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EP1321720B1 - Wärmetauschereinrichtung - Google Patents

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Publication number
EP1321720B1
EP1321720B1 EP02021225A EP02021225A EP1321720B1 EP 1321720 B1 EP1321720 B1 EP 1321720B1 EP 02021225 A EP02021225 A EP 02021225A EP 02021225 A EP02021225 A EP 02021225A EP 1321720 B1 EP1321720 B1 EP 1321720B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
heat exchanger
gas
heat
combustion chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02021225A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1321720A1 (de
Inventor
Lutz Riefenstein
Gerd Gumienny
Stan Smits
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Welbilt Deutschland GmbH
Original Assignee
Convotherm Elektrogeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7710173&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1321720(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Convotherm Elektrogeraete GmbH filed Critical Convotherm Elektrogeraete GmbH
Publication of EP1321720A1 publication Critical patent/EP1321720A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1321720B1 publication Critical patent/EP1321720B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/32—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens
    • F24C15/322—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens with forced circulation

Definitions

  • Heat exchanger device for gas-fired devices for Heat treatment of food, with a fan for the forced circulation of a treatment medium, a Gas burner and a heat exchanger tube surrounding the fan wheel, the burner being exclusively with a mixing device for gas and combustion air for adjusting the for combustion necessary gas-air mixture in conjunction stands and wherein the mixing device is a control device for the setting of the one hundred percent premixed Gas-air mixture and a blower comprising the gas-air mixture into the burner and after combustion in the gas-tight connected to the burner heat exchanger tube under pressure.
  • a known heat exchanger device in the manner of a Bunsen burner formed and includes a Venturi tube in which from a Gas nozzle is blown gas, due to the distance entrained air between the Venturi tube and the gas nozzle will, so some premix of air and gas entry.
  • the burner is arranged in front of the heat exchanger tube, so that the burner leaving relatively long trained flame penetrates into the heat exchanger tube while still sucking in secondary air.
  • the arrangement of the burner in the Way that for the relatively long flame one possible long rectilinear heat exchanger tube available requires, in connection with the formation of an air chamber with raised air pressure for feeding the primary and secondary combustion air, the arrangement of the Burner with a relatively large distance to the fan, so that the hottest point of the heat exchanger device, in the burner flame is not directly next to it the fan is, but that this part of the heat exchanger device not directly impacted by the medium flow the fan wheel is generated.
  • a heat exchanger device of the type described above is known from EP 1 116 920 A2.
  • a gas burner which consists of a rectangular ceramic plate with a large number of holes through which the hundred percent premixed passes Gas-air mixture forced through the blower and ignited at the end of these openings.
  • This Burner is arranged in a combustion chamber, of which after each lateral direction, essentially tangential to one Fan wheel for the circulation of the treatment medium a heat exchanger tube goes out, the fan wheel substantially surrounds along half a circumference and in one Loop is returned again. Both tubes end in one Collector from which a discharge pipe leads to the outside.
  • a disadvantage of this design is the fact that the Burner is designed as a rectangular surface, which at a Increasing the burner output increased accordingly must be, which leads to space problems in a cooking appliance, because this type of burner has a relatively large combustion chamber requires. To keep the heat reasonably even to be able to discharge from this burner chamber are each other opposite arranged heat exchanger tubes required, which require an increased design effort. Furthermore it is not ensured that the flow in both heat exchanger tube sections, in the opposite direction be flowed through, uniformly precipitates, these uneven Actuation of the individual heat exchanger sections also negatively influenced by manufacturing tolerances becomes. The flames from the ceramic plate serving as a burner flow into the combustion chamber in which the hot gas is due the described pipe arrangement in two directions is split.
  • the object of the invention is a structurally simple heat exchanger device with a high thermal output too create.
  • This object is based on a heat exchanger device the type explained above according to the invention thereby solved that the burner as a closed at the end Tube formed with circumferentially distributed gas outlet openings is that a diameter-extended starting area the heat exchanger tube as a combustion chamber for recording the burner essentially serves the combustion chamber in the tangential direction to the fan in the immediate Near the same is arranged and that the heat exchanger tube the fan wheel, starting from the combustion chamber to the Outlet wraps steadily in the same gas flow direction.
