DE2107597A1

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Publication number: DE2107597A1
Application number: DE19712107597
Authority: DE
Original assignee: American Standard Inc
Current assignee: Trane US Inc
Priority date: 1970-03-02
Filing date: 1971-02-17
Publication date: 1971-09-16
Also published as: FR2081613A1; CA1044695A; FR2081613B1; GB1325935A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit Wärmeaustauschern, die insbesondere für Boiler, Wasserkühler, Klimaanlagen und andere Einrichtungen zur Wärmeübertragung oder Wärmeaufnahme geeignet sind.

Bekanntermaßen weist ein Wärmeaustauscher im allgemeinen Elemente auf, durch die zwei Strömungsmittel, die durch eine Wand getrennt sind und verschiedene Temperaturen haben, veranlaßt werden, Wärme von dem einen Strömungsmittel zum anderen zu übertragen. Ein typischer oder üblicher Wärmeaustauscher enthält ein oder mehrere Rohrleitungen,

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Potentanwäife Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtich.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

t MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon1281202 · T«l«gramm-Adrt«t·: Ltpafli/Mönche* Bayer. Vweintbtmk Mönchen, Zweig«»· Oikar-von-MHIer-Rtne, Kte.-Nr. 882495 · Pojficheck-Konto: Möndien Nr. IiM OppenauerB0ra> PATENTANWALT Oft. REINHOLD SCHMIDT

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Röhren oder andere Leitungselemente, durch die ein Strömungsmittel, beispielsweise Wasser, strömt, das Wärme an ein zweites Strömungsmittel abgibt oder von ihm aufnimmt. Jede derartige Leitung kann auf ihrer äußeren Oberfläche eine Vielzahl befestigter Flügel, Rippen, Zapfen oder andere Teile tragen, die gewöhnlich auf oder in der Nähe der äußeren Oberfläche der Rohrleitung so angeordnet sind, daß sie das Wärmeübertragungsvermögen der Rohrleitung verbessern und steigern und dadurch den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung auf das durch die Rohrleitung fließende Strömungsmittel oder von diesem Strömungsmittel verbessern»

Wärmeaustauscher enthalten gewöhnlich zusätzlich zu der Rohrleitung oder den Rohrleitungen, die ein Strömungsmittel transportieren, beispielsweise Wasser, das erwärmt oder abgekühlt werden soll, ein zweites oder gasförmiges Medium, das von einem benachbarten Brenner oder von einem Kühlaggregat oder einer anderen gasliefernden Quelle abgezogen wird und veranlaßt wird, rund um die Rohrleitung oder Rohrleitungen zu strömen, um dadurch die Temperatur der durch die Rohrleitung fließenden Flüssigkeit zu veränderno Ein bekannter typischer Boiler beispielsweise, der mit einem solchen Wärmeaustauscher ausgestattet ist und in einem Wohnhaus oder Geschäftshaus benutzt wird, wobei sogar ein kleines Wohnhaus oder ein Apartment eines großen Gebäudes infrage kommt, würde so groß und sperrig, daß er einen beträchtlichen Platz zur Aufnahme und zum Schütze des Wärmeaustauschers benötigen würde. Außerdem würde der Wärmeaustauscher so kompliziert aufgebaut sein, daß gewöhnlich Fachleute und beträchtliche Zeit zu seiner Herstellung benötigt wurden, wodurch notwendigerweise seine Kosten verhältnismäßig hoch sein wurden. Der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zwischen einem gasförmigen Medium und einem flüssigen Medium würde in einer solchen Konstruktion relativ gering sein, während die Betriebskosten ziemlich hoch liegen würden. Dies sind einige nachteilige

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Paktoren, die die ernsthaften Probleme aufwerfen, denen sich die Industrie im allgemeinen bei der Forderung nach niedrigen Kosten für Wohngebäude und Gescliäftshäuser gegenübersieht, die Wärmeaustauscher für Boiler und andere Heizoder Kühleinrichtungen erfordern.

Erf indxingsgeinäß wird deshalb ein neuartiger Wärmeaustauscher zusammen mit dem notwendigen Zubehör geschaffen, das zum Aufbau beispielsweise eines Boilers notwendig ist, wobei der Wärmeaustauscher sich für einen Miniaturtyp des Boilersystems eignet, d.h. eine Boilereinrichtung, die viel kleiner als die gewöhnlichen Boilerlconstruktionen ist, wie sie derzeit gebaut und für Wohn- und Gescnäftshäuser verkauft werden. Die Wärmeaustauscherkonstruktion und die Boilersysteme, von denen der Wärmeaustauscher ein Teil ist, lassen sich relativ einfach herstellen, sind relativ klein, leicht und verhältnismäßig frei von ernsthaften und kostspieligen Wartungsproblemen und lassen sich außerdem leicht in kleine oder Miniaturboilersysteme einfügen und, falls gewünscht, auch in größere Boilersysteme, wobei es keine Rolle spielt, oh diese nun in kleinen, individuellen Stadtwohnungen oder in großen oder kleinen Wohngebäuden oder Geschäftshäusern verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher ist ganz allgemein beispielsweise eine einheitliche, zylindrische Konstruktion, die mit mehreren rund um den Umfang angeordneten, parallelen Leitungen versehen ist, durch die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, strömen kann_o Zwischen den Leitungen befindet sich ein Zwischenmassengefüge, bestehend aus mehreren getrennten und unabhängigen Zwischenmassen, von denen sich jede aus einer Vielzahl Pellets bzw» Kugeln oder Kügelchen zusammensetzt, die vorzugsweise aus Metall bestehen und untereinander sowie mit den Seitenwänden

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der beiden benachbarten Leitungen eine fest verbundene Einheit bilden, so daß eine einteilige, im wesentlichen zylindrische Struktur entsteht. In dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher ist keine der aus Kugeln bestehenden Zwischenmassen auf der Unterseite der einzelnen parallelen, rund um den Umfang führenden Leitungen angeordnet, und auch nicht auf ihrer Oberseite, Mit anderen Worten, keine der Kugeln befindet sich innerhalb des zylindrischen, tangentialen Umfangs, der die innersten Punkte der einzelnen parallelen Leitungen begrenzt, noch befindet sich irgendeine der Kugeln oder Kügelchen irgendeiner Zwischenmasse in radialer Richtung jenseits der zylindrischen Oberfläche, die die äußersten Punkte der einzelnen parallelen Leitungen begrenzt. Somit sind alle Kugeln aller einzelner Zwischenmassen zwischen den beiden genannten tangentialen, zylindrischen Umfangslinien, die die obersten und untersten Punkte der einzelnen Leitungen begrenzen. Demzufolge weist der Wärmeaustauscher ein Zwischenmassengef iige in Form eines Stundenglases auf, in der jede der einzelnen Zwischenmassen zwischen zwei benachbarten, parallelen Leitungen angeordnet ist. Eine solchermaßen zusammengesetzte Wärraeaustauscherkonstruktion läßt sich einfach und bequem herstellen und in einem zylindrischen Gehäuse zusammenbauen, so daß sie in einem Boiler oder einer anderen Wärmeiibertragungsvorrichtung verwendet werden kann.

