittsöffnung 12 ein luftgekühlter Verbrennungsmotor 16 gelagert. Der Verbrennungsmotor 16 ist an der Innenwand der Förderleitung 10 z.B. durch elastische Aufhängungselemente gelagert, von denen eines schematisch mit 18 bezeichnet ist.

Die mit 20 bezeichnete Antriebswelle des Verbrennungsmotors 16 trägt drehend ein Radiallaufrad 22, das koaxial im Innern der Förderleitung 10 nach dem Motor 16 gelagert ist. Das Laufrad 22 ist während des Betriebes des Motors imstande, Außenluft von der Eintrittsöffnung 12 anzusaugen und sie durch die Austrittsöffnung 13 in das Innere des Verbrauchers 14 zu fördern.

Mit 24 ist ein an einem Stück der Innenwandung der Förderleitung angrenzender und das Laufrad 22 umgebender Ringwärmetauscher bezeichnet .

Der Wärmeaustauscher 24 ist durch ein Rohrelement 26 gebildet, das koaxial in der Förderleitung 10 eingesetzt ist und mit dem entsprechenden Teil der Innenwandung dieser Leitung 10 einen ringförmigen

geschlossenen Zwischenraum 28 bildet. Der ringförmige Zwischenraum 28 ist mit zwei Endöffnungen 30, 3^ versehen, die mit einer Ableitung der vom Verbrennungsmotor 16 erzeugten Verbrennungsgase bzw. mit einem Abführrohr 36 verbunden sind, das dazu dient, diese Verbrennungsgase außerhalb der Förderleitung 10 zu leiten.

Im Innern des Ringzwischenraumes 28 ist außerdem koaxial ein schraubenförmiges Leitblech 37 gelagert, welches sich über dem Bereich zwischen den beiden Endöffnungen 30, 3^ erstreckt.

Im Gebrauch ruft der Betrieg des Verbrennungsmotors 16 durch die Wirkung des Laufrades 22 eine Ansaugungcer Außenluft durch die öffnung 12 und eine Axialströmung der Luft in Richtung der Austrittsöffnung 13 hervor. Die Luft im Innern der Förderleitung 10 erfährt eine erste Vorerwärmung durch die Wärme, die vom Verbrennungsmotor abgegeben wird, der hierdurch gekühlt wird. Danach wird die Temperatur der Luft im Innern der Förderleitung 10 weiter durch den indirekten Wärmeaustausch mit den Verbrennungsgasen des Motors 16 durch den Wärmeaustauscher 24 erhöht. In dieser Phase gestatten das in dem Zwischenraum 28 gelagerte schraubenförmige Leitblech 37» das eine lange Verweilzeit der Abgase im Innern des Wärmeaustauschers sicherstellt, und die Wirkung des Laufrades 22, das einen Luftwirbelumtrieb erzeugt, die Wirksamkeit des Wärmeaustauschs zu verbessern. Die Abgase des Motors 16 werden am Austritt aus dem Wärmeaustauscher 2k durch die Leitung 36 ins Freie abgeführt, während die erwärmte Luft zum Verbraucher 14 kommt, von wo sie aus hernach ins Freie abgeführt wird.

Die in der Fig. 2 abgebildete Variante unterscheidet sich von der vorher beschriebenen Verwirklichkeitsform dadurch, daß die der Wärme entzogene Abluft des Verbrauchers 14 vor der Abführung ins Freie verwendet wird, um eine Vorerwärmung der in die Förderleitung 10 gesaugten Luft vor dem Verbrennungsmotor 16 vorzunehmen. In der folgenden Beschreibung werden im einzelnen lediglich die Unterschiede dieser Variante in bezug auf die vorher beschriebene Anlage unter

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Verwendung der gleichen Bezugszahlen für die identischen oder ähnlichen Teile beschrieben.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 weist die Förderleitung 10 vor dem Verbrennungsmotor ein Rohrverlängerungsstück 38 auf. Das Rohrverlängerungsstück 38 ist mit einer Vielzahl von Rohren 40 verbunden, die zu einem Rohrwärmeaustauscher 42 gehören und in einen Luftansaugstutzen 44 münden.

Der Rohrwärmeaustauscher 42 ist mit einer zweiten Vielzahl von Rohren 46 versehen, die an die Rohre 40 anliegen und senkrecht dazu stehen. Die Rohre46 sind an einem Ende mit einer Ableitung 48 der vom Verbraucher 14 abgeführten, der Wärme entzogenen Luft verbunden und münden am entgegengesetzten Ende in einen zum Freien hin offenen Abführstutzen 50.