  • the decisive factor in this embodiment is the Fact that the training of the burner as one end sealed tube with circumferentially arranged outlet openings the number of openings on the curved Pipe surface is larger than in the rectangular two-dimensional Design of the burner according to the state of the Technology.
  • An increase in the number of gas outlets can either by a slight increase in the Diameter, but in particular by an extension of the Tube can be achieved, which does not change the installation conditions, because the fan a relatively large Diameter, so that a very long burner training is possible, the one combustion chamber with only one heat exchanger tube allows, so the design effort can be significantly reduced.
  • the use of the starting area of the heat exchanger tube in expanded form as a combustion chamber brings the advantage with that, a particularly large surface of the hottest Area of the heat exchanger device is created, whereby the efficiency of the heat exchanger device improved becomes. Due to the arrangement of the combustion chamber in tangential Direction to the fan in the immediate vicinity of the same, the best possible heat utilization is achieved. The hot combustion chamber is thus in the immediate vicinity of the Fan wheel which not only promotes heat exchange, but also the combustion chamber in a sufficient manner is cooled. Because the fan is a relatively large Diameter, so there is the possibility of a long Formation of the combustion chamber and thus a long burner training.
  • the combustion chamber of at least a portion of the heat exchanger tube on the radially outer side relative to the fan is spanned, so is remote from the fan wheel Side of the combustion chamber, which is a very high temperature has, this already more cooled section of the Heat exchanger tube heated again, so a better Utilization of the generated heat takes place.
  • the heat exchanger tube the fan and the burner chamber several times wraps around, with at least one subsequent wrap at least opposite to a previous wrap in sections, a greater radial distance to Having fan wheel, so this is a special good use of the fan wheel receiving space in the Gargo achieved because the heat exchanger tube substantially in the manner of a spiral, that is, at least in sections, with increasing distance from the fan wheel axis around the Fan wheel and the combustion chamber is wrapped around and thus a very good space utilization can be achieved.
  • the burner chamber is L-shaped, with the short Leg at its free open end an opening in one Surrounds wall of the device for heat treatment and on the wall is fastened and that the long leg is tangential is arranged to the fan. If then the burner together with a part of a feed pipe for the finished Gas-air mixture of a burner chamber adapted L-shaped Form assembly and in the wall of the device for heat treatment is fixed, so this is particularly simple Way of ensuring the assembly of the burner in the burner chamber.
  • the heat exchanger device only two attachment points on the device for heat treatment, of which the one attachment point between a wall in the cooking appliance and Burner chamber and the second attachment point between the from the device for heat treatment exiting end the heat exchanger tube and a housing wall of the device is formed for heat treatment, so is the heat exchange device capable of occurring during operation Perform thermal expansion largely stress-free. Especially It is advantageous if the attachment points in are arranged close to each other, whereby the entire heat exchanger device almost unrestricted the can occur occurring thermal expansion.
  • the axes of the gas outlet openings are preferably vertical to the burner longitudinal axis, which despite the arrangement of many Gas outlet openings and the associated training many flames do not interfere with each other's flames entry. But there may be spatial conditions, that make another flame training necessary, so that it can also be advantageous if the axes of the gas outlet openings in the flow direction at an acute angle are inclined obliquely to the burner axis.
  • the device for heat treatment of food hereinafter called cooking appliance, has a housing 1, which except the usual, not shown front panel and Door, a partition wall 2, which has the housing in close proximity divided into separate rooms.
  • a room 4 of a room. 5 separated.
  • the space 4 serves to receive a fan wheel 6 and a heat exchange device 7, while the space 5 as a cooking space for receiving the food to be treated serves.
  • the room 4 is by a not shown Steam generator introduced steam, leaving a steam-air mixture arises, which by the fan 6 accordingly the arrows 8 through slots 9 and 10 in the partition wall 3 in the cooking chamber is blown. This is the vapor-air mixture through the total designated 7 heat exchanger device heated.
  • the bottom 11 of the cooking chamber. 5 opens into a drain 12, the condensate drain and as Outlet for grease and cleaning fluids used.
  • This Drain opens into a mixing capacitor 13, which is used to deposit the effluent vapor serves and its drain line denoted by 14.
