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Technischer Bereich
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Gebiet
der Beheizung von Industrie- und Zivilräumlichkeiten und insbesondere
auf einen Heisslufterzeuger von neuem Typ.
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Technischer Stand
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Wie
bekannt bestehen Heisslufterzeuger im allgemein aus einer Brennkammer,
in welchem die Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes
stattfindet, einem Luft Abgas-Wärmetauscher,
einer Ventilatorgruppe, die den forcierten Umlauf der Verbrennungsprodukte
herstellt, und einem Rahmenwerk, auf das die Umschließungspaneele
aufgebracht werden, die normalerweise mit einem Thermoisoliermaterial
verkleidet sind, um die Wärmestreuung
vom Heizofen zur Außenumgebung zu
beschränken.
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Die
Brennkammer wird von einem Gehäuse begrenzt,
in dessen Innerem ein Brenner für
flüssigen
oder gasförmigen
Brennstoff untergebracht ist. Ein mit der Brennkammer kommunizierender
Sammler sammelt das Abgas und befördert es zum Wärmetauscher.
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Der
Wärmetauscher
ist im allgemeinen gebildet aus einer Reihe von Platten oder Rohren,
deren Oberflächen
innen von der vom Abgas gebildeten heißen Strömung berührt werden, und außen von
der zu erwärmenden
Luftströmung.
Ein Endsammler sammelt das durch den Wärmetauscher strömende Abgas
und verbreitet es durch einen Auslaß in die Außenumgebung. Der Ventilator
kann axial oder zentrifugal sein und stellt einen Luftumlauf durch
den Wärmetauscher
her. Die mit dem Wärmetauscher
in Berührung
kommende Luft wird erhitzt und an die Umgebung zurückgeleitet.
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In
DE 199 39 017 A1 wird
ein Wärmetauscher,
insbesondere für
Heisslufterzeuger von der vorerwähnten
Art beschrieben, der aus einer Anzahl von flachen kammerartigen
Modulen besteht, die Module sind aufgestapelt und mechanisch mit
einander verbunden und stehen durch Öffnungen in den Modulen in
Strömungskommunikation
und haben die Öffnungen
umgebende Verbindungsbuchsen. Solcher Wärmetauscher kostet weniger
in der Herstellung und Wartung als andere herkömmliche Wärmetauscher, er zeigt jedoch
eine geringe Wärmewirksamkeit,
weil die Wärmeübertragung
dadurch benachteiligt ist, dass die Abgasgeschwindigkeit nicht konstant
ist, sondern bei Temperaturabfall und Verkleinerung des spezifischen
Abgasvolumens dagegen abnimmt.
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In
EP 0 431 446 A1 wird
ein Heisslufterzeuger beschrieben bestehend aus einer Brennkammer, einem
Gasbrenner, einem Luft-Abgas-Wärmetauscher,
einem Ventilator für
den forcierten Umlauf der Verbrennungsprodukte und einem Ventilator
für den forcierten
Umlauf der zu erwärmenden
Luft. Der Wärmetauscher
ist aus einer Reihe von nebeneinander angeordneten Luftrohren gebildet,
die an beiden Enden davon gestützt
werden. Die Luftrohre sind mit Abstand angeordnet, um dazwischen
die die Heizzüge
bildenden Hohlräume
vorzusehen. Die Luftrohre haben einen Durchmesser, der sich mit
dem Temperaturabfall der in den Wärmetauscher einströmenden Verbrennungsprodukte
verkleinert, damit die Strömungsgeschwindigkeit
der Verbrennungsprodukte konstant gehalten wird. Der Wärmetauscher
zeigt eine gute Wärmewirksamkeit.
Ein Nachteil des Wärmetauschers
ist jedoch, dass er recht viel Zeit beansprucht und die Herstellung
mit ziemlich hohen Kosten verbunden ist, insbesondere wegen der
umfassenden Schweißarbeiten,
die für
den Zusammenbau notwendig sind und der zum Auswerten der Schweißqualität benötigten Zeit,
bevor das Produkt verkauft werden kann.