Die Ableitung 48 ist vor dem Wärmeaustauscher 42 in bezug auf die mit Pfeilen in der Figur angegebenen Abluftströmungsrichtung mit dem Abführrohr 36 der vom Verbrennungsmotor 16 erzeugten Verbrennungsgase verbunden.

Die Ableitung 48 ist außerdem unmittelbar vor dem Rohrwärmeaustauscher 42 mit einer Auslaßöffnung 49 versehen, die durch ein im Innern der Ableitung 48 bewegliches Drosselventil 52überwacht wird.

Die Drosselklappe 52 ist entlang einer ihrer Ränder mit einem Gelenkzapfen 53 verbunden, der in einer Buchse 54 drehbar ist, die im Innern der Ableitung 48 in der Nähe des zum Rohrwärmeaustauschers hin gelegenen Randes der Öffnung 49 gelagert ist. Der Gelenkzapfen 53 ist mit dem Ende eines Hebels 56 verbunden, der am entgegengesetzten Ende gelenkig mit einem Ende einer axial verstellbaren Stellstange 58 verbunden ist. Die Axialverstellung der Stange 58 wird durch eine thermostatische Stelleinrichtung 60 eines für sich bekannten Typs gesteuert, die im Innern der Förderleitung 10 im Bereich zwischen dem Rohraustauscher 42 und dem Verbrennungsmotor 16 gelagert ist.

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Die Verstellung der Stellstange 58 ruft die Schwenkung des Drosselventils 52 zwischen der mit A in der Figur bezeichneten, obersten Stellung, in der die Austrittsöffnung 49 vollkommen geschlossen ist und der mit B bezeichneten tiefsten Stellung hervor, in der die Austrittsöffnung 49 offen ist und die Verbindung zwischen der Ableitung 48 und den Rohren 46 des Wärmeaustauschers 42 gesperrt ist.

Im Gebrauch wird zu Beginn des Betriebes der Anlagedie Außenluft durch den Eintrittsstutzen 44, die Rohre 40 des Austauschers 42 und den Teil 38 der Förderleitung 10 angesaugt, in der vorher beschriebenen Weise vom Verbrennungsmotor 16 und vom Ringaustauscher 24 erwärmt und dem Verbraucher 14 zugeführt. Während dieser Anfangsphase des Betriebes befindet sich das Drosselventil 52 in der mit A bezeichneten oberen Stellung, weswegen die mit dem vom Abführrohr kommenden Abgase des Motors 16 vermischte Abluft des Verbrauchers durch die Rohre 46 des Rohraustauschers 42 geht und durch den Stutzen 50 ins Freie austritt. Da die Temperatur der mit den Abgasen vermischten Abluft bei normalen Bedingungen über der Temperatur der Außenluft liegt, tritt im Innern des Wärmeaustauschers 42 eine Vorerwärmung dieser in die Förderleitung 10 gesaugten Außenluft ein.

Die Temperatur der aus dem Rohrwärmeaustauscher 42 austretenden vorgewärmten Luft hat eine obere Grenze, die durch die Notwendigkeit gegeben ist,die einwandfreie Kühlung des Verbrennungsmotors 16 zu gewährleisten. Die Beibehaltung der richtigen Temperatur der vorgewärmten Luft wird durch das Drosselventil 52 in Verbindung mit der thermostatischen Stelleinrichtung 16 sichergestellt, die auf die Temperatur der angesaugten Luft im Innern der Förderleitung 10 in dem Bereich unmittelbar vor dem Verbrennungsmotor 16 anspricht. Wenn sich nämlich die Temperatur der angesaugten Luft dem obengenannten Grenzwert nähert, ruft die thermostatische Stelleinrichtung 60 die Verstellung nach unten des Drosselventils 52 hervor, so daß der Durchfluß des Abluft-Abgas-Gemisches unterbrochen wird und die Strömung dieses Gerrisches durch die Austrittsöffnung 49 und den Wärmeaustauscher 42 in veränderliche Teilströme zu teilen. In der mit B bezeichneten untersten Stellung des Ventils 52 tritt das Gemisch vollständig durch die Austrittsöffnung 49 ins Freie, und in das Innere der Förderleitung 10 wird nicht erwärmte Außenluft angesaugt .

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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Heißlufterzeugungsanlage nach der Erfindung eine hohe Wärmeausbeute in Verbindung mit geringen Herstellungs- und Betriebskosten gewährleistet .