  • control and regulation elements In the hermetically separated by the partition wall 2 space 15 are located next to not shown control and regulation elements a drive motor 16 for the fan 6 and a Mixing device 17 for a gas-powered burner 18th the heat exchanger device 7.
  • the heat exchanger device 7 comprises in addition to the already mentioned burner 18, which with a feed tube 19 with the mixing device 17 is also connected to a combustion chamber 20, which is followed by a heat exchanger tube 21, which not only the fan 6 but also the combustion chamber 20 wraps around, with the distance of the individual Pipe sections from the center of the impeller 6 with each wrap increased.
  • the combustion chamber 20 is located in the immediate vicinity Neighborhood in the tangential direction to the fan 6 and is L-shaped.
  • the shorter leg 20a is by means of a flange attached to the partition wall 2 and surrounds an opening 23 in the partition 2.
  • the longer leg 20b takes the burner 18, which designed over the L-shaped Supply pipe 19 connected to the mixing device 17 is.
  • the heat exchanger tube 21 is at its one end by means of a transition piece 24 with the combustion chamber 20th connected and at its other end by means of a flange 25 attached to a housing wall, said attachment point near the flange 22 and thus in the Near the attachment point of the combustion chamber is located.
  • these two attachment points a relatively small distance from each other on, so that the whole heat exchanger tube free of Attachment points is and thus at the incoming thermal expansion no obstructions due to additional attachment points subject.
  • the mixing device 17 comprises a not shown in detail Blower and dosing with appropriate control devices for the adjustment of the necessary for combustion Gas-air mixture, which in the for the Combustion necessary ratio supplied to the burner 18 is, so completely or one hundred percent premixed is. An additional supply of secondary air occurs not here, which is favorable to the noise makes noticeable.
  • the burner 18 comprises a tube with a closed end 26, which is about half of the Length of the combustion chamber 20 has.
  • On the circumference of the burner openings 27 are provided, from which the gas-air mixture exit and after appropriate inflammation several adjacent flames 28 forms.
  • the axes 29 of the openings 27 can also be in the flow direction of the gas at an acute angle be inclined in front.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Commercial Cooking Devices (AREA)

Description

Wärmetauschereinrichtung für gasbeheizte Vorrichtungen zur Wärmebehandlung von Nahrungsmitteln, mit einem Lüfterrad für die Zwangsumwälzung eines Behandlungsmediums, einem Gasbrenner und einem das Lüfterrad umgebenden Wärmetauscherrohr, wobei der Brenner ausschließlich mit einer Mischeinrichtung für Gas und Verbrennungsluft zur Einstellung der zur Verbrennung notwendigen Gas-Luft-Mischung in Verbindung steht und wobei die Mischeinrichtung eine Regeleinrichtung für die Einstellung der einhundert Prozent vorgemischten Gas-Luft-Mischung und ein Gebläse umfasst, welches die Gas-Luft-Mischung in den Brenner und nach erfolgter Verbrennung in das mit dem Brenner gasdicht verbundene Wärmetauscherrohr unter Druck befördert.
Bei einer bekannten Wärmetauschervorrichtung nach der EP 0 526 768 B1 ist der Brenner nach Art eines Bunsenbrenners ausgebildet und umfasst ein Venturi-Rohr in welches aus einer Gasdüse Gas eingeblasen wird, wobei aufgrund des Abstandes zwischen dem Venturi-Rohr und der Gasdüse Luft mitgerissen wird, so dass eine gewisse Vormischung von Luft und Gas eintritt. Der Brenner ist dabei vor dem Wärmetauscherrohr angeordnet, so dass die den Brenner verlassende verhältnismäßig lang ausgebildete Flamme in das Wärmetauscherrohr eindringt und dabei weiterhin Sekundärluft ansaugt. Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist die Tatsache, dass eine sehr lange Flamme entsteht, die einen ersten geradlinigen Abschnitt des Wärmetauscherrohres erfordert, wenn sich diese Flamme exakt ausbilden soll und außerdem entsteht an den zwei Ansaugstellen für Luft ein erhebliches Geräusch, was bei Vorrichtungen zur Wärmebehandlung von Nahrungsmitteln in den Aufstellungsräumen solcher Geräte zu einer erheblichen Lärmbelästigung führt. Weiterhin erfordert diese Art der Brennerausbildung eine ständige Drucküberwachung sowohl des Luftdruckes als auch des Gasdruckes einerseits und eine Überwachung der zugeführten Mengen, was eine umfangreiche Regeleinrichtung bedingt. Die Anordnung des Brenners in der Weise, dass für die verhältnismäßig lange Flamme ein möglichst langes geradliniges Wärmetauscherrohr zu Verfügung steht, erfordert in Verbindung mit der Ausbildung einer Luftkammer mit angehobenem Luftdruck zur Zuführung der Primär- und Sekundärverbrennungsluft, die Anordnung des Brenners mit verhältnismäßig großem Abstand zum Lüfterrad, so dass die heißeste Stelle der Wärmetauschervorrichtung, in der sich die Brennerflamme befindet, nicht unmittelbar neben dem Lüfterrad liegt, sondern dass dieser Teil der Wärmetauschervorrichtung nicht unmittelbar von dem Mediumstrom beaufschlagt wird, den das Lüfterrad erzeugt.
