DE102020203422A1

DE102020203422A1 - Heizvorrichtung, Freizeitfahrzeug mit Heizvorrichtung und Verfahren zum Heizen von Fluiden in einem Freizeitfahrzeug

Info

Publication number: DE102020203422A1
Application number: DE102020203422.2A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Strang; Russell Jones; Alan Parkin; Hadylee Wan; Korbin Thomas; Aaron Dickey; Pierre Garon; Nathaniel Rohrick
Original assignee: Dometic Sweden AB
Current assignee: Dometic Sweden AB
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2021-09-23
Anticipated expiration: 2040-03-18
Also published as: AU2021238665A1; EP4121694A1; WO2021185918A1; CN115280070A; DE102020203422B4; DE102020203422A9; US20230138744A1

Abstract

Eine Heizvorrichtung 1, insbesondere für Freizeitfahrzeuge wie Wohnmobile oder Wohnwagen, umfasst eine Heizeinheit 10 und zwei separate Wärmetauscheinheiten 30 und 40, die parallel zueinander an die Heizeinheit 10 gekoppelt sind. Die Heizeinheit 10 umfasst je einen Brenner 20 und 22 für die Wärmetauscheinheiten 30 und 40 und eine gemeinsame einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit 26. Die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit 26 ist so konfiguriert, dass sie beide Brenner 20 und 22 mit Verbrennungsluft versorgt, und die Brenner 20 und 22 sind so konfiguriert, dass sie Brenngas oderflüssigkeit, das/die jedem der Brenner 20 und 22 weiter zugeführt wird, zusammen mit der von der einzigen Verbrennungsluft-Lüftereinheit 26 erhaltenen Verbrennungsluft verbrennen, um heiße Abgase zu erhalten. Die Wärmetauscheinheiten 30 und 40 sind so konfiguriert, dass sie die Abgase von den Brennern 20 und 22 aufnehmen und Wärme von den Abgasen auf zu heizende Fluide übertragen, die in den Wärmetauscheinheiten 30 und 40 bereitgestellt werden. Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Freizeitfahrzeug mit einer solchen Heizvorrichtung 1 und auf Verfahren zum Heizen von zwei verschiedenen Fluiden mit der oben genannten Heizvorrichtung 1.

Description

Diese Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung, ein Freizeitfahrzeug mit einer solchen Heizvorrichtung und ein Verfahren zum Heizen von Fluiden in einem Wohnmobil, insbesondere von zwei verschiedenen Fluiden in einem Freizeitfahrzeug.
Eine Heizvorrichtung für ein Freizeitfahrzeug umfasst in der Regel einen Brenner und eine Wärmetauscheinheit. Während der Brenner für die Verbrennung einer Mischung aus Brenngas oder - flüssigkeit und Verbrennungsluft vorgesehen ist, ist die Wärmetauscheinheit für die Übertragung von Wärme aus den Abgasen der Verbrennung innerhalb des Brenners auf ein bestimmtes Fluid, das geheizt werden soll, vorgesehen. Bei dem zu heizenden Fluid handelt es sich in der Regel um Luft aus dem Innenraum des Freizeitfahrzeugs und/oder um Wasser für Sanitär- oder Kochzwecke.
Inzwischen sind auch mehrere Konfigurationen von Heizvorrichtungen, insbesondere für Freizeitfahrzeuge, bekannt, die so konfiguriert sind, dass sie verschiedene Fluide mehr oder weniger unabhängig voneinander heizen.
Die bekannten Konfigurationen weisen jedoch mehrere Nachteile auf. Insbesondere sind die bekannten Konfigurationen oft teuer, wartungsintensiv und vor allem sehr sperrig und schwer. Darüber hinaus ist es das ständige Ziel, die Effizienz solcher Systeme zu steigern und gleichzeitig den Energieverbrauch zu senken.
Dementsprechend gibt es viel Raum für weitere Entwicklungen solcher Heizvorrichtungen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, zumindest einige der oben genannten Nachteile von Vorrichtungen nach dem Stand der Technik zu überwinden.
Dieses Ziel wird sowohl durch die Heizvorrichtung als auch durch das Verfahren zur Erwärmung von Fluiden gemäß den beigefügten Ansprüchen erreicht. Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf ein Freizeitfahrzeug mit einer solchen Heizvorrichtung.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Heizvorrichtung, insbesondere für Freizeitfahrzeuge wie Wohnmobile oder Wohnwagen, eine Heizeinheit und zwei separate Wärmetauscheinheiten. Die Wärmetauscheinheiten sind parallel zueinander an die Heizeinheit gekoppelt.
Die Heizeinheit umfasst einen Brenner für jede Wärmetauscheinheit und eine gemeinsame einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit. Die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit ist so konfiguriert, dass sie die Brenner mit Verbrennungsluft versorgt. Die Brenner sind so konfiguriert, dass sie Brenngas oderflüssigkeit, das/die ferner jedem der Brenner zugeführt wird, zusammen mit der Verbrennungsluft, die von der einzigen Verbrennungsluft-Lüftereinheit empfangen wird, verbrennt, um heiße Abgase zu erhalten. Die Wärmetauscheinheiten sind so konfiguriert, dass sie die Abgase von den Brennern aufnehmen und Wärme von den Abgasen auf zu heizende Fluide übertragen, die in den Wärmetauscheinheiten bereitgestellt werden.
Mit anderen Worten, gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Heizvorrichtung zwei unabhängige Heizkreisläufe. Ein Heizkreislauf ist für die Erwärmung eines ersten Fluids und ein weiterer für die Erwärmung eines zweiten Fluids vorgesehen. Somit ist es möglich, beide Fluide unabhängig voneinander zu heizen. Beide Heizkreisläufe werden jedoch von nur einer gemeinsamen Verbrennungsluft-Lüftereinheit mit Verbrennungsluft versorgt. Die Bereitstellung nur einer gemeinsamen Verbrennungsluft-Lüftereinheit ermöglicht eine Platz- und Energieeinsparung und führt zu einem geringeren Wartungsaufwand. Mit anderen Worten, anstatt von zwei getrennten Verbrennungsluft-Lüftereinheiten wird nur eine einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit bereitgestellt, die beide Heizkreisläufe mit Verbrennungsluft versorgt, so dass man nur eine Verbrennungsluft-Lüftereinheit zu warten hat.
