EP0706013B1 - Gaswärmeaustauscher - Google Patents

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EP0706013B1
EP0706013B1 EP95111631A EP95111631A EP0706013B1 EP 0706013 B1 EP0706013 B1 EP 0706013B1 EP 95111631 A EP95111631 A EP 95111631A EP 95111631 A EP95111631 A EP 95111631A EP 0706013 B1 EP0706013 B1 EP 0706013B1
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EP
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chamber
heat exchanger
gas heat
space
fluid
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EP95111631A
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EP0706013A1 (de
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Marco Culzoni
Alessandro Soavi
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Angelo Po Grandi Cucine SpA
Original Assignee
Angelo Po Grandi Cucine SpA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/08—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes
    • F24H3/087—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/32—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens
    • F24C15/322—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens with forced circulation

Definitions

  • the invention relates to a gas heat exchanger with a furnace space, a burner chamber, an outer chamber surrounding it and heat exchanger tubes for the combustion gases that make up the furnace space pull through and open into the burner chamber, the Space between the outer chamber and the burner chamber with a fluid can flow through.
  • Such a gas heat exchanger is already, for example known from EP-A-519 303.
  • the burner chamber in its ceiling is one of the number of heat exchanger tubes corresponding number of exhaust openings on which with a tapering towards the heat exchanger tubes Circumferential edge are provided.
  • the one surrounding the burner chamber Outer chamber has openings aligned with the exhaust openings on, each also with one towards the heat exchanger tubes tapered peripheral wall are provided and on each attached to a heat exchanger tube essentially gas-tight is where the space between the inner wall of the Outer chamber and the outer wall of the burner chamber in the direction on the annular gap between the peripheral walls of the exhaust openings and the openings communicate with the ambient air and can be flowed through by air.
  • the object of the present invention is to provide a known gas heat exchanger to train such that its efficiency is improved by simple constructive means.
  • this task is based on a generic Gas heat exchanger by the characteristics of the characteristic Part of the main claim 1 solved. So it says in addition at least one guide channel for guidance to the heat exchanger tubes from the space between the outer chamber and the burner chamber escaping fluid in contact with the furnace chamber and / or the wall thereof. Here this will be in the space between the outer chamber and the burner chamber flowing fluid over the hot outer wall of the burner chamber heated and then through the guide channel that the Furnace room additionally heated, directed. This will not only the waste heat of the combustion gases arranged in the burner chamber Gas burner used, but also as a secondary heat source heated burner chamber wall, which otherwise the heat in the would radiate environment.
  • the guide channel not only for heating, but also for targeted cooling of the Furnace chamber if there is a correspondingly pre-cooled fluid, only briefly in contact with the hot wall of the burner chamber has come through.
  • a structurally preferred embodiment can consist in that the at least one additional guide channel the furnace chamber similar to how the heat exchanger tubes pass.
  • the guide channel can also be placed around the furnace space and thus additionally heat the furnace space via its outer wall. It is also possible that, on the one hand, a guide channel guides the furnace chamber runs through, while on the other hand a flat guide channel wholly or partially led around the outer surface of the furnace chamber is.
  • the one flowing through the space between the outer chamber and the combustion chamber Fluid can be similar via conventional heat convection the chimney effect - set in motion.
  • the Fluid by means of a fan or a pump - i.e. in the form forced convection - to be set in motion.
  • the fluid can also move through the combustion gases be transferred.
  • the fluid is advantageously already set in motion before it flows around the furnace chamber within the guide channel or flows through it.
  • FIG. 1 shows a burner chamber 10 with a gas burner 12, that of an outer chamber 14 leaving a gap 16 is surrounded. Extends above the outer chamber 14 there is an oven space 18.
  • the oven space 18 is made of heat exchanger tubes 20 pulled through, the gas-tight in the ceiling 24 of the Open the burner chamber 10. Inside the ceiling 24 of the burner chamber 10, which is designed as a heat shield, are openings 26 provided at the points where the heat exchanger tubes 20 flow into.