Eine Wärmetauschervorrichtung der eingangs erläuterten Art ist aus der EP 1 116 920 A2 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist ein Gasbrenner vorgesehen, der aus einer rechteckigen Keramikplatte mit einer großen Anzahl von Löchern besteht, durch die hindurch die hundert Prozent vorgemischte Gas-Luft-Mischung mittels des Gebläses hindurchgedrückt und am Ende dieser Öffnungen entzündet wird. Dieser Brenner ist in einer Brennkammer angeordnet, von welcher nach jeder Seitenrichtung, im wesentlichen tangential zu einem Lüfterrad für die Umwälzung des Behandlungsmediums ein Wärmetauscherrohr ausgeht, das das Lüfterrad im wesentlichen entlang eines halben Umfanges umgibt und in einer Schleife wieder zurückgeführt wird. Beide Rohre enden in einem Sammler, aus dem ein Ableitungsrohr nach außen führt.
Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist die Tatsache, dass der Brenner als eine rechteckige Fläche ausgeführt ist, die bei einer Erhöhung der Brennerleistung entsprechend vergrößert werden muss, was zu Platzproblemen in einem Gargerät führt, da diese Art des Brenners eine verhältnismäßig große Brennkammer erfordert. Um die Wärme einigermaßen gleichmäßig aus dieser Brennerkammer abführen zu können, sind einander entgegengesetzt angeordnete Wärmetauscherrohre erforderlich, die einen erhöhten konstruktiven Aufwand bedingen. Außerdem ist nicht gewährleistet, dass die Strömung in beiden Wärmetauscherrohrabschnitten, die in entgegengesetzter Richtung durchströmt werden, gleichmäßig ausfällt, wobei diese ungleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Wärmetauscherabschnitte auch von Fertigungstoleranzen negativ beeinflusst wird. Die Flammen aus der als Brenner dienenden Keramikplatte strömen in die Brennkammer in der das heiße Gas aufgrund der beschriebenen Rohranordnung in zwei Richtungen aufgeteilt wird. Es findet also keine Strömung in Richtung eines Rohres statt, so dass es zu einer Stauwirkung in der Brennkammer und zu einem starken Aufheizen derjenigen Wand kommt, die dem Brenner gegenüber liegt. Weiterhin ist die Brennkammer verhältnismäßig weit vom Lüfterrad entfernt, so dass an die zu erwärmende Luftströmung die Wärme nicht in der Weise abgegeben werden, als wenn die heiße Seite des Brenners unmittelbar neben dem Lüfterrad liegen würde.