Vorzugsweise wird die erste Wärmetauscheinheit so konfiguriert, dass sie Wärme aus den Abgasen auf eine zu heizende Flüssigkeit, insbesondere Wasser für Sanitär- oder Kochzwecke, überträgt. Darüber hinaus oder alternativ dazu kann die zweite Wärmetauscheinheit so konfiguriert werden, dass sie Wärme von den Abgasen auf ein zu heizendes Gas, insbesondere Belüftungsluft aus einem Innenraum des Freizeitfahrzeugs, überträgt. Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, als erstes Fluid eine Flüssigkeit und als zweites Fluid ein Gas zu heizen. Somit ist es möglich, verschiedene Fluide zu heizen, was zu einer hochflexiblen Ausgestaltung führt.
Ferner umfasst die Heizvorrichtung vorzugsweise eine Leiterplattenbaugruppe. Die Leiterplattenbaugruppe ist mit den Brennern gekoppelt und so konfiguriert, dass die Brenner unabhängig voneinander betrieben werden können, um die in den Wärmetauscheinheiten bereitgestellten Fluide unabhängig voneinander zu heizen. Diese Konfiguration erlaubt es, beide Fluide unabhängig voneinander zu heizen, was eine hochfunktionelle und flexible Ausgestaltung darstellt.
Ferner sind die Brenner vorzugsweise parallel zueinander an die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit gekoppelt, so dass ein von der einzigen Verbrennungsluft-Lüftereinheit erzeugter Verbrennungsluft-Strom auf die Brenner aufgeteilt wird. Durch die Aufteilung des Verbrennungsluft-Stroms von der einzigen Verbrennungsluft-Lüftereinheit werden beide Brenner mit frischer Verbrennungsluft versorgt. Dadurch können die Brenner unabhängiger voneinander und mit höherer Effizienz betrieben werden.
Ferner hat die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit vorzugsweise nur einen einzigen Verbrennungsluft-Lüfter zur Erzeugung des Verbrennungsluft-Stroms. Insbesondere umfasst der einzige Verbrennungsluft-Lüfter nur ein einziges Lüfterrad, vorzugsweise in Form eines Impellers. Eine solche Konfiguration ist platzsparend. Außerdem ist eine solche Konfiguration aufgrund der geringen Anzahl verschiedener Elemente zuverlässig. Ferner ermöglichen Impeller besonders kleine Konfigurationen.
In einer solchen Konfiguration ist es vorzuziehen, dass die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit ferner zwei Gehäuseelementen umfasst. Die Gehäuseelemente sind so miteinander gekoppelt, dass sie einen Verbrennungsluft-Strömungsweg von einer Verbrennungsluft-Einlassöffnung über eine einzige Verbrennungsluft-Lüfterkammer zu zwei Verbrennungsluft-Auslassöffnungen bilden. Die Verbrennungsluft-Einlassöffnung ist in einem der beiden Gehäuseelemente vorgesehen. Die eine einzige Verbrennungsluft-Lüfterkammer wird von den beiden Gehäuseelementen umschlossen und enthält den einzigen Verbrennungsluft-Lüfter. Die Verbrennungsluft-Auslassöffnungen sind in den Gehäuseelementen vorgesehen. Insbesondere sind beide Verbrennungsluft-Auslassöffnungen in demselben Gehäuseelement vorgesehen, und zwar vorzugsweise in demselben Gehäuseelement wie die Verbrennungsluft-Einlassöffnung. Jede der Verbrennungsluft-Auslassöffnungen ist mit einem der Brenner gekoppelt. Eine solche Konfiguration ist platzsparend und robust gegen äußere Einflüsse wie Staub oder Stöße, da der einzige Verbrennungsluft-Lüfter von den Gehäuseelementen umschlossen ist.
In einer solchen Konfiguration ist es ferner vorzuziehen, dass die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit ferner eine Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit umfasst, die mit dem einzigen Verbrennungsluft-Lüfter gekoppelt und so konfiguriert ist, dass sie den Verbrennungsluft-Lüfter antreibt. Die Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit ist an einer Außenfläche eines der Gehäuseelemente vorgesehen. Darüber hinaus ist die Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit mit dem Verbrennungsluft-Lüfter über eine Antriebsstange gekoppelt, die durch ein Antriebsstangen-Durchgangsloch geführt ist, das in demjenigen Gehäuseelement vorgesehen ist, an dem die Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit befestigt ist. Insbesondere ist das Antriebsstangen-Durchgangsloch in einem der Gehäuseelemente vorgesehen, welches keine Verbrennungsluft-Einlassöffnungen oder Verbrennungsluft-Auslassöffnungen aufweist. Die Tatsache, dass sich die Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit nicht innerhalb der Gehäuseelemente des Verbrennungsluft-Lüfters befindet, ermöglicht einen leichten Zugang dazu und damit eine erleichterte Wartung.
In solchen Konfigurationen ist es ferner vorzuziehen, dass die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit zusätzlich zwei Verbrennungsluft-Ventile umfasst. Jedes der Verbrennungsluft-Ventile ist so konfiguriert, dass es einen Abschnitt des Verbrennungsluft-Strömungsweges von der einzigen Verbrennungsluft-Lüfterkammer zu einer der Verbrennungsluft-Auslassöffnungen verschließt. Durch diese Konfiguration ergibt sich die Möglichkeit, die den Brennern zugeführte Verbrennungsluftmenge oder -rate unabhängig voneinander zu steuern, so dass die Heizvorrichtung flexibel und effizient betrieben werden kann.
Vorzugsweise umfasst mindestens einer der Brenner zwei Düsen, die so konfiguriert sind, dass sie Brenngas oder -flüssigkeit einem Verbrennungsbereich zuführen, in dem das Brenngas oder die Brennflüssigkeit mit der Verbrennungsluft verbrannt werden soll. Jede der Düsen ist mit einem eigenen Brenngas- oder Brennflüssigkeits-Ventil gekoppelt, um die Brenngas- oder Brennflüssigkeitszufuhr für jede der Düsen unabhängig voneinander zu steuern. Die Ausstattung von zwei parallelen Düsen mit unabhängig voneinander steuerbaren Ventilen für einen Brenner ermöglicht es, den Verbrennungsbereich mit unterschiedlichen Mengen oder Raten von Brenngas oder -flüssigkeit zu versorgen und so die Verbrennungsreaktion in dem entsprechenden Verbrennungsbereich flexibel und effizient zu steuern.
