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Lamellenheizkörper für druckfeste Durchlauf-Gaswasserheizer Die Erfindung
betrifft einen rohrgekühlten, einer auftrieberzeugenden Verbrennungskammer nachgeschalteten
Lamellenheizkörper für druckfeste Durchlauf-Gaswasserheizer, dessen Wasserrohre
in einer Reihe nebeneinanderliegen und dessen aus dünnem Kupferblech bestehende,
mit einem Bund an die Rohre angelötete Lamellen die Rohre a11-seitig fest umschließen.
Für derartige durch Wasserdruck und Wärmebeaufschlagung sehr hoch beanspruchte Lamellenheizkörper
wurden bisher aus Gründen der Druckfestigkeit runde Rohre verwendet. Hierbei war
man bestrebt, in den Rohren eine möglichst große Wassermenge unterzubringen, damit
diese durch die Nachwärme, die beim Abschalten des Gerätes noch in den Lamellen
steckt und die noch nachträglich an das in den Rohren stehende Wasser abgegeben
wird, nicht zu hoch erhitzt oder gar verdampft wird. Es ist nun bekannt, daß flache
oder elliptische Rohre bei Wärmeaustauschern oder Heizregistern eine Reihe Vorteile
bieten, vor allem einen wesentlich geringeren Strömlzngswi-derstand für die Heizgase,
ferner geringeren Platz- und Materialbedarf. Ausgehend von der Erkenntnis, daß die
an die Rohre angelöteten Lamellen zur Querschnittsversteifung flacher Rohre herangezogen
werden können, werden daher für die oben angeführten Lamellenkörper druckfester
Gaswasserheizer an sich bekannte elliptische Rohre mit
einem in
sich bereits weitgehend eigensteifen Querschnitt vorgeschlagen, und zwar soll erfindungsgemäß
der große Durchmesser der elliptischen Rohre etwa zwei Drittel der Lamellenhöhe
betragen.
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Es sind zwar auch für Lamellenkörper für Gaswasserheizer'bereits flache
Rohre mit zwei parallelen Seiten vorgeschlagen worden, und zwar sollen diese in
einen passend geformten Schlitz der Lamelle eingeschoben werden. Diese Bauart erscheint
für höhere Wasserdrücke, die in der Praxis bis 3o atü und noch darüber auftreten,
ungeeignet, da die flachen Seiten der Rohre unter dem hohen Wasserdruck sich nach
außen wölben würden, wobei die dünnen, nach einer Seite offenen Lamellen nicht in
der Lage sein würden, die Rohre ausreichend zu versteifen. Sie würden sich vielmehr
werfen und den freien Querschnitt für den Durchgang der Heizgase unkontrollierbar
verändern. Außerdem besteht die Gefahr, daß durch das dauernde »Arbeiten« bzw. federnde
Aufbiegen der Rohre unter dem wechselnden Druck des Wassers die Lötverbindung mit
den Lamellen mit der Zeit unterbrochen wird. Diese Gefahr kann auch durch den weiteren
Vorschlag, die offenen Lamellenschlitze durch Anlöten von Blechstreifen oder Einsetzen
eines Formbleches zu schließen, nur gemildert, aber nicht wirklich beseitigt werden.
Ein weiterer Nachteil der flachen Rohre ist die Unmöglichkeit, die ebenen Seiten.
mit Druck gegen die Lochränder der Lamellen zur Anlage zu bringen. Die Lamellen
sitzen vor der Lötung entweder lose auf den flachen Rohren oder aber werden die
ebenen Seiten nach innen durchfedern, wenn man versucht, sie mit Pressung -auf die
Rohre aufzuziehen. In beiden Fällen ist es unmöglich, zwischen den Lochrändern der
Lamellen und der Rohrwand Spalten zu vermeiden. Diese aber verhindern eine einwandfreie
und sichere Lötverbindung, die gerade bei Lamellenkörpern mit hoher Wärmebeaufschlagung
äußerst wichtig ist. Bei elliptischen Rohren hingegen kann man durch entsprechende
Bemessung von Lamellenöffnung und Rohrquerschnitt ohne Schwierigkeit eine allseitig
feste Anlage der Rohrwand gegen die Lochränder der Lamellen und eine mit Sicherheit
einwandfreie Lötung genau wie bei runden Rohren erzielen.
