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Der
Wärmeaustauscher
nach der Erfindung ist vom Typ, welcher einen radialen Lüfter umgibt,
der bewirkt, dass eine Vektorströmung
(zum Beispiel Luft oder Luft und Dampf) zirkuliert und mit heissen
Verbrennungsgasen, erzeugt durch einen Brenner, gespeist wird.
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Wärmeaustauscher
dieses Typs sind bekannt und sind aus einem Rohr gebildet, das spiralförmig um
den radialen Lüfter
gewunden und vorzugsweise mit internen Mitteln versehen ist, welche die
Strömung
zum Wirbeln bringen und eine Turbulenz erzeugen, die den Wärmeaustausch
verstärkt. An
einem Ende des Rohres ist ein Brenner vorgesehen, ausgestattet mit
einem Gebläse,
um die heissen Verbrennungsgase in das Rohr zu leiten. Das andere Ende
des Rohres lässt
direkt nach aussen oder in einen Schornstein ab.
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Eine
andere bekannte Vorrichtung, beschrieben in der Europäischen Veröffentlichung
EP 0 856 705 , lehrt einen
Heizkörper,
hergestellt aus einem Rohr, in welchem die durch einen Brenner erzeugten heissen
Gase strömen,
welches Rohr den Lüfter
umgibt, jedoch ohne Spirale; es ist dagegen auf solche Weise gebogen,
dass es zwei Seite an Seite und parallel angeordnete Abzweigungen
bildet, verbunden durch eine freie Kurve um 360°. Diese freie Kurve absorbiert
die Faktoren der Wärmeausdehnung,
so dass die Befestigungspunkte des Rohres nicht diesen Wirkungen
unterliegen.
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DE 298 00 523 beschreibt
eine Wärmeaustauschvorrichtung
für Öfen zum
Garen von Nahrungsmitteln, enthaltend die Merkmale des Oberbegriffs
aus Anspruch 1.
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Die
obigen Ausführungen
nach dem Stand der Technik weisen jedoch zahlreiche Nachteile und Einschränkungen
auf. Eine Einschränkung
ist durch die Tatsache gebildet, dass die Anordnung der Rohre um
den Lüfter
keine vollständige
und ausreichend gleichmässige
Abdeckung des am meisten belüfteten
Bereichs gewährleistet,
der sich umlaufend um den Lüfter
befindet. Dies wirkt sich negativ auf die Leistungsfähigkeit
des Wärmeaustauschers
aus.
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Weitere
Einschränkungen
ergeben sich aus dem Vorhandensein eines nicht optimalen Zustandes des
Wärmeaustauschs
im Inneren der Rohre.
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Hauptzweck
der vorliegenden Erfindung ist, die oben erwähnten Nachteiles des Standes
der Technik zu vermeiden. Ein Vorteil der Erfindung besteht in der
Tatsache, dass sie einen sehr guten, leistungsfähigen Wärmeaustausch vorsieht, wobei
die Notwendigkeit vermieden wird, Mittel zur Verstärkung des
Wärmeaustauschs
anzubringen, welche die Konstruktion komplizieren und eine einwandfreie Reinigung
sehr schwierig, wenn nicht unmöglich
machen würden.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass dank der in der Nähe des Lüfters erhaltenen
Leistungsfähigkeit
des Wärmeaustauschs
die Verdampfung von Wasser (im Falle von kombinierten Öfen mit direkter
Dampferzeugung) direkt an den Rohren erfolgt, anstatt mit Hilfe
von zusätzlichen
Mitteln. Dies ist wirtschaftlicher und begünstigt die Gleichmässigkeit
der Dampf- und Temperaturverteilung im Inneren der Garkammer, in
welcher der Wärmeaustauscher installiert
ist.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass der Brenner sich in einem
geschlossen Käfig
im Inneren der Verbrennungskammer befindet, welcher wiederum in
der Garkammer angeordnet ist. Diese Anordnung ist sehr sicher, weil,
sollte die Gaszufuhr oder der Brenner selbst nicht einwandfrei arbeiten, das
Risiko des Gasaustritts gleich Null ist, da der Kreis der Gaszufuhr
an die Verbrennungskammer eine einzige und vollkommen abgedichtete
Einheit darstellt.
