DE3210990C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zur Erwärmung eines gasförmigen Mediums nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 34 67 179 bekanntgeworden und umfaßt eine geschlossene Kammer mit einem zur Umgebungsatmosphäre geschlossenen, von der Kammer über einen Ventilator in die Kammer zu­ rückgeführten Luftkreislauf mit einem dort eingebauten Ven­ tilator, über den die Luft ständig umgewälzt wird, wodurch die Temperatur im Inneren aufgeheizt wird. Zum einen ist aber der Wirkungsgrad bei dieser Vorrichtung beschränkt. Zum anderen handelt es sich hierbei um ein geschlossenes System mit heftiger Lumftumwälzung, bei der die Luft ständig von der Kammer über den Ventilator und die nachfolgende Luftleitung wieder in die Kammer zurückgeführt wird. Zudem kann mit dieser gegenüber der Umgebung vollständig ab­ gedichteten Kammer Außenwärme nicht und vor allem feuchte Gegenstände nur schlecht getrocknet werden, da die dann gegebenenfalls dampfhaltige Luft aus dem Inneren der Kam­ mer nicht ohne Unterbrechung des Aufheizvorganges entfernt werden kann.

Bei der aus der US-PS 39 58 552 bekannten Vorrichtung zum Aufheizen von gasförmigen Medien wird zwar auch ein Ven­ tilator mit hoher Kapazität verwendet, der die Luft ständig im Inneren umwälzt. Vor allem aber erfolgt der Aufheizvor­ gang hier über ein zusätzliches Aufheizelement, beispiels­ weise einen Heizwiderstand, der die Primärenergiequelle dar­ stellt.

Bei der aus der CH-PS 2 22 858 bekannten Trocknungsein­ richtung handelt es sich um eine seit langem bekannte Vor­ richtung mit Heizelementen, wobei die so erwärmte Luft mit­ tels eines Ventilators in einem Kammerinneren umgewälzt wird.

Aus der DE-PS 8 13 744 ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Trocknen von Spinnkuchen, Spulen und dergleichen unter Vakuum bei Wärmeübertragung durch umgewälzte Brü­ den bekanntgeworden. Dieses Trocknungsverfahren wird in einem geschlossenen Raum unter Vakuum durchgeführt, wo­ bei eine Wärmeübertragung von separaten in der Vorrichtung vorgesehenen Heizkörpern an das Trockengut durch umge­ wälzte Brüden erfolgt. Zur Herstellung des Vakuums muß an einem Anschlußrohr separat die Luft im Inneren des Vor­ richtungsgehäuses abgesaugt werden. Der gezeigte Ven­ tilator dient nur zur Umwälzung der Brüden, ohne daß da­ bei selbst Wärme erzeugt wird.

Aus dem "Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik" von "Recknagel/Sprenger", 79/80 Seiten 319 und 447 ist der grundsätzliche Aufbau einer elektrischen Speicherheizung zur Erzeugung und Abgabe von erwärmter Luft beziehungs­ weise einer Heizung zur Aufwärmung von umgewälztem Warm­ wasser bekanntgeworden. Die Wärmeerzeugung erfolgt aber hier in traditioneller Weise durch elektrische Aufheizung oder mittels Ölbrenner.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von dem eingangs geschilderten Stand der Technik, eine Heizvor­ richtung zur Erwärmung eines gasförmigen Mediums zu schaf­ fen, mittels derer auch an von der Heizvorrichtung getrennt liegenden Stellen eine Erwärmung durchgeführt werden kann. Dabei soll die Heizvorrichtung selbst einen Beitrag zur Reduzierung des Energieverbrauches leisten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die vorliegende Erfindung kann von einer die Heiz­ vorrichtung umfassenden Kammer über einen dort vorgesehenen Zu- und Ablauf das in der Kammer erwärmbare Medium zum gewünschten Einsatzzweck abgeleitet werden. Durch in der Kammer angeordnetes Wärmespeichermaterial kann der Wärme­ speichereffekt noch verbessert werden.