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Beschreibung der Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Heisslufterzeuger
zu schaffen, bestehend aus einem Wärmetauscher der sich sowohl sparsam
herstellen läßt als auch
thermisch leistungsfähig
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen Heisslufterzeuger, der einen Brenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff,
einen Verbrennungsluftzugang, eine Brennkammer, einen Luft-Abgas-Wärmetauscher,
einen Ventilator, der die forcierte Strömung der Verbrennungsprodukte
herstellt, einen Gasrohrausgang, einen Ventilator zum Verwirklichen
einer forcierten Strömung
der zu erwärmenden
Luft einschließt,
worin: der Wärmetauscher aus
einer Vielzahl von paarweise angeordneten, an ihren Kanten miteinander
verbundenen parallel distanzierten Platten gebildet ist, jedes Paar
der Platten einen für
die Strömung
der Verbrennungsprodukte vorgesehenen Raum einschließt und kreisförmige Verbindungen
hat, die für
den Durchgang der Verbrennungsprodukte in und aus dem eingeschlossenen
Raum vorgesehen sind, die Paare der Platten horizontal nebeneinander
in einer distanzierten Beziehung angeordnet und mechanisch miteinander verbunden
sind und über
buchsenartige Verbindungselemente, die um die kreisförmigen Verbindungen
angeordnet sind, in einer Strömungskommunikation
stehen, die miteinander verbundenen Paare der Platten mittels Federn,
Zugbolzen und Abstandstücken
gasdicht zusammengepresst sind, dadurch gekennzeichnet, dass die
miteinander verbundenen Paare der Platten untere, mittlere und obere
Ränge gepaarter
Platten aufweisen, worin die Ränge
gegenüber
der Strömungsrichtung
der Verbrennungsprodukte serienmäßig angeordnet
sind, die Strömungsrichtung
der Verbrennungsprodukte im mittleren Rang entgegengesetzt zur Strömungsrichtung
der Verbrennungsprodukte im unteren und oberen Rang ist, und die
Paare der Platten in den Rängen
anzahlmäßig und
abstandmäßig mit
dem Temperaturabfall und der Reduzierung des spezifischen Volumens
der Verbrennungsprodukte abnehmen, so dass eine konstante Strömungsgeschwindigkeit
der Verbrennungsprodukte im Wärmetauscher
beibehalten wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun mehr im einzelnen anhand der anliegenden Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht im Aufriß des
Inneren des erfindungsgemäßen Heisslufterzeugers,
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2 eine
Ansicht im Querschnitt des Heisslufterzeugers, entlang der Linie
II-II von 1,
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3 eine
Ansicht im Querschnitt des Heisslufterzeugers, entlang der Linie
III-III von 1,
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4 eine
Ansicht im Längsschnitt
des Brenners des erfindungsgemäßen Heisslufterzeugers,
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5 eine
Ansicht im Querschnitt des Brenners des Heisslufterzeugers, entlang
der Linie V-V in 4,
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6 und 7 eine
Draufsicht des oberen beziehungsweise des unteren Teils einer Platte
des Wärmetauschers
des erfindungsgemäßen Heisslufterzeugers,
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8 eine
Ansicht im Querschnitt der Platte von 6, entlang
der Linie VIII-VIII von 6,
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9 eine
Längsansicht
der Platte von 6, entlang der Linie IX-IX von 6,
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10 eine
Ansicht im Schnitt eines Verbindungselements zwischen einem Paar
Platten des Wärmetauschers
des erfindungsgemäßen Heisslufterzeugers,
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11 eine
teilweise Ansicht im Schnitt des Verbindungselements von 10,
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12 eine
Draufsicht von dem Verbindungselement von 11, und
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13 eine
teilweise Ansicht im Längsschnitt
von dem Wärmetauscher
des erfindungsgemäßen Heisslufterzeugers.
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Beste Weise für die Ausführung der Erfindung
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Nun
mit Bezug auf 1, 2 und 3, zeigen
diese Figuren einen erfindungsgemäßen Heisslufterzeuger, der
im gesamten mit GA bezeichnet wird.
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Der
Heisslufterzeuger besteht aus einem Brenner 1 für flüssigen oder
gasförmigen
Brennstoff atmosphärischer
Art, der eine korrekte Menge von einem aus einem Elektroventil 2 ausgegebenen
Brennstoff mit in der Luft vorhandenem, mittels eines Sauganschlusses 3 angesaugtem
Sauerstoff mischt und eine radialartige Flamme 9 bildet.
Die bei der Verbrennung erzeugten Gase werden, nachdem sie eine Umkehr
ihrer Strömung
in der Brennkammer 4 erfahren haben, in anschließende Ränge von
Abgas-Austauschrohrelementen geleitet, die parallel verbunden sind
und einen horizontalen Austauscher 5 bilden. Die Verbrennungsprodukte
werden von einem zentrifugalen Ventilator 6 angesaugt und
werden, nachdem sie ihre Wärme
an die Luft im Wärmetauscher abgegeben
haben, durch den Auslaßanschluß 7 nach
außen
abgestoßen.