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Ein
noch weiterer Vorteil ergibt sich durch die Verwendung eines Brenners
von einem Typ, in welchem das Mischen von Luft und Brennstoff in
drei aufeinanderfolgenden Phasen erfolgt, wodurch eine sehr lange
Flamme erzeugt wird, welche sich in das Rohr selbst erstreckt.
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Die
Zwecke und Vorteile und noch mehr werden alle erreicht durch die
Erfindung, wie sie in den anhängenden
Ansprüchen
gekennzeichnet ist.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfin dung gehen deutlicher
aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung von einigen vorgezogenen,
doch nicht ausschliesslichen Ausführungsformen der Erfindung
hervor, die rein als Beispiel und nicht begrenzend in den beiliegenden Zeichnungen
dargestellt sind, von welchen:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer Wärmeaustauschvorrichtung ist,
welche nicht Teil der Erfindung bildet;
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2 ist
ein vergrössertes
Detail aus 1, teilweise im Schnitt;
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3 ist
eine schematische Frontalansicht der Vorrichtung aus 1;
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4 zeigt
eine vergrösserte
Ansicht eines Details aus 3, und zwar
im Schnitt nach der Linie I-I der 3;
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5 ist
dasselbe Detail wie in 2, jedoch eine erste Ausführung der
Erfindung betreffend;
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6 ist
dasselbe Detail wie in 2, jedoch eine zweite Ausführung der
Erfindung betreffend.
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Unter
Bezugnahme auf die Abbildungen der Zeichnungen ist mit 1 in
ihrer Gesamtheit eine Garkammer eines Ofens zum Garen von Nahrungsmitteln
bezeichnet, in welcher eine Wärmeaustauschvorrichtung
installiert ist. Der Wärmeaustauscher
umgibt einen radialen Lüfter 2 und
ist einem durch ein Gebläse
gespeisten Brenner 3 zugeordnet.
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Der
Brenner 3 befindet sich im Inneren der Verbrennungskammer,
welche wiederum in der Garkammer 1 angeordnet ist. Die
oben erwähnte
Verbrennungskammer ist schematisch in zwei Teile unterteilt, und
zwar durch das Vorhandensein einer Blende zum Regulieren des Zuflusses
der zur Verbrennung notwendigen Luft. Die Gas- und die Luftzufuhr
erfolgen stromaufwärts
der Blende durch zwei getrennte Kreise, während das Mischen der beiden stromabwärts derselben
erfolgt.
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Sollte
eine Funktionsstörung
der Sicherheitsvorrichtung zum Erfassen der Flamme auftreten, ist die
Anordnung der oben beschriebenen Komponenten trotzdem sehr sicher,
da auch in den schwierigsten Situationen das Gasgemisch nicht aus
der Verbrennungskammer stromaufwärts
der Blende austreten kann, sondern kann nur durch die Rohre 5 entweichen,
die an das Ablasssystem angeschlossen sind.
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Der
Brenner ist vorzugsweise von einem Typ, bei welchem das Mischen
von Luft und Brennstoff in drei aufeinanderfolgenden Phasen erfolgt, wobei
eine sehr lange Flamme erzeugt wird, die sich weit in das Innere
der Rohre des Austauschers erstreckt.
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Der
Wärmeaustauscher
enthält
einen ersten Teil des Rohres 4, in welchen die Verbrennungsgase strömen, und
welcher, bevor er eine vollständige
Umrundung des Lüfters 2 ausgeführt hat,
sich in wenigstens zwei Rohre 5 teilt, welche sich um den
Lüfter 2 erstrecken,
und zwar mit den jeweiligen Achsen auf Ebenen liegend, die parallel
zu der die Achse des ersten Teils des Rohres 4 enthaltenden
Ebene verlaufen.
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Die
parallelen Ebenen, welche die Achsen der Rohre 5 enthalten,
und die Achse des ersten Teils des Rohres 4 sind lotrecht
zu der Drehachse des radialen Lüfters 2 angeordnet.
Die Rohre 5 sind so angeordnet, dass sie vollkommen den
radialen Lüfter 2 umgeben.