  • Around the outer wall 30 of the furnace chamber 18 around a guide channel 28 is guided, which with the space 16 between the outer wall 32 of the burner chamber and the outer chamber 14 is formed. In the space 16 is by means of a fan 34 blown ambient air.
  • the in the space 16 ambient air blows in over the hot outer wall 32 of the burner chamber and is thereby heated.
  • the corresponding heated air then flows through the guide channel 28 around the outer wall of the furnace space 30 and thus leads to a additional heating of the furnace chamber 18.
  • the guide channel 28 opens into a fume cupboard 22, as does the heat exchanger tubes 20.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the invention shown that, as far as the differences in the following are not in the are explained individually, otherwise as the embodiment according to Fig. 1 is constructed.
  • the guide channel 28, which is also tubular here, opens also here in the intermediate space 16, as shown in FIG. 2 is.
  • no opening 26 is provided.
  • a gap 34 of the burner chamber 10 is left open. Here you can through the hot wall 32 or 24 heated air into the guide channel 28 flow in.
  • 3 and 4 are examples of how corresponding Guide channels 28 can be arranged. These lead to these embodiments similar to the embodiment 2 in the cover 38 of the outer chamber 14 and are connected to the space 16.
  • the burner chamber 10 two heat shields 24 side by side arranged in which the corresponding openings 26 except are on which the heat exchanger tubes not shown here 20 connect.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Gaswärmeaustauscher mit einem Ofenraum, einer Brennerkammer, einer diese umgebenden Außenkammer und Wärmetauscherrohren für die Verbrennungsgase, die den Ofenraum durchziehen und in die Brennerkammer einmünden, wobei der Zwischenraum zwischen der Außenkammer und der Brennerkammer mit einem Fluid durchströmbar ist.
Ein derartiger Gaswärmeaustauscher ist beispielsweise bereits aus der EP-A-519 303 bekannt. Bei dieser bekannten Lösung weist die Brennerkammer in ihrer Decke eine der Anzahl der Wärmetauscherrohre entsprechende Anzahl von Abgasöffnungen auf, welche mit einer in Richtung auf die Wärmetauscherrohre sich verjüngenden Umfangsrand versehen sind. Die die Brennerkammer umgebende Außenkammer weist mit den Abgasöffnungen ausgerichtete Öffnungen auf, die jede ebenfalls mit einer in Richtung auf die Wärmetauscherrohre sich verjüngende Umfangswand versehen sind und auf den jeweils ein Wärmetauscherrohr im wesentlichen gasdicht befestigt ist wobei der Raum zwischen der Innenwandung der Außenkammer und der Außenwandung der Brennerkammer in Richtung auf den Ringspalt zwischen den Umfangswänden der Abgasöffnungen und der Öffnungen mit der Umgebungsluft in Verbindung steht und von Luft durchströmbar ist. Durch diese besondere Ausgestaltung der Abgasöffnungen der Brennerkammer und der Öffnungen der Außenkammer um jede Abgasöffnung herum wird jeweils eine Venturi-artige Düse gebildet, durch welche Luft aus dem Zwischenraum zwischen Außenkammer und Brennerkammer durch die Abgase angesaugt wird. Hierdurch wird es erreicht, daß insbesondere die Anschlußstelle für die Wärmetauscherrohre und die Decke des Außenraumes gekühlt wird. Bei dieser Lösung wird aber die Luft aus dem Ringspalt zwischen der Brennerkammer und Außenkammer immer zusammen mit den Verbrennungsgasen durch die Wärmetauscherrohre geleitet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen bekannten Gaswärmeaustauscher derart weiterzubilden, daß sein Wirkungsgrad durch einfache konstruktive Mittel verbessert wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ausgehend von einem gattungsgemäßen Gaswärmeaustauscher durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs 1 gelöst. Demnach steht zusätzlich zu den Wärmetauscherrohren zumindest ein Führungskanal zur Führung des aus dem Zwischenraum zwischen Außenkammer und Brennerkammer austretenden Fluids mit dem Ofenraum und/oder der Wand desselben in Kontakt. Hier wird das im Zwischenraum zwischen Außenkammer und Brennerkammer strömende Fluid über die heiße Außenwandung der Brennerkammer aufgeheizt und anschließend durch den Führungskanal, der den Ofenraum zusätzlich aufheizt, geleitet. Hierdurch wird nicht nur die Abwärme der Verbrennungsgase der im Brennerraum angeordneten Gasbrenner genutzt, sondern auch als sekundäre Wärmequelle die aufgeheizte Brennerkammerwand, die ansonsten die Wärme in die Umgebung abstrahlen würde.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Führungskanal nicht nur zum Aufheizen, sondern auch zum gezielten Abkühlen des Ofenraums dienen, wenn hier ein entsprechend vorgekühltes Fluid, das nur kuzzeitig mit der heißen Brennerkammerwand in Berührung gekommen ist, durchgeleitet wird.
