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Die Erfindung betrifft ein Heizgerät mit mindestens einem Leitungssystem, enthaltend eine Zuleitung für Luft und Brennstoff sowie eine Abgasleitung, und mit mindestens einem Rückschlagventil im Leitungssystem, das einen Durchgang im Leitungssystem im Heizbetrieb freigibt und sperrt, wenn das Heizgerät nicht im Heizbetrieb ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Rückschlagventil für ein solches Heizgerät.
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Stand der Technik
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Mit der
DE 102009030058B3 ist ein Heizgerät bekannt geworden, das in einer Ansaugleitung, die zu einem Brennergebläse führend ausgebildet und zur Vermeidung einer Abgasrückströmung mit einem Rückschlagventil versehen ist. Das Rückschlagventil weist mindestens zwei, parallel durchströmbare Rückschlagklappen auf. Mit einer solchen Ausführung ist es nicht möglich, auf den Leistungsbereich des Heizgeräts Einfluss zu nehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile
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Das erfindungsgemäße Heizgerät mit den Merkmalen des Hauptanspruchs zeichnet sich dadurch aus, dass es sowohl eine kleine Durchgangsöffnung als auch eine große Durchgangsöffnung aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, dass bei einem Heizbetrieb in einer kleinen Leistungsstufe lediglich die kleine Durchgangsöffnung durch ein Rückschlagventil freigegeben wird. Bei einer großen Leistungsanforderung wird dann das Rückschlagventil für die große Durchgangsöffnung geöffnet. Diese wird insbesondere zusätzlich geöffnet.
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Die Modulation des Heizgeräts kann auf diese einfache Weise erhöht werden. Unter einer Modulation ist der ausnutzbare Leistungsbereich von einer möglichst kleinen Leistung bis hin zu einer möglichst großen Leistung zu verstehen.
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Durch die in den Unteransprüchen vorgesehenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Heizgeräts nach dem Hauptanspruch möglich. So gelingt die Erhöhung der Modulation besonders einfach, wenn sowohl die kleine als auch die große Durchgangsöffnung von einem Rückschlagventil überwacht sind.
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Eine besonders platzsparende Ausführung ist gegeben, wenn sich die kleine Durchgangsöffnung im Rückschlagventil für die große Durchgangsöffnung befindet.
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Besonders effektiv ist das System dann, wenn das mindestens eine Rückschlagventil nach einem im Leitungssystem vorgesehenen Gebläse angeordnet ist.
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Überwacht das Ventilglied des mindestens einen Rückschlagventils in Einbaulage eine horizontal angeordnete Durchgangsöffnung, kann die Rückschlagfunktion durch das Eigengewicht des Ventilgliedes erreicht werden.
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Ist die große Durchgangsöffnung zwischen 5- und 20-mal größer als die kleine Durchgangsöffnung kann neben der Vergrößerung der Modulation auch auf unterschiedliche Gasarten reagiert werden. Ist die große Durchgangsöffnung zwischen 10 und 15-mal größer als die kleine Durchgangsöffnung ist es möglich, auf den Standort und insbesondere auf dessen Höhenlage und des damit einhergehenden Durchschnittsdrucks der Umgebung einzugehen. In einem optimalen Fall ist die große Durchgangsöffnung 12-mal größer als die kleine Durchgangsöffnung.
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Ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil für solch ein Heizgerät zeichnet sich dadurch aus, dass das Rückschlagventil ein Ventilglied für die kleine Durchgangsöffnung aufweist, das mit einem Ventilglied für das Rückschlagventil für die große Durchgangsöffnung verbunden ist. Die Verbindung kann in vorteilhafter Weise einstückig ausgeführt sein.
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Eine platzsparende Ausführung ergibt sich, wenn das Rückschlagventil ein Ventilglied aufweist, in das die kleine Durchgangsöffnung eingebracht ist.
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Ist das Ventilglied für die kleine Durchgangsöffnung beweglich am Ventilglied für die große Durchgangsöffnung befestigt, erhält man ein einfach herzustellendes und einfach zu montierendes Rückschlagventil.
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Ist das Ventilglied des Rückschlagventils für die große Durchgangsöffnung zwischen 5 und 20-mal schwerer als das Ventilglied für die kleine Durchgangsöffnung kann neben der Vergrößerung der Modulation auch auf unterschiedliche Gasarten reagiert werden. Ist das Ventilglied für die große Durchgangsöffnung zwischen 10 und 15 mal schwerer als das Ventilglied für die kleine Durchgangsöffnung ist es möglich, auf den Standort und insbesondere auf dessen Höhenlage und des damit einhergehenden Durchschnittsdrucks der Umgebung einzugehen. In einem optimalen Fall ist das Ventilglied für die große Durchgangsöffnung 12-mal schwerer als das Ventilglied für die kleine Durchgangsöffnung. Auf diese Weise lässt sich die Modulation der Leistung allein durch die Gebläsedrehzahl anpassen. Durch die Druckverhältnisse, die durch das Gebläse und dessen Leistung bzw. Drehzahl generiert werden, öffnen sich nacheinander das Rückschlagventil für die kleine Durchgangsöffnung und bei einer Erhöhung der Leistung bzw. der Drehzahl öffnet das Ventilglied für die große Durchgangsöffnung.