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Die
Endabschnitte der beiden Rohre 5 öffnen sich in einen Kollektor 6,
welcher in der Tat eine Kammer ist, die von den Anfangsteilen der
Rohre 5 selbst durchlaufen ist, und welcher nicht Teil
der Erfindung bildet.
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Der
Kollektor 6 ist direkt mit einem Ablass 10 verbunden,
mit dessen Hilfe die Rauchgase der Verbrennung ausgestossen werden,
nachdem sie einen wesentlichen Teil ihrer Heizenergie abgegeben
haben.
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Der
erste Teil des Rohres 4 teilt sich in zwei Rohre 5 durch
eine Verbindungskammer 8, die an die Kollektorkammer 6 angrenzt.
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Die
Kollektorkammer 6 ist durch eine Trennwand 9 unterteilt,
welche die Aufgabe hat, die aus den Rohren 5 austretende
Strömung
bis zum Augenblick des Ablasses getrennt zu halten.
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Bei
der gezeigten Ausführung
sind der Kollektor 6 und die von diesem beschriebene Kammer parallelflach
in der Form.
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Der
Brenner 3 ist vorzugsweise von einem Typ, bei welchem das
Mischen von Luft und Brennstoff in drei Phasen erfolgt, wobei eine
sehr lange Flamme erzeugt wird, die sich weit in den ersten Teil des
Rohres 4 erstreckt und somit die Werte des Wärmeaustauschs
verbessert.
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Die
internen Abschnitte sind an jedem Punkt in dem ersten Teil des Rohres 4 und
in den beiden Rohren 5 vollkommen frei, das heisst sie
haben keine behindernden Elemente, um Brennstoffturbulenzen zu dem
Zweck zu erzeugen, die Abgabe von Hitze darin zu verbessern.
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Die äusseren
Oberflächen
des ersten Teils des Rohres 4 und der beiden Rohre 5 sind
glatt.
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Die
Teilung an der Verbindungskammer 8 bricht den glatten laminaren
Fluss des Gasstromes, so dass der Wärmeaustausch und daher die
Leistungsfähigkeit
des Wärmeaustauschers
verbessert werden.
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Diese
Voraussetzungen, zusammen mit der vollständigen und gleichmässigen Abdeckung
des am meisten belüfteten
umlaufenden Bereiches, erlauben es, die besten Bedingungen für den Wärmeaustausch
zu erhalten, wobei eine grössere
gesamte Wärmeaustauschleistung
mit einer beachtlichen konstruktionsmässigen Vereinfachung (glatte
Rohre) kombiniert wird, was die Vorrichtung sehr viel vorteilhafter
macht, sei es betreffend eine sehr viel leichtere Reinigung, wie
auch betreffend die Verdampfung (unter Bezugnahme auf kombi nierte
Ofentypen mit direkter Dampferzeugung), welche direkt an den äusseren
Oberflächen
der Rohre erfolgt, ohne die Notwendigkeit von zusätzlichen
Mitteln, um diese Wirkung zu erreichen.
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Bei
einer weiteren Ausführung
der Erfindung, die in den Abbildungen der Zeichnungen nicht dargestellt
ist, wird der Kollektor, in welchem der Teil des Rohres 4 auf
den Teil des Rohres 5 trifft, durch zwei physisch getrennte
Kammern gebildet; eine erste realisiert die Teilung des Teils des
Rohres 4 in die beiden Rohre 5; eine zweite bewirkt,
dass die Verbrennungsgase zusammen in den einzigen Ablass strömen. Die
Form dieser beiden Halbkammern ist nicht unbedingt parallelflach.
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Eine
erste Ausführung
der Erfindung, gezeigt in 5, enthält eine
Y-Verbindung 7 zwischen dem Teil des Rohres 4 und
den Rohren 5, welche Y-Verbindung die Teilung bildet, stromabwärts von
welcher die Rohre 5 den Ablass 10 getrennt erreichen.
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In
der zweiten Ausführung
der Erfindung, gezeigt in 6, ist eine
T-Verbindung zwischen dem Rohr 4 und den Rohren 5 enthalten,
welche T-Verbindung die Teilung bildet, stromabwärts von welcher die Rohre 5 den
Ablass 10 getrennt erreichen.