DE3321116C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Raumheizgerät für Kleinräume, insbesondere für fahrbare Räume, wie Wohnwagen und Fahr­ zeug- und Schiffskabinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem Raumheizgerät dieser Art (DE-OS 21 39 504) ist einem insbesondere mit flüssigem Brennstoff beschickten Brenner und dessen Brennkammer ein Wärmetauscher zuge­ ordnet, der aus einem einzigen Druckguß- bzw. Spritz­ gußstück hergestellt ist. Dieser Wärmetauscher weist die Form eines im Querschnitt kreisrunden Rohres auf, von dem innere und äußere Rippen als indirekte Heizflächen abstehen. Am einen Ende ist er durch eine kugelförmige Kappe abgeschlossen, während er am anderen offenen Ende die Brennkammer umfaßt, von der ein zylindrisches Flamm­ rohr in den Wärmetauscher hineinragt, das auf seiner ganzen Länge Wanddurchbrechungen für die Verbrennungsgase auf­ weist. Da das Flammrohr in einem großen Abstand von der Wärmetauscherkappe endet und auch gegenüber den inneren Heizrippenkanten des Wärmetauschers ein merklicher Ab­ stand besteht, wird eine Verbrennungsgasströmung be­ günstigt, die vom Flammrohrfuß auf kürzestem Wege zum Aus­ trittsstutzen gelangen kann. Dadurch wird nur ein Teil der Wärme der Verbrennungsgase abgegeben. Infolge einer fehlen­ den Führung für die Verbrennungsgase können Querströme und starke Wirbel auftreten, die die Gasströmung verzögern und ungleichmäßig verteilen. Der Austrittsstutzen ist etwa auf Brennkammerhöhe am Wärmetauscher ausgebildet und da die inneren unterschiedlich langen Heizrippen nur einen Abzugs­ bereich in Form eines ungleich hohen Ringraumes freilassen, wird auch hierdurch der Gasabzug beeinträchtigt. Ein mit inneren und äußeren Heizrippen versehener Wärmetauscher­ zylinder erfordert einen verhältnismäßig großen Durchmesser und durch die Vielzahl der Rippen entsteht ein komplizier­ tes und teures Formstück. Dabei wirken diese Rippen nur wie indirekte Heizflächen, während andererseits die verblei­ benden direkt beheizten Flächen sehr klein sind.

Zum Er­ wärmen von flüssigen oder gasförmigen Medien ist durch die FR-PS 13 63 650 ein in Durchflußleitungen einzubauen­ der Wärmetauscher bekanntgeworden, dessen Wärmedurch­ gangsfläche von einem Wellenmantel gebildet ist. Zusammen mit einem Innen- und einem Außenrohr entstehen so abge­ schlossene innere und äußere Strömungskanäle für die bei­ den Medien. Dieser bekannte Wärmetauscher ist mit seinen Anschlüssen zu einem selbständigen Einbau-Wärmetauscher ausgebildet und zum Einsatz in einem Heizgerät nicht brauchbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Raumheizgerät für Kleinräume zu schaffen, das mit einem Wärmetauscher, der sich durch eine besonders hohe spezifi­ sche Heizleistung auszeichnet, ausgerüstet ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Raumheizgerät von der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale dieses Patentanspruches gelöst.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in Unteransprüchen beansprucht.

Durch die erfindungsgemäße Anwendung eines an sich be­ kannten Wellenmantels für einen Wärmetauscher eines Raumheizgerätes werden die Verbrennungsgase und die zu erwärmende Heizluft in getrennte Wellenkanäle aufge­ fächert und in diesen entlanggeführt. Dabei geben die wirbelfrei strömenden Verbrennungsgase die Wärme rund um den Wärmeaustauscher gleichmäßig und intensiv ab, so daß die entgegengesetzt strömende Heizluft rasch und wirk­ sam erwärmt wird. Durch die Mantelwellen wird die aktive, direkte Heizfläche erheblich vergrößert. Da das Flamm­ rohr dicht an den Innenflächen der Mantelwellen anliegt, wird ein Teil der Mantelwellen bereits direkt aufgeheizt. Das Flammrohr schließt ferner die Wellenkanäle gegenein­ ander ab, so daß zahlreiche getrennte Strömungsschächte mit wärmeübertragenden Heizflächen an drei Seiten ent­ stehen. Durch die Ausbildung eines von Einbauten freien Ringraumes am Austrittsende des Wärmetauschers mit seinen besonders einfachen und günstigen Anschlüssen für die Wellenkanäle, wird nicht nur ein rascher Abzug der Gase gewährleistet, sondern auch die konstruktive Voraussetzung für eine wirtschaftlich vorteilhafte Herstellungsweise im Gieß- oder Preßgutverfahren geschaffen. Ein solcher Wärme­ tauscher kann zur Erwärmung der Raumluft sowohl mit freiem Wellenmantel als auch in Verbindung mit einem Heizraum­ mantel, der den Wellenmantel zweckmäßig in voller Höhe umschließt, Verwendung finden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispiels, das auch in der Zeichnung schematisiert dar­ gestellt ist, näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein einfaches Heiz­ gerät, bei dem die Leitungs- und Gehäuseanschlüsse weggelassen sind und

Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach der Linie II-II durch den Wärmetauscher der Fig. 1.