Erfindungsgemäß läßt sich in dem mittleren oder Axialraum, der von dem oben erwähnten bandförmigen Zwischenmassengef iige gebildet wird_s das die einzelnen Zwischenmassen und die entsprechenden darin verteilten, parallelen Rohrleitungen enthält, ein Oberflächen-verbrennungsbrenner, vorzugsweise ein unter Druck stehender Oberflächenverbrennungsbrenner anordnen, so daß die von ihm erzeugte Wärme auf einer verhältnismäßig hohen Temperatur befindliche und unter einem geeigneten Druck stehende erhitzte Gase ausströmen läßt, und zwar direkt gegen die

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inneren odor unteren Oberflächen der einzelnen Rohr— *.

leitungen und gleichzeitig auoh direkt gegen die einzelnen Kugelzwischeninassen. Ein Teil des von dem Brenner gelieferten heißen.Gases wird beim Auf treffen auf die Unterflächen der einzelnen parallelen Rohrleitungen wirkungsvoll Wärme an die Flüssigkeit iti den Rohrleitungen abgeben. Ein Teil des erhitzten Gases, der Brenner liefert, wird das gleichzeitig an die Unterflächen der aus Kugeln bestehenden Zwischenmassen abgegeben, so daß die Kugeln erhitzt werden und die auf sie übertragene Wärme an die Seitenwände der parallelen Rohrleitungen weitergeleitet wird, um gleichzeitig die durch die Rohrleitungen strömende Flüssigkeit -_v zu erwärmen. Darüberhinaus durchqueren die erhitzten Gase, qj die von den Unterflächen der einzelnen parallelen Rohrleitungen abgelenkt werden, notwendigerweise Bewegungsbahnen, die sich durch die verschiedenen Kugelzwisohenmassen hindurcherstrecken, wodurch die Temperatur der Kugeln und der in den Rohrleitungen befindlichen Flüssigkeit noch weiter angehoben wird. Somit wird die Wärme der von dem Brenner gelieferten gasförmigen Verbrennungsprodukte gleichzeitig und samt und sonders auf die Seiten der parallelen Rohrleitungen längs der einzelnen verschiedenen Fronten abgegeben, die alle zusammenwirken, um die Temperatur der durch die Rohrleitung strömenden Flüssigkeit zu erhöhen. Nachdem die Gase die einzelnen Zwischenmassen M

durchquert haben, können sie durch einen Schornstein oder ■*** irgendeine andere geeignete, benachbarte Austrittsöffnung ausgetragen werden, die keinen besonderen Zug haben muß und auch keinen solchen erzeugen muß.

Das Zwischonmassengefüge der oben beschriebenen Art, das sich, wie angedeutet, aus vielen unabhängigen Zwischenmassen zusammensetzen kann, von denen jede aus einer Vielzahl Kugeln besteht, die miteinander und mit den parallelen benachbarten Rohrleitungen verbunden sind, bildet das, was

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als kreisrundes, zylindrisches Uand beschrieben werden kann. Die Abstände der Kugeln jeder Zwischenmasse sind willkürlich und bedürfen keinerlei vorherbestimmter Ordnung oder Formation. Die Abständen zwischen den Kugeln machen jede Zwischenmasse für die erhitzten Gase durchlässig, die von dem Oberflächenverbrennungsbrenner geliefert werden, aber trotz dieser vorhandenen Abstände oder Spalten können die Kugeln frei Wärme von der einen Kugel zur anderen leiten und dann an die Wände der benachbarten Rohrleitungen abgeben und damit an die durch die Rohrleitungen transportierte Flüssigkeit. Aufgrund der wahllosen Abstände der Kugeln und ihrer relativen Größen können die Verbrennungsgase ziemlich frei und wirkungsvoll die verschiedenen Zwischenmassen durchqueren, so daß eine gute, vorherbestimmte Transportgeschwindigkeit des von dem Brenner gelieferten Gases durch die kreisrunde zylindrische Bandstruktur aufrechterhalten wird. Aufgrund dieser Struktur oder Bauweise wird ein sehr großer Anteil der in den erzeugten Verbrennungsgasen enthaltenen Wärme auf die Flüssigkeit übertragen, die kontinuierlich durch die Rohrleitungen strömt, um dadurch die Temperatur der sich bewegenden Flüssigkeit auf den gewünschten Wert anzuheben. Die Kugeln oder Kügelchen der einzelnen Zwischenmassen sind groß genug, so daß nur wenige Kugeln für die Anordnung zwischen den benachbarten parallelen Rohrleitungen erforderlich sind. Die willkürlichen Abstände der Kugeln voneinander ermöglichen den freien und wirksamen üurchstrom der Verbrennungsgase durch die Zwischenmasse, um auf diese Weise die Wärme auf die einzelnen Kugeln zu verteilen, die ihrerseits die Wärme auf die Wände der benachbarten Rohrleitungen übertragen. Die im obigen Kugeln oder Kügelchen genannten Pellets weisen vorzugsweise die richtigen Abmessungen auf, d.h. sie liegen in dem richtigen Durchmesserbereich,

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falls die Pellets genau kugelförmig ausgebildet sind, so daß ihre wahllosen Abstände die poröse und optisch durchlässige Gliederung zwischen den einzelnen Rohrleitungen bilden, so daß Wärme auf die in den Rohrleitungen befindliche Flüssigkeit durch Wärmeleitung übertragen werden kann. Kein Teil der aus Kugeln bzw. allgemeiner Pellets bestehenden Zwischenmasse ist auf der Innenseite der inneren, zylindrischen, tangentiellen Oberfläche der parallelen Rohrleitungen angeordnet. Und es gibt aucii kein Teil irgendeiner Zwischenmasse dieser Art, der auf der Außenseite der äußeren zylindrischen, tangentiellen Oberfläche liegt, die die parallelen Rohrleitungen begrenzt. Dies wirkt sich nicht nur in einer erheblichen Einsparung in der Anzahl der verwendeten Kugeln aus_s sondern auch in den Kosten der Kugeln und den Kosten der Zwischenmasse. Gleichzeitig kommen die Verbrennungsgase mit der Unterseite der eiuzelnen parallelen Rohrleitungen in direkte Berührung, so daß sie unmittelbar die Temperatur der durch die Rohrleitung strömenden Flüssigkeit erhöhen.

Aufgrund der Abstände zwischen den Pellets oder Kugeln der Zwischenmasse ist die Zwischenmasse für die erhitzten Gase, die von dem Brenner geliefert werden, durchlässig, und ebenso durchlässig für irgendwelche anderen Strahlen, die durch die Gase erzeugt werden, welche von dem unter Druck stehenden Brenner verbrannt werden. Mit anderen Worten, die Abstände oder Zwischenräume zwischen den Kugeln sind bestimmend für die genauen Strömungsgeschwindigkeiten, die die erhitzten Gase aufweisen, die sich durch die einzelnen Zwischenmassen hindurchbewegen. Einige Bewegungsstrecken durch jede Zwischenmasse sind geradlinig oder nicht unterbrochen, so daß sich ein gewünschter niedriger Druckverlust elistellto