Aus der US-A-4,867,132 und der US-A-3,991,737 sind Gasbrenner bekannt, bei denen der Brenner als ein am Ende verschlossenes Rohr mit am Umfang verteilten Gasaustrittsöffnungen ausgebildet ist. Im ersten Falle ist der Gasbrenner in einer erweiterten Kammer aufgenommen, die seitlich versetzt zum Lüfterrad angeordnet ist und im zweiten Falle sitzt der Brenner ebenfalls in einem getrennten Gehäuseteil neben dem Lüfterrad, so dass eine unmittelbare Beaufschlagung der Brennkammer durch die vom Lüfterrad geförderte Luft nicht stattfindet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv einfache Wärmetauschereinrichtung mit einer hohen Wärmeleistung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Wärmetauschereinrichtung der eingangs erläuterten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Brenner als ein am Ende verschlossenes Rohr mit am Umfang verteilten Gasaustrittsöffnungen ausgebildet ist, dass ein im Durchmesser erweiterter Anfangsbereich des Wärmetauscherrohres als Brennkammer für die Aufnahme des Brenners dient, dass die Brennkammer im wesentlichen in tangentialer Richtung zum Lüfterrad in unmittelbarer Nähe desselben angeordnet ist und dass das Wärmetauscherrohr das Lüfterrad, ausgehend von der Brennkammer bis zum Auslass stetig in gleichbleibender Gasströmungsrichtung umschlingt.
Bei dieser Ausgestaltung wird das für die Verbrennung zu einhundert Prozent vorgemischte Gas-Luft-Gemisch in den Brenner hineingefördert, wodurch, wie bereits bekannt, die zweifache Luftansaugung bei dem Venturi-Rohr-Brenner vermieden wird. Entscheidend ist jedoch bei dieser Ausgestaltung die Tatsache, dass die Ausbildung des Brenners als ein endseitig verschlossenes Rohr mit am Umfang angeordneten Austrittsöffnungen die Anzahl der Öffnungen auf der gekrümmten Rohroberfläche größer ist als bei der rechteckigen zweidimensionalen Ausgestaltung des Brenners nach dem Stande der Technik. Eine Vergrößerung der Zahl der Gasaustrittsöffnungen kann entweder durch eine geringfügige Vergrößerung des Durchmessers, aber insbesondere durch eine Verlängerung des Rohres erzielt werden, was die Einbauverhältnisse nicht verändert, weil das Lüfterrad einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist, so dass eine sehr lange Brennerausbildung möglich ist, die eine Brennkammer mit nur einem Wärmetauscherrohr ermöglicht, so dass der konstruktive Aufwand wesentlich verringert werden kann.
Die Verwendung des Anfangsbereiches des Wärmetauscherrohres in erweiteter Form als Brennkammer, bringt den Vorteil mit sich, dass eine besonders große Oberfläche des heißesten Bereiches der Wärmetauschereinrichtung geschaffen wird, wodurch der Wirkungsgrad der Wärmetauschereinrichtung verbessert wird. Durch die Anordnung der Brennkammer in tangentialer Richtung zum Lüfterrad in unmittelbarer Nähe desselben, wird eine möglichst gute Wärmeausnutzung erzielt. Die heiße Brennkammer liegt somit in unmittelbarer Nähe des Lüfterrades wodurch nicht nur der Wärmeaustausch begünstigt, sondern auch die Brennkammer in ausreichender Weise gekühlt wird. Weil das Lüfterrad einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist, so besteht die Möglichkeit einer langen Ausbildung der Brennkammer und damit eine lange Brennerausbildung. Die Ausgestaltung der Brennkammer mit nur einem Wärmetauscherrohr, welches das Lüfterrad, ausgehend von der Brennkammer bis zum Auslass, stetig in gleichbleibender Gasströmungsrichtung umschlingt, führt zu einem wesentlich verringerten konstruktiven Aufwand. Außerdem sind die Strömungsverhältnisse in diesem einzigen Wärmetauscherrohr viel besser vorhersehbar und einstellbar als bei in entgegengesetzten Richtungen ausgebildeten, unabhängig voneinander beaufschlagten Wärmetauscherrohren, entsprechend dem eingangs erläuterten Stand der Technik. Durch die Möglichkeit der verhältnismäßig engen Ausbildung der Brennerkammer ergibt sich ein rohrförmig nach Art einer langgestreckten Fackel ausgebildeter Brenner, so dass auf einer verhältnismäßig großen Oberfläche, bezogen auf einen geringen Durchmesser des Rohres des Brenners, viele Gasaustrittsöffnungen angebracht werden können, wodurch eine hohe Brennerleistung erzielbar ist. Hierdurch ist es möglich, eine im Durchmesser verhältnismäßig kleine Brennkammer zu schaffen, ohne dass eine starke Erwärmung der Brennkammerwand eintritt, weil die Brennkammer sich in unmittelbarer Nähe des Lüfterrades befindet.
Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Brennkammer von mindestens einem Abschnitt des Wärmetauscherrohres an der radial außenliegenden Seite bezogen auf das Lüfterrad überspannt ist, so wird durch die dem Lüfterrad abgewandte Seite der Brennkammer, die eine sehr hohe Temperatur aufweist, dieser bereits stärker ausgekühlte Abschnitt des Wärmetauscherrohres noch mal aufgeheizt, so dass eine bessere Ausnutzung der erzeugten Wärme stattfindet.
Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Wärmetauscherrohr das Lüfterrad und die Brennerkammer mehrfach umschlingt, wobei mindestens eine nachfolgende Umschlingung gegenüber einer vorhergehenden Umschlingung mindestens abschnittsweise einen größeren radialen Abstand zur Lüfterradachse aufweist, so wird hierdurch eine besonders gute Nutzung des das Lüfterrad aufnehmenden Raumes in dem Gargerät erzielt, weil das Wärmetauscherrohr im wesentlichen nach Art einer Spirale, das heißt zumindest abschnittsweise, mit zunehmendem Abstand von der Lüfterradachse um das Lüfterrad und die Brennkammer herum geschlungen ist und somit eine sehr gute Raumausnutzung erzielbar ist.
Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Brennerkammer L-förmig ausgebildet, wobei der kurze Schenkel an seinem freien offenen Ende eine Öffnung in einer Wand der Vorrichtung zur Wärmebehandlung umgibt und an der Wand befestigt ist und dass der lange Schenkel tangential zum Lüfterrad angeordnet ist. Wenn dann der Brenner zusammen mit einem Teil eines Zuführungsrohres für die fertige Gas-Luft-Mischung eine der Brennerkammer angepasste L-förmigen Baueinheit bilden und in der Wand der Vorrichtung zur Wärmebehandlung befestigt ist, so ist hierdurch in besonders einfacher Weise die Montage des Brenners in der Brennerkammer gewährleistet.
Wenn die Wärmetauschereinrichtung nur zwei Befestigungsstellen an der Vorrichtung zur Wärmebehandlung aufweist, von denen die eine Befestigungsstelle zwischen einer Wand im Gargerät und Brennerkammer und die zweite Befestigungsstelle zwischen dem aus der Vorrichtung zur Wärmebehandlung austretenden Ende des Wärmetauscherrohres und einer Gehäusewand der Vorrichtung zur Wärmebehandlung gebildet ist, so ist die Wärmetauschereinrichtung in der Lage, die beim Betrieb auftretenden Wärmedehnungen weitgehend spannungsfrei auszuführen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Befestigungsstellen in enger Nachbarschaft zueinander angeordnet sind, wodurch die gesamte Wärmetauschereinrichtung nahezu uneingeschränkt den auftretenden Wärmedehnungen folgen kann.
Die Achsen der Gasaustrittsöffnungen stehen vorzugsweise senkrecht zur Brennerlängsachse, wodurch trotz der Anordnung vieler Gasaustrittsöffnungen und der damit verbundenen Ausbildung vieler Flammen eine gegenseitige Störung dieser Flammen nicht eintritt. Es können aber räumlich bedingte Verhältnisse vorliegen, die eine andere Flammenausbildung notwendig machen, so dass es auch vorteilhaft sein kann, wenn die Achsen der Gasaustrittsöffnungen in Strömungsrichtung unter einem spitzen Winkel schräg zur Brennerachse geneigt sind.
Die Erfindung nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1:
einen vertikalen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Nahrungsmitteln;
Figur 2:
einen Schnitt nach der Linie II-II in Figur 1;
Figur 3:
einen Teilschnitt nach der Linie III-III in Figur 2;
Figur 4:
eine vergrößerte Darstellung des mit IV bezeichneten Bereiches in Figur III.