In einer solchen Konfiguration ist es vorzuziehen, dass die Brenngas- oder Brennflüssigkeits-Ventile als monostabile Ventile ausgeführt sind, die zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Betriebszustand umschaltbar sind. Solche monostabilen Ventile sind kostengünstig und zuverlässig.
Bei solchen Konfigurationen ist es ferner vorzuziehen, dass sich die Düsen eines Brenners voneinander unterscheiden, insbesondere kann sich eine Düse im Querschnitt ihrer Zufuhröffnung und damit in ihrer Durchsatzmenge von der anderen unterscheiden. Diese Konfiguration erlaubt es, die Anzahl der verschiedenen Zufuhrraten, die durch Öffnen und Schließen der verschiedenen Brenngas- oder Brennflüssigkeits-Ventile eingestellt werden können, zu erhöhen.
Vorzugsweise umfasst die Heizvorrichtung ferner eine Sekundärluft-Zuführungsanordnung. Die Sekundärluft-Zuführungsanordnung ist so konfiguriert, dass sie einen Sekundärluft-Strom zu mindestens einem, insbesondere zu beiden Brennern liefert.
Eine solche Sekundärluft-Zuführungsanordnung ist insbesondere so konfiguriert, dass sie in verschiedenen Betriebszuständen mit unterschiedlichen Zuführungsraten für die Sekundärluft betrieben werden kann. Diese Umsetzung führt zu einer erhöhten Flexibilität für einen optimierten Betrieb der Heizvorrichtung.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Freizeitfahrzeug, insbesondere ein Wohnmobil oder Wohnwagen, mindestens eine der oben beschriebenen Heizvorrichtungen. Damit ist es möglich, die oben beschriebenen technischen Effekte im Freizeitfahrzeug auszunutzen.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Heizen zweier verschiedener Fluide mit einer der oben beschriebenen Heizvorrichtungen die folgenden Schritte:

- Betreiben der einzigen Verbrennungsluft-Lüftereinheit zur Erzeugung eines Verbrennungsluft-Stroms von einer äußeren Umgebung der Heizvorrichtung zu jedem der Brenner;
- Zuführen von Brenngas oder Flüssigkeit zu jedem der Brenner;
- Betreiben der Brenner zur Verbrennung einer Mischung der Verbrennungsluft mit dem Brenngas oder der Brennflüssigkeit;
- Zuführen eines ersten zu heizenden Fluids zu der ersten Wärmetauscheinheit und Zuführen eines zweiten zu heizenden Fluids, das sich von dem ersten zu heizenden Fluid unterscheidet, zu der zweiten Wärmetauscheinheit;
- Leiten der Abgase der Verbrennung innerhalb des ersten Brenners von dem ersten Brenner zu und durch die erste Wärmetauscheinheit, um Wärme von den Abgasen auf das erste Fluid zu übertragen; und
- Leiten der Abgase der Verbrennung innerhalb des zweiten Brenners vom zweiten Brenner zu und durch die zweite Wärmetauscheinheit, um Wärme von den Abgasen auf das zweite Fluid zu übertragen.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, zwei unterschiedliche Fluide unabhängig voneinander hocheffizient zu heizen, da nur eine gemeinsame, einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit zu betreiben ist.
Vorzugsweise wird die Verbrennungsluft-Lüftereinheit so betrieben, dass sie den Verbrennungsluft-Strom den Brennern gleichzeitig und parallel zueinander zuführt. So können die Fluide flexibel und/oder unabhängig voneinander geheizt werden.
Ferner werden die Brenner vorzugsweise gleichzeitig betrieben, so dass die Fluide gleichzeitig geheizt werden. Insbesondere werden die Brenner nicht periodisch und vor allem nicht abwechselnd betrieben. Diese Ausführung erlaubt es, beide Fluide mit den maximalen Heizleistungen der Brenner gleichzeitig zu heizen.
Weiter vorzugsweise werden die Abgase, nachdem sie durch die Wärmetauscheinheiten geführt wurden, zur Vorerwärmung der Verbrennungsluft verwendet. Eine solche Umsetzung ist sehr energieeffizient, da die Restwärme der Abgase, die nicht auf die Fluide übertragen wird, zur Vorerwärmung der Verbrennungsluft genutzt wird und somit in einem zweiten Schritt der Wärmeübertragung zumindest teilweise auf die Fluide übertragen wird.
Diese und andere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten, nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher, wobei:

1 eine räumliche Darstellung einer Heizvorrichtung nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine weitere räumliche Ansicht der Heizvorrichtung von 1 ist;
3 eine teilweise Explosionsdarstellung der Heizvorrichtung der 1 und 2 ist;
4A eine räumliche Ansicht eines beispielhaften Kopplungselements für die Heizvorrichtung ist;
4B eine vergrößerte räumliche Ansicht des Kopplungselements von 4A ist;
5 eine räumliche Ansicht eines beispielhaften Brenners für die Heizvorrichtung ist;
6A eine Explosionsdarstellung einer beispielhaften Verbrennungsluft-Lüftereinheit für die Heizvorrichtung ist;
6B eine räumliche Ansicht einer weiteren beispielhaften Verbrennungsluft-Lüftereinheit für die Heizvorrichtung ist;
7 eine weitere teilweise Explosionsdarstellung der Heizvorrichtung von 1 und 2 ist;
8A bis 8C sind verschiedene räumliche Ansichten der Heizvorrichtung, wobei einzige Elemente weggelassen wurden, um den inneren strukturellen Aufbau der Heizvorrichtung zu zeigen;
9 eine räumliche Ansicht der in den oben genannten Figuren dargestellten Heizvorrichtung mit Linien ist, die verschiedene Querschnittsebenen anzeigen;
10A eine Querschnittsansicht der Heizvorrichtung entlang der Linie A-A von 9 ist;
10B eine Querschnittsansicht der Heizvorrichtung entlang der Linie B-B von 9 ist;
10C eine Querschnittsansicht der Heizvorrichtung entlang der Linie C-C von 9 ist;
11 eine schematische Darstellung des strukturellen Aufbaus der Heizvorrichtung ist, die in den oben genannten Figuren dargestellt ist.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen umfasst eine Heizvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Heizeinheit 10, eine erste Wärmetauscheinheit 30 und eine zweite Wärmetauscheinheit 40. Die erste Wärmetauscheinheit 30 und die zweite Wärmetauscheinheit 40 sind parallel zueinander an die Heizeinheit 10 gekoppelt.