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Zeichnungen
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In den Zeichnungen sind ein Heizgerät sowie unterschiedliche Ausführungen von Rückschlagventil dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 schematisch ein Heizgerät, 2 eine Einzelheit nach II in 1, 3 ein Rückschlagventil in Schrägansicht und 4 eine Draufsicht auf die Ventilglieder eines weiteren Ausführungsbeispiels.
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Beschreibung
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In der 1 ist schematisch ein Heizgerät 10 dargestellt mit einem Gehäuse 12 und einer Wärmezelle 14 im Inneren des Gehäuses 12. in der Wärmezelle 14 sind ein Brenner 16 sowie ein Wärmetauscher 18 angeordnet. Der Brenner 16 wird von Elektroden 20 gezündet und überwacht, die mit einem Steuergerät 22 verbunden sind.
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Die Wärmezelle 14 ist in einem Leitungssystem 24 integriert. Dieses Leitungssystem 24 weist eine Zuleitung 26 für Luft und Brennstoff auf sowie eine Abgasleitung 28. In der Zuleitung 26 ist ein Gebläse 30 angeordnet, das das Brennstoff-Luft-Gemisch in Richtung Wärmezelle 14 fördert.
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In die Zuleitung 26 mündet eine Brennstoffleitung 32, die von einem Ventil 34 kontrolliert wird, das den Brennstoff unter vorbestimmten Druckverhältnissen bereitstellt. Die Brennstoffleitung 32 mündet im Bereich einer Staubrückblende 36, durch die die für die Verbrennung benötigte Luft angesaugt wird. Anstatt einer Staudruckblenden 36 könnte auch eine Venturi Anordnung zur Dosierung und Mischung des Brennstoff-Luft-Gemisches eingesetzt werden.
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Im Ausführungsbeispiel ist in der Zuleitung 26 des Leitungssystems 24 ein Rückschlagventil 38 angeordnet. Das Rückschlagventil 38 überwacht einen Durchgang 40. Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird vom Gebläse 30 gefördert, durch den Durchgang 40 geführt und gelangt so zum Brenner 16. In einer dem Brenner 16 nachgeordneten Brennkammer 42 verbrennt das Brennstoff-Luft-Gemisch, erwärmt den Wärmetauscher 18 und gelangt über die Abgasleitung 28 aus dem Heizgerät 10 ins Freie.
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In 2 ist das Rückschlagventil 38 vergrößert dargestellt. Es ist die Zuleitung 26 erkennbar, deren Durchgang 40 von einem Ventilglied 44 des Rückschlagventils 38 in dieser Darstellung verschlossen ist. Das Ventilglied 44 besitzt einen Ventilkörper 46, der über ein Filmscharniergelenk 48 mit einem Anker 50 gebunden ist. Der Anker 50 ist im die Zuleitung 26 umgebenden Rohr 52 verankert und hält das Ventilglied 44 beweglich fest. An seiner dem Durchgang 40 zugewandten Seite weist der Ventilkörper 46 einen umlaufenden Dichtring 54 auf. Dieser ist im Ausführungsbeispiel aus dem gleichen Material wie auch der Ventilkörper 46. Es kann jedoch auch ein anderes Material verwendet, zum Beispiel im Spritzgussverfahren angespritzt sein.
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Im Ventilkörper 46 des Ventilgliedes 44 ist eine kleine Durchgangsöffnung 56 vorgesehen, die von einem Rückschlagventil 58 überwacht wird. Dazu weist das Rückschlagventil 58 ein Ventilglied 60 auf, das über ein Filmscharniergelenk 62 am Ventilkörper 46 des Ventilgliedes 44 beweglich befestigt ist.
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In diesem Ausführungsbeispiel stellt der Durchgang 40 eine große Durchgangsöffnung 64 dar. Es ist erkennbar, dass im Ausführungsbeispiel sowohl die große Durchgangsöffnung 64 als auch die kleine Durchgangsöffnung 56 von einem Rückschlagventil überwacht sind.
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Unter einem Rückschlagventil 38, 58 ist eine Anordnung zu verstehen, die ein Ventilglied 44, 60 aufweist, das beweglich so gehalten ist, dass es eine Durchgangsöffnung 56, 64 öffnen und schließen kann. Es gibt insbesondere den Durchfluss in eine Richtung frei, während es den Durchfluss in die andere Richtung selbsttätig schließt.
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In 2 ist zu erkennen, dass die große Durchgangsöffnung 64 horizontal angeordnet ist und das Ventilglied 44 mit seinem Dichtring 54 auf einem umlaufenden Rand 66 aufliegt. Durch die Masse des Ventilkörpers 44 und der damit verbundenen Gewichtskraft 68 ist die Ruhelage des Ventilgliedes 44 in der Verschlussstellung aufliegen auf der großen Durchgangsöffnung 64. Begünstigt wird diese Schließstellung dadurch, wenn bei der Herstellung des Rückschlagventils 38 der zwischen dem Ventilkörper 44 und dem Anker 50 eingeschlossene Winkel 70 kleiner als 90° eingestellt ist. Dadurch erzeugt in Einbaulage das Filmscharniergelenk 48 bereits eine Vorspannung in Richtung der Schließstellung.
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Das Rückschlagventil 58 kann ebenfalls zusammen mit dem Rückschlagventil 38 hergestellt werden, indem es im Spritzgießprozess einstückig an dieses angeformt ist. Im Ausführungsbeispiel weist der Ventilkörper 44 eine Dachschräge auf, so dass die kleine Durchgangsöffnung 56 unter einem leichten Winkel zur Horizontalen liegt. Im geschlossenen Zustand liegt also auch das Ventilglied 60 unter einem kleinen Winkel zur Horizontalen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann auf eine Schräge in diesem Bereich verzichtet werden, so dass auch die kleine Durchgangsöffnung 56 und damit das Rückschlagventil 58 in einer horizontalen Ausrichtung ausgebildet sind. Auch das Rückschlagventil 58 kann aufgrund seiner Gewichtskraft die Verschlussstellung einnehmen. Eine Vorspannung kann auch hier durch entsprechende Ausbildung des Filmscharniergelenks erreicht werden.
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Das Rückschlagventil 58 für die kleine Durchgangsöffnung 56 kann auch separat hergestellt und nachträglich mit dem Rückschlagventil 38 verbunden werden.
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In 3 ist das Rückschlagventil 38 dargestellt. Es sind deutlich das Ventilglied 44, das Scharniergelenk 48 und der Anker 50 zu erkennen. Der Anker 50 weist zwei sich verjüngende Fortsätze 72 auf, die im Ausführungsbeispiel in das Rohr 52 eingesteckt werden können. Die Verjüngung ist so gewählt, dass durch das Einstecken ein fester Verbund entsteht, der jedoch durch Anwenden einer entsprechenden Kraft wieder gelöst werden kann. Auf diese Weise kann das Rückschlagventil 38 im Reparaturfall ersetzt werden. Für einen besseren Halt können aber auch Widerhaken an den sich verjüngen den Fortsätzen 72 vorgesehen sein.
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In 3 ist das Rückschlagventil 58 erkennbar, das auf der kleinen Durchgangsöffnung 56 liegt und diese verschließt.
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Eine alternative Ausführung des Rückschlagventils 38 ist in 4 dargestellt. Dort ist das Rückschlagventil 58 für die kleine Durchgangsöffnung 56 direkt anschließend an das Ventilglied 44 ausgeführt. Es vervollständigt quasi als Teilkreisabschnitt die Kontur des Ventilgliedes 44 für die große Durchgangsöffnung 64. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Ventilglied 60 direkt an das Filmscharniergelenk 48 mit angeformt sein kann. Die kleine Durchgangsöffnung 56 ist damit im Prinzip ein Teil der großen Durchgangsöffnung 64.
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In einer weiteren Ausführungsform, die in 4 nur ansatzweise gezeigt ist, ist das Ventilglied 60 für die kleine Durchgangsöffnung 56 gegenüber dem Filmscharniergelenk 48 angeordnet. Dazu ist das Ventilglied 60 mit einem separaten Filmscharniergelenk 74 am Ventilglied 44 befestigt. Auch wenn hier ebenfalls eine Art Kreisabschnitt dargestellt ist, können auch andere Formen gewählt werden.
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Das erfindungsgemäße Rückschlagventil ist nun so ausgestaltet, dass bei einer kleinen Druckdifferenz im Durchgang des Leitungssystems im Bereich des Rückschlagventils nur das Rückschlagventil 58 für die kleine Durchgangsöffnung 56 öffnet. Erst wenn die Druckdifferenz größer wird öffnet auch das Rückschlagventil 38 für die große Durchgangsöffnung 64. Auf diese Weise werden für kleine Leistungen des Heizgerät 10 andere, kleinere Druckdifferenzen benötigt als für große Leistungen. Dies ist deshalb besonders günstig, da der Luftdurchsatz unterproportional mit der Leistung bzw. der Drehzahl des Gebläse 30 gekoppelt ist. Bei herkömmlichen Systemen muss im unteren Leistungsbereich bereits das Ventilglied 44 geöffnet werden, was eine entsprechende Druckdifferenz notwendig macht. Dies legt die kleinste Leistung eines Heizgeräts 10 fest. Um nun zu entsprechend hohen Leistungen zu gelangen, muss ein Gebläse 30 entsprechend leistungsstark ausgelegt werden. Aufgrund der überproportionalen Anforderung an die Leistung des Gebläse bezogen auf die Menge des durchgesetzten Brennstoff-Luft-Gemisches steigt die Leistung des Heizgerät aber unter proportional. Um eine gewünschte hohe Modulation zu erreichen, d.h. einen gewünschten hohen Leistungsbereich müsste ergo ein sehr leistungsstarkes Gebläse 30 eingesetzt werden.
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Da erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass eine kleine Durchgangsöffnung 56 und eine große Durchgangsöffnung 64 vorgesehen sind, die mit entsprechenden Ventilgliedern 60, 44 zusammenwirken, ist zum Öffnen der kleinen Durchgangsöffnung 56 eine kleinere Druckdifferenz und damit eine kleinere Gebläseleistung notwendig. Die Modulation startet folglich von einem kleineren Wert und kann deshalb auch mit weniger leistungsstarken Gebläsen 30 zu einer hohen Modulation geführt werden.
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Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die große Durchgangsöffnung 64 zwölfmal größer gewählt ist als die kleine Durchgangsöffnung 56.
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Die große Durchgangsöffnung 64 kann bevorzugt zwischen zehn und fünfzehnmal größer sein als die kleine Durchgangsöffnung 56. Je nach Aufstellungsort liegen unterschiedliche Durchschnittsdrücke des Umgebungsdrucks vor, so dass vom optimalen Wert zwölf entsprechend abzuweichen ist.
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Die große Durchgangsöffnung 64 kann auch zwischen fünf- und zwanzigmal größer sein, wenn damit auf unvorhergesehene Druckschwankungen im Aufstellungsbereich zu reagieren ist.
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Im Ausführungsbeispiel ist das Ventilglied 44 des Rückschlagventils 38 für die große Durchgangsöffnung 64 zwölfmal schwerer als das Ventilglied 60 des Rückschlagventils 58 für die kleine Durchgangsöffnung 56.
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Das Ventilglied 44 des Rückschlagventils 38 für die große Durchgangsöffnung 64 kann bevorzugt zehn bis fünfzehn mal schwerer sein, wenn je nach Aufstellungsort auf unterschiedliche Durchschnittsdrücke des Umgebungsdrucks vom optimalen Wert zwölf abgewichen werden muss.
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Das Ventilglied 44 des Rückschlagventils 38 für die große Durchgangsöffnung 64 kann auch zwischen fünf und zwanzigmal größer sein, wenn damit auf unvorhergesehene Druckschwankungen im Aufstellungsbereich zu reagieren ist.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform können die Ventilglieder 44, 60 jeweils auch federbelastet in ihre Schließstellung gedrückt sein. Ferner ist es denkbar, dass anstatt eines Filmscharniergelenks 48, 62, 74 auch gelingt Verbindungen mit Lager und Bolzen vorgesehen sind. Diese sind zwar teurer in der Herstellung und der Montage, jedoch einfacher zu bewegen, was die Anforderungen an die möglichen Druckdifferenzen verbessert. Diese Varianten kann der Fachmann einzeln oder zusammen mit den Ausführungsbeispielen einsetzen. So kann beispielsweise das Ventilglied 60 für die kleine Durchgangsöffnung 56 mit einem drehbaren Lager am Ventilglied 44 für die große Durchgangsöffnung 64 befestigt sein, während das große Ventilglied 44 über ein Filmscharniergelenk 48 beweglich ist.
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Der bevorzugte Einsatzort des Rückschlagventils 38, 58 ist in der Zuleitung 26 nach dem Gebläse 30. Dort kann das Gebläse 30 den höchsten Druck erzeugen. Es ist auch denkbar, dass Rückschlagventil 38, 58 weiter stromabwärts, als auch im Bereich der Abgasleitung 28 anzuordnen, jedoch sind die Druckverhältnisse dort kleiner. Außerdem wird durch die Verbrennung als solches die Regelstrategie und damit die Modulation beeinflusst. Es ist auch denkbar, dass Rückschlagventil 38, 58 in der Zuleitung 26 vor den Gebläse 30 anzuordnen. Dort kann jedoch nur mit dem Unterdruck des Gebläses und damit einer maximalen Druckdifferenz von einem bar gearbeitet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009030058 B3 [0002]