Die Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Nahrungsmitteln, nachfolgend Gargerät genannt, hat ein Gehäuse 1, welches außer der üblichen, nicht dargestellten Frontverkleidung und Tür, eine Trennwand 2 aufweist, die das Gehäuse in dicht voneinander getrennte Räume unterteilt. In dem einen Raum ist durch eine weitere Trennwand 3 ein Raum 4 von einem Raum 5 getrennt. Der Raum 4 dient zur Aufnahme eines Lüfterrades 6 und einer Wärmetauschervorrichtung 7, während der Raum 5 als Garraum zur Aufnahme der zu behandelnden Nahrungsmittel dient. In den Raum 4 wird durch einen nicht dargestellten Dampferzeuger Dampf eingeführt, so dass ein Dampf-Luft-Gemisch entsteht, welches durch das Lüfterrad 6 entsprechend den Pfeilen 8 durch Schlitze 9 und 10 in der Trennwand 3 in den Garraum eingeblasen wird. Dabei wird dieses Dampf-Luft-Gemisch durch die insgesamt mit 7 bezeichnete Wärmetauschervorrichtung aufgeheizt. Der Boden 11 des Garraumes 5 mündet in einen Ablauf 12, der als Kondensatablauf und als Auslass für Fett und Reinigungsflüssigkeiten dient. Dieser Ablauf mündet in einen Mischkondensator 13, der zum Niederschlagen der abströmenden Brüden dient und dessen Abflussleitung mit 14 bezeichnet ist.
In dem durch die Trennwand 2 hermetisch abgetrennten Raum 15 befinden sich neben nicht dargestellten Steuer- und Regelelementen ein Antriebsmotor 16 für das Lüfterrad 6 und eine Mischeinrichtung 17 für einen mit Gas betriebenen Brenner 18 der Wärmetauschereinrichtung 7.
Die Wärmetauschereinrichtung 7 umfasst neben dem bereits erwähnten Brenner 18, der mit einem Zuführungsrohr 19 mit der Mischeinrichtung 17 verbunden ist auch eine Brennkammer 20, an die sich ein Wärmetauscherrohr 21 anschließt, welches nicht nur das Lüfterrad 6 sondern auch die Brennkammer 20 umschlingt, wobei sich der Abstand der einzelnen Rohrabschnitte vom Zentrum des Lüfterrades 6 mit jeder Umschlingung vergrößert. Die Brennkammer 20 liegt in unmittelbarer Nachbarschaft in tangentialer Richtung zum Lüfterrad 6 und ist L-förmig gestaltet. Der kürzere Schenkel 20a ist mittels eines Flansches an der Trennwand 2 befestigt und umgibt eine Öffnung 23 in der Trennwand 2. Der längere Schenkel 20b nimmt den Brenner 18 auf, der über das L-förmig gestaltete Zuführungsrohr 19 mit der Mischeinrichtung 17 verbunden ist. Aufgrund dieser L-förmigen Gestaltung der Brennkammer und der Zuführungsleitung 19 an der der Brenner 18 sitzt, lässt sich dieser in einfacher Weise in die Brennkammer einfädeln. Das Wärmetauscherrohr 21 ist an seinem einen Ende mittels eines Übergangsstückes 24 mit der Brennkammer 20 verbunden und an seinem anderen Ende mittels eines Flansches 25 an einer Gehäusewand befestigt, wobei diese Befestigungsstelle in der Nähe des Flansches 22 und somit in der Nähe der Befestigungsstelle der Brennkammer liegt. Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich, weisen diese beiden Befestigungsstellen einen verhältnismäßig geringen Abstand zueinander auf, so dass das ganze Wärmetauscherrohr frei von Befestigungspunkten ist und somit bei der eintretenden Wärmeausdehnung keinen Behinderungen durch zusätzliche Befestigungsstellen unterliegt.
Die Mischeinrichtung 17 umfasst ein nicht näher dargestelltes Gebläse sowie Dosiereinrichtungen mit entsprechenden Regeleinrichtungen für die Einstellung des zur Verbrennung notwendigen Gas-Luft-Gemisches, welches in dem für die Verbrennung notwendigen Verhältnis dem Brenner 18 zugeführt wird, also vollständig bzw. einhundertprozentig vorgemischt ist. Eine zusätzliche Zuführung von Sekundärluft tritt hier nicht ein, was sich günstig auf die Geräuschentwicklung bemerkbar macht.