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Dem Vorschlag, elliptische Rohre von den angegebenen Maßen zu verwenden,
liegt weiter folgende Erkenntnis zugrunde: Die Temperatursteigerung in den Lamellenrohren
nach dem Abschalten des Gasbrenners wird um so höher, je höher die mittlere Temperatur
der Lamellen ist. Letztere ist aber abhängig davon, wie weit die einzelnen Lamellenteilchen
von der wassergekühlten Rohrwand entfernt sind, und zwar nimmt die Temperatur in
der Lamellenfläche nicht linear mit dem Abstand von der gekühlten Rohrwand, sondern
nach einer Exponentialfunktion zu. Um so wichtiger ist es, die Wärmewege möglichst
kurz zu gestalten. Wendet man elliptische Rohre an, so werden die Wärmewege von
den äußersten Lamellenteilchen an die gekühlte Rohrwand sehr viel kürzer als bei
runden Rohren. Deshalb wird die mittlere Lamellentemperatur und damit die Nachwärme
wesentlich niedriger als bei Verwendung runder Rohre. Gleichzeitig ergibt sich durch
die im Mittel niedrigere Lamellentemperatur ein günstigeres Wärmegefälle von den
Abgasen zur Lamellenfläche und damit ein besserer Wirkungsgrad oder aber bei Beibehaltung
des bisherigen Wirkungsgrades eine Ersparnis an Lamellenfläche. Weiter kann man,
ohne die bisher als zulässig erkannte Lamellentemperatur zu überschreiten, die Lamelle
dünner als bisher ausführen. Daraus ergibt sich neben einer wesentlichen Kupferersparnis
eine weitere Verringerung der Nachwärme. Läßt man die gleiche Temperaturerhöhung
des Wassers in den. Lamellenrohren durch die Nachwärme zu wie bisher, so kann ferner
der Gesamtwasserinhalt der Lamellenrohre verkleinert werden, was dem Querschnitt
der elliptischen Rohre zugute kommt. Außerdem wird dadurch die Anheizzeit, das ist
die Zeit, die vom Beginn des Zapfens vergeht, bis eine mittlere Warmwassertemperatur
erreicht ist, verkürzt und die Wirtschaftlichkeit des Gerätes erhöht, weil nämlich
die Wärmemenge, die nach Zapfende im Lamellenkörper zurückbleibt, geringer wird.
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Nähere Untersuchungen haben gezeigt, daß die Verhältnisse besonders
günstig werden, wenn der große Durchmesser der elliptischen Rohre gleich etwa zwei
Drittel der Lamellenhöhe gewählt wird. Derartige Lamellenheizkörper mit elliptischen
Rohren und ringsum angelöteten Lamellen haben sich durch die zusätzliche Versteifung
durch die Lamellen gegen höchste Wasserdrücke als genügend widerstandsfähig erwiesen.
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Bei derartigen Lamellenheizkörpern, bei denen die angelöteten Lamellen
die Rohre fest umschließen müssen, besteht die Schwierigkeit, das Lot beim Lötvorgang
an die vielen Lötstellen heranzubringen. Um diesen Vorgang zu vereinfachen, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, unmittelbar oberhalb der Rohre in den Lamellen eine
Vertiefung einzustanzen, in die die Hartlötstäbe oder -drähte eingelegt werden.
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Die Erfindung ist in den Abb. i bis 3 dargestellt. Abb. r ist ein
Schnitt durch einen LamellenheizkÖrper nach Abb. 2, die den Lamellenheizkörper in
Ansicht von oben zeigt. Abb. 3 zeigt einen Lamellenausschnitt. Die Abbildungen zeigen
einen Lamellenheizkörper i mit elliptischen Rohren 2, der auf eine durch die Rohrschlange
3 gekühlte Verb@rennungskamtrier q. aufgesetzt ist. Durch den elliptischen Querschnitt
der nahtlos gezogenen Rohre sind die Wärmewege von den am weitesten entfernten Teilen
der Lamelle weniger verschieden lang als bei runden Rohren. Zum Vergleich sind zwei
runde Rohre 5 mit etwa denn gleichen Querschnitt eingestrichelt. Würde man den Zwischenraum
zwischen den runden so groß machen wie bei den elliptischen Rohren,. so würden die
Wärmewege von den entlegenen Lamellenteilchen zu groß werden, und die Temperatur
dieser Lamellenteile würde beträchtlich steigen, so daß der Lamellenkörper zuviel
Nachwärme enthielt. Die Lamellen sind unten zwischen den Rohren bogenförmig ausgeschnitten,
da an dieser
Stelle wegen der starken Wärmebeaufschlagung durch
die Heizgase mit einer Überhitzung des Baustoffs zu rechnen ist. Der ausgeschnittene
Baustoff ist im dargestellten Falle oben, gleichfalls zwischen den Lamellen, wieder
zugegeben. Auf diese Weise ist ein abfalloser Zuschnitt erreicht. Außerdem ist der
Berührungsweg für die zwischen den Lamellen aufsteigenden Abgasfäden überall annähernd
gleich lang. In Abb. 3 sind für die Ausschnitte bei den Lamellen gerade Begrenzungslinien
gewählt. Gleichzeitig sind diese unmittelbar oberhalb der Rohre so vertieft, daß
hier der Lötdraht für das Hartlöten der Lamelle eingelegt werden kann, was die Vorbereitung
für den Lötvorgang vereinfacht.