Somit treffen, wie bereits erwähnt, die erhitzten 10 9 8 3 8/1129

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und unter Druck stehenden Gase, die von dem Oberflächenverbrennungsbreuner geliefert werden, direkt und indirekt auf die üuterseiten der einzelnen parallelen Rohrleitungen, so daß ein hoher Anteil der Wärme der gasförmigen Verbrennungsprodukte den Wänden der Rohrleitungen zugeführt wird, um die durch die Rohrleitung strömende Flüssigkeit rasch zu erhitzen. Wie ebenfalls bereits erwähnt wurde, müssen die erhitzten Gase, die von den Rohrleitungen reflektiert werden, notwendigerweise aul das aus Kugeln oder, allgemeiner gesagt, Pellets bestehende Zwischengefüge auftreffen, so daß Wärme an die Seitenwände der Rohrleitungen abgegeben wird, die einen wesentlichen Beitrag zu der der Flüssigkeit innerhalb der Rolirleitungswände zugeführten Wärme liefert. Ein guter Teil der erhitzten Gase trifft auch direkt auf die Kugelzwischenmasse auf, und zwar unabhängig von der reflektierten Wärme, um dadurch die Wärmezufuhr zu der die verschiedenen parallelen Rohrleitungen durchströmenden Flüssigkeit weiter zu erhöhen. Die einzelnen Bewegungsstrecken der erhitzten Gase treffen sich nach der lieflelction bei der direkten oder indirekten Wärmezufuhr zu der die Rohrleitungen durchströmenden Flüssigkeit, um auf diese Weise schnell und wirksam die Temperatur der Flüssigkeit zu erhöhen. Dieser Prozeß geht rasch vor sich und deshalb in einem ziemlich beschränkten Raum.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung also ein Boilersystem, zu dem ein Wärmeaustauscher gehört, der eine Vielzahl im wesentlichen paralleler Rohrleitungen enthält, die zwischen zwei im wesentlichen in einheitlichem Abstand angeordneten Begrenzungen liegen, und der ferner mit einer Vielzahl Zwischenmassen ausgestattet ist, von denen jede mehrere leitfähige Körper aufweist, die zwischen den mit Abstand getrennten Begrenzungen liegen, so daß sich nur eine einzige Zwischeumasse /wischen zwei benachbarten, parallelen Rohrleitungen befindet. Hin erstes

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Strömungsmittel, beispielsweise erhitztes Gas, kann direkt auf jede der Rohrleitungen auftreffen und gleichzeitig direkt jede der Zwischenmassen anströmen, während ein zweites Strömungsmittel, beispielsweise Wasser, durch die parallelen Rohrleitungen läuft und mit dem erstgenannten Strömungsmittel im Wärmeaustausch steht.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen;

Fig. i eitle Querschnittsansicht eines Segmentelementes einer Ausführungsform des Zwischenmassengefüges, wobei eine einzige Rohrleitung und Teile zweier benachbarter aus Pellets bestehender Zwisohenmassen zu sehen sind,

Fig. 2 eine Teildraufsicht eines Abschnittes eines Zwischenmassengefüges, wobei zwei Rohrleitungen zusammen mit zwei benachbarten Zwischenmassen zu sehen sind,

Fig. 3Λ eine Querschnittsansicht eines einzigen Pellets und eines zugehörigen Überzugs, das hier Verwendung finden kann,

Figo 3B eine Querschnittsansicht einer Gruppe aus

drei Pellets, die einem Teil einer Wand einer Rohrleitung benachbart sind,

Fig. h eine perspektivische Ansicht eines Wärmeaustauschers der hier beschriebenen Art, aus der ein Oberflächenverbrennungsbrenner ersichtlich ist, der teilweise von dem Wärmeaustauscher entfernt ist,

Fig. 5 eine andere Perspektivansicht eines hier beschriebenen Wärmeaustauschers, aus der die miteinander verbundenen Rohrleitungen ersichtlich sind,

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Pig. 6 eine schema tische Darstellung eines zusammen·»

gebauten Boilersystems, das den Wärnieaustauscher enthält und in der Lage ist, ein Apartment oder ein Gebäude mit Wärme zu versorgen, und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Ausfuhrungsform eines Rohrleitungsverbindungssystems, das bei dem hier beschriebenen Wärmeaustauscher Anwendung finden kann.

In den Figo 4 und 5 ist eine allgemeine Beschreibung der Konstruktion des neuartigen Wärmeaustauschers gegeben, wobei zwei ringförmige Böden oder Befestigungsplatten MPl und PM2 zu sehen sind, die parallel zueinander angeordnet und voneinander einen Abstand aufweisen können. Beide Böden MPi und MP2 sind mit mehreren Öffnungen zur Aufnahme und Halterung mehrerer paralleler Rohrleitungen Tl bis T2^/t versehen, die beispielsweise gewöhnliche Rohre mit etwa demselben Durchmesser und etwa derselben Länge sein können. Bei der hier als Beispiel angeführten Ausführung sind alle 24 im wesentlichen parallelen Rohre Tl bis T 24 senkrecht zwischen den beiden Böden MPi und MP2 angeordnet. Die parallelen Rohre Tl bis T24 können in vier Sätzen zu je sechs Rohren gruppiert sein, also Ti bis Τ6, T7 bis T12, T13 bis T18 und Tl ■ bis T24, oder in irgendwelchen anderen Reihenanordnungen oder parallelen oder reihenparallelen Gruppen. Alle Rohre können in einem gemeinsamen Gehäuse HX untergebracht sein, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist; dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. U-förmige Kupplungsteile können zur paarweisen Verbindung der Rohre verwendet werden.

Bei der Ausfiihrungsform nach Fig. 4 kann den beiden Eintrittsrohren TCl und TC2 kaltes Wasser zugeführt werden, das nach seiner Erwärmung durch den Wärmeaustauscher lJX von den beiden Austrags-rohreu Till und T112 (siehe Fig. 5 und 7) wieder abgegeben wird, Das dom ELntrittsrohr TCi

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zugeführte Wasser wird gleichzeitig zu den beiden parallelen Rohrleitungen bzw. Rohren Tl und T12 gefördert, während das dem Eintrittsrohr TC2 zugeführte Wasser an die beiden anderen parallelen Rohre T13 und T2^;i abgegeben wird. Das Rohr Ti ist durch eine U-förmige Kupplung U12 mit dem nächsten parallelen, benachbarten Rohr T2 verbunden, während eine ähnliche U-förmige Kupplung IJ25 die parallelen Rohre T3 und Th miteinander verbindet. In gleicher Weise verbindet eine andere U-förmige Kupplung U3^ die parallelen Rohre T3 und ΤΛ. Ähnlich sind die Rohre T'* und T5 durch die Kupplung U45 miteinander verbunden, während eine andere Kupplung U5ü die Rohre T5 und T6 verbindet. Ein Ellbogenpaßstück l6 verbindet das Rohr T6 mit der Austrittsleitung Till, durch die das erhitzte Wasser ausgetragen wird. Somit sind die Rohre Tl bis T6, die einen Quadranten der parallelen Rohre bzw. Rohrleitungen des Wärmeaustauschers ilX darstellen, miteinander verbunden, so daß sie das durch das Eintrittsrohr TCl aufgenommene Wasser zum Austragsrohr THi befördern, wobei das durch die parallelen Rohre dieses Quadranten strömende Wasser die von den Verbrennungsgasen des Brenners BU entwickelte Wärme aufnehmen, um dadurch die Temperatur des Wassers auf den EWert zu erhöhen, den das aus dem Austragsrohr Till austretende Wasser haben soll. In ähnlicher Weise sind die parallelen Rohre T12 bis T7 eines anderen Quadrants miteinander in dem Wärmeaustauscher IiX verbunden, und diese Rohre ermöglichen es, daß die Temperatur des durchströmenden Wassers von den vom Brenner BU gelieferten Verbrennungsgasen angehoben wird. In gleicher Weise sind die in den anderen Quadranten befindlichen parallelen Rohre TI3 bis T18 und TI9 bis T8& miteinander verbunden, und diese anderen Quadranten dienen ebenfalls zur Temperaturerhöhung des in das Eintrittsrohr TC2 eintretenden Wassers auf einen gewünschten Wert, wonach dann das erhitzte Wasser durch das Austragsrohr Tü2 abgegeben wird.