In dem vereinfacht dargestellten Raumheizgerät befindet sich in einer Brennkammer 1 ein nicht näher beschriebe­ ner Brenner 2. Ein Flammrohr 3 ist mit seinem Aufsteck­ ende 8 auf diesen Brenner 2 aufgesetzt. Dieses Flamm­ rohr 3 erstreckt sich im Innern eines Wärmetauschers 10 nach oben, wo es mit seiner oberen Austrittsöffnung 5 kurz vor einer Deckenfläche 23 des Wärmetauschers 10 endet. Mittels Stützen 6 ist auf das Flammrohr 3 noch eine Schutz­ platte 7 aufgesetzt, die die Wärmetauscher-Deckenfläche 23 vor Überhitzung schützt. Das Flammrohr 3 ist aus einem geeigneten und entsprechend oberflächenbehandelten Blech­ zuschnitt geformt, wobei zweckmäßigerweise mindestens eine Dehnungsfalte (nicht sichtbar) entlang einer Mantel­ linie zum Auffangen auftretender Wärmedehnungen ausge­ bildet ist.

Der Wärmetauscher 10 - zweckmäßig ein Formstück aus einer Aluminiumlegierung - bildet an seinem offenen Ende durch einen Sockelzylinder 13 einen Ringraum 11. Ein Sockel­ bund 14 kann noch zur Halterung des Wärmetauschers 10 auf einer Bodenbefestigung (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Vom Ringraum 11 führt ein Austrittsstutzen 12 für den Abzug der Verbrennungsgase nach außen. Der Wärme­ tauscher 10 wird von einem Wellenmantel 15 gebildet. Die­ ser besteht aus gleichmäßig um den Umfang verlaufende Mantel­ wellen 16, deren äußere Wellenberge 18 und innere Wellen­ täler 17 jeweils auf einem gedachten Kreis liegen. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) sind die Wellen­ wände 19, die die nach innen offenen Wellenkanäle 20 be­ grenzen, etwa parallel zueinander. In diesen Wellenkanälen 20 strö­ men die Verbrennungsgase nach dem Austritt aus dem Flamm­ rohr 3 und Umlenkung an der Deckenfläche 23 nach unten, wo sie vom Ringraum 11 aufgenommen und schließlich durch den Austrittsstutzen 12 ins Freie abgeführt werden. Die inne­ ren Wellenkanäle 20 sind oben durch Umlenkwände 25 abge­ schlossen, die nach außen schräg abfallen und dadurch gün­ stige Umlenkflächen für die Verbrennungsgase bilden. Der vom Sockelzylinder 13 gebildete Ringraum 11 ist nach außen durch die Übergangswände 26 begrenzt.

Liegt das Flammrohr 3, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, direkt an den Innenflächen der Mantelwellen 16 an, dann wird vom Flammrohr 3 die Wärme direkt auf den Wärmetauscher 10 über­ tragen. Andererseits schließt das an den Wellentälern 17 anliegende Flammrohr 3 diese Wellenkanäle 20 voneinander ab, so daß die Verbrennungsgase in eine Vielzahl von Einzel­ strömen aufgeteilt werden, die in Form von verhältnis­ mäßig schmalen Strömungsschichten nach unten abfallen und dabei von verhältnismäßig großen Heizflächen umgeben sind. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr gleichmäßige Ver­ teilung der Verbrennungsgase und damit auch eine gleich­ mäßige Wärmeabgabe auf den gesamten Umfang des Wärmetau­ schers 10. Der Ringraum 11 wirkt hierbei als Sammelraum für die abfallenden Verbrennungsgase und gewährleistet so ih­ ren ungestörten Abzug, auch wenn nur an einer Stelle ein Austrittsstutzen vorhanden ist.