Die Heizeinheit 10 umfasst ein Primärgehäuse 12, ein Sekundärgehäuse 14 und einem Kopplungselement 16, die miteinander gekoppelt sind und weitere Komponenten der Heizeinheit 10 aufnehmen. Das Sekundärgehäuse 14 ist fest, z.B. über Schraubenelemente, mit der Kopplungseinheit 16 gekoppelt. Alternativ kann das Sekundärgehäuse 14 einteilig mit dem Kopplungselement 16 als einstückiges zusammenhängendes Element ausgebildet werden. Das Primärgehäuse 12 der Heizeinheit 10 ist mit dem Sekundärgehäuse 14 und dem Koppelglied 12 lösbar gekoppelt, z.B. über Klemmelemente oder über einen Formschluss. Dadurch ergibt sich eine Ausgestaltung, in der das Primärgehäuse 14 auf einfache Weise vom Sekundärgehäuse 14 und dem Kopplungselement 16 gelöst werden kann. Dies ermöglicht den Zugang zu den inneren Komponenten der Heizeinheit 10 für Wartungsarbeiten oder ähnliches. Alternativ kann jedoch auch das Primärgehäuse 12 mit dem Sekundärgehäuse 14 und/oder dem Kopplungselement 16 über eine Konfiguration gekoppelt werden, die den Einsatz geeigneter Werkzeuge erfordert.
Das Primärgehäuse 12 ist mit einer Öffnung 12a versehen. Die Öffnung 12a ist mit einem abnehmbaren Deckel abgedeckt (nicht abgebildet). Der Deckel ermöglicht einen einfachen, aber begrenzten Zugang zum Inneren der Heizeinheit 10. Diese Öffnung 12a ist z.B. vorgesehen, um elektrische Anschlüsse für Strom, Steuerung und/oder 230Vac elektrische Leistung an eine Schalttafel einer Leiterplattenbaugruppe (später beschrieben) der Heizeinheit 10 anzuschließen. Zusätzlich oder alternativ dazu sind über die Öffnung 12a auch andere gewünschte Operationen an den inneren Komponenten der Heizeinheit 10 möglich, ohne dass das Primärgehäuse 12 oder Teile davon entfernt werden müssen.
Zumindest das Primärgehäuse 12, insbesondere auch das Sekundärgehäuse 14, ist mit einigen Belüftungsschlitzen 12c und 14c versehen. Die Belüftungsschlitze 12c, 14c lassen Luft von der Umgebung der Heizvorrichtung 1 in das Innere der Heizeinheit 10 einströmen. In der abgebildeten Ausgestaltung sind im zusammengebauten Zustand der Heizeinheit 10 die im Sekundärgehäuse 14 vorgesehenen Belüftungsschlitze 14c so konfiguriert, dass sie die entsprechenden Belüftungsschlitze 12c im Primärgehäuse 12 verlängern. In der vorliegenden Ausführung ist auf jeder von drei verschiedenen Seiten des Primärgehäuses 12 ein Satz von acht horizontalen Belüftungsschlitzen 12c vorgesehen. Aber auch Konfigurationen mit mehr oder weniger als acht Belüftungsschlitzen 12c pro Seite und/oder andere strukturelle Konfigurationen für die Belüftungsschlitze 12c und 14c, wie z.B. Belüftungsschlitze mit kreisförmiger oder elliptischer Form oder in vertikaler Richtung verlaufende Belüftungsschlitze, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet.
Wie in 4A und 4B dargestellt ist, umfasst das Kopplungselement 16 im Wesentlichen einen Basisabschnitt 16a, einen Vorerwärmungs-Abschnitt 16b, einen Leiterplattenbaugruppe-Kopplungsabschnitt 16c Leiterplattenbaugruppe und zwei miteinander gekoppelte Brennerkopplungsabschnitte 16d und 16e. Hier ist das Kopplungselement 16 ein einteiliges, einheitliches Element. Das Kopplungselement 16 kann somit in einem einzigen Gussvorgang geformt werden. Jedoch können einige oder alle der verschiedenen Abschnitte 16a bis 16e des Kopplungselements 16 als unabhängige Teile bereitgestellt werden, die in geeigneter Weise, z.B. mit Schrauben oder Bolzen, miteinander gekoppelt sind.
Der Basisabschnitt 16a des Kopplungselements 16 umfasst eine Lagerfläche 16a1. Die Lagerfläche 16a1 hat eine Vielzahl von Durchgangslöcher 16a2. In der vorliegenden Ausgestaltung hat die Lagerfläche 16a1 zwei Durchgangslöcher 16a2. Die Anzahl der Durchgangslöcher kann je nach spezifischen Anforderungen variieren. Die Durchgangslöcher 16a2 ermöglichen den Durchgang geeigneter Bolzen oder Schrauben, so dass der Basisabschnitt 16a des Kopplungselements 16 an einer Oberfläche des Wohnmobils wie z. B. einer Wand, einem Boden oder einer Deckenfläche des Freizeitfahrzeugs oder an jeder anderen geeigneten Oberfläche befestigt werden kann. Der Basisabschnitt 16a kann in das Sekundärgehäuse 14 integriert werden.
Der Vorerwärmungs-Abschnitt 16b umfasst einen Verbrennungsluft-Strömungskanal 16b1 und einen Abgas-Strömungskanal 16b2. Der Abgas-Strömungskanal 16b2 wird vollständig vom Verbrennungsluft-Strömungskanal 16b1 umhüllt. Die beiden Luft-Strömungskanäle 16b1 und 16b2 sind zumindest teilweise durch nur eine wärmeübertragende Trennwand 16b3 voneinander getrennt. Somit erfolgt die Wärmeübertragung zwischen der Luft innerhalb der beiden Luft-Strömungskanäle 16b1 und 16b2. Der Verbrennungsluft-Strömungskanal 16b1 umfasst eine Einlassöffnung 16b1A und eine Auslassöffnung 16b1 B. Der Abgas-Strömungskanal 16b2 umfasst zwei Einlassöffnungen 16b2A und 16b2B sowie eine Auslassöffnung 16b2C, die jeweils miteinander gekoppelt sind.