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In Fig, 7 sind scheraatisch in perspektivischer Darstellung die vier Quadranten paralleler Rohre, die zwischen den beiden Eintrittsrohren TCl und TC2 und den beiden Austrittsrohren THi und Tn2 für das erste Strömungsmittel miteinander verbunden sind, gezeigt. Das durch die letzteren Rohre THl und Tii2 ausgetragene Strömungsmittel ist, wie bereits erwähnt, das Wasser, dessen Temperatur durch die erhitzten Gase, die das zweite Strömungsmittel darstellen, erheblich eniöht wird. Das zweite Strömungsmittel, das von dem Brenner BU geliefert wird, trifft direkt und indirekt auf alle Quadranten der parallelen Rohre und muß die aus den Pellets bzw. Kugeln bestehenden Zwischenmassen des Wärmeaustauschers iiX durchqueren.

Wie deutlicher den Fig. 5 und 6 entnommen werden kann, hat der Wärmeaustauscher HX einen axialen, länglichen, zylindrischen Raum zur Aufnahme eines Oberflächenverbrennungsbrenners BU. Dieser Brenner läßt sich, falls dies gewünscht wird, teilweise oder vollständig aus dem Wärmeaustauscher HX entfernen, indem er in axialer Richtung aus dem Wärmeaustauscher HX herausgeschoben wird, beispielsweise zu Reparatur-, Wartungs- oder Austauschzwecken, und dann in seine normale Lage innerhalb des Wärmeaustauschers HX zurückgebracht wird, so daß der normale Betrieb aufgenommen bzw. weitergeführt werden kann. Der Brenner BU besitzt eine Axialöffnung zur Aufnahme des zu zündenden Gases sowie der Luft, die in bestimmten Verhältnissen mit dem Gas vermischt wird, so daß durch den Brenner BU die Gase in der richtigen Weise gezündet und verbrannt werden, um dadurch an der Oberfläche des Brenners BU gasförmige Produkte zu erzeugen, die eine verhältnismäßig hohe Temperatur aufweisen und dazu dienen, dass durch die aus parallelen Rohren des Wärmeaustauschers HX bestehenden Quadranten zirkulierende Wasser v.u erhitzen. Die wirksame und vorher festgelegte Mischung aus Luft und Gas und die Aufrechterhaltung dos festgelegten Verhältnisses flieser beiden Komponenten sind wichtig, damit die Bildung

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toxischer Stoffe, beispielsweise Kohlenstoffmonoxid, verhindert wird, das, wenn es in beträchtlicher Menge erzeugt wird, für die in dem Gebäude befindlichen Personen gefährlich werden kann₀

Was nun den Zwischenmassenaufbau anbelangt, so zeigt Fig. 3A eine AusfUhrungsform eines Pelletelements P, das hier Verwendung finden kann. Das Pellet bzw. die Kugel kann mit einer mit G bezeichneten Metallschicht ummantelt sein. Wie klarer aus Pig_o 1 und 2 hervorgeht, sind an den entgegengesetzten Seitenwänden jedes Rohres, beispielsweise des Rohres T, zwei Zwischenmassen angebracht. Aus der schematischen Darstellung von Fig. 7 geht hervor, daß alle Rohre Tl bis T24t rund um den Umfang der axialen Mitte des Wärmeaustauschers IIX angeordnet sind, und daß sie zwischen zwei konzentrischen, tangentialen, zylindrischen Umfangen oder Grenzen liegen, nämlich dem inneren tangentialen, zylindrischen Umfang TGl und dem äußeren tangentialen, zylindrischen Umfang TG 2, wie in Figo 1 gezeigt. Die Gesamtzwischenmassenstruktur, die sich aus den vielen getrennten und unabhängigen Zwischenmassen Mi2, M23, Μ2Ί, etc. zusammensetzt, ist so angeordnet, daß jede Zwischenmasse, beispielsweise die Zwischenmasse M23, zwischen zwei benachbarten Rohren, beispielsweise T2 und T3» liegt. Somit sind alle aus Pellets bzw. Kugeln bestehenden Zwischenmassen auf Elementen angeordnet, die hier als Seiten oder Seitenwände der parallelen Rohre Ti bis T2^;t des Wärmeaustauschers IiX bezfiiohnet werden. Kein Teil jeder Zwischenmasse befindet sich auf der Unterseite des tangentialen, zylindrischen Umfangs TGl (siehe Fig. 1 und 5) und auch nicht auf der Außenseite des tangentialen, zylindrischen Umfangs TG2, der von der Achse des Wärmeaustauschers ilX weiter entfernt ist. Keine Pelletzwischenmasse umgibt irgendeines der einzelnen parallelen Rohre vollständig, damit, gemäß der vorgeschlagenen und hier beschriebenen Konstruktion, für die heißen Verbrennungsgase ein freier Zugang zur Unterseite

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der verschiedenen parallelen Rohre eschaffen wird.
D.h., es wird eine beträchtliche und bedeutende Einsparung an Material und Arbeit sowie Kosten dadurch
erzielt, daß Pellets auf der Unterseite der einzelnen parallelen Rohre und auf der Außenseite der einzelnen Rohre weggelassen werden.

Der Oberflächenverbrennungsbrenner BU wird mit Funken oder einem Zündlicht beaufschlagt und erzeugt Verbrennungsgase, deren Temperatur etwa iCg> bis 1371° C beträgt und höher liegt, und zwar in der Nähe der äußeren zylindrischen Oberfläche des Brenners. Die adiabatische Flammentemperatur für mit Luft verbranntes Erdgas liegt bei 1965° G. Falls Erdgas mit Sauerstoff verbrannt wird, so kann eine adiabatische Flammentemperatur von annähernd 3298° C angenommen werden. Unter diesen Bedingungen lassen sich hohe Wärmeströme ohne irgendwelche Vergrößerung der Einrichtung erreichen.

Die äußere Oberfläche des Wärmeaustauschers IiX ist in Fig. 6 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Diese Oberfläche kann in Form eines porösen, gewebten Tuches aus einer hitzebeständigen Faser sein, das zylindrisch geformt ist und durch das die Gase hindurchgeschickt und bei Annäherung an den Innenumfang TGl gezündet werden. Die entflammten Gase werden von dem Luftdruck beeinflußt, der von einer geeigneten Gebläsevorrichtung erzeugt wird, so daß die brennenden Gase die Unterseiten der einzelnen parallelen Rohre Tl bis T24 des Wärmeaustauschers llX
erreichen. Diese direkte Berührung mit den Unterseiten der Rohre erhöht den Wirkungsgrad der Einrichtung. Das brennende Gas trifft auch unmittelbar auf die einzelnen Zwischenraassen M12, M23, M2*t, etc, auf und strömt not~ wendigerweise durch sie hindurch» Wenn überhaupt, dann trifft nur eine sehr geringe Menge der Verbrennungsgase auf die Außenwände der parallelen Rohre Ti bis T24, die auf oder neben dem äußeren zylindrischen, tangentialen Umfang TG2 (siehe Fig. i) angeordnet sind. Gemäß dem hier

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beschriebenen Konstruktionsvorschlag sind keine Pellets jenseits ties äußeren Umfangs TG2 angeordnet, weil die Verbrennungsgase in diesem Bereich relativ kalt sind_o Die Einsparungen und Verbesserungen, die aufgrund dieses Konstruktiousinerkmals erreicht werden, sind erheblich.