Selbstverständlich können die Baueinzelheiten und die Realisierungsformen unter Beibehaltung des Prinzips der Erfindung weitgehend in bezug auf die Beschreibungund die Illustration geändert werden, ohne deswegen über den Rahmen dieser Erfindung hinausgehen.

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Claims

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1. , Heißlufterzeugungsanlage, die eine Luftförderleitung mit "-"-"' einer zum Freien hin offenen Eintrittsöffnungund einer an einem Verbraucher endenden Austrittsöffnung, Mittel zum Erwärmen der Luft im Innern der Förderleitung und einen in der Förderleitung eingebauten Axialventilator hat, um die Außenluft von der Eintrittsöffnung her anzusaugen und die erwärmte Luft zur Austrittsöffnung der obengenannten Förderleitung zu fördern und die darin besteht, daß die Mittel zum Erwärmen der Luft einen luftgekühlten Verbrennungsmotor (16) umfassen, der in der Förderleitung (10) gelagert ist und zum Antrieb des Ventilators (22) dient sowie einen Wärmeaustauscher (24), der als Heizmittel der zu erwärmenden Luft die von dem obengenannten Verbrennungsmotor (16) erzeugten Abgase verwendet, wobei der besagte Wärmeaustauscher (24) in der Förderleitung (10) nach dem besagten Motor (16) in bezug auf die Strömungsrichtung der zu erwärmenden Luft gelagert ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Wärmeaustauscher (24) so ausgebildet ist, daß eine schraubenförmige Strömung der Abgase des Motors (16) um die Achse der Förderleitung (10) realisiert wird.

3- Anlage nach Anspruch 2, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Wärmeaustauscher (24) die Form eines Ringkörpers hat, der einem Stück der Innenwandung der Förderleitung (10) benachbart ist und ein koaxial in das Innere eines Teils der Förderleitung (10) eingesetztes und mit der Innenwandung der besagten Förderleitung (10) einen Ringzwischenraum (28) bildendes rohrförmiges Element umfaßt, das mit zwei Endöffnungen (30, 34) versehen ist, die mit einer Ableitung (32) für die Verbrennungsgase des obengenannten Verbrennungsmotors (16) bzw. mit einem Abführrohr (36) der Verbrennungsgase außerhalb der Förderleitung (10) verbunden sind sowie mit einem schraubenförmigen Ringleitblech (37) ver-

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ORIGINAL INSPEGfED

j nachgereioht)

sehen ist, das koaxial im Innern des obengenannten Zwischenraumes (28) im Bereich zwischen den zwei genannten Endöffnungen (30, 34) gelagert ist.

4. Anlage nach Anspruch 3> die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Ventilator (22) in der Förderleitung (10) im Innern des obengenannten Ringwärmeaustauschers (24) angeordnet ist.

5· Anlage nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die aus dem Verbraucher (14) abgeführte Abluft in eine Ableitung (48) geleitet wird, in die die Abgase des Verbrennungsmotors eingeleitet werden und daß die so gemischte und erwärmte Luft, bevor sie ins Freie abgeführt wird, ineinen zweiten Wärmeaustauscher (42) zur Vorwärmung der in die obengenannte Förderleitung (10) vor dem Verbrennungsmotor (16) gesaugte Luft geleitet wird.

6. Anlage nach Anspruch 5» die dadurch gekennzeichnet ist, daß die genannte Ableitung (48) vor dem zweiten Wärmeaustauscher (42) eine Austrittsöffnung (49) ins Freie hat, wobei die besagte Austrittsöffnung (49) durch ein Ventil (52) überwacht wird, das zwischen zwei äußersten Stellungen beweglich ist, wobei in der einen die Austrittsöffnung (49) geschlossen ist und die Strömung des Gemisches ausschließlich durch den zweiten Wärmeaustauscher (42) erfolgt und in der anderendie Strömung des Gemisches durch den Austauscher (42) gesperrt ist und das Gemisch ins Freie austritt. Das Ventil (52) teilt in seinen Zwischenstellungen die Strömung des Gemisches durch die besagte Austrittsöffnung und den genannten zweiten Wärmeaustauscher (42) in veränderliche Teilstrommengen.

7. Anlage nach Anspruch 6, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Stelleinrichtungen (56) umfaßt, die imstande sind, das obengenannte Ventil (52) zu steuern, da diese Stelleinrichtungen

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(56) auf die Temperatur der Luft im Innern der Förderleitung (10) in dem Bereich zwischen dem besagten zweiten Austauscher (k2) und dem Verbrennungsmotor (16) ansprechen.

Das Ganze im wesentlichen wie beschrieben und illustriert und für die spezifizierten Zwecke.

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