Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für eine mobile Heizeinrichtung, die einen Brenner aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine mobile Heizeinrichtung mit einem Brenner und einem Wärmeübertrager sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Heizeinrichtung.

Mobile Heizeinrichtungen werden als zusätzliche Heizeinrichtungen in Fahrzeugen ver- wendet, um etwa Luft oder Wasser als Wärmerträgermedium zu erwärmen. Bekannte Einsatzgebiete sind das Beheizen eines Fahrgastraums oder das Vorwärmen von Kühlwasser eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs.

Bei einem Brenner einer solchen mobilen Heizeinrichtung wird in der Regel ein beispiels- weise aus einem Brennstofftank eines Fahrzeugs entnommener flüssiger Brennstoff mit Luft gemischt und gezündet. Bei der Verbrennung entstehende heiße Abgase werden durch einen Wärmeübertrager geleitet und erwärmen ein Wärmeträgermedium, das in einer das heiße Abgas umgebenden Führung des Wärmeträgermediums geführt ist. Als flüssiges Wärmeträgermedium findet häufig Wasser beziehungsweise ein Wassergemisch Verwendung, beispielsweise ein Gemisch aus 50% Wasser und 50% Glykol.

In der Patentschrift DE 102 03 116 B4 ist zum Beispiel ein derartiges Heizgerät mit einem becherförmigen Wärmeübertrager beschrieben, bei der sich eine im Wesentlichen rohr- förmige Wand stufenförmig zu einem Brenner erstreckt. Durch einen Innenraum der rohr- förmigen Wand strömt Abgas, welchen einen entlang der Außenseite der rohrförmigen Wand strömenden Wärmeträger erwärmt.