Durch richtige Wahl der Größe der Pellets in bezug auf den Durchmesser der Rohre wird für die Strömung der Verbrennungsgase ein gewünschter gewundener Pfad durch die Zwischenmassen hindurchgeschaffen, ohne daß ein zu starker üruckverlust auftritt. Durch Weglassen von Pellets an allen Stellen bis auf die Seitenwände der einzelnen M

Rohre Tl bis T24 führt die geringe verwendete Anzahl der Pellets zu einer Gewichtsverringerung der Konstruktion, und die Abmessungen der Wärmeaustauschereinrichtung werden verhältnismäßig klein«,

Gemäß einer Ausführungsform des Wärmeaustauschers HX werden die einzelnen parallelen Rohre Tl bis T2k zum Transport von Wasser benutzt, das erwärmt werden soll. Die Rohre wurden aus Stahl gefertigt und wiesen einen Außendurchmesser von 16 mm auf. Die parallelen Rohre waren getrennt nebeneinander angeordnet, wobei ihr Abstand zwischen den Rohrmitten etwa 25j¹* nun betrug.

Die Pellets waren Stahlkugeln mit einem Außendurchmesser ψ

von etwa k_fk mm, und jede dieser Kugeln war mit Kupfer überzogene Obgleich die Kugeln willkürlich zwischen den Seitenwänden der einzelnen parallen Rohre angeordnet wurden, wurde die Zwischenmassenkugeln und die angrenzenden Rohre miteinander verlötet, so daß nicht nur zwischen den Stalilkugeln ein guter Wärmekontakt erzielt wurde, sondern auch zwischen den Stahlkugeln und den einzelnen Rohren, um auf diese Weise einen bandartig verbundenen Wärmeaustauseher IiX zu schaffen,, Die Dicke der Kupferhülle um jede Pelletkugel betrug etwa l/lOOO cm. Es versteht sich, daß in dem Wärmeaustauscher jeder gewünschte Druckabfall durch

* bzw. versehweißt 109838/1129

Veränderung des Durchmessers der Kugeln erreicht werden kann, falls solche für die Zwischenmassen verwendet werden, oder durch Veränderung des Abstands zwischen den Rohren, bzw. durch Veränderung beider genannter Größen.

Es leuchtet ein, daß die Abstäude zwischen den Pellets 3s den Verbrennungsgasen des Brenners BU ermöglichen, bei ihrem Durchgang durch die Zwischenmasse abgelenkt zu werden. Die Abstände zwischen den Pellets reichen aufgrund der Größe der Pellets aus, um Lichtstrahlen oder leuchtende heiße Gase in der Zwischenmasse beobachten zu können. Mangel an Liciitdurchlassigkeit ist jedoch kennzeichnend für die Zwischenmasse. Somit ermöglichen es lineare öffnungen den erhitzten Gasen des Brenners, sich ziemlich rasch durch die Zwischenmasse hindurch zum Schornstein oder zu irgendeiner anderen Abgassammelstelle zu bewegen, wobei der Druckverlust entsprechend dem Wirkungsgrad des Wärmeüberganges auf ein Mindestmaß beschränkt wird,

Durch Verlöten der zusammengesetzten Struktur jeder Zwischenmasse mit den benachbarten parallelen Rohren wird für den Wärmeaustauscher HX eine einheitliche Masse erzeugt, deren Wärmeleitfähigkeit sich für einen wirkungsvollen Wärmetransport von den erhitzten Gasen auf die durch die parallelen Rohre transportierte Flüssigkeit eignet. Wie aus Fig. 3B hervorgeht, wird durch den Verlötungsvorgang das geschmolzene Kupfer teilweise an den Berührungsstellen der einzelnen Pellets und zwischen den Pellets und den benachbarten Rohren angehäuft oder gesammelt. Der Verlötungs— Vorgang läßt sich vorzugsweise in einem Behälter dissoziierten Ammoniaks, Kohlendioxids oder in einer Vakuum-, oder irgendeiner anderen geeigneten Atmosphäre durchführen, die ausreichend lang auf einer geeigneten Temperatur gehalten wird, woraufhin das verlötete Produkt aus dem Behälter entfernt werden kann_o

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Wie aus dem Schaubild von Fig. 6 hervorgeht, das das kompakte Boilersystem zeigt, kann durch eine Leitung S, die über ein Magnetventil SV und einen Gasregler RG an eine Mischkammer MC angeschlossen ist, beispielsweise Erdgas zugeführt werden. Die Mischkammer MC steht außerdem unabhängig mit einem Gebläse BL in Verbindung, das eine vorher festgelegte Menge Luft unter einem bestimmten Druck in die Mischkammer MC einspeist. In dem System wird keine Venturi-Vorrichtung benötigt. Die Gaszufuhrleitung ist mit einer Düse ausgestattet, die in Richtung des Brenners BU weist, so daß das abgegebene Gas mit der Luft vermischt wird, die von dem Gebläse BL zugeführt wird, und das Verhältnis von Gasvolumen zu Luftvolumen konstant gehalten werden kann. Die Anordnung zum Vermischen von Luft und Gas und zur Aufrecht erhaltung eines im wesentlichen konstanten Mischungsverhältnisses, und zwar unabhängig von Änderungen des Druckes der von dem Gebläse BL zugefUhrten Luft, wird in einer parallelen Patentanmeldung beschrieben.

Das aus der Mischkammer MC austretende Gemisch wird durch eine Rohrleitung MP zum Eintritt des Brenners BU gefördert. Der Brenner BU kann irgendein Oberflächenverbrennungsbrenner sein, wobei jedoch die in der USA-Patentschrift 3 269 Vt 9 beschriebene Type bevorzugt wird.

Das Brennerelement des Oberflächenverbrennungsbrenners BU kann, falls gewünscht, ein hohles zylindrisches Bauteil sein, das aus einem hitzebeständigen, porösen, gewebten Tuch einer hitzebeständigen Faser besteht, vorzugsweise aus einem keramischen Aluminiumoxid- und Nichromdraht besteht. Dieses Tuch ist etwa 3fl5 mm dick und weist eine Webdichte auf, die einen Druckverlust des Gases von 2,5't om Wassersäule bewirkt, und zwar bei einer Gas-Luft-Strömungsgeschwindigkeit von etwa 6,1 m^J/min ürenncroberflache₀ Ein geeignetes Tuch für dia Brenneroberfläche ist bekannt als "Fiber-Frax" und wird von der Carborundum Co. hergestellt und verkauft₀ Ein solches Tuch kann eine Temperatur

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von etwa 1093 C ständig aushalten. Es ist auch für noch höhere Flammentemperatüren, die erzeugt werden können, geeignet, und zwar aufgrund des Kühleffektes der von dem Gebläse gelieferten Luft. Der Tuchhohlzylinder kann in einem entsprechenden Zylinder aus Maschendraht, der beispielsweise aus galvanisiertem Stahl besteht, angeordnet werden. Die rohrförmige Konstruktion des Brenners kann durch einen Stanldraht oder durch irgendeine andere geeignete oder bekannte Einrichtung abgestützt und stabil gehalten werden.

Wie bereits erwähnt wurde, ist der Brenner BU axial in dem Wärmeaustauscher IJX angeordnet, der die parallelen Rohre beherbergt, durch die Wasser strömt. Das beispielsweise aus einem Stadtwasserleitungssystem entnommene Eintrittswasser, das durch eine Leitung V/ strömt, fließt durch ein Füllventil FV. Das Füllventil FV kann wunschgemäß geöffnet werden, um dem Boilersystem am Anfang Wasser zuzuführen oder um Wasser zu ersetzen, das vorher verdampft ist oder aus dem Boilersystem entwichen ist.