Möglich ist auch, daß innerhalb der Kammer zwischen dem Zu- und Ablauf eine spulenförmige Leitung zur Erwärmung des durch diese Leitung strömenden Wärmemediums montiert ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt im einzelnen

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Heizvorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungs­ beispiel der Heizvorrich­ tung;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel der Heizvor­ richtung;

Fig. 4 eine Frontansicht eines weiteren Ausführungs­ beispieles der Heizvorrich­ tung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nach­ folgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Mit 1 ist eine geschlossene Kammer von rechteckigem Quer­ schnitt mit vier Außenwänden 2 bezeichnet. Die Außenwand 2 weist einen hitzeisolierenden und hitzebeständigen Aufbau auf. Mit 3 ist ein Wärmespeichermaterial bezeichnet, das gegebenenfalls in die Kammer 1 gegeben werden kann. Mit 4 ist eine Durchtrittsöffnung bezeichnet, die in einer gewünschten Wand der Kammer 1 ein­ gebaut ist. Die Durchtrittsöffnung 4 steht mit einem Luftauslaß 4 a in Verbindung.

In der Durchtrittsöffnung 4 ist eine Luftrei­ bungshitze-Erzeugungseinrichtung X mit einem Ventilator ª eingebaut. Die Luftreibungshitze-Erzeugungseinrichtung X bewirkt eine Reduzierung des Luftdruckes in der Kammer 1, bis sich dieser auf ein Gleichgewichtsniveau einregelt. Der Ventilator ª ist mit einem Propeller oder derglei­ chen mit mehreren Flügeln 6 versehen, die durch einen Motor 5 in Drehung versetzt werden können. Jeder Flügel 6 weist eine bestimmte Neigung derart auf, daß die Luft innerhalb der Kammer 1 gleichmäßig angesaugt und nach außen abge­ geben werden kann. In einem Drehbereich des Ventilators ª ist ein Reibungshitze-Erzeugungsbereich A gebildet, in dem die Luft durch Reibung aufgeheizt wird. Vorzugsweise ist die Luftreibungshitze-Erzeugungseinrichtung X stärker in Richtung nach innen auf die Wand 2 der Kammer 1 zu liegend eingebaut, um einen Wärmeverlust zu vermeiden.

Mit 7 ist ein Zylindergehäuse als Träger für den Motor 5 bezeichnet. Das Zylindergehäuse 7 ist mit einem Luftabzugs­ kanal 8 versehen und trägt den Motor 5 über vier Stütz­ träger 9. Ferner kann, soweit notwendig, der Luftabzugs­ kanal 8 durch eine Abschirmplatte abgedeckt werden, wo­ durch eine Wärmeabstrahlung der Hitzeerzeugungskammer 1 vermieden wird.

Die Kammer 1 ist an einer ihrer Seitenwände mit zumindest einer Öffnung versehen, an die ein Ablauf 10 zur Weiter­ leitung der aufgeheizten Luft anschließbar ist.

Sofern notwendig kann diese Öffnung geschlossen und wieder geöffnet werden.

Der Motor 5 kann manuell oder automatisch entsprechend der eingestellten Temperatur in der Kammer 1 an- oder abge­ schaltet werden. Der Aufbau ist jedoch nicht in Fig. 1 ge­ zeigt. Wahlweise können Temperatursteuereinrichtungen und andere elektrische Steuereinrichtungen eingebaut werden.

Nachfolgend wird der Betrieb der Hitzeerzeugungsvorrich­ tung gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.

Wenn der Motor 5 angeschaltet wird, beginnen mehrere Flügel 6 zu rotieren. Dann wird die Luftreibungshitze-Erzeugungs­ einrichtung X betätigt. Der Luftdruck innerhalb der Kammer 1 wird allmählich vermindert, da die Luft in der Kammer kräftig angesaugt und auch außen durch die Drehung der Flügel 6 abgegeben wird. Die Differenz zwischen dem ver­ mindertem Luftdruck innerhalb der Kammer 1 und dem Nor­ malluftdruck außerhalb wird allmählich größer, um sich dann aber nach einem kurzen Zeitverlauf auf einem Gleichgewichts­ niveau einzuregulieren. Die Luftdruckdifferenz wird durch die Ansaugkraft des Ventilators ª und die Spaltgröße zwischen der Durchtrittsöffnung 4 und den Drehflügel 6 bestimmt, wobei die Differenz zwischen dem verminderten Luftdruck innerhalb der Kammer 1 und dem Normalluftdruck außerhalb auf dem Gleichgewichtsniveau so lange beibehal­ ten wird, wie die Flügel 6 kontinuierlich rotieren.

Auf einem verminderten Gleichgewichtsniveau des Luftdruckes wird ein Luftstauphänomen in dem Reibungshitzeerzeugungs­ bereich A erzeugt, indem die Flügel 6 gedreht werden. Da die Flügel 6 kontinuierlich mit einer hohen Geschwindigkeit in diesem Reibungshitzeerzeugungsbereich A rotieren, wird die Luftreibungshitze er­ zeugt und die Temperatur allmählich erhöht. Wenn die Tem­ pertur im Inneren der Kammer 1 angestiegen ist, wird diese Wärmeenergie allmählich in dem in der Kammer 1 befindlichen Wärmespeichermaterial 3 gespeichert.

Wenn eine bevorzugte Temperatur erreicht wird, wird das Innere der Kammer 1 zu einer Wärmequelle. Der Motor 5 kann dann gestoppt und der Luftabzugkanal 8 des Zylinderge­ häuses 7 wirksam verschlossen werden. Wenn demgemäß Ge­ genstände in die Kammer 1 hineingelegt worden sind, werden diese einer Aufwärm- und Hitzebehandlung unterzogen. Ferner können zwei Leitungen, nämlich ein Zu- und Ablauf 10 an einer jeweiligen Öffnung über einen nicht näher gezeigten Wärmtauscher angeschlossen werden, um so die aufgeheizte Luft durch diese Leitungen zu einem gewünschten Ort zu transportieren und weiterzuleiten. Somit kann ein beliebiger Ort kontinuierlich mit Wärmeenergie versorgt und aufge­ heizt werden.

Wenn die Temperatur im Inneren der Kammer unter eine ge­ wählte Temperatur fällt, kann der Motor 5 wieder durch eine Steuereinrichtung, beispielsweise einen Thermostat, angeschal­ tet werden, wobei Luftreibungshitze erzeugt und die Tempera­ tur wieder erhöht wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 be­ schrieben.

In Fig. 2 ist der Reibungshitze-Erzeugungsbereich A mehr nach innen auf die Wand 2 der Kammer 1 hin eingebaut, um einen Wärmeverlust zu vermeiden. Ferner ist ein Lüfter 11 auf einer Drehwelle des Motors 5 befestigt, um diesen zu kühlen und die durch den Motor 5 erzeugte Wärme abzufüh­ ren. Ferner kann wahlweise zum Kühlen des Motors 5 Außen­ luft oder Kühlwasser zugeführt werden.

In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Steuereinrichtung 12 an die Kammer 1 angeschlossen. Die Steuereinrichtung 12 enthält einen Leistungsschalter 13, ein Zeitglied 14, ein Meß­ gerät 15 und eine Temperaturanzeige- und Einstelleinrichtung 16. Mit 17 sind die Leitungen bezeichnet, die die oben erwähnten Einrichtungen mit dem Motor 5 und einem Detektor 18, beispielsweise einem Temperatursensor, einem Drucksen­ sor oder dergleichen verbinden.

Obwohl die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen der Kammer einen rechteckigen Querschnitt aufweisen sind andere Formen, beispielsweise zylindrische und dergleichen ebenso möglich.

Wenn ferner die Kapazität der Kammer erhöht werden soll, ist es möglich, hierin zwei oder mehr Luftreibungshitze-Er­ zeugungseinrichtungen X einzubauen, in denen die Luftreibungs­ hitze durch die Ventilatoren ª erzeugt wird.

Wenn ferner die Kammer einen kubischen Aufbau aufweist, kann jede Kante abgerundet werden, um den Widerstand für den Luftzug zu vermindern.

Auch wenn die Kammer 1 einen wärmebeständigen bzw. hitze­ widerstandsfähigen Aufbau in den Ausführungsformen aufweist, kann sie aus wärmeleitfähigem Material hergestellt werden. In diesem Fall wird die Kammer selbst zur Wärmequelle, die Wärme abstrahlt.

In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Heizeinrichtung gezeigt, in der eine Leitung 19 zu einer Spule geformt ist, wobei ein Wärme­ medium in dieser spulenförmigen Leitung 19 strömt. Dem­ gemäß kann das durch die in der Kammer eingebauten spu­ lenförmigen Leitungen 19 durchströmende Wärmemedium auf­ geheizt und zu einem Ort außerhalb der Kam­ mer befördert werden.

Die Wirkungsweise der Heizeinrichtung er­ folgt in diesem Ausführungsbeispiel ansonsten entsprechend den vorstehend erläuterten Ausführungsformen.

Die Fig. 4 betrifft eine andere Ausführungsform der Heiz­ einrichtung. Danach können ein paar Türen 20 zum Öffnen und Schließen einer Frontwand der Kammer 1 vorgesehen und im Inneren der Kammer 1 mehrere perforierte Fächerböden 21 eingebaut sein, um hierauf Gegenstände zum Aufheizen und Trocknen abzulegen. Mit 22 ist ein Schalldämpfer bezeichnet, der in dem Luftauslaß 4 a eingebaut ist.

Somit wird die Luftreibungshitze in der Kammer 1 gespei­ chert. Falls notwendig kann die Luftreibungshitze als Wärme­ energie in dem Wärmespeichermaterial gespeichert werden. Demgemäß kann die Wärmekapazität in der Kammer vom 10 fachen bis zum mehreren 100fachen aufgrund der Wärmespei­ cherung vergrößert werden.

Die gespeicherte Wärmeenergie in der Kammer kann für unter­ schiedlichste Anwendungsfälle verwandt werden, beispiels­ weise zum Rösten, Aufwärmen, Trocknen, Aufheizen etc., in­ dem die Kammer selbst direkt als Wärmequelle oder aber die aus der Kammer heraustransportierte Wärmeenergie dann als Aufheizwärme verwendet wird.

Claims (4)

1. Heizvorrichtung zur Erwärmung eines gasförmigen Me­ diums mit einer allseits geschlossenen Kammer, die eine Durchtrittsöffnung aufweist und mit einem Ventilator, zur Erzeugung von Gasreibungswärme, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (4) nach außen führt, der Ven­ tilator (a) innerhalb der Durchtrittsöffnung (4) angeordnet und zwischen dem Ventilatorflügel (6) und der Durchtritts­ öffnung (4) ein Spalt vorgesehen ist, und daß die Kammer mit einem Zu- und Ablauf (10) für ein in der Kammer (1) erwärmbares Wärmemedium versehen ist.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (1) ein Wärmespeichermaterial (3) ange­ ordnet ist.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb der Kammer (1) zwischen dem Zu- und dem Ablauf (10) eine spulenförmige Leitung (19) zur Erwärmung des durch diese Leitung (19) strömenden Wärme­ mediums montiert ist.

4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Kammer (1) mehrere Durch­ trittsöffnungen (4) vorgesehen sind, in denen jeweils ein Ventilator (a) angeordnet ist.