Wie aus Figur 4 ersichtlich umfasst der Brenner 18 ein Rohr mit einem verschlossenen Ende 26, welches etwa die Hälfte der Länge der Brennkammer 20 aufweist. Am Umfang des Brenners sind Öffnungen 27 vorgesehen, aus denen das Gas-Luft-Gemisch austritt und nach entsprechender Entzündung mehrere nebeneinander liegende Flammen 28 bildet. Mit 29 sind die Achsen der Öffnungen 27 bezeichnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Brennerlängsachse 30 stehen. Die Achsen 29 der Öffnungen 27 können auch in Strömungsrichtung des Gases unter einem spitzen Winkel nach vorne geneigt sein.

Claims (9)

  1. Wärmetauschereinrichtung für gasbeheizte Vorrichtungen zur Wärmebehandlung von Nahrungsmitteln, mit einem Lüfterrad (6) für die Zwangsumwälzung eines Behandlungsmediums, einem Gasbrenner (18) und einem das Lüfterrad umgebenden Wärmetauscherrohr (21), wobei der Brenner (18) ausschließlich mit einer Mischeinrichtung (17) für Gas und Verbrennungsluft zur Einstellung der zur Verbrennung notwendigen Gas-Luft-Mischung in Verbindung steht und wobei die Mischeinrichtung (17) eine Regeleinrichtung für die Einstellung der einhundert Prozent vorgemischten Gas-Luft-Mischung und ein Gebläse umfasst, welches die Gas-Luft-Mischung in den Brenner (18) und nach erfolgter Verbrennung in das mit dem Brenner gasdicht verbundene Wärmetauscherrohr (21) unter Druck befördert, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (18) als ein am Ende (26) verschlossenes Rohr mit am Umfang verteilten Gasaustrittsöffnungen (27) ausgebildet ist, dass ein im Durchmesser erweiterter Anfangsbereich des Wärmetauscherrohres (21) als Brennkammer (20) für die Aufnahme des Brenners (18) dient, dass die Brennkammer (20) im wesentlichen in tangentialer Richtung zum Lüfterrad (6) in unmittelbarer Nähe desselben angeordnet ist und dass das Wärmetauscherrohr (21) das Lüfterrad (6), ausgehend von der Brennkammer (20) bis zum Auslass (25) stetig in gleichbleibender Gasströmungsrichtung umschlingt.
  2. Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (20) von mindestens einem Abschnitt des Wärmetauscherrohres (21) an der radial außenliegenden Seite, bezogen auf das Lüfterrad (6), überspannt ist.
  3. Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauscherrohr (21) das Lüfterrad (6) und die Brennkammer (20) mehrfach umschlingt, wobei mindestens eine nachfolgende Umschlingung gegenüber einer vorhergehenden Umschlingung mindestens abschnittsweise einen größeren radialen Abstand zur Lüfterradachse aufweist.
  4. Wärmetauschereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (20) L-förmig ausgebildet ist, dass der kurze Schenkel (20a) an seinem freien offenen Ende eine Öffnung (23) in einer Wand (2) der Vorrichtung zur Wärmebehandlung umgibt und an der Wand (2) befestigt (22) ist und dass der lange Schenkel (20b) tangential zum Lüfterrad (6) angeordnet ist.
  5. Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (18) zusammen mit einem Teil eines Zuführungsrohres (19) für die fertige Gas-Luft-Mischung eine der Brennkammer (20) angepasste L-förmige Baueinheit bilden und in der Öffnung (23) der Wand (2) der Vorrichtung zur Wärmebehandlung befestigt ist.
  6. Wärmetauschereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie nur zwei Befestigungsstellen (22, 25) an der Vorrichtung zur Wärmebehandlung aufweist, von denen die eine Befestigungsstelle (22) zwischen einer Wand (2) im Gargerät und Brennkammer (20) und die zweite Befestigungsstelle (25) zwischen dem aus der Vorrichtung zur Wärmebehandlung austretenden Ende des Wärmetauscherrohres (21) und einer Gehäusewand der Vorrichtung zur Wärmebehandlung bebildet ist.
  7. Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstellen (22, 25) in enger Nachbarschaft zueinander angeordnet sind.
  8. Wärmetauschereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (29) der Gasaustrittsöffnungen (27) senkrecht zur Brennerlängsachse (30) stehen
  9. Wärmetauschereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (29) der Gasaustrittsöffnungen (27) in Strömungsrichtung unter einem spitzen Winkel schräg zur Brennerlängsachse (30) geneigt sind.
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