Das Boilersystem weist eine Wasserschleife auf, die mit einer Umwälzpumpe P arbeitet, ferner die parallelen Rohre Tl bis T2^;i des Wärmeaustauschers HX und ein Grundheizelement BIi, von dem in Fig. 6 nur eines dargestellt ist. Natürlich läßt sich eine beliebige Anzahl Grundheizelemente in Reihe oder parallel schalten, falls dies gewünscht wird. Die Umwälzpumpe P erhöht den Druck des der Wasserschleife zugeführten Wassers und hält den Druck auf einem im wesentlichen konstanten Niveau. Dasselbe Wasser kann durch die Schleife wieder zurückgeführt werden, wobei die Schleife, wie bereits erwähnt, sowohl den Wärmeaustauscher UX als auch das Grundheizelement BH enthält, und dieser Umwälzvorgang kann ständig wiederholt werden.

Es wird ferner darauf hingewiesen, daß die Wassersohleife 109838/1 129

des Boilersystems an ein Ausdehnungsgemäß ET und einen gewöhnlichen Luftabscheider AL angeschlossen werden kann. Das Ausdehnungsgefäß ET nimmt die sich aufgrund von TemperatürSchwankungen des Wassers ändernde Wassermenge auf. Der Luftabscheider AL scheidet jede übermäßige Menge an Luft oder Sauerstoff ab, bzw₀ entfernt sie, die sich in der Wasserleitung gebildet hat oder in sie eingeschlossen wurde»

Ein Miuiaturboilersystem der oben beschriebenen Art kann Wasser bei einer Temperatur von etwa 66°c fördern, und diese Temperatur kann in dem System auf etwa 82° oder einen noch höheren Wert erhöht werden. Die Größe des Miniaturboilers kann beispielsweise ein Gas erfordern, das etwa 25200 Kcal/h liefert. Ein gewünschtes Luft-Brennstoffgewicht-Verhältnis kann etwa 20:1 betragene

Die Schornsteinteniperatur des Abgases kann etwa lib⁰ C betragen. Der KohlenstoffflLoxidgehalt des Abgases braucht nicht über iO $> zu liegen. Der Kohlenstoffmonoxidgehalt ist aufgrund des Verbrennungswirkungsgrades des Systems im wesentlichen null. Das Zwischenmassenvolumen der verwendeten Probe betrug nahezu 770 cm-⁷ , und das Gewicht der Pellets jeder Zwischenmasse lag bei etwa 3,6 kg. Die aus Zwischenmasse und Brenner bestehende Anordnung wog zusammen weniger als etwa 9 kg und ließ sich deshalb leicht transportieren. Der zylindrische Probewärmeaustauscher hatte einen annähernden Gesamtdurchmesser von 21,5 cm und eine Gesamtlänge von 1512 cm_o Im verpackten Zustand als Wasserheizboiler zusammen mit dem Wärmeaustaiischer, der Pumpe, den Steuerelementen und dem Zubehör betrugen die Gesamtabmessungen Breite χ Tiefe χ Höhe in cm W χ 43 χ 36. Kleinere Packungen sind leicht zu entwerfen und zu bauen.

Die Pellets brauchen beispielsweise nicht kugelförmig 109838/1 129

zu sein, sie können Elipsoide sein oder irgendeine andere regelmäßige oder unregelmäßige Körperform aufweisen, wobei sie je nach Wunsch vorzugsweise aus Metall bestehen, jedoch auch aus Plastikmaterialien gefertigt- werden können, die vorzugsweise metallisiert if erden. Ferner lassen sich die kugelförmigen Pellets durch Metallspäne oder metallische Plastikspäne oder PUlllcörperformen ersetzen. Wichtig ist jedoch, daß die Zwischenmasse eine gute Porosität für die Verbrenmingsgase aufweist oder eine gewisse Transparenz für Licht und andere Strahlen, die von den Verbrennungsgasen erzeugt werden können₀ Des weiteren lassen sich für die Pellets, obgleich diese, wie beschrieben, vorzugsweise aus Stahl gefertigt und mit Kupfer überzogen werden, auch irgendwelche anderen Materialien verwenden, und zwar für die Pellets selbst und auch für ihre Überzüge„ So können beispielsweise die Pellets aus Aluminium gefertigt werden, und die einzelnen Pellets können mit einem aus Kupfer, Aluminium oder irgendeinem anderen Metall bestehenden Lötmaterial miteinander und mit den benachbarten Rohren verlötet werden, so daß sich eine einheitliche Struktur verhältnismäßig geringen üewichts ergibt. Der hier verwendete Begriff "Pellet" soll alle diese Möglichkeiten einschließen.

Obgleich bei der hier beschriebenen und dargestellten Ausführungsform des Wärmeaustauscher 24t parallele Rohre verwendet wurden, läßt sich natürlich auch irgendeine andere Anzahl wählen, und zwar entweder in einer kreisrunden Zylinderanordnung oder in einer quadratischen oder rechteckigen Zylxnderanordnung, aber auch in jeder anderen Form, wobei jedoch in jedem Fall eine entsprechende Anzahl von aus Pellets bestehenden Zwlsohenmassen der oben beschriebenen, wählbaren Formgebung zwischen den Seitenwänden der einzelnen Rohre verlötet wird, so daß eine band- oder streifenförmige Struktur entsteht. Der Brenner sollte so ausgelegt sein, daß er zu dem Axialraum paßt, wie auch

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immer dessen Form beschaffen sein mag, um dadurch eine koordinierte Konstruktion minimaler Abmessungen zu schaffen. Eine miniaturisierte Anordnung ist eines der wesentlichen Merkmale des hier beschriebenen Gegenstandes. Darüberhinaus brauchen die Rohre des Wärmeaustauschers nicht in Quadranten angeordnet zu sein. Sie lassen sich, falls gewünscht, so miteinander verbinden, daß für das durch alle einzelnen parallelen Rohre, die den Wärmeaustauscher bilden, fließende Strömungsmittel ein ununterbrochener, gleichgerichteter Pfad entsteht, wobei jedoch auch alle möglichen anderen Schaltverbindungen, also entweder parallel oder reihenparallel, Verwendung finden können· M

Die oben genannten Temperaturen, die von der Konstruktion bei einem typischen Einbauzustand entwickelt warden, sowie die Brennetofferfordernisse des Brenners lassen sich je nach Wunsch ändern. Die Geometrie der Rohre, die Art und Beschaffenheit der Pellets und ihre willkürliche Abstandsbeziehung sowie der Druck der Verbrennungsgase sind. Faktoren, die alle die in der Vorrichtung entwickelten Temperaturen und Druckverluste bestimmen, die sieh aber so einstellen lassen, daß sie vorher festgelegte oder gewünschte Werte erreichen.

Es versteht sich, daß die hier in Verbindung mit der Erzeugung von heißem oder erwärmtem Wasser beschriebene Vor— P richtung sich schnell so einstellen läßt, daß sie zur Erzeugung von Dampf brauchbar ist, und zwar sowohl im gesättigten oder überhitzten Zustand, oder zur Erwärmung bzw* Zustandsänderung irgendeines Strömungsmittels, das gasförmig oder flüssig sein kann. Der Wärmeaustauscher HX kann, falle gewünscht, auch zu Abkühlungszwecken benutzt werden· Des weiteren können die in dem Wärmeaustauscher verwendeten Strömungsmittel, falle gewünscht, sowohl flüssig als auch gasförmig sein.