Eine konstruktiv bevorzugte Ausgestaltung kann darin bestehen, daß der mindestens eine zusätzliche Führungskanal den Ofenraum ähnlich wie die Wärmetauscherrohre durchzieht. Der Führungskanal kann aber auch flächig um den Ofenraum herum gelegt sein und somit den Ofenraum zusätzlich über dessen Außenwandung beheizen. Es ist auch möglich, daß einerseits ein Führungskanal den Ofenraum durchzieht, während andererseits ein flächiger Führungskanal um die Außenfläche des Ofenraums ganz oder teilweise herumgeführt ist.
Das den Zwischenraum zwischen Außenkammer und Brennkammer durchströmende Fluid kann über die übliche Wärmekonvektion - ähnlich dem Kamineffekt - in Bewegung versetzt werden.
Zusätzlich kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Fluid mittels eines Ventilators oder einer Pumpe - also in Form einer erzwungenen Konvektion - in Bewegung gesetzt werden.
Schließlich kann das Fluid auch über die Verbrennungsgase in Bewegung versetzt werden.
Vorteilhaft wird das Fluid bereits in Bewegung versetzt, bevor es innerhalb des Führungskanals um den Ofenraum herumströmt bzw. diesen durchströmt.
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1:
einen Schnitt durch einen Teil eines Gaswärmeaustauschers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2:
einen vergrößerter Querschnitt in einer Darstellung ähnlich gemäß derjenigen gemäß Fig. 1 mit einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3:
eine Draufsicht auf die Außenkammerdecke von der Brennerkammer aus gesehen einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 4:
eine ähnliche Darstellung gemäß Fig. 3, jedoch eine vierte Ausführungsform der Erfindung darstellend.
In Fig. 1 ist ein Brennerraum 10 mit einem Gasbrenner 12 dargestellt, der von einer Außenkammer 14 unter Freilassung eines Zwischenraumes 16 umgeben ist. Oberhalb der Außenkammer 14 erstreckt sich ein Ofenraum 18. Der Ofenraum 18 ist von Wärmeaustauscherrohren 20 durchzogen, die gasdicht in die Decke 24 der Brennerkammer 10 einmünden. Innerhalb der Decke 24 der Brennerkammer 10, die als Hitzeschutzschild ausgebildet ist, sind Öffnungen 26 an den Stellen vorgesehen, an denen die Wärmeaustauscherrohre 20 einmünden. Um die Außenwand 30 des Ofenraums 18 herum ist ein Führungskanal 28 geführt, der mit dem Zwischenraum 16 zwischen der Außenwandung 32 des Brennerraumes und der Außenkammer 14 gebildet ist. In den Zwischenraum 16 wird mittels eines Ventilators 34 Umgebungsluft geblasen. Die in den Zwischenraum 16 eingeblasene Umgebungsluft streicht über die heiße Außenwandung 32 der Brennerkammer und wird dadurch erwärmt. Die entsprechend erwärmte Luft strömt dann durch den Führungskanal 28 um die Außenwandung des Ofenraumes 30 und führt somit zu einer zusätzlichen Erwärmung des Ofenraumes 18. Der Führungskanal 28 mündet wie auch die Wärmeaustauscherrohre 20 in einen Abzug 22.