Der Leiterplattenbaugruppe-Kopplungsabschnitt 16c ist so konfiguriert, dass daran eine Leiterplattenbaugruppe (PCBA) 18 auf lösbare Weise befestigt werden kann. In der abgebildeten Ausgestaltung kann dies über entsprechende Schrauben erfolgen, die in die Gewindebohrungen 16c1 eingreifen, die im PCBA-Kopplungsabschnitt 16c vorgesehen sind. Darüber hinaus umfasst der Leiterplattenbaugruppe-Kopplungsabschnitt 16c eine Schnittstelle, welche die Erfassung des Ansaugluftdrucks ermöglicht. In anderen Ausführungsformen ist das mit dem Bezugszeichen 16c gekennzeichnete Bauelement nicht vorgesehen, um die Leiterplattenbaugruppe 18 daran zu befestigen. Stattdessen ist es nur für die Schnittstelle zur Erfassung des Ansaugluftdrucks vorgesehen.
Jeder der beiden Brennerkupplungsabschnitte 16d und 16e ist als kreisförmiges Rahmenelement 16d1 oder 16e1 mit einer inneren Öffnung 16d2 oder 16e2 und mehreren Eingriffsaussparungen 16d3 und 16e3 vorgesehen. In jeden der beiden Brennerkupplungsabschnitte 16b und 16a kann ein einziger Brenner 20 und 22 eingesetzt werden, der mit der entsprechenden Wärmetauscheinheit 30 oder 40 gekoppelt wird. Jeder Brenner 20, 22 kann in dieser Position durch entsprechende Eingriffselemente wie Schrauben oder Bolzen arretiert werden.
Die Heizeinheit 10 wird vom Primärgehäuse 12 umschlossen. Im Inneren der Heizeinheit 10 sind das Sekundärgehäuse 14 und das Kopplungselement 16, die oben genannte PCBA 18, zwei Brenner 20 und 22, eine Brenngas- oder Brennflüssigkeits-Leitung 24, die mit den beiden Brennern 20 und 22 gekoppelt ist und eine Einlassöffnung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem Speicher für Brenngas oder -flüssigkeit gekoppelt werden kann (nicht abgebildet), eine Verbrennungsluft-Lüftereinheit 26 und eine Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 vorgesehen. Hier bezieht sich der Begriff Brenner 20 und 22 auf Brennstoffverteiler, wie dargestellt ist.
Die beiden Brenner 20 und 22 sind in die Brenner-Kopplungsabschnitte 16d und 16e des Kopplungsabschnitts 16 eingesetzt. Die beiden Brenner 20 und 22 ragen mit ihrer flammenerzeugenden Seite aus dem Inneren der Heizeinheit 10 heraus. 5 zeigt ein Beispiel für den konstruktiven Aufbau eines zweidüsigen Brennstoffverteilers der Brenner 20 und 22, hier insbesondere eine beispielhafte Ausführung des zweiten Brenners 22. Entsprechend dieser Konfiguration umfasst der zweite Brenner 22 einen Verbrennungsluft-Strömungskanal 22a, mehrere (hier insbesondere zwei) Düsen 22b1 und 22b2, eine Zündanordnung 22c und eine Steuerungsanordnung 22d.
Der Verbrennungsluft-Strömungskanal 22a ist so konfiguriert, dass er einen Verbrennungsluft-Strom von einer Verbrennungsluft-Lüftereinheit 26, die mit einer Einlassöffnung 22a1 des Verbrennungsluft-Strömungskanals 22a (hier das untere Ende davon) verbunden ist, zu einem Verbrennungsbereich 22e des Brenners 22 führt.
Die beiden Düsen 22b1 und 22b2 sind mit passiven Strömungsstöreinrichtungen (nicht abgebildet) ausgestattet. Die beiden Düsen 22b1 und 22b2 erhalten Gas oder Flüssigkeit über entsprechende damit gekoppelte Brenngas- oder Brennflüssigkeits-Leitungen 24. Die beiden Düsen 22b1 und 22b2 sind so konfiguriert, dass sie den Verbrennungsbereich 22e des Brenners 22 mit Brenngas oder -flüssigkeit versorgen. Die beiden Düsen 22b1 und 22b2 bestehen aus einer ersten Düse 22b1 und einer zweiten Düse 22b2. Die zweite Düse 22b2 unterscheidet sich von der ersten Düse 22b1 in einem Querschnitt ihrer Zufuhröffnung. Entsprechend haben die erste Düse 22b1 und die zweite Düse 22b2 unterschiedliche Durchsatzraten.
Die Zündanordnung 22c ist so konfiguriert, dass sie das Gemisch aus Verbrennungsluft aus dem Verbrennungsluft-Strömungskanal 22a mit dem Brenngas oder der Brennflüssigkeit aus den beiden Düsen 22b entzündet. In der abgebildeten Ausführung ist die Zündanordnung 22c als Lichtbogen- oder Funkenerzeugungsvorrichtung mit zwei länglichen Elektroden 22c1 vorgesehen. Die länglichen Elektroden 22c1 dienen hier auch als Flammendetektor und Rückkopplungseinheit, auf die später noch eingegangen wird.
Die Steuerungsanordnung 22d ist so konfiguriert, dass sie mit der PCBA 18 der Heizeinheit gekoppelt werden kann. Die Steuerungsanordnung 22d ist mit der Zündanordnung 22c und zwei Brenngas oder Brennflüssigkeits-Ventilen (hier nicht abgebildet, aber weiter unten beschrieben) gekoppelt. Die PCBA 18 ist so konfiguriert, dass sie die Zündanordnung 22c mit elektrischer Energie versorgt, um die Zündanordnung 22c entsprechend zu betreiben, z.B. durch die Erzeugung eines Lichtbogens oder Funkens, der damit innerhalb des Verbrennungsbereichs gezündet wird. Jedes der beiden Brenngas- oder Brennflüssigkeits-Ventile ist mit einer der beiden Düsen 22b1 und 22b2 gekoppelt. Durch die Brenngas- bzw. Brennflüssigkeits-Ventile kann die Brennstoffzufuhr für jede der beiden Düsen 22b1 und 22b2 unabhängig voneinander gesteuert werden. Beide Brenngas- oder Brennflüssigkeits-Ventile sind monostabile Ventile mit einem geöffneten und einem geschlossenen Betriebszustand. Solche monostabilen Ventile sind in der Technik gut bekannt, weshalb hier der Kürze halber auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
Bei einer solchen Ausgestaltung sind prinzipiell vier Zustände für die Brennstoffzufuhr im Verbrennungsbereich 22e und damit vier verschiedene Heizleistungen des zweiten Brenners 22 durch die Steuerungsanordnung wählbar:
In einem ersten Betriebszustand sind beide Brenngas- und/oder Brennflüssigkeits-Ventile, geschlossen, sodass dem Verbrennungsbereich 22e kein Brenngas bzw. keine Flüssigkeit zugeführt wird. Dementsprechend gibt es keinen Verbrennungsvorgang in dem Verbrennungsbereich 22e und die Heizleistung ist Null.