Die Abmessungen der einzelnen Bauelemente, wie sie oben erläutert sind, in Verbindung mit dem AusfUhrungsbeispiel für

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die praktische Anwendung der hier beschriebenen Vorrichtung dienen selbstverständlich nur der Erläuterung. Die gegebenen Werte lassen sich so abändern, daß sie irgendwelchen Bedingungen entsprechen und das Zwischenströmungsnittel irgendeine gewünschte Wärmeübergangs- bzw. Übertragungsbeziehung erreicht· Auch die verwendeten Rohre und Rohrleitungen und deren Abmessungen lassen sich leicht verändern, so daß sie den Erfordernissen irgendeines sich in der Praxis stellenden Problems gerecht werden.

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Claims

PATENTANS PRÜCHE

Ι«) Wärmeaustauscher zur Übertragung von Wärme zwischen einem ersten und einem zweiten Strömungsmittel, gekennzeichnet durch ein Rohr (Tl - T24), durch das das erste Strömungsmittel gefördert wird, und eine Zwischenmasse (P), die mit nur einem Teil der Außenwand des Rohres (Tl- T24) in Berührung steht und sich aus diskreten, leitfähigen Körpern zusammensetzt, zwischen denen sich Hohlräume befinden, durch die das zweite Strömungsmittel strömt, das unmittelbar gegen die Außenwand des Rohres geschickt wird und durch die zwischen den Körpern der Zwischenmasse (P) vorhandenen Hohlräume indirekt die Außenwand beaufschlagt.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Körpern der Zwischenmasse (P) befindlichen Hohlräume z.T. gewundene und z.T. geradlinige Pfade für das Hindurchströmen des zweiten Strömungsmittels durch die Zwischenmässe (P) bilden.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Brenner (BU), der das zweite Strömungsmittel mit erhöhter Temperatur abgibt, so daß dieses zweite Strömungsmittel bei dieser erhöhten Temperatur direkt und durch die Hohlräume der Zwischenmasse indirekt mit der Außenwand des Rohres (Tl- T2k) in Berührung kommt.

4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Fördervorrichtung (B), die.das zweite Strömungsmittel bei erhöhter Temperatur direkt gegen die Zwivchenmasse (P) schickt sowie gegen die Außenwand des Rohres (Tl - T24) und durch die Hohlräume der Zwischenmasse auch indirekt gegen die Außenwand des Rohres.

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5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mehrere Rohre (Tl his T24), durch die das erste Strömungsmittel transportiert wird, und ein Zwischenmassengefuge aus diskreten, leitfähigen Körpern (P)₁ die einander berühren und nur mit Teilen der Außenwände der Rohre (Ti bis T24) in Berührung stehen, so daß erhebliche Segmente der Außenwände von den leitfähigen Körpern (P) nicht berührt werden, wobei das zweite Strömungsmittel direkt gegen die Segmente der Außenwand der Rohre und durch die Hohlräume zwischen den Körpern (P) der Zwischenmasse indirekt gegen die Außenwände der Rohre schickbar ist und die Hohlräume des Zwischenmassengefüges dazu dienen, das zweite Strömungsmittel auszutragen.

6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Brenner (BU), der das zweite Strömungsmittel bei einer bestimmten erhöhten Temperatur gegen die Segmente der Außenwände der Rohre (Tl bis T24) und gegen das Zwischenmassengefuge schickt,

7ο Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (HX) in Form einer hohlen, kreisrunden, zylindrischen, bandförmigen Konstruktion ausgebildet ist, die aus einer Vielzahl von im wesentlichen parallelen Rohren (Tl bis T24) besteht, die durch eine entsprechende Anzahl Zwischenmassen (M12, M23, M34) aus diskreten Pellets (P) miteinander verbunden sind, wobei jede Zwischenmasse zwischen den Seitenwänden eines aus benachbarten, parallelen Rohren bestehenden anderen Rohrpaares angeordnet ist, wobei ferner ein erstes die Rohre durchquerendes Strömungsmittel und ein zweites Strömungsmittel vorhanden ist, das direkt auf die Außenwand jedes Rohres(Tl bis T24) und direkt auf alle Zwischenmassen (M12, M23, M34) aufschlägt, und das eine Austritteöffnung (THl, TH2) vorgesehen ist, durch die das zweite Strömungsmittel nach seinem Durchgang durch die Hohlräume zwischen den Pellets (P) der Zwischenmassen austragbar ist.

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8. Wärmeaustauscher nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Oberflächenverbrennungsbrenner (BIT), der Verbrennungsgase als zweites Strömungsmittel direkt auf die Wände der parallelen Rohre (Tl bis T24) und auf die zwischen den Rohren befindlichen Zwischenmassen (M12, M23, M34) fördert.

9. Wärmeaustauscher nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch einen koaxial innerhalb der hohlen, kreisrunden, zylindrischen, bandförmigen Zonenkonstruktion angeordneten Brenner (BU), der brennende Gase als zweites Strömungsmittel länge radialer Strömungspfade fördert, die die parallelen Rohre 'und die Zwischenmassen direkt berühren.

10« Wärmeaustauscher nach Anspruch 7> gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (HC) zum Mischen von unter Druck stehender Luft mit einem Gas und zum Verbrennen des Gemisches zur Erzeugung des zweiten Strömungsmittels, das in radialer Richtung in Strömungswegen wandert, die die parallelen Rohre (Tl bis T24) und die Zwischenmassen (Ml2, M23, M34) direkt berühren·

11. Wärmeaustauscher nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Öffnung außerhalb der bandförmigen Konstruktion zum Transport des zweiten StrömungemitteIs nach dessen Durchgang durch die Zwischenmassen an die äußere Atmosphäre·

12. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis Ii₉ gekennzeichnet durch mehrere im wesentlichen parallele Strömungsmitteltransportrohre (Tl bis T24), die zwischen zwei im wesentlichen einen einheitlichen Abstand aufweisenden, koaxialen Begrenzungen liegen, die den Rohren benachbart sind, mehrere unabhängige Zwischenmassen (M12, M23, MJ4), von denen sich jede aus mehreren leitfähigen Körpern (P) zusammensetit, die zwischen den koaxialen Begrenzungen liegen und so angeordnet sind, daß ein großer Teil jedes Rohres frei von den leitfähigen Körpern der Zwischenmasβen ist, wobei jede

Zwischenmasse einen kleinen Teil des einen Rohres mit einem

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kleinen Teil eines anderen benachbarten Rohres verbindet und Mittel (B) vorgesehen sind, mit denen ein erwärmtes Strömungsmittel direkt gegen die freien Teile jedes Rohres und gegen jede Zwischenmasse schickbar ist, um Wärme auf das Strömungsmittel zu übertragen, das von den parallelen Rohren (Tl bis T2k) transportiert wird.

15· Wärmeaustauscher nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Oberflächenverbrennungsbrenner (BU), der Gase abgibt, die als erhitztes Strömungsmittel direkt gegen die zwisohenmassenfreien Teile jedes Rohres und direkt gegen jede Zwischenmasse schickbar sind.

14· Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13» gekennzeichnet durch eine im wesentlichen zylindrische Formgebung, mehrere im wesentlichen parallele Rohre (Tl bis T24), die mit Abstand voneinander zwischen den beiden konzentrischen, zylindrischen Begrenzungen für die parallelen Rohre angeordnet sind, eine entsprechende Anzahl Zwischenmassen (H12, M23, M34) aus Pellets (P), von denen jede sich zwischen zwei benachbarten, parallelen Rohren zwischen den beiden konzentrischen, zylindrischen Begrenzungen befindet, so daß große Abstände der Außenwände der Rohre frei von Zwischenmassen sind, daß das eine Strömungsmittel in radialer Richtung so strömt, daß es direkt auf die Abschnitt· der freien Außenwände der Rohre auftrifft und auch direkt auf die Zwischenmassen aufschlägt, und daß das ^andere Strömungsmittel in Längsrichtung durch die parallelen Rohre (Tl bis T24) hindurchströmt.