In der Fig. 2 wird eine alternative Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die, soweit die Unterschiede im folgenden nicht im einzelnen erläutert sind, ansonsten wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1 aufgebaut ist. Der erste wesentliche Unterschied bei dieser Ausführungsform gegenüber derjenigen nach Fig. 1 besteht darin, daß der Führungskanal 28 parallel zu den Wärmeaustauscherrohren 20 durch den Ofenraum 18 hindurchgeführt ist. Der Führungskanal 28, der hier auch rohrförmig ausgebildet ist, mündet auch hier in den Zwischenraum 16, wie das in Fig. 2 dargestellt ist. Im Unterschied zu den Wärmeaustauscherrohren 20 ist an der entsprechend gegenüberliegenden Stelle in der Abdeckung des Brennerraums 10 keine Öffnung 26 vorgesehen. Darüber hinaus ist zwischen dem freien Ende des Führungskanals 28 und der Abdeckung des Brennerraums 10 ein Spalt 34 freigelassen. Hier kann die durch die heiße Wandung 32 bzw. 24 aufgeheizte Luft in den Führungskanal 28 einströmen. Ein weiterer Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht hier darin, daß kein Ventilator zur Erzeugung einer Zwangskonvektion vorhanden ist, sondern daß in der Außenkammer 14 lediglich eine entsprechende Öffnung 36 zur Umgebung freigelassen ist, die das Einströmen von Umgebungsluft ermöglicht. Dabei wird in diesem Ausführungsbeispiel die aufzuheizende Umgebungsluft durch thermische Konvektion in Bewegung versetzt.
In den Fig. 3 und 4 ist beispielhaft erläutert, wie entsprechende Führungskanäle 28 angeordnet werden können. Diese münden gemäß diesen Ausführungsbeispielen ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 in die Abdeckung 38 der Außenkammer 14 ein und stehen mit dem Zwischenraum 16 in Verbindung. In der Ansicht von unten gemäß den Fig. 3 und 4 sind mit 32 die Seitenwandungen der Brennerkammer 10 bezeichnet. Hier sind unterhalb der Abdeckung der Brennerkammer 10 nebeneinander zwei Hitzeschutzschilde 24 angeordnet, in denen die entsprechenden Öffnungen 26 ausgenommen sind, an denen die hier nicht näher dargestellten Wärmeaustauscherrohre 20 anschließen.

Claims (7)

  1. Gaswärmeaustauscher mit einem Ofenraum (18), einer Brennerkammer (10), einer diese umgebenden Außenkammer (14) und Wärmetauscherrohren (20) für die Verbrennungsgase, die den Ofenraum (18) durchziehen und die in die Brennerkammer (10) einmünden, wobei der Zwischenraum (16) zwischen der Außenkammer (14) und der Brennerkammer (10) mit einem Fluid durchströmbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zumindest ein Führungskanal (28) zur Führung des aus dem Zwischenraum zwischen Außenkammer (14) und Brennerkammer (10) austretenden Fluids in Kontakt mit dem Ofenraum (18) und/oder der Wand desselben steht.
  2. Gaswärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Führungskanal (28) zum Aufheizen oder Abkühlen des Ofenraums (18) dient.
  3. Gaswärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Führungskanal (28) den Ofenraum (18) durchzieht und/oder um diesen herumgelegt ist.
  4. Gaswärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid über Wärmekonvektion in Bewegung versetzt wird.
  5. Gaswärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid mittels eines Ventilators (34) oder einer Pumpe, d.h. mittels erzwungener Konvektion, in Bewegung versetzt wird.
  6. Gaswärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid über Verbrennungsgase in Bewegung versetzt wird.
  7. Gaswärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid in Bewegung versetzt wird bevor es innerhalb des Führungskanals (28) um den Ofenraum (18) herumströmt bzw. diesen durchströmt.
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