Der Wärmetauscher 10 kann ohne Gehäuseman­ tel od. dgl. Verkleidung aufgestellt werden und unmittelbar auf die Raumluft einwirken, die entlang seinen äußeren Wellenkanälen 21 hochströmt und sich erwärmt. Ein lei­ stungsfähigeres Gerät läßt sich aber in Verbindung mit einem Heizraummantel 28 erreichen, der den Wärmetauscher 10 zweckmäßigerweise auf voller Höhe und in geringem Abstand von den Wellenbergen 18 umgibt. Eine Lufteintrittsöffnung 29 auf der Höhe des Ringraumes 11 ermöglicht einen aus­ reichenden Luftzutritt, wobei eine geringfügige Erwei­ terung 31 des Heizraummantels 28 im unteren Bereich für eine gleichmäßige Verteilung der zuströmenden Luft um den Wär­ metauscher 10 sorgt. Oberhalb des Wärmetauschers 10 wird der Heizraummantel 28 zu einer Luftaustrittsöffnung 30 zusammen­ geführt, aus der die Heißluft entweder direkt in den zu erwärmenden Raum aus- oder in ein Leitungssystem überströ­ men kann.

Des weiteren ist auch eine genau zylindrische Anordnung des Wärmetauscher-Wellenmantels 15 und/oder des Flammrohres 3 möglich, wenngleich eine vorbestimmte Koni­ zität, die die Gasdichte infolge Abkühlung berück­ sichtigt und dadurch eine Strömungsverzögerung vermeidet, sich vorteilhafter auswirkt. Die Mantelwellen 16 müssen sich nicht unbedingt auf die ganze Länge des Wärmetauschers 10 erstrecken, was beispielsweise dann der Fall sein kann, wenn sie wegen einer anderen Gestaltung der Brennkammer 1 und/oder der Heißluftführung erst in einem oberen Bereich beginnen können. Wenn beim dargestellten Wärmetauscher sich die Mantelwellen 16 in dichter Folge aneinanderreihen, so schließt dies eine andere Gestaltung mit z. B. breite­ ren Wellentälern 17 und/oder -bergen 18, die auch unterschied­ lich sein können, nicht aus.

Claims (9)

1. Raumheizgerät für Kleinräume, insbesondere für fahr­ bare Räume, wie Wohnwagen und Fahrzeug- und Schiffskabinen, mit einem an seinem Eintrittsende mit einem Brenner und einer Verbrennungsluftzufuhr versehenen Flammrohr, einem dieses Flammrohr umgebenden Wärmetauscher, dessen von der Brennerseite abgekehrtes Ende die Flammrohr-Austrittsöff­ nung mit Abstand überdeckt, um die Verbrennungsgase auf die Wärmetauscher-Innenfläche umzulenken, einem am Wärme­ tauscher auf der Brennerseite angesetzten Austrittsstutzen zum Abführen der an der Innenseite des Wärmetauschers ent­ langströmenden und in einem Ringraum gesammelten Verbren­ nungsgase und mit einer an der Wärmetauscher-Außenfläche dem Verbrennungsgasstrom entgegengerichteten Heizluftfüh­ rung, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (10) von einem Wellenmantel (15) gebildet ist, dessen Mantel­ wellen (16) auf den Mantelumfang verteilte, längsgerich­ tete innere und äußere Wellenkanäle (20, 21) für die umge­ lenkten Verbrennungsgase sowie die äußere Heizluft bilden, daß dieser Wellenmantel (15) zur Bildung der inneren Wellenkanäle (20) mit seinen inneren Wellentälern (17) am Flammrohr (3) anliegt, über die Flammrohr-Austrittsöffnung (5) hinaussteht und auf der Brennerseite in den Ring­ raum (11) übergeht, daß dieser Ringraum außen von einem Sockelzylinder (13), innen vom Flammrohr (3) und gegenüber den äußeren Wellenkanälen (21) von Übergangswänden (26) begrenzt und daß der Austrittsstutzen (12) durch diesen Sockelzylinder mit dem Ringraum verbunden ist.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Mantelwellen (16) etwa ein Fünftel bis ein halb des Radius des die Mantelwellen umschreibenden Kreises beträgt.

3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wellenwände (19) der einzelnen Mantelwel­ len (16) annähernd parallel zueinander verlaufen.

4. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangswände (26) des Ring­ raumes von außen nach innen schräg ansteigen.

5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher eine kreisförmige Deckenfläche (23) aufweist, von der sich schräg abfallende Umlenkwände (25) radial erstrecken, die die inneren Wellenkanäle (20) nach oben abschließen.

6. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammrohr mit einer die Decken­ fläche (23) des Wärmetauschers unterziehenden Schutz­ platte (7) ausgerüstet ist.

7. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammrohr (3) mindestens eine auf die Flammrohrlänge sich erstreckende Dehnungsfalte aufweist.

8. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (10) und das Flamm­ rohr (3) sich von der Brennerseite zur Heizluftaustritts­ seite hin allmählich verjüngen.

9. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (10) mindestens auf einem Teil seiner Länge von einem Heizraummantel (28) zur Führung der Heizluft umgeben ist.