Bei herkömmlichen Wärmeübertragern wird bereits ein großer Anteil der thermischen Energie des auch als Rauchgas bezeichneten Abgases des Brenners auf das Wärmeträ- germedium übertragen, so dass sich Wirkungsgrade von bis zu 80 bis 85% ergeben können. Allerdings weist das nach der Energieabgabe aus dem Wärmeübertrager strömende Abgas häufig noch relativ hohe Geschwindigkeiten auf, wodurch sich eine Lärmbelästigung ergeben kann. Daher ist in der Regel einem solchen Wärmeübertrager eine Schalldämpferanordnung nachgeschaltet, welche einen nicht unerheblichen Platzbedarf auf- weist. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Wirkungsgrad eines Wärmeübertragers zu erhöhen, und eine kompaktere Bauweise zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Es wird ein Wärmeübertrager für eine mobile Heizeinrichtung vorgeschlagen, die einen Brenner aufweist. Der Wärmeübertrager weist einen Trägerkörper mit einer Innenseite und einer Außenseite auf, wobei die Innenseite als eine innere Abgasführung zum Führen von Abgas des Brenners ausgebildet ist, sowie eine zwischen der Innenseite und Außenseite des Trägerkörpers angeordneten Führung, die dazu ausgebildet ist, ein Wärmeträgermedium zu führen, wobei das Wärmeträgermedium über die Innenseite des Trägerkörpers in wärmeübertragendem Kontakt mit in der inneren Abgasführung strömendem Abgas steht, wobei an der Außenseite des Trägerkörpers eine äußere Abgasführung zum Führen von Abgas des Brenners vorgesehen ist und wobei das Wärmeträgermedium über die Außenseite des Trägerkörpers in wärmeübertragendem Kontakt mit in der äußeren Abgasführung strömendem Abgas steht. Es ist also vorgesehen, dass das Wärmeträgermedium nicht nur über eine Seite mit Abgas in wärmeübertragendem Kontakt steht, sondern sowohl über die Innenseite als auch über die Außenseite. Dadurch ergibt sich eine deutlich größere Wärmeübertragungsfläche, wodurch sich Wärmeenergie des Abgases noch effizienter auf das Wärmeträgermedium übertragen lässt. Somit lassen sich beispielsweise thermische Wirkungsgrade von über 90% erreichen. Dadurch wird entweder eine höhere Heizleistung bei gleichen Energiekosten erzielt oder eine gewünschte Heizleistung mit niedrigeren Energiekosten erreicht. Es ergeben sich auch weitere Energieeinsparungsmöglichkeiten. Zum Beispiel kann eine Gebläseleistung zur Zuführung von Brennluft zu dem Brenner verringert werden, wodurch elektrische Energie eingespart wird. Dadurch können auch akustische Emissionen reduziert werden. Ferner werden Abgase noch weiter als gemäß dem Stand der Technik abgekühlt, wodurch die Abgasführung erleichtert wird. Insbesondere können neue, kostengünstigere Werkstoffe für die Abgasführung verwendet werden, die für höhere Abgastemperaturen zu empfindlich sind. Es kann gegebenenfalls sogar auf eine komplizierte Abgasführung verzichtet werden. Auch trägt die niedrigere Abgastemperatur und eine damit verbundene niedrigere Strömungsgeschwindigkeit des Abgases bei Verlassen der Wärmeübertragers zu einer Verringerung des durch die Abgase erzeugten Lärms bei. Dadurch kann eventuell auf den Einbau eines Schalldämpfers verzichtet werden, was zu einer kompakteren Bauweise führt. In der Regel sind die Innenseite und die Außenseite des Trägerkörpers flächenmäßig deutlich größer ausgebildet als gegebenenfalls zusätzlich vorhandene Querseiten. Es kann vorgesehen sein, dass die Innenseite die dem Brenner der Heizeinrichtung zugewandte Seite des Trägerkörpers ist. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Abgasstrom aus dem Brenner teilweise oder vollständig in die Innenseite strömt. Die Außenseite kann dabei zur äußeren Umgebung des Trägerkörpers gerichtet sein, in der sich beispielsweise weitere in einem Kraftfahrzeug angeordnete Komponenten befinden können. Zwischen einer Innenwand und einer Außenwand des Trägerkörpers kann ein Strömungsraum für Wärmeträgermedium vorgese- hen sein. Es ist vorteilhaft, zur Führung des Wärmeträgermediums Führungselemente, wie beispielsweise Rippen, in diesem Strömungsraum vorzusehen, um eine gut definierte Strömung des Wärmeträgermediums zu ermöglichen. Auch können Wärmeaustauschrippen zum Vergrößern der Wärmeaustauschfläche an der Innenwand zum Abgasstrom gerichtet und/oder an der Innenwand zum Strom des Wärmeträgermediums gerichtet vorge- sehen sein. Es ist ebenfalls möglich, derartige Wärmeaustauschrippen zusätzlich oder alternativ an der Außenwand zum Abgasstrom gerichtet und/oder an der Außenwand zum Strom des Wärmeträgermediums gerichtet anzuordnen. Wärmeaustauschrippen in Kontakt mit dem Abgasstrom oder dem Strom des Wärmeträgermediums können neben ihrer Wärmeaustauschfunktion auch zur Führung des jeweiligen Stroms dienen. Der Trägerkör- per kann sowohl einstückig als auch mehrstückig ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig ist es, den Trägerkörper im Wesentlichen zylindrisch oder rohrförmig auszubilden. Ein Ende des Trägerkörpers kann durch einen Boden verschlossen sein. Ein derartiger Boden kann besonders leicht einstückig mit einem rohrförmigen Teil des Trägerkörpers hergestellt wird und sorgt für einen gasdichten Abschluss der Innenseite des Trägerkörpers an seinem Ende. An einer Öffnung am anderen Ende des Trägerkörpers kann beispielsweise abdichtend ein Brenner vorgesehen sein, dem über eine oder mehrere Leitungen Brennluft und Brennstoff zugeführt werden. Als Wärmeträgermedium beziehungsweise Wärmeträger können sowohl gasförmige als auch flüssige Medien Verwendung finden, wie etwa Luft oder Wasser. Ein besonders geeignetes Wärmeträgermedium ist eine Mischung aus Glykol und Wasser. Zweckmäßigerweise weist der Trägerkörper mindestens einen Einlass für Wärmeträgermedium und einen Auslass für Wärmeträgermedium auf. Der Trägerkörper kann eine Trägerkörperlängsrichtung aufweist, die in Richtung seiner größten Längsausdehnung verlaufen kann. Eine Haupterstreckungsrichtung des Wärmeübertragers kann parallel zur Trägerkörperlängsrichtung verlaufen. Die Haupterstreckungsrichtung kann parallel zu einer Längsrichtung eines Flammrohrs eines Brenners verlaufen; in diesem Fall können Haupterstreckungsrichtung und Trägerkörperlängsrichtung zusammenfallen, müs- sen dies allerdings nicht. Quer zur Haupterstreckungsrichtung verlaufende Wandflächen können als Bodenflächen des Wärmeübertragers angesehen werden. Insbesondere kann eine quer zur Haupterstreckungsrichtung verlaufende Außenwand oder Außenwandfläche der äußeren Abgasführung als Bodenfläche der äußeren Abgasführung und/oder des Wärmeübertragers wirken. Quer zur Trägerkörperlängsrichtung verlaufende Wandflächen des Trägerkörpers können als Bodenflächen des Trägerkörpers bezeichnet werden.

