DE4116692A1 - Waermetauschereinsatz fuer luftheizgeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauschereinsatz für Luftheizgeräte für Kleinräume, insbesondere für fahr­ bare Räume, wie Caravans, Wohnmobile, Boote od. dgl., nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem Luftheizgerät dieser Art (DE-OS 24 32 850) ist eine rohrförmige Brennkammer von einem Wärmetauschereinsatz aus einem beidseitig gerippten Innenmantel umgeben. Zum Anschluß an einen Brennerraum ist dieser Einsatz am einen Ende offen, während er am anderen Ende eine auf den Innen­ mantel aufgesetzte Abdeckkappe aufweist zum Umlenken der im Flamm- oder Brennkammerrohr aufsteigenden Verbrennungsgase in einen zwischen Flammrohr und Einsatz-Innenmantel gebil­ deten Heizraum, in den die Verbrennungsgase nach unten und durch eine Abgasführung ins Freie strömen. Ein weiterer zwischen dem Innenmantel und einem Außenmantel gebildeter Ringraum dient zum Erwärmen von durchströmender Luft. Dieser bekannte Wärmetauschereinsatz ist einstückig mit seinen Innen- und Außenrippen von einem Gußstück aus einer geeigne­ ten Aluminiumlegierung gebildet. Auch der Außenmantel kann ein eigener Gußteil sein. Infolge der Herstellung dieses Wärmetauschereinsatzes durch Gießen oder Preßguß lassen sich die radial vom Innenmantel abstehenden und sich auf seine volle Länge erstreckenden Rippen nur flügelförmig mit ebenen Oberflächen ausformen. Zudem können die Rippen nur mit größeren Abständen voneinander angeordnet sein, so daß die durch die Rippen zu gewinnenden Wärmeübertragungsflächen eingeschränkt und für hochleistungsfähige Kleingeräte ver­ besserungsbedürftig sind. Für ein Wasser-Heizgerät (DE-PS 34 16 878) ist schon ein Wärmetauscher bekanntgewor­ den, der einen mit Innenrippen versehenen Innenmantel und einen durch Stege damit verbundenen Außenmantel aufweist, um so zwischen Innen- und Außenmantel einen Ringraum für das aufzuheizende Heizwasser zu bilden. Dabei ist der aus Außen- und Innenmantel bestehende Wärmetauscher einstückig als Strangpreßprofil ausgebildet. Dadurch wird eine einfachere und auf wenige Einzelteile beschränkte Bauweise erreicht. Andererseits kann mit einem in bekannter Weise gestalteten Innenmantel der zwischen diesem und dem Außenmantel be­ stehende Ringraum nur zum Erwärmen flüssiger Medien Verwen­ dung finden, um eine zu starke Aufheizung und Überhitzung des Strangpreßprofiles zu vermeiden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen vor allem für Luftheizgeräte geeigneten Wärmetauschereinsatz zu schaffen, der aus einem einfachen Formteil besteht, das zudem mit vergrößerten Wärmeübertragungsflächen zur Erwär­ mung von Heizluft ausgestattet ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Luftheizgerät gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die Kennzeichnungsmerkmale dieses Patentanspruches gelöst.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen beansprucht.

Durch die Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmetauscher­ einsatzes als Strangpreßteil ist es möglich, den Innenmantel mit besonders günstig gestalteten Innen- und Außenrippen zu versehen, die besonders große Oberflächen aufweisen und sich auch in dichter Anordnung am Innenmantel unterbringen lassen, ohne daß dadurch eine Formung durch Strangpressen erschwert wird. Eine Verdichtung der Innenrippen läßt sich dadurch erreichen, daß sich breite und schmale Rippen auf den Umfang verteilt abwechseln, wodurch eine weitgehende Auffächerung des Verbrennungsgasstromes in diesem Heizraum ermöglicht wird, ohne aber an den freien Innenkanten der Rippen eine zu starke Verengung der Durchströmräume zu schaffen. Um die Materialspannungen und die Wärmedurchflußwege zu verkürzen, sind die Innen- und Außenrippen am Innenmantel gegenüber­ liegend an gleicher Stelle angesetzt. An den Außenkanten der Außenrippen kann ein mindestens einseitig abstehender Quersteg vor­ handen sein, wodurch auch die nach außen wirkende Abstrahl­ fläche vergrößert wird. Zusätzliche Querfortsätze an den Außenrippen haben sich außerdem als vorteilhaft erwiesen, da sie nicht nur die Wärmeübertragungsflächen vergrößern, sondern noch in die zwischen den Rippen geführten Luft­ ströme hineinragen. Die Oberflächen der Rippen lassen sich an Strangpreßprofilen noch durch vielfältige Gestaltungs­ möglichkeiten erweitern. Als besonders günstig haben sich wellen- oder zackenförmige Oberflächen-Längsprofilierungen erwiesen. Die Rippen können sowohl durchgehend gleiche oder auch zu den freien Kanten hin sich verjüngende Querschnitte aufweisen. Eine weitere Vergrößerung der Übertragungsflächen an den Innen- und Außenrippen könnte schließlich noch durch schlangenförmige Querschnitte erzielt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen, die auch in der Zeichnung schematisiert dargestellt sind, näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Luftheizgerät,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Wärmetauscher­ einsatz gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine vergrößerte Innenrippe,

Fig. 4 einen Detailausschnitt mit geänderten Rippen,

Fig. 5 Rippen mit gewellter Oberfläche, vergrößert, und

Fig. 6 schlangenförmige Rippen.

Zwischen einem Flamm- bzw. Brennrohr 1 und einem Außen­ mantel 3 aus geeignetem Material ist ein erfindungsgemäßer Wärmetauschereinsatz 2 eingesetzt (Fig. 1). Dieser Einsatz (Fig. 2) besteht aus einem Innenmantel 4 mit Innenrippen 8 und Außenrippen 10. Der Innenmantel 4 begrenzt zusammen mit dem Flammrohr 1 einen von den aus der Brennkammer 5 umge­ lenkten Verbrennungsgasen durchströmten Heizraum 6, während Innen- und Außenmantel 4, 3 einen Ringraum 7 zum Erwärmen eines Luftstromes bilden. Die Innen- und Außenrippen sind gegenüberliegend am Innenmantel angesetzt, ihre radialen Breiten stimmen annähernd überein und sie erstrecken sich auf die ganze Länge des Innenmantels. Um möglichst viele Innenrippen unterzubringen, können sie abwechselnd in breite Innenrippen 8 und schmale Innenrippen 9 aufgeteilt sein (Fig. 4). Andererseits können die schmalen Innenrippen 9 auch durch kurze Rippenansätze 9′ ersetzt sein (Fig. 2). Diese dichte Rippenanordnung ermöglicht eine weitgehende Auffächerung des Verbrennungsgasstromes, ohne aber an den Innenkanten 11 am Flammrohr eine zu starke Kanalverengung zu schaffen. Das Flammrohr 1 kann direkt an diesen Innen­ kanten anliegen, so daß die Wärme vom Flammrohr direkt auf den Wärmetauschereinsatz übertragen wird. Das Flammrohr erstreckt sich im Innern des Wärmetauschereinsatzes 2 nach oben, wo es mit seiner oberen Austrittsöffnung kurz vor einer den Wärmetauschereinsatz bzw. dessen Innenmantel kappenförmig abdeckenden Deckenfläche 14, die zweckmäßig aufgeschweißt ist, endet. Durch diese Deckenkappe werden die im Flammrohr aufsteigenden Verbrennungsgase in den Heiz­ raum 6 umgelenkt, aus dem die Verbrennungsgase auf der Brennerseite des Einsatzes wiederum über einen Abgas­ anschluß 22 über einen Kamin od. dgl. ins Freie abgeführt werden. Im Ringraum 7 strömt die zu erwärmende Luft im Gegenstrom zu den Verbrennungsgasen im Heizraum. Dazu tritt die zu erwärmende Luft brennerseitig, oft auch durch ein Gebläse (nicht gezeichnet) beaufschlagt, in den Ringraum ein und am anderen Ende entweder direkt oder über ein Luft­ heizsystem in den zu erwärmenden Raum aus. Die im Ring­ raum 7 ebenfalls gleichmäßig auf den Umfang verteilten Außenrippen 10 tragen an ihren Außenkanten 12 Querstege 13, die sich zumindest einseitig von den Rippen erstrecken. Zweckmäßig sind noch weitere Querfortsätze 15 an den Außen­ rippen ausgebildet. Auch an den Innenrippen könnten Quer­ stege und Querfortsätze angeformt sein. Wie Fig. 1 zeigt, enden die Außenrippen mit ihren Querstegen 13 in einem Abstand vom Außenmantel 3, so daß zwischen dem meist aus einem Stahl- oder Aluminiumblech bestehenden Außenmantel und den Außenrippen keine direkte Wärmeübertragung mit folg­ licher Überhitzung des Außenmantels stattfindet. Anderer­ seits bilden die Querstege 13 zusätzliche Abstrahlflächen, so daß auch zwischen den Querstegen und dem Außenmantel noch zusätzliche wirksame Aufheizräume entstehen. Die Außenrippen tragen ebenfalls zu einer starken Auffächerung des Luftstromes bei und bewirken seine rasche und intensive Erwärmung, insbesondere durch die in die Luftströme hinein­ ragenden Querstege 13 und Querfortsätze 15. Durch das Strangpreßverfahren ist es weiterhin möglich, die Ober­ flächen der Rippen, insbesondere der Innenrippen, mit gewellten oder gezackten Oberflächen auszubilden. Gewellte Innenrippen 16 sind beispielsweise in Fig. 5 vergrößert dargestellt, wobei zusätzlich diese Rippen eine Ver­ jüngung 17 zu ihren freien Enden hin zeigen, um eine An­ passung an die auftretenden Materialspannungen zu schaffen. In Fig. 3 ist hingegen eine Innenrippe 8 mit gezackten Oberflächen vergrößert dargestellt. Wie Fig. 6 noch zeigt, können die Rippen auch im Querschnitt Schlangenform 20 aufweisen, was sich insbesondere an den Innenrippen auch in Verbindung mit gewellten oder gezackten Oberflächen gut verwirklichen läßt. In einigen der Außenrippen können noch Schraubkanäle 21 eingeformt sein, in die am Befestigungsende des Wärmetauschereinsatzes Schraubgewinde eingeschnitten werden können, um diesen auf einer Basisplatte zu befestigen.

Der erfindungsgemäße Wärmetauschereinsatz ist in seiner Ausbildung nicht auf die gezeichneten Ausführungsformen beschränkt. So können die Querstege an den Außenrippen sich noch mehr als dargestellt einander nähern und schließlich auch einen geschlossenen Stegmantel bilden, der den Ringraum nach außen abschließt und so den zusätzlichen Außenmantel 3 ersetzt. Dieser Stegmantel könnte auch von einem Wasser- Ringbehälter (nicht gezeichnet) umgeben sein.

Der erfindungsgemäße Wärmetauschereinsatz als Strangpreß­ profil läßt sich besonders vorteilhaft mit einem Basis­ block 25 verbinden, der zwei konzentrisch angeordnete Ring­ kanäle, einen Abgaskanal 26 und einen äußeren Zuluftkanal 27 bildet. Der Zuluftkanal ist an einer Stelle von einem radial abstehenden Abgasanschluß 22 durchsetzt, der von einem Mantelrohr 28 zur Bildung einer Vorwärmluftführung 29 um den Abgasanschluß umgeben ist. Der Basisblock bildet mit seiner Mittel-Ringwand 30 einen Aufsetzsockel 31 für den Innenmantel 4 des Wärmetauschereinsatzes unter Zwischenlage eines Abdichtringes 32. Auf ein den Basisblock nach innen abschließendes Zentralrohrstück 33 kann das Flammrohr 1 aufgesteckt sein, während ein Brennerrohr 35 mit seinen Gas- und Luft-Zuführungen in dieses Zentralrohrstück eingesetzt ist. Die Abgas- und Zuluftkanäle 26, 27 sind dem Heizraum 6 und dem Ringraum 7 so angepaßt, daß abgedichtete Strömungs­ räume entstehen. Am anderen, meist oberen Ende des Wärme­ tauschereinsatzes kann die im Ringraum 7 erwärmte Luft entweder direkt in den Raum austreten oder zu einem Anschluß 36 für ein Luftheizsystem zusammengeführt sein.

Claims (12)

1. Wärmetauschereinsatz von Luftheizgeräten für Kleinräume, insbesondere fahrbare Räume, wie Caravans, Wohnmobile Boote od. dgl., welcher zwischen einer von einem zylinder­ förmigen Flammrohr gebildeten Brennkammer, insbesondere für eine Befeuerung mit gasförmigen Medien und einem die Brenn­ kammer umgebenden Außenmantel angeordnet ist, sein zylinder­ förmiger Innenmantel radiale Innen- und Außenrippen aufweist und der Innenmantel an dem vom Brenner abgekehrten Ende zur Umlenkung der Verbrennungsgase aus der Brennkammer in einen zwischen Flammrohr und Innenmantel gebildeten Heizraum ab­ geschlossen ist, während Innenmantel und Außenmantel einen Ringraum für einen zu erwärmenden Luftstrom bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauschereinsatz (2) ein Strang­ preßteil mit Innenmantel (4) und radial abstehenden Innen­ rippen (8) und Außenrippen (10) ist, wobei die Innen- und Außenrippen in übereinstimmender Anordnung am Innenmantel einander gegenüberliegend angesetzt sind und die Außenrippen (10) an ihren Außenkanten (12) mindestens einen einseitig abstehenden Quersteg (13) aufweisen.

2. Wärmetauschereinsatz nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich­ net, daß am Innenmantel (4) breite und schmale Innen­ rippen (8, 9) abwechselnd angeordnet sind.

3. Wärmetauschereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenrippen (10) zu den äußeren Querstegen (13) weitere Querfortsätze (15) ausgebildet sind.

4. Wärmetauschereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Querstege (13) und/oder Quer­ fortsätze (15) an den Innenrippen (8) vorgesehen sind.

5. Wärmetauschereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Innen- und/oder Außenrippen (8,9,10) gewellte oder gezackte Längsprofilie­ rungen (16) aufweisen.

6. Wärmetauschereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrippen (8, 9) und/oder Außenrippen (10) zu ihren Innen- bzw. Außenkanten (11 bzw. 12) hin sich verjüngen.

7. Wärmetauschereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und/oder Außenrippen (9, 10) im Querschnitt schlangenförmig ausgebildet sind.

8. Wärmetauschereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrippen (8) des Innen­ mantels (4) zum Anliegen am Flammrohr (1) ausgebildet sind.

9. Wärmetauschereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenrippen (10) mit Abstand vom Außenmantel (3) enden.

10. Wärmetauschereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einige der Außenrippen (10) Schraubkanäle (21) eingeformt sind.

11. Wärmetauschereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sein Innenmantel (4) auf einen Basisblock (25) aufsetzbar ist und dadurch die konzentri­ schen Abgas- und Zuluftkanäle (26, 27) des Basisblockes an den Heizraum (6) und den Ringraum (7) des Luftheizgerätes voneinander getrennt anschließbar sind.

12. Wärmetauschereinsatz nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Abgaskanal (26) und Zuluftkanal (27) durch eine Mittel-Ringwand (30) voneinander getrennt sind, die einen Aufsetzsockel (31) für den Innenmantel (4) bildet.