Zu erwärmende
Luft wird über
einen axialen oder zentrifugalen Ventilator 8 durch den
Wärmetauscher
forciert, strömt
entlang der Oberfläche
des Wärmetauschers
und erwärmt sich
bei der Berührung
damit.
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4 und 5 zeigen
einen Brenner des erfindungsgemäßen Heisslufterzeugers.
Der Brenner 1 weist innen ein Venturi-Rohr 10 auf
von derartiger Geometrie, dass ein Betrieb mit einer vorwiegenden Menge
primärer
Luft P und einer reduzierten Menge sekundärer Luft S gestattet ist. Zusätzlich weist
die Außenfläche 11 von
Brenner 1 eine Reihe von Löchern 12 mit unterschiedlichem
Durchmesser auf, um die Bildung von einer über einen halbkreisförmigen Bogen
des Querschnitts des Brenners verteilten Flamme zu ermöglichen
und die maximale Flammenhöhe
am äußersten
Ende des halbkreisförmigen
Bogens und die geringste Flammenhöhe am Mittelpunkt des halbkreisförmigen Bogens
aufzuweisen. Auf diese Weise wird eine wirksame Wärmeverteilung
in der Brennkammer 4 erreicht.
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6 bis 9 zeigen
die Platte 13 des Wärmetauschers.
Die Platte 13 hat eine Reihe von querliegenden, wirbelerzeugenden
Abdrücken 14 für das Gas,
die hohe Wirksamkeit und beschränkten Druckverlust
gewährleisten,
und ein Paar quetschfeste Abstandsabdrücke 15, die den Oberteil
und den Unterteil der Platte von einander im Abstand zu halten ermöglichen.
Um den Zusammenbau der Platte zu erleichtern, sind Höhenablehrabdrücke 16 sowie kreisförmige Verbindungen 17 zum
gegenseitigen Verbinden der Platten vorgesehen, um den Wärmetauscher
zu bilden.
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10 bis 12 zeigen
das Verbindungselement 18, das ein gegenseitiges Verbinden
von einem Paar Platten 13 des Wärmetauschers ermöglichen,
die waagrecht übereinander
angebracht sind. Das Verbindungselement 18 gewährleistet
die Abdichtung der Platten 13 auch ohne Schweißen. Das Verbindungselement
zeigt Wärmezerstreuflügel 19 sowie
einen ausgekeilten Abschnitt 20 mit einer ausgedehnten
Berührungsfläche. Das
Verbindungselement ist derart gestaltet, dass es als Sammler für die Verbrennungsprodukte
dient, die von der unteren Platte zur oberen Platte des Wärmetauschers
strömen.
Die Verbindung zwischen den Platten des Wärmetauschers wird mittels Druckkontakt
zwischen den Oberflächen
der Platten 13 und der Oberfläche des Verbindungselements 18 erhalten.
Die kreisförmige Gestalt
der Platten 13 ist an der Außenfläche vorgenommen, um eine wirksame
Abkühlung
des Materials, eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit gegenüber der
Druckspannung und einen geringen Druckabfall zu verwirklichen. Zusätzlich,
aufgrund der konischen Form der Gestalt, ist die Berührungsfläche mit
dem Verbindungselement so ausgedehnt wie möglich und ermöglicht den
Ausgleich von normalen Fertigungstolleranzen.
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Wie
aus 13 ersichtlich, wird die Druckkraft, die die Platten
des Wärmetauschers
zusammenhält,
mittels Federn 21, Zugbolzen 22 und Abstandstücke 23 erreicht.
Der Zugbolzen 22, zusammen mit den Abstandstücken 23,
garantieren ein korrektes Positionieren der Platten 13 mit
einem bestimmten Abstand von einander und die die Zugbolzen 22 umgebenden
Federn 21 schaffen eine konstante seitliche Druckkraft
auf die Platten 13, bei Kompensieren der durch Temperaturschwankungen hervorgerufenen
normalen Ausdehnungen.
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Der
vorliegenden Erfindung gemäß ist es möglich, die
Anzahl und den Abstand von den jeden Rang bildenden Platten zu ändern, um
die Geschwindigkeit der Verbrennungsprodukte konstant zu halten,
wenn deren Temperatur und spezifisches Volumen sich verringern,
was sich aus dem Wärmeaustausch
mit der Luft ergibt. Dies gestattet den Wirkungsgrad des Wärmeaustausches
auf das höchste zu
steigern und den Wärmetauscher
den verschiedenen gestellten Wärmeaustauschanforderungen
anzupassen