15. Wärmeaustauscher nach Anspruch lh, gekennzeichnet durch einen Oberflächenverbrennungsbrenner (BU), der innerhalb der kleineren der beiden konzentrischen »ylindrisohen Begrenzungen der parallelen Rohre angeordnet ist und gasförmig· Verbrennungsprodukt· als Strömungsmittel direkt gegen dl· von Zwisohenmassen freien äußeren Wand· der parallelen Rohr· (Ti bis T24) lenkt und ebenfalls direkt

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gegen die Zwischenmassen, wobei das Strömungsmittel nach seinem Durchgang durch die aus Pellets (P) bestehenden Zwischenmassen (M12, M23, M34) abgeblasen wird.

16. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch mehrere im wesentlichen parallele Rohre (Tl bis T2k), die ein erstes Strömungsmittel befördern, eine entsprechende Anzahl Zwischenmassen (M12, M23, MJk) aus diskreten einzelnen Körpern (P), wobei die Körper jeder Zwischenmasse miteinander und mit den Seitenwänden zweier im wesentlichen paralleler Rohre verlötet oder verschweißt

sind, ohne mit den Stirnwänden der parallelen Rohre ver- m

lötet oder verschweißt zu sein oder diese in anderer Weise zu berühren, und wobei ein zweites Strömungsmittel gegen die Stirnwände der parallelen Rohre jedoch nicht gegen ihre Seitenwände gelenkt wird und dieses zweite Strömungsmittel ebenfalls die Zwischenmassen anströmt.

17. Wärmeaustauscher nach Anspruch l6, gekennzeichnet durch einen Oberflächenverbrennungsbrenner (BU), der den Stirnwänden der parallelen Rohre (Tl bis T24) benachbart ist und Gase abgibt, die das zweite Strömungsmittel bilden, das direkt auf die Wände der Rohre und ebenfalls auf die Zwischenmassen auftrifft. Jj

18. Wärmeaustauscher nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Öffnung (THl, TH2), durch die das zweite Strömungsmittel nach seinem Durchgang durch die zwischen den einzelnen Körpern (P) der Zwischenmassen (M12, M23, M34) befindlichen Hohlräume austragbar ist.

JgL Wärmeaustauscher für ein Boilersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch einen Oberflächenverbrennungsbrenner (BU), der einen zylindrischen, porösen Oberflächenkörper aufweist, der ständig zu verbrennende und in axialen Strömungswegen zu transportierende

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Gase hindurchläßt und der von den kontinuierlich brennenden Gasen erzeugten Wärme widersteht, mehrere parallele Strömungsmitteltransportrohre (Tl bis T24), die zusammen konzentrisch um den porösen Oberflächenkörper angeordnet sind, mehrere poröse Zwischenmassen (M12, M23, M34), deren Anzahl der Zahl der parallelen Rohre (Tl bis T24) entspricht, von denen jede die Seitenwände zwischen zwei benachbarten Rohren verbindet, jedoch die Wandteile der Rohre freiläßt, die an dem zylindrischen, porösen Oberflächenkörper angrenzen, wobei jede Zwischenmasse sich aus mehreren einzelnen Körpern (P) zusammensetzt, die miteinander und mit den Seitenwänden der benachbarten Rohre verlötet oder verschweißt sind, wodurch die von dem Brenner (BU) verbrannten Gase auf die nicht bedeckten Wände der Rohre auftreffen, die an dem porösen Oberflächenkörper angrenzen, und wodurch diese verbrannten Gase außerdem auf die Zwischenmassen auftreffen.

20_# Wärmeaustauscher nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zwischenmasse sich aus mehreren kugelförmigen Pellets (P) zusammensetzt, die aus Stahl bestehen und mit Kupfer beschichtet sind.

21. Wärmeaustauscher nach Anspruch 19» gekennzeichnet durch ein Gebläse (B) und eine Vorratsquelle für verbrennbares Gas, die dem Oberflächenverbrennungsbrenner (BU) ein Gemisch aus Luft und Gas in bestimmten Anteilen zuführen und diese Anteile im wesentlichen konstant halten.

22. Wärmeaustauscher nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Benutzungseinrichtung, die an die parallelen Strömungsmittel transportrolle (Tl bis T24) angeschlossen ist, »it denen die erwärmten Strömungsmittel transportiert werden, die durch die Benutzungseinrichtung strömen,,

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23. Wärmeaustauscher nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (RGSV), mit der die Anteile von Luft und Gas trotz Schwankungen in dem von dem Gebläse (B) erzeugten Druck im wesentlichen konstant gehalten werden können,,

24. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch eine bandförmige, zylindrische konstruktive Ausbildung mit mehreren Rohren (Tl bis T24) zum Transport eines ersten Strömungsmittels und mit mehreren Zwischenmassen (M12, M23, M34), deren Zahl gleich derjenigen _x der parallelen Rohre ist und von denen jede für ein zweites (| Strömungsmittel durchlässig ist, das zwischen den Seitenwänden zweier benachbarter Rohre eingefügt ist.

25. Wärmeaustauscher nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch Mittel, mit denen di« erhitzten Gase radial zu dem Wärmeaustauscher (HX) übertragbar sind.

26. Wärmeaustauscher nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch einen porösen Oberflächenkörper, der koaxial zum Wärmeaustauscher (HX) angeordnet ist und die erhitzten Gase als zweites Strömungsmittel erzeugt und in radialer Richtung auf die Rohre (Tl bis T24) und die Zwischenmassen (M12, M23, M34) überträgt. M

27· Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 26, gekennzeichnet durch eine leitfähige Wand, längs deren einer Seite das erste Strömungsmittel übertragbar ist, eine Zwiechenmasse (M) aus diskreten, leitfähigen Körpern (P), die sich einander berühren, wobei die Zwischenmasse nur einen kleinen Teil der anderen Seite der genannten Wand berührt und Zwischen-Hasse und Wand so angeordnet sind, daß das zweite Strömungemittel direkt auf einem großen Abschnitt der anderen Seite dieser Wand und indirekt durch di· Zwischenmasse gegen die ander« Seit· dieser Wand gelenkt wird.

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28. Wärmeaustauscher nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daii die leitfähigen Körper (P) der Zwischenmasse zwischen sich Hohlräume bilden, die von dem zweiten Strömungsmittel in seinem indirekten Strömungsweg zu der leitfähigen Wand durchquert werden.

29. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet durch ein Rohr (Tl bis T24), durch das das erste Strömungsmittel transportiert wird, zwei getrennte und kenntliche Zwischenmassen (M), von denen jede mehrere diskrete leitfähige Körper (P) enthält, die einander berühren und an im wesentlichen entgegengesetzten Abschnitten des Rohres befestigt sind, wobei ein großer Teil der Außenwand des Rohres von jeder der beiden Zwischenmassen getrennt ist, wodurch das zweite Strömungsmittel direkt auf die Außenwand dieses Rohres gelenkt werden kann und außerdem indirekt durch die Zwischenmassen gegen die Außenwand dieses Rohres.

30. Wärmeaustauscher nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zwischenmasse (M) aus mehreren kugelförmigen Körpern (Ρ) besteht, die gewundene Strömungswege für die indirekte übertragung des zweiten Strömungsmittels a£ die Außenwand des Rohres (Tl bis T24) bilden.

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