Bei einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Wärmeübertrager eine die innere Abgasführung und die äußere Abgasführung verbindende Abgasleitung umfasst. Dadurch lässt sich Abgas von der Innenseite zur Außenseite oder umgekehrt lenken. Die Abgasleitung kann als gekrümmte Rohrverbindung ausgelegt sein. Es ist vorstellbar, dass die Abgasleitung zwei miteinander verbundene Schalen aufweist oder daraus besteht. Die Schalen können gasdicht miteinander verbunden sein. Jede Schale kann einen oder mehr als einen Verbindungsflansch aufweisen. Es ist vorstellbar, dass die Schalen über die Verbin- dungsflansche miteinander gasdicht verbunden sind. Innerhalb der Abgasleitung können ein oder mehrere Führungsstege ausgebildet sein. Insbesondere ist vorstellbar, dass ein Führungssteg im Wesentlichen mittig durch die Abgasleitung verläuft. Der Führungssteg kann als Strömungsteiler funktionieren und insbesondere unerwünschte Verwirbelungen beziehungsweise Ablösungen von Verwirbelungen in der Abgasleitung verringern oder vermeiden. Die Abgasleitung kann zwei oder mehr Krümmungen aufweisen. Es ist insbesondere vorstellbar, dass die Abgasleitung im Wesentlichen u-förmig ausgebildet ist. Die Abgasleitung kann dazu ausgebildet sein, einen in sie hereinströmenden Abgasstrom, der in eine Richtung strömt, in eine dazu im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung umzuleiten. Es kann vorgesehen sein, dass die Abgasleitung ganz oder zumindest teilweise außerhalb des Wärmeträgerkörpers und/oder der äußeren Abgasführung angeordnet ist. Zwischen einer der äußeren Abgasführung beziehungsweise einer Ummantelung der äußeren Abgasführung und/oder dem Wärmeträgerkörper zugewandten Wand der Abgasleitung kann ein Abstandsraum angeordnet sein. Der Abstandsraum kann nach außen frei zugänglich sein. Es kann ein Auslass der inneren Abgasführung vorgesehen sein, über den Abgas von der Innenseite des Trägerkörpers zur äußeren Abgasführung strömen kann. Es ist zweckmäßig, wenn die äußere Abgasführung mindestens einen Abgaseinlass aufweist, über den Abgas von der inneren Abgasführung und/oder der Abgasleitung in die äußere Abgasführung eintreten kann. Die äußere Abgasführung kann mindestens einen Abgasauslass aufweisen, über den Abgas aus der äußeren Abgasführung ausströmen kann. Dabei kann das Abgas beispielsweise über ein Rohr abgeführt werden. Das Rohr kann ein Kunststoffrohr sein. Es ist vorstellbar, dass an dem Wärmeübertrager ein Bren- ner angeordnet oder befestigt ist. Der Brenner kann ein Flammrohr aufweisen. Das Flammrohr kann ganz oder zumindest teilweise auf der Innenseite des Wärmeübertragers aufgenommen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Flammrohr zumindest teilweise in einem Innenbereich des Trägerkörpers aufgenommen ist. Zwischen dem Flammrohr und dem Trägerkörper beziehungsweise der Innenseite des Trägerkörpers kann ein innerer Abgasströmungsraum ausgebildet sein, der zum Führen von Abgas ausgebildet ist. Insbesondere kann die innere Abgasführung zumindest teilweise durch eine Wandung des Flammrohrs und einer dieser zugewandten Wandung des Trägerkörpers gebildet sein.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Wärmeübertrager derart eingerichtet ist, das Abgas durch die innere Abgasführung strömt, bevor es durch die äußere Abgasführung strömt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Brenner im Inneren des Trägerkörpers eingerichtet ist oder derart angeordnet ist, dass die Brennerabgase zuerst in die In- nenseite strömen, bevor sie zur Außenseite strömen. Somit ist auf der Außenseite strömendes Abgas schon durch vorherigen wärmeübertragenden Kontakt mit Wärmeträgermedium im Inneren des Trägerkörpers abgekühlt, und die Wärmebelastung außerhalb des Wärmeträgers angeordneter Komponenten wie beispielsweise Fahrzeugbauteilen wird gering gehalten. Die äußere Abgasführung kann weiterhin einen oder mehrere Abgasein- lässe und einen oder mehrere Abgasauslässe aufweisen.

Bei einer besonders vorteilhaften Variante ist in der äußeren Abgasführung ein Schalldämpfer oder eine Schalldämpfereinrichtung vorgesehen. Somit lässt sich eine Lärmbelästigung durch den Wärmeübertrager verringern, ohne dass eine zusätzliche externe Schalldämpfereinrichtung vorgesehen sein muss. Da durch die verbesserte Energieabgabe von dem Abgas an das Wärmeträgermedium das Abgas in der äußeren Abgasführung schon sehr weit heruntergekühlt sein kann, lässt sich die Schalldämpfereinrichtung verhältnismäßig klein ausbilden. Dadurch steht insgesamt ein kompakteres System zur Verfügung. Die Schalldämpfereinrichtung kann schallabsorbierendes beziehungsweise schalldämpfendes Material umfassen. Das schalldämpfende Material kann direkt in der äußeren Abgasführung angeordnet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das schalldämpfende Material an einem Teil einer Wandung der äußeren Abgasführung angeordnet ist. Die Schalldämpfereinrichtung oder das schalldämpfende Material kann an einer Bodenfläche des Wärmeübertragers vorgesehen sein, beispielsweise an einer Bodenflä- che der äußeren Abgasführung. Eine Haltevorrichtung wie beispielsweise ein Lochgitter kann dazu vorgesehen sein, das schalldämpfende Material in der äußeren Abgasführung zu halten. Schallabsorbierendes Material kann derart angeordnet sein, dass es im Betrieb in Kontakt mit durch die äußere Abgasführung strömendem Abgas gerät oder steht. Es kann zweckmäßig sein, wenn die Schalldämpfereinrichtung in einem Bereich der äußeren Abgasführung angeordnet ist, in welchem Abgas den Trägerkörper umströmt. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Abgasströmung auf der einen Seite an der Schalldämpfereinrichtung vorbeiströmt und auf einer bezüglich dem Abgasstrom gegenüberliegenden Seite am Trägerkörper. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Schalldämpfer Steinwolle und/oder Glasfaserwolle als schalldämpfendes Material umfasst. Dies bietet eine einfache und preisgünstige Möglichkeit, einen Schalldämpfer in der äußeren Abgasführung anzu- ordnen. Ferner kann der Schalldämpfer zusätzlich oder alternativ zu Steinwolle oder anderem schalldämpfenden Material eine oder mehrere Lambda/4-Resonanzstrecken oder Kundt'sche Röhren umfassen. Die eine oder mehreren Kundt'sche Röhren sind dabei zweckmäßigerweise auf eine oder mehrere im Betrieb des Wärmeüberträgers beziehungsweise der Heizung erzeugte Frequenzen eingestellt. Dadurch lässt sich auf einfache und effiziente Weise eine Schalldämpfung erreichen.

Es ist vorteilhaft, wenn in der äußeren Abgasführung Führungsrippen zum Führen des Abgases vorgesehen sind. Über derartige Führungsrippen lässt sich der Abgasstrom leicht führen beziehungsweise leiten. Es kann vorgesehen sein, dass die Führungsrippen eine bevorzugte Strömungsrichtung oder ein gewünschtes Strömungsfeld zwischen einem Einläse der äußeren Abgasführung und einem Auslass der äußeren Abgasführung definieren. Dabei können einzelne Führungsrippen in einer Richtung, in welcher sie eine Strömung führen, und/oder ihrer Längsrichtung gerade verlaufen oder eine Krümmung aufweisen. Es ist dabei vorstellbar, dass mehrere Führungsrippen zueinander parallel verlaufen. Bei ei- ner Anordnung mehrerer Führungsrippen kann vorgesehen sein, dass zumindest einige davon in der Richtung, in welcher sie eine Strömung führen, und/oder ihrer Längsrichtung nicht parallel zueinander verlaufen. Die Führungsrippen können am Trägerkörper vorgesehen sein. Insbesondere können die Führungsrippen am Trägerkörper ausgebildet oder daran befestigt sein. In einer besonders bevorzugten Variante ist der Wärmeträgerkörper aus einem Gussmaterial hergestellt. Die Führungsrippen können dann beim Gießen des Trägerkörpers direkt ausgebildet werden. Am Trägerkörper ausgebildete Führungsrippen können auch der Wärmeübertragung auf das Wärmeträgermedium dienen. Es kann vorgesehen sein, dass ein Abgaseinlass und ein Abgasauslass der äußeren Abgasleitung in einer Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Die äußere Abgasführung kann dabei derart ausgebildet sein, dass sich eine Abgasströmung ergibt, welche zumindest einen Großteil des Umfangs des Trägerkörpers umläuft, um von Einlass zum Auslass zu gelangen. Dazu können Führungsrippen und/oder Strömungshindernisse vorgesehen sein, etwa um zu verhindern, dass Abgas direkt vom Einlass zum Auslass strömt. In der äußeren Abgasführung kann ein Labyrinth zum Führen des Abgases vorgesehen sein. Somit lässt sich ein gewünschter Wärmeaustausch zwischen Wärmeträgermedium und Abgas erreichen. Zur Bildung des Labyrinths können insbesondere Führungsrippen vorgesehen sein.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn die äußere Abgasführung eine Ummantelung des Trägerkörpers aufweist, die insbesondere eine Ummantelung einer Außenwand des Trä- gerkörpers sein kann. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn zwischen der Ummantelung des Trägerkörpers und dem Trägerkörper ein Abgasströmungsraum vorgesehen ist, in dem beispielsweise Führungsrippen oder ein Labyrinth angeordnet sein können. Dabei kann vorgesehen sein, dass die äußere Abgasführung beziehungsweise die Ummantelung den Trägerkörper radial und/oder in Längsrichtung teilweise umgibt. So lässt sich bei- spielsweise Raum für zusätzliche Komponenten bereitstellen, wie etwa Temperatursensoren zum Messen der Temperatur des Wärmeträgermediums. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die äußere Abgasführung oder deren Ummantelung den Trägerkörper radial und/oder in Längsrichtung im Wesentlichen vollständig umgibt. Dadurch lässt sich ein möglichst hoher Wirkungsgrad erreichen. Die Ummantelung kann aus wärmeisolieren- dem Material hergestellt sein, um zu verhindern, dass Abgaswärme nach außen dringt. Die Ummantelung kann mehrteilig ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass ein Teil der Ummantelung in Form eines Deckels ausgebildet ist, der zumindest teilweise über den Trägerkörper geschoben ist. Es ist vorstellbar, dass ein Deckel derart angeordnet ist, dass er den Trägerkörper in der Trägerkörperlängsrichtung und/oder bezüglich eines die Haupterstreckungsrichtung oder die Trägerkörperlängsrichtung umlaufenden Umfangs ganz oder zumindest teilweise umgibt. Ein Deckel der Ummantelung kann gasdicht mit einem weiteren Ummantelungsteil wie einem Mantel verbunden sein. Der Deckel beziehungsweise die Ummantelung kann am Trägerkörper befestigt sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Deckel und/oder die Ummantelung durch Schrauben, bei- spielsweise selbstschneidende Schrauben, am Trägerkörper verschraubt ist. Zwischen Ummantelung und/oder Deckel der Ummantelung und eventuell vorhandenen Führungsrippen in der äußeren Abgasführung kann ein Abstand eingestellt sein. In einem Deckel der Ummantelung kann ein Schalldämpfer vorgesehen sein, der insbesondere ein schallabsorbierendes oder schalldämpfendes Material aufweisen kann. Das schallabsorbieren- de oder schalldämpfende Material kann beispielsweise durch ein Lochgitter im Deckel gehalten sein. Vorzugsweise ist das schallabsorbierende Material an einem Deckelboden der Ummantelung angeordnet. Ein Abgasstrom kann von einem Einlass derart zu einem Auslass der äußeren Abgasführung geführt werden, dass er dabei am Deckelboden oder am schallabsorbierenden Material vorbeiströmt. Die Ummantelung und/oder ein Deckel der Ummantelung können in den Abgasströmungsraum der äußeren Abgasführung hereinragende Führungsrippen aufweisen. Derartige Führungsrippen können alternativ oder zusätzlich zu am Trägerkörper angeordneten Führungsrippen vorgesehen sein.

Es kann auch ein Abgasstromverteiler vorgesehen sein, der dazu eingerichtet ist, einen Abgasstrom von dem Brenner auf mindestens zwei separate Teilströme zu verteilen. Der Abgasstromverteiler ist ferner dazu eingerichtet, jeweils mindestens einen Teilstrom der inneren Abgasführung und einen Teilstrom der äußeren Abgasführung zuzuführen. Somit lässt sich erreichen, dass das in der Führung des Wärmeträgermediums geführte Wärmeträgermedium von beiden Seiten durch Abgas mit gleicher Temperatur erwärmt wird, wodurch sich eine gleichmäßigere Erwärmung und gleichmäßigere Strömung des Wärmeträ- germediums ergibt.

Ferner wird auch eine mobile Heizeinrichtung mit einem Brenner und einem Wärmeübertrager wie oben beschrieben vorgeschlagen. Eine derartige Heizeinrichtung ist als Zusatzheizgerät, Standheizung oder Zuheizer für ein Fahrzeug geeignet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Brenner innerhalb der inneren Abgasführung angeordnet ist, beziehungsweise derart, dass Brennerabgase direkt nach Verlassen des Brenners auf einer Innenseite des Trägerkörpers in wärmeleitenden Kontakt mit einem Wärmeträgermedium beziehungsweise einer Innenwand des Trägerkörpers gelangen können. Die Heizeinrichtung kann ein Abgasgebläse aufweisen, um die Strömung des Abgases zu un- terstützen. Das Abgasgebläse kann insbesondere stromabwärts eines Abgasauslasses der äußeren Abgasführung vorgesehen sein und dazu ausgelegt sein, Abgas anzusaugen.

Außerdem wird ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen mobilen Heizeinrichtung vorgeschlagen.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigen: schematisch ein Beispiel für einen Wärmeübertrager gemäß dem Stand der Technik in einer Schnittansicht; eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragers mit einer äußeren Abgasführung in einer Schnittansicht; eine weitere schematische Darstellung eines Wärmeübertragers mit einer äußeren Abgasführung in einer Sicht von unten; und eine weitere schematische Darstellung eines Wärmeübertragers mit einer äußeren Abgasführung in einer Draufsicht. eine weitere schematische Darstellung eines Wärmeübertragers in einer Schnittansicht, in welcher ein Brenner mit Flammrohr zu erkennen ist.

Figur 6 eine Querschnittsansicht einer Abgasleitung; sowie

Figur 7 eine Querschnittsansicht eines Wärmeübertragers, in welcher am Trägerkörper angeordnete Führungsrippen zu erkennen sind.

Figur 1 zeigt schematisch ein Beispiel für einen Wärmeübertrager 10 gemäß dem Stand der Technik. Der Wärmeübertrager 10 umfasst einen Trägerkörper 12, der becherförmig ausgebildet ist und eine Innenseite 14 sowie eine Außenseite 15 aufweist. Der Trägerkörper 12 weist weiterhin innenseitig eine Innenwand 16 und außenseitig eine diese umge- bende Außenwand 18 auf, zwischen denen ein Strömungsraum 20 für ein Wärmeträgermedium ausgebildet ist. Am Trägerkörper 12 auf bekannte Art befestigt ist ein Trägerring 22; welcher über einen Einlass für das Wärmeträgermedium 24 und einen nicht gezeigten Auslass für das Wärmeträgermedium verfügt und einen Zufluss und Abfluss von Wärmeträgermedium in den Strömungsraum 20 erlaubt. Am Trägerring 22 kann eine Abdichtung vorgesehen sein, um den Trägerkörper 12 gasdicht zu verschließen. Die Innenwand 16 und die Außenwand 18 sind aus wärmeleitendem Material gebildet, wie zum Beispiel einer Aluminium- oder Stahllegierung. Zur Verbesserung der Wärmeübertragung und zum Leiten eines Abgasstromes sind an der Innenwand 16 auf der Innenseite 14 nicht gezeigte Rippen vorgesehen. Der Abgasstrom stammt dabei von einem nicht gezeigten innerhalb des innenseitig gebildeten Raums angeordneten Brenner und wird von dem Brenner in diesen auf der Innenseite 14 des Trägerkörpers 12 gebildeten Raum gespeist. Auf der Innenseite 14 ist der Abgasstrom von der Innenwand 16 umgeben, die Innenseite 14 ist also als eine innere Abgasführung ausgebildet. Femer ist ein Abgasauslass 26 vorgesehen, durch den Abgas von der Innenseite 14 des Wärmeübertragers 10 abgeführt wird, nachdem es über die Innenwand 16 einen Großteil seines Wärmegehaltes an das Wärme- trägermedium abgegeben hat. In diesem Beispiel wird als Wärmeträgermedium ein Gemisch aus 50% Wasser und 50% Glykol eingesetzt. Das erwärmte Wärmeträgermedium kann über den Auslass für das Wärmeträgermedium einem nicht gezeigten äußeren Heizungskreislauf zugeführt werden und über den Einlass für das Wärmeträgermedium 24 wieder in den Strömungsraum 20 zirkulieren, um erneut erwärmt zu werden.

Figur 2 zeigt schematisch eine der Ansicht in Figur 1 entsprechende Ansicht eines weiteren Wärmeübertragers 100, der sich im Wesentlichen durch das Vorhandensein einer äußeren Abgasführung 102 auf der Außenseite 15 von dem in Figur 1 gezeigten Wärmeübertrager 100 unterscheidet. Zu Vereinfachung werden im Folgenden für gleiche oder ähnliche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. Die äußere Abgasführung 102 weist einen Abgaseinlass 105 auf, der über eine schematisch dargestellte Abgasleitung

104 mit dem Abgasauslass 26 verbunden ist, so dass Abgas von der Abgasführung auf der Innenseite 14 über den Abgasauslass 26, die Abgasleitung 104 und den Abgaseinlass

105 in die äußere Abgasführung 102 gelangen kann. Die äußere Abgasführung 102 um- fasst eine Ummantelung 106, die derart angeordnet ist, dass zwischen der Außenwand 18 und der Ummantelung 106 ein Abgasströmungsraum 108 ausgebildet ist. In diesem Beispiel strömt Abgas auf der Innenseite 14 in wärmeleitendem Kontakt mit der Innenwand 16 und gibt Wärme an das Wärmeträgermedium im Strömungsraum 20 ab. Dann wird das schon abgekühlte Abgas zur äußeren Abgasführung 102 geleitet und umströmt den Strö- mungsraum 20 von außen. Über die aus wärmeleitendem Material hergestellte Außenwand 18, die beispielsweise nicht gezeigte Führungsrippen beziehungsweise Wärmeaustauschrippen aufweisen kann, steht das Abgas dabei in wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärmeträgermedium im Strömungsraum 20 und gibt weiterhin Wärme an das Wärmeträgermedium ab. Die Ummantelung 106 erstreckt sich in Längsrichtung nicht vollständig um den Trägerkörper 12. Dadurch können beispielsweise Sensoren zum Überwachen der Temperatur des Wärmeträgermediums oder Brennluft- beziehungsweise Brennstoffzuleitungen am Trägerkörper angeordnet sein, ohne dass Leitungen durch die Ummantelung

106 durchgeführt werden müssen. Die Ummantelung 106 umgibt allerdings in diesem Beispiel den Trägerkörper 12 radial vollständig, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten. Figur 3 zeigt schematisch eine Ansicht eines Wärmeübertragers 100 von unten. In dieser Figur sind in dem Abgasströmungsraum 108 angeordnete Rippen 110 zu erkennen, die den Abgasstrom in der äußeren Abgasführung 102 wie gewünscht lenken, um einen möglichst hohen Wärmeaustausch mit dem Wärmeträgermedium über die Außenwand 18 zu erreichen. Dazu wird in diesem Beispiel der Abgasstrom im Wesentlichen in jeweils aufeinanderfolgenden parallelen Bahnen jeweils in Gegenrichtung geführt. Ferner ist ein äußerer Abgasauslass 112 gezeigt, durch den abgekühltes Abgas die äußere Abgasführung verlassen kann. Es ist zu erkennen, dass die Ummantelung 106 die Außenwand 18 in Längsrichtung nicht vollständig überdeckt. Zwischen dem Abgaseinlass 105 und dem äu- ßeren Abgasauslass 112 kann eine beliebige Anzahl von Rippen 1 10 vorgesehen sein, die von den gewünschten Strömungsverhältnissen abhängt. Der Abgasauslass 26 muss nicht notwendigerweise am Trägerkörper 12 angeordnet sein, er kann auch beispielsweise in einem Trägerring 22 vorgesehen sein, wie es in Figur 3 ohne Darstellung des Trägerrings angedeutet ist.

In Figur 4 ist eine weitere schematische Ansicht eines Wärmeübertragers 100 von oben gezeigt, bei dem es sich um einen Wärmeübertrager 100 wie in Figur 3 gezeigt handeln kann. In dieser Ansicht sind einige zusätzliche, außen am Trägerkörper 12 angebrachte Elemente dargestellt. Insbesondere ist ein Trägerring 22 gezeigt, an dem ein Einlass für das Wärmeträgermedium 24 und ein Auslass für das Wärmeträgermedium 25 vorgesehen sind. Auch in Figur 4 ist ein äußerer Bereich der Außenwand 18 gezeigt, der nicht von Ummantelung 106 oder Trägerring 22 bedeckt ist und in dem Abgas nur auf der Innenseite 14 strömt. Ferner ist ein dem Abgasströmungsraum 108 entsprechender Bereich zu erkennen. In diesem Bereich strömt Abgas sowohl auf der Außenseite des Trägerkörpers 12, nämlich im Abgasströmungsraum 108, als auch auf der Innenseite 14 und steht dabei in wärmeübertragendem Kontakt mit Wärmeträgermedium im dazwischen liegenden Strömungsraum 20 für das Wärmeträgermedium. In dieser Ansicht sind die Innenseite 14 und der Strömungsraum 20 allerdings nicht zu sehen. Über einen Teil der Ummantelung 106 und einen Teil der von der Ummantelung 106 nicht umgebenen Außenwand 18 er- streckt sich ein Fortsatz 114. Alternativ kann die Ummantelung 106 auch derart angeordnet sein, dass sie nicht unterhalb des Fortsatzes 1 14 verläuft, sondern um ihn herum. Am Fortsatz 1 14 können beispielsweise Sensoren, Anschlüsse für elektrische oder elektronische Komponenten oder Anschlüsse für Brennluft beziehungsweise Brennstoff zum Betreiben eines Brenners vorgesehen sein. Figur 5 zeigt schematisch eine Schnittansicht eines Wärmeübertragers 100 mit einem Brenner 120. Der Brenner 120 kann auf geeignete Art am Wärmeübertrager 100 befestigt sein, beispielsweise durch Verschraubung. Der Brenner 120 weist ein in den Innenraum des Trägerkörpers 12 herein ragendes Flammrohr 122 auf. In dieser Ansicht ist der Trä- gerkörper 12 beziehungsweise der Strömungsraum für das Wärmeträgermedium mit Querbalken markiert. Das Flammrohr 122 kann eine umlaufende Wand um eine vom Brenner 120 erzeugte Flamme bilden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Flammrohr 122 zur Verbesserung der Strömungseigenschaften mit Löchern versehen ist. An seinem in den Trägerkörper 12 hereinragenden Ende ist das Flammrohr 122 offen. Im Be- trieb erzeugt der Brenner 120 eine Flamme innerhalb des Flammrohrs 122, die je nach Einstellung möglicherweise geringfügig über das Flammrohr 122 herausragen kann. Durch den Brenner 120 erzeugte Abgase strömen aus dem Flammrohr 122 aus und können zwischen der inneren Wand des Trägerkörpers 12 und der äußeren Wand des Flammrohres 122 zum Auslass 26 strömen. In der Figur 5 sind mögliche Strömungsrichtungen von Ab- gas durch Pfeile angedeutet. Somit ist in diesem Beispiel eine innere Abgasführung zwischen dem Flammrohr 122 und dem Trägerkörper 12 beziehungsweise einer Innenwand 16 des Trägerkörpers 12 ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass der Brenner 120 derart angeordnet oder eingestellt ist, dass seine Flamme nicht direkt an die Innenwand 16 des Trägerkörpers 12 anstößt. Dadurch kann eine übermäßige punktuelle Erhitzung des Trägerkörpermaterials und des Wärmeträgermediums vermieden werden. In Figur 5 ist zu erkennen, dass die Ummantelung 106 einen Deckel 124 aufweist. In dieser Variante ist der Deckel gasdicht auf einen den Trägerkörper 12 umgebenden Mantel 126 aufgeschoben. Dazu weist der Mantel 126 eine Klemmaufnahme 128 auf, auf weiche ein Innenumfang des Deckels 124 aufgeschoben ist. Ferner ist der Deckel über eine Verschrau- bung 130 am Trägerkörper 12 befestigt. Von der Verschraubung 130 ist eine Schraube gezeigt, die in einer entsprechenden Aufnahme des Trägerkörpers 12 aufgenommen ist. Im Deckel 124 ist eine entsprechende Schraubenführung vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist der Deckel 124 über mehrere ähnlich angeordnete Schrauben, beispielsweise über drei Schrauben, am Trägerkörper 12 befestigt. In einem Boden 132 des Deckels 124 ist schalldämpfendes Material 134 angeordnet. Das schalldämpfende Material 134 ist durch eine Lochblende 136 am Boden festgehalten, um zu vermeiden, dass vorbeiströmendes Abgas Material abträgt. Im Deckel 124 sind ferner Deckelführungsrippen 138 vorgesehen, von denen vier angedeutet sind. Es können mehr als vier Deckelführungsrippen 138 vorgesehen sein. Die Deckelführungsrippen 138 sind auf der Innenseite des Deckels 124 angeordnet, so dass sie in den Abgasströmungsraum 108 der äußeren Abgasführung hineinragen. Es ist zweckmäßig, wenn am Trägerkörper 12 ebenfalls Führungsrippen ausge- bildet sind, die in den Abgasströmungsraum 108 hineinragen. Der Abgasauslass 26 und der Abgaseinlass 105 sind durch eine Abgasleitung verbunden, die in diesem Beispiel als Rohrverbindung 140 ausgebildet ist. Die Rohrverbindung 140 verläuft außerhalb der Um- mantelung 106. Sie weist zwei Krümmungen auf, die insgesamt die Strömungsrichtung von aus dem Auslass 26 strömendem Abgas umdrehen, so dass Abgas in der entgegengesetzten Richtung in den Abgaseinlass 105 der äußeren Abgasführung strömt. Die Rohrverbindung 140 ist dabei vorzugsweise derart ausgelegt, dass sich eine weiche Strömungsführung ohne Kanten ergibt, an denen sich Verwirbelungen bilden und/oder ablösen können. Insbesondere ist die Rohrverbindung 140 im Wesentlichen u-förmig ausgebildet.

In Figur 6 ist eine Querschnittsansicht einer Rohrverbindung 140 gezeigt, welche beispielsweise bei der in der Figur 6 gezeigten Anordnung Verwendung finden kann. Die Rohrverbindung 140 umfasst eine erste Rohrschale 142 und eine zweite Rohrschale 144. Die erste Rohrschale 142 weist erste Verbindungsflansche 146, 147 auf, während die zweite Rohrschale 144 über zweite Verbindungsflansche 148, 149 verfügt. Über die Verbindungsflansche 146, 147, 148, 149 sind die Rohrschalen 142, 144 gasdicht miteinander verbunden, beispielsweise durch Verschrauben, Vernieten, Verschweißen und/oder Verkleben. In der ersten Rohrschale 142 ist ein erster Führungssteg 150 angeordnet, der mittig innerhalb eines inneren Rohrradius der ersten Rohrschale 142 verläuft. Zweckmäßi- gerweise erstreckt sich der Führungssteg 150 vom Auslass 26 bis zum Einlass 105. In der zweiten Rohrschale 144 ist auf ähnliche Weise ein zweiter Führungssteg 152 vorgesehen, der dem ersten Führungssteg 150 innerhalb der Rohrverbindung 140 gegenüberliegt. Die Führungsstege 150, 152 können sich mittig berühren, oder wie gezeigt, in einem gewissen Abstand zueinander stehen. Durch das Verwenden miteinander gasdicht verbundener Rohrschalen kann die Rohrverbindung 140 leicht derart ausgelegt werden, dass sie eine gewünschte Strömungswirkung ermöglicht. Es ist allerdings auch möglich, die Rohrverbindung aus einem umlaufenden Rohrstück oder mehreren in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Rohrstücken herzustellen. Die Rohrverbindung 160 dieses Beispiels ist jeweils auf einen Auslassstutzen des Auslasses 26 und einen Einlassstutzen des Ein- lasses 105 aufgesetzt und über eine Klemmverbindung gehalten. Es sind auch andere geeignete Arten der Verbindung vorstellbar.

Figur 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Wärmeübertragers 100, in welcher am Trägerkörper 12 angeordnete Führungsrippen 160 zu erkennen sind. Die Führungsrippen sind auf dem Trägerkörper 12 ausgebildet. Sie sind dazu ausgebildet, eine gewünschte Umströmung des Trägerkörpers 12 durch in den Einlass 105 strömende Abgase zu ge- währleisten. Dazu wird durch die Führungsrippen 160 ein Strömungsfeld um den Trägerkörper 12 herum erzeugt. Führungsrippen 160 können in einer Längsrichtung und/oder in einer Richtung, in welche sie eine Abgasströmung führen, gerade oder zumindest teilweise gekrümmt verlaufen um eine gewünschte Strömung mit geeignetem Druckabfall zu erzeugen. Über den Abgasauslass 1 12 kann Abgas, nachdem es den Trägerkörper 12 umströmt hat, aus dem Wärmeübertrager 100 ausströmen. Durch die Führungsrippen 160 wird das Abgas im Abgasströmungsraum 108 wie gewünscht verteilt. Zwischen dem Einläse 105 und dem Auslass 1 12 kann eine Strömungssperre 162 vorgesehen sein, die verhindert, dass Abgas direkt vom Einlass 105 zum Auslass 112 strömt, ohne Wärme an den Trägerkörper 12 beziehungsweise das darin befindliche Medium abzugeben. In Figur 7 sind außerdem drei Aufnahmen 164 zu erkennen, die zur Aufnahme von Schrauben einer Verschraubung 130 dienen. Über diese Aufnahmen 164 kann eine Ummantelung 106 beziehungsweise ein Deckel 124 einer Ummantelung am Trägerkörper 12 befestigt sein. Der in Figur 7 gezeigte Trägerkörper ist zur Verwendung in allen bisher beschriebenen Anord- nungen geeignet. Es ist vorstellbar, dass auch auf der Innenseite der Ummantelung Führungsrippen angeordnet sind, um zusammen mit den Führungsrippen 160 des Trägerkörpers 12 das gewünschte Strömungsfeld zu erzeugen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen of- fenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10 Wärmeübertrager

12 Trägerkörper

14 Innenseite

15 Außenseite

16 Innenwand

18 Außenwand

20 Strömungsraum

22 Trägerring

24 Einlass für das Wärmeträgermedium

25 Auslass für das Wärmeträgermedium

26 Abgasauslass

100 Wärmeübertrager

102 äußere Abgasführung

104 Abgasleitung

105 Abgaseinlass

106 Ummantelung

108 Abgasströmungsraum

1 10 Rippen

112 Abgasauslass

114 Fortsatz

120 Brenner

122 Flammrohr

124 Deckel

126 Mantel

128 Klemmaufnahme

130 Verschraubung

132 Boden

134 schalldämpfendes Material

136 Lochblende

138 Deckelführungsrippe

140 Rohrverbindung

142 erste Rohrschale 144 zweite Rohrschale

146, erster Verbindungsflansch

147 erster Verbindungsflansch

148 zweiter Verbindungsflansch

149 zweiter Verbindungsflansch

150 erster Führungssteg 152 zweiter Führungssteg