In einem zweiten Betriebszustand ist das Brenngas- und/oder Brennflüssigkeits-Ventil, das mit der ersten Düse 22b1 verbunden ist, geöffnet, während das andere Brenngas- und/oder Brennflüssigkeits-Ventil, das mit der zweiten Düse 22b2 verbunden ist, geschlossen ist. Dementsprechend wird Brenngas oder - flüssigkeit dem Verbrennungsbereich 22e zugeführt, wie durch die Durchsatzrate der ersten Düse 22b1 definiert wird. Dies führt zu einer ersten Heizleistung.
In einem dritten Betriebszustand ist das Brenngas- und/oder Brennflüssigkeits-Ventil, das mit der ersten Düse 22b1 verbunden ist, geschlossen, während das andere Brenngas- und/oder Brennflüssigkeits-Ventil, das mit der zweiten Düse 22b2 verbunden ist, geöffnet ist. Dementsprechend wird Brenngas oderflüssigkeit dem Verbrennungsbereich 22e zugeführt, wie durch die Durchsatzrate der zweiten Düse 22b2 definiert wird. Daraus ergibt sich eine zweite Heizleistung, die sich von der ersten Heizleistung unterscheidet.
In einem vierten Betriebszustand sind beide Brenngas- und/oder Brennflüssigkeits-Ventile, geöffnet, sodass Brenngas oder -flüssigkeit dem Verbrennungsbereich 22e mit einer dritten Brennstoffzufuhrrate zugeführt wird, die durch die kombinierte Durchsatzrate der ersten Düse 22b1 und der zweiten Düse 22b2 definiert ist. Daraus ergibt sich eine dritte Heizleistung, die im Wesentlichen der Summe der ersten Heizleistung und der zweiten Heizleistung entspricht.
In der dargestellten Ausführungsform hat der erste Brenner 20 im Prinzip den gleichen Aufbau wie der zweite Brenner 22. In der vorliegenden Konfiguration umfasst der erste Brenner 20 jedoch aus eine einzige Düse 20b. Außerdem ist nur ein Brenngas- oder Brennflüssigkeits-Ventil anstelle von zweien daran gekoppelt, wie in 8C dargestellt ist. In der dargestellten Ausführungsform ist es nicht erforderlich, die beiden Brenner 20 und 22 mit der Möglichkeit auszustatten, zwischen vier verschiedenen Betriebszuständen umzuschalten. Daher kann die Ausstattung des ersten Brenners 20 mit nur einer Düse 20b Kosten einsparen. Dennoch kann der erste Brenner 20 auf Wunsch die gleiche Konfiguration wie der zweite Brenner 22 haben.
Wie in 6A dargestellt ist, umfasst die Verbrennungsluft-Lüftereinheit 26 zwei Gehäuseelementen 26a und 26b, einen einzigen Verbrennungsluft-Lüfter 26c und eine Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit 26d (siehe 3) für den Verbrennungsluft-Lüfter 26c.
Das erste Gehäuseelement 26a umfasst eine Verbrennungsluft-Einlassöffnung 26a1 und zwei Verbrennungsluft-Auslassöffnungen 26a2 und 26a3. Die Verbrennungsluft-Einlassöffnung 26a1 ist über einen gewöhnlichen Dichtungsring (nicht abgebildet) mit der Auslassöffnung 16b1A des Verbrennungsluft-Strömungskanals 16b1 verbunden. Die erste Auslassöffnung 26a2 des ersten Gehäuseelements 26a ist über einen gewöhnlichen Dichtungsring (nicht abgebildet) mit der Einlassöffnung 20a1 des Verbrennungsluft-Strömungskanals 20a des ersten Brenners 20 gekoppelt. Die zweite Auslassöffnung 26a3 des Gehäuseelements 26a ist über einen gewöhnlichen Dichtungsring (nicht abgebildet) mit der Einlassöffnung 22a1 des Verbrennungsluft-Strömungskanals 22a des zweiten Brenners 22 verbunden.
Das zweite Gehäuseelement 26b ist mit dem ersten Gehäuseelement 26a durch mehrere Kopplungselemente (nicht abgebildet), wie z.B. Bolzen oder andere geeignete Kopplungselemente, gekoppelt. Das erste Gehäuseelement 26a und das zweite Gehäuseelement 26b sind so konfiguriert, dass sie einen Verbrennungsluft-Strömungsweg bilden. Der Verbrennungsluft-Strömungsweg führt von der Verbrennungsluft-Einlassöffnung 26a1 zu einer Verbrennungsluft-Lüfterkammer 26e. Ferner führt der Verbrennungsluft-Strömungsweg von der Verbrennungsluft-Lüfterkammer 26e über zwei getrennte Strömungswegabschnitte zu jeder der beiden Verbrennungsluft-Auslassöffnungen 26a2 und 26a3. Die beiden Abschnitte des Verbrennungsluft-Strömungsweges, die von der Verbrennungsluft-Lüfterkammer 26e zu den Verbrennungsluft-Auslassöffnungen 26a2 und 26a3 führen, können mit Verbrennungsluft-Ventilen versehen werden. Der entsprechende Abschnitt des Verbrennungsluft-Strömungsweges kann durch die Verbrennungsluft-Ventile verschlossen werden. So ist es möglich, eine Verbrennungsluftzufuhr zu den beiden Brennern 20 und 22 zu steuern, um z.B. eine Notabschaltung des entsprechenden Brenners 20 bzw. 22 zu ermöglichen und/oder die dem anderen Brenner 22 bzw. 20, der an den noch offenen Abschnitt des Verbrennungsluft-Strömungsweges gekoppelt ist, zur Verfügung gestellte Verbrennungsluftmenge zu erhöhen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der einzige Verbrennungsluft-Lüfter 26c mit einem einzigen Lüfterrad versehen. Insbesondere ist das einzige Lüfterrad als Impeller ausgeführt. Eine solche Konfiguration erlaubt es, Platz zu sparen. Der Verbrennungsluft-Lüfter 26c ist innerhalb der Verbrennungsluft-Lüfterkammer 26e angeordnet, die durch die beiden Gehäuseelemente 26a und 26b gebildet wird. Der Verbrennungsluft-Lüfter 26c ist in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse der Verbrennungsluft-Einlassöffnung 26a1 angeordnet. Der Verbrennungsluft-Lüfter 26c ist so ausgebildet, dass es einen Verbrennungsluft-Strom von der Verbrennungsluft-Einlassöffnung 26a1 zu den beiden Verbrennungsluft-Auslassöffnungen 26a2 und 26a3 und damit zu den beiden Brennern 20 und 22 im zusammengebauten Zustand der Heizeinheit 10 erzeugt. Da solche Lüfter allgemein bekannt sind, wird aus Gründen der Kürze auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Die Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit 26d ist an einer Außenfläche des zweiten Gehäuseelements 26b vorgesehen. Eine Antriebsstange (nicht abgebildet) erstreckt sich durch ein Antriebsstangen-Durchgangsloch 26b1, das im zweiten Gehäuseelement 26b vorgesehen ist. Die Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit 26d ist über die Antriebsstange (nicht abgebildet) mit dem Verbrennungsluft-Lüfter 26c gekoppelt. Die Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit 26b ist so konfiguriert, dass sie den Verbrennungsluft-Lüfter 26c zur Erzeugung des oben beschriebenen Verbrennungsluft-Stroms antreibt.
In 6B ist ein weiteres Beispiel für eine Verbrennungsluft-Lüftereinheit 26 dargestellt. Diese Verbrennungsluft-Lüftereinheit 26 hat im Wesentlichen den gleichen konstruktiven Aufbau wie den in 6A dargestellten, umfasst jedoch zwei separate Verbrennungsluft-Lüfter 26c, die jeweils nur an eine der beiden Verbrennungsluft-Auslassöffnungen 26a2 und 26a3 (entlang des Verbrennungsluft-Stroms gesehen) gekoppelt sind. Mit anderen Worten, jeder separate Verbrennungsluft-Strömungsweg für einen der Brenner 20 oder 22 hat seinen eigenen Verbrennungsluft-Lüfter 26c. Dadurch ist es möglich, die Verbrennungsluftzufuhr zu den beiden Brennern 20 und 22 unabhängig voneinander zu steuern.
Die Belüftungsluft-Antriebsgerät 28 ist eine nach dem Stand der Technik bekannte Belüftungseinheit. Die Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 ist so konfiguriert, dass sie insbesondere mit einem darin vorgesehenen Belüftungsluft-Lüfter einen Belüftungsluft-Strom von einer Einlassöffnung 28a der Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 in Richtung einer Auslassöffnung 28b der Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 erzeugt. Da solche Belüftungsluft-Antriebseinheiten aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird aus Gründen der Kürze auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Die Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 wird z.B. mit Bolzen oder Schrauben (nicht abgebildet) oder durch andere geeignete Mittel mit dem Sekundärgehäuse 14 gekoppelt. Die Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 kann aber auch mit einem der Elemente der Heizvorrichtung 1 gekoppelt werden, z.B. mit dem Kopplungselement 16. Die Einlassöffnung 28a der Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 ist somit in der Nähe der Belüftungsschlitze 12c und 14c der Gehäuseelemente 12 und 14 angeordnet. Ein Belüftungsluft-Auslassabschnitt 14b1 ist innerhalb der Öffnung 14b der zweiten Wärmetauscheinheit des Sekundärgehäuses 14 vorgesehen. Die Auslassöffnung 28b der Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 ist auf dem Belüftungsluft-Auslassabschnitt 14b1 angeordnet. Somit ist die Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 so konfiguriert, dass sie einen Belüftungsluft-Strom aus der Umgebung der Heizvorrichtung 1 durch die Belüftungsschlitze 12c und 14c zum Belüftungsluft-Auslassabschnitt 14b1 erzeugt.
Wie oben angegeben, ist die PCBA 18 mit dem PCBA-Kopplungsabschnitt 16c am Kopplungselement 16 befestigt. Die PCBA umfasst eine Steuersignal-Empfangseinheit, eine mit der Signal-Empfangseinheit gekoppelten Verarbeitungseinheit und mehreren Steuersignal-Leitungen, welche die Verarbeitungseinheit mit den Steuerungsanordnungen 20d und 22d der beiden Brenner 20 und 22, der Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit 26d, einer Steuerungsanordnung der Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 und einer Steuerungsanordnung für ein vorsehbares Bypass-Gasventil koppeln.
Die Steuersignal-Empfangseinheit ist so konfiguriert, dass sie Steuersignale über drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation von einer Steuersignal-Eingabeeinheit empfängt, die mit der Steuersignal-Empfangseinheit gekoppelt ist. Die Steuersignal-Empfangseinheit ist ferner so konfiguriert, dass sie Steuersignale an die Verarbeitungseinheiten weiterleitet. Bei der Steuersignal-Eingabeeinheit kann es sich beispielsweise um ein bestimmtes Fernbedienungsgerät oder ein gängiges Smartphone mit einer entsprechenden App handeln, das Steuersignale an die Steuersignal-Empfangseinheit sendet. Dies kann durch Bluetooth oder durch eine andere geeignete drahtlose Kommunikation erreicht werden. Alternativ kann die Steuersignal-Eingabeeinheit als Bedienfeld, das über Kabel an die Steuersignal-Empfangseinheit gekoppelt ist, vorgesehen sein. Es ist zu beachten, dass Steuersignale nicht nur direkte Steuerbefehle enthalten müssen. Steuersignale können z.B. auch verschiedene Sensorsignale umfassen.
Sensorsignale können z.B. von Temperatursensoren stammen, die in der Heizvorrichtung oder im Freizeitfahrzeug usw. vorgesehen sind. Darüber hinaus kann die Steuersignal-Eingangseinheit als ein einziges Gerät vorgesehen sein. Sie kann aber auch mehrere unabhängige Geräte wie z.B. verschiedene Sensoren und/oder Eingabegeräte, die Steuersignale an die Steuersignal-Empfangseinheit senden, umfassen oder aus diesen bestehen.
Die Verarbeitungseinheit ist so konfiguriert, dass sie die von der Steuersignal-Empfangseinheit empfangenen Steuersignale empfängt und verarbeitet und entsprechende Befehlssignale für die verschiedenen an die Verarbeitungseinheit gekoppelten Komponenten erzeugt. Insbesondere umfasst die Verarbeitungseinheit einen Speicher. Bei dem Speicher kann es sich um einen flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher handeln. Der Speicher kann Programme oder dergleichen enthalten, die es der Verarbeitungseinheit ermöglichen, aus den empfangenen Steuersignalen geeignete Befehlssignale zu erzeugen. Die erzeugten Befehlssignale müssen nicht unbedingt nur digitale Signale enthalten, die dann von den jeweiligen Komponenten, die solche Signale empfangen, verarbeitet werden müssen. Die erzeugten Befehlssignale können auch analoge Signale zum direkten Betrieb der jeweiligen Komponenten enthalten. Zu diesem Zweck kann das PCBA ferner eine separate elektrische Stromversorgung, wie z.B. eine Batterie, enthalten. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das PCBA so konfiguriert werden, dass es an eine externe Energiequelle wie z.B. das Stromnetz des Freizeitfahrzeugs etc. gekoppelt werden kann.
In der dargestellten Ausführung ist der PCBA 18 so konfiguriert, dass er die Steuerungsanordnungen 20d und 22d der beiden Brenner 20 und 22, die Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit 26d, die Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 und ein eventuell vorhandenes Bypass-Gasventil steuert und/oder bedient. Weitere Komponenten, die vom PCBA 18 gesteuert und/oder betrieben werden, werden später besprochen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind auch andere Konfigurationen für das PCBA 18 möglich. Insbesondere kann das PCBA 18 so konfiguriert werden, dass es Informationen über verschiedene Temperaturen, z.B. einer Lufttemperatur innerhalb des Freizeitfahrzeugs oder der Umgebung des Freizeitfahrzeugs, einer Flüssigkeitstemperatur, z.B. einer Brennstoffflüssigkeit der Heizvorrichtung 1 oder einer mit der Heizvorrichtung 1 zu beheizenden Flüssigkeit usw., verschiedene Druckwerte und/oder eine Flammenionisation der Brenner 20 und 22 nutzt, um die verschiedenen Komponenten der Heizvorrichtung 1 in geeigneter Weise zu steuern.
Wie oben angegeben, umfasst die Heizvorrichtung 1 ferner eine erste Wärmetauscheinheit 30 und eine zweite Wärmetauscheinheit 40, die mit der Heizeinheit 10 gekoppelt ist. Die erste Wärmetauscheinheit 30 und die zweite Wärmetauscheinheit 40 werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
Die erste Wärmetauscheinheit 30 ist so konfiguriert, dass ein Wärmetausch zwischen den Abgasen des ersten Brenners 20 und einer zu heizenden Flüssigkeit möglich ist. Die erste Wärmetauscheinheit 30 umfasst einen Flüssigkeitstank 32, eine Abgasleitung 34, eine Leitung für kalte Flüssigkeit 36 und eine Leitung für heiße Flüssigkeit 38. Sowohl die Rohrleitung für kalte Flüssigkeit 36 als auch die Rohrleitung für heiße Flüssigkeit 38 sind mit einem Kopplungsabschnitt versehen, der an einen externen Speicher für kalte Flüssigkeit (nicht abgebildet) bzw. einen externen Speicher für heiße Flüssigkeit (nicht abgebildet) angeschlossen werden kann. In der vorliegenden Konfiguration ist die zu heizende Flüssigkeit Wasser für Sanitär- oder Kochzwecke. Es könnten jedoch auch andere Flüssigkeiten verwendet und mit der ersten Wärmetauscheinheit 30 gemäß der vorliegenden Erfindung geheizt werden. Darüber hinaus funktionieren auch alle anderen Sensoren/Schalter und elektrischen Sicherungen/Schutzschalter mit den elektrischen Heizvorrichtungen.
Der Flüssigkeitstank 32 umfasst einen rohrförmigen Hauptkörper 32a. Der rohrförmige Hauptkörper 32a ist an einer Unterseite von einer Bodenplatte 32a1 umschlossen und an einer Oberseite des Hauptkörpers 32a geöffnet. Die Oberseite des Hauptkörpers 32a ist mit einem Deckelelement 32b verschlossen. Das Deckelelement 32b hat eine zentrale Abgas-Einlassöffnung 32b1, eine Abgas-Auslassöffnung 32b2, eine Einlassöffnung 32b3 für kalte Flüssigkeit, eine Auslassöffnung 32b4 für heiße Flüssigkeit, zwei weitere Vorrichtungs-Einführöffnungen 32b5 und 32b6 und eine spezielle Befestigungsstruktur, die so konfiguriert ist, dass das Deckelelement 32b und damit der Flüssigkeitstank 32 an der Heizeinheit 10 befestigt werden kann. Alternativ können die weiteren Vorrichtungs-Einführöffnungen 32b5 und/oder 32b6 auf die Bodenplatte 32a1 verlegt werden.
Die Abgasleitung 34 ist an ihrem einen Ende mit einem Brennkammerabschnitt 34a versehen. Der Brennkammerabschnitt 34a ist mit dem Deckelelement 32b des Flüssigkeitsbehälters 32 so gekoppelt, dass im zusammengebauten Zustand der Heizeinheit 1 der Verbrennungsluft-Strömungskanal 20a des ersten Brenners 20 mit dem Brennkammerabschnitt 34a der Abgasleitung 34 abgedichtet gekoppelt ist. Dafür ist ein gewöhnlicher Dichtungsring zwischen dem ersten Brenner 20 und der Abgasleitung 34 vorgesehen. Außerdem befindet sich im zusammengebauten Zustand der Heizvorrichtung 1 der Verbrennungsbereich 20e des ersten Brenners 20 innerhalb des Brennkammerabschnitts 34a der Abgasleitung 34, so dass die Verbrennungsreaktion des ersten Brenners 20 im Brennkammerabschnitt 34a der Abgasleitung 34 stattfindet.
Die Abgasleitung 34 hat ferner einen rohrförmigen Abgasführungsabschnitt 34b. Der rohrförmige Abgasführungsabschnitt 34b ist an einem seiner Enden abgedichtet mit dