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Die Erfindung betrifft ein Gasheizgerät, umfassend zumindest eine Brenngaszufuhr, eine Luftzufuhr, eine Gemischgasleitung und einen Brenner.
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Gasbrenner für Brennwertheizgeräte bestehen häufig aus gelochten Blechen, welche flach, gewölbt oder auch als Zylinder ausgeführt sein können. Ein für den Gasbrenner bereitgestelltes Brenngasluftgemisch strömt von hinten durch die Löcher des Bleches und wird auf der Vorderseite gezündet und verbrannt.
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Je nach Zusammensetzung des Brenngases (z. B. Propan, Methan, Wasserstoff oder Gemische daraus) ergeben sich unterschiedliche Flammengeschwindigkeiten in der Verbrennung. Ist die Flammengeschwindigkeit höher als die Ausströmgeschwindigkeit des Brenngaslustgemisches aus den Löchern des Brenners, kann es zu einem sogenannten Flammenrückschlag hinein in den Gasluftgemischweg vor dem Brenner kommen. Ein solcher Flammenrückschlag kann auch entstehen, wenn die Lochblechtemperatur auf der Rückseite höher als die Zündtemperatur des verwendeten Gasluftgemisches ist.
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Bei derartigen Rückzündungen bzw. Flammenrückschlägen verbrennt dann ungewollt das Gasluftgemisch schon vor dem Brenner. Die Folgen können ein durch die Verbrennung ausgelöster Druckstoß und/oder eine hohe thermische Belastung von Bauteilen im Gasluftgemischweg und/oder weiterer Zuläufe sein. Zum Beispiel kann ein (Kunststoff-) Laufrad eines Gebläses in der Luftzufuhr sich thermisch verformen oder durch einen Druckstoß beschädigt werden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lindern und insbesondere ein Gasheizgerät zu schaffen, bei dem mechanische und/oder thermische Belastungen aufgrund von Flammenrückschlägen vermindert oder vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird mit einem Heizgerät gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Verwendung gemäß Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte Ausführungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere mit Bezug auf die Figuren, erläutert die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.
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Hierzu trägt ein Gasheizgerät bei, umfassend zumindest eine Brenngaszufuhr, eine Luftzufuhr, eine Gemischgasleitung und einen Brenner, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Luftzufuhr und dem Brenner mindestens eine Flammensperre vorgesehen ist, die sich über einen Leitungsquerschnitt der Gemischgasleitung, der Luftzufuhr oder der Brenngaszufuhr erstreckt.
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Bei dem Gasheizgerät handelt es sich insbesondere um ein Brennwertheizgerät, wie es eingangs beschrieben wurde. Insbesondere kann der Brenner mit einem entsprechenden Lochblech ausgeführt sein und ggf. einen Wärmetauscher umfassen. Die Anzahl der Flammensperren pro Gasheizgerät kann gering sein, z.B. 3, 2 oder (bevorzugt) nur 1. Die Flammsperre ist insbesondere so in dem Leitungsquerschnitt angeordnet, dass sie diesen Querschnitt vollständig überspannt oder ausfüllt. Insbesondere bildet allein die Flammensperre (Mikro-)Kanäle (z.B. mit einem Kanalquerschnitt kleiner 1/100 oder kleiner 1/1.000 oder sogar kleiner 1/10.000 des Leitungsquerschnitts selbst), Porensysteme, oder Wabenstrukturen etc. im Inneren aus, die allein ein Durchströmen von Gas durch den Querschnitt zulassen. Insbesondere liegt die Flammensperre an ihrem Umfang außen an der Leitung an bzw. erstreckt sich bis dorthin bzw. lässt keinen Bypass-Strom zu. Die Flammsperre ist aus einem hochtemperaturfesten Material, wie z.B. einem Metall, einer Keramik oder Mischungen daraus gefertigt. Die Flammensperre kann in oder zwischen Leitungsabschnitten (dauerhaft) fixiert sein. Es ist möglich, mehrere (ggf. verschiedene) Flammensperren nebeneinander und/oder hintereinander vorzusehen. In Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Flammensperren können in (stirnseitigem) Kontakt zueinander oder beabstandet zueinander angeordnet sein. In Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Flammensperren können gegenseitig verdreht angeordnet sein, insbesondere um miteinander nicht-fluchtende Kanäle bereitzustellen. Die äußere (Umfangs-)Form kann rund oder eckig sein. Die Kanaldichte bzw. Porosität der Flammensperre kann an die Strömung bzw. das Brenngas angepasst sein. Die Länge der Flammensperre in Strömungsrichtung kann an die Strömung bzw. das Brenngas angepasst sein und beispielsweise im Bereich von 20 mm - 100 mm [Millimeter] betragen.
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Mit der Vorsehung eines Flammensperre in dem mit Gas betriebenen Heizgerät kann bei Auftreten eines Flammenrückschlages in dem Gasluftgemischweg die Flamme zum Erlöschen gebracht werden, bevor eine thermische Überlastung von Bauteilen auftritt und/oder bevor der bei der Rückzündung entstehende Druckimpuls so hoch wird, dass Bauteile mechanisch überlastet werden.
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Eine Flammensperre kann im Eingangsbereich des Brenners angeordnet sein. Insbesondere kann diese Flammensperre im, am oder unmittelbar (in Strömungsrichtung) vor einem Lochblech des Brenners angeordnet sein. Soweit der Brenner mit einer Brennereinheit (ggf. mit Wärmetauscher) ausgeführt ist, so ist die Flammensperre dort integriert. Durch diese Anordnung bleibt das Volumen und damit die freiwerdende Energiemenge, welches sich entzünden kann, am kleinsten und schützt die davor liegenden Komponenten, wie z.B. Gasventile, Gebläse/Lüfter, Sensoren, etc..
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Bei einer Positionierung der Flammensperre in der Gemischgasleitung zwischen Brenner und Lüfter, kann ebenfalls das entzündbare Gemischvolumen begrenzt werden und eine Flammenausbreitung hin zum Lüfter vermieden werden.
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Eine Flammensperre kann im Ausgangsbereich eines Lüfters angeordnet sein. Aufgrund der ggf. besonders empfindlich auch Druck und/oder erhöhte Temperaturen Komponenten des Lüfters kann hier eine Flammensperre vorgesehen sein. Dies ist jedenfalls für diesen Zweck eine besonders platzsparende und effektive Anordnung. Wenn die Flammensperre im Lüfter angeordnet ist, ist auch möglich, dass das Brenngas vor dem Gebläse zugeführt wird.
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Die Flammensperre kann einen Wabenkörper umfassen. Der Wabenkörper kann ein extrudierte Keramikstruktur sein. Der Wabenkörper kann mit zumindest teilweise strukturierten Blechen gebildet sein, die gewickelt und/oder gestapelt sind. Die Wabenstruktur kann gerade oder schräg verlaufende) Kanäle ausbilden, z.B. mit einer Kanaldichte von mindestens 50 cpsi (cells per square inch), insbesondere mindestens 100 oder sogar mindestens 200 cpsi. Der Wabenkörper kann ein eigenes Gehäuse aufweisen, dass in dem Leitungsabschnitt befestigt ist.
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Die Flammensperre kann einen Porenkörper umfassen. Der Porenkörper kann mit einer Sinterkeramik gebildet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Verwendung eines Wabenkörpers oder Porenkörpers als Flammensperre in einer Gemischgasleitung, einer Luftzufuhr oder einer Brenngaszufuhr eines Gasheizgerätes zur Verhinderung eines vom Brenner ausgehenden Flammenrückschlages vorgeschlagen.
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Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert.
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Es stellen schematisch dar:
- 1: Komponenten eines Gasheizgeräts,
- 2: ein Ausführungsbeispiel einer Flammensperre,
- 3: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Flammensperre.
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1 zeigt ein Gasheizgerät 1, umfassend eine Brenngaszufuhr 2, eine Luftzufuhr 3, eine Gemischgasleitung 4 und einen Brenner 5. Mittels des dargestellten Lüfters 9 kann z.B. Luft hin zu der Gemischgasleitung 4 zugeführt werden. Es ist auch möglich, dass die Brenngaszufuhr dem Lüfter vorgelagert ist (wie ebenfalls angedeutet in 1). In einem Abschnitt dieser Gasleitung wird dann das Brenngas über die Brenngaszufuhr 2 der Luft zugegeben. Das damit gebildete (Brenn-)Gemischgas wird dem Brenner 5 mit der mit einem weißen Pfeil angedeuteten Strömungsrichtung 13 zugeführt. Der Brenner 5 hat ein Lochblech 15, durch das das Gemischgas hindurchtritt, bevor es außen gezündet und verbrannt wird. Weiterhin ist auch ein Wärmetauscher 12 der Brennereinheit dargestellt.
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Weiter sind beispielhaft 3 Positionen zwischen der Luftzufuhr 3 und dem Brenner 5 aufgezeigt, wo eine Flammensperre 6 vorgesehen sein kann, nämlich in der Gemischgasleitung 4, der Luftzufuhr 3 und/oder der Brenngaszufuhr 2. Eine (erste) Flammensperre 6 ist im Eingangsbereich 7 des Brenners 5 angeordnet. Eine (zweite) Flammensperre 6 erstreckt sich über einen Leitungsquerschnitt der Gemischgasleitung 4. Eine (dritte) Flammensperre 6 ist im Ausgangsbereich 8 eines Lüfters 9 angeordnet. Selbstverständlich kann es ausreichen, nur eine einzelne Flammensperre 6 vorzusehen. Die Flammensperre 6 kann eine bei einem Flammenrückschlag in die Gemischgasleitung 4 sich hinein erstreckende Flamme (siehe schwarzer Pfeil = Flammenrückstoßrichtung 14) zum Erlöschen bringen.
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2 zeigt schematisch und perspektivisch eine Flammensperre 6 in Form eines Wabenkörpers 10.
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3 zeigt schematisch und perspektivisch eine Flammensperre 6 in Form eines Porenkörpers 11.
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Damit ist ein Gasheizgerät geschaffen, bei dem mechanische und/oder thermische Belastungen aufgrund von Flammenrückschlägen vermindert oder vermieden werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gasheizgerät
- 2
- Brenngaszufuhr
- 3
- Luftzufuhr
- 4
- Gemischgasleitung
- 5
- Brenner
- 6
- Flammensperre
- 7
- Eingangsbereich
- 8
- Ausgangsbereich
- 9
- Lüfter
- 10
- Wabenkörper
- 11
- Porenkörper
- 12
- Wärmetauscher
- 13
- Strömungsrichtung
- 14
- Flammenrückstoßrichtung
- 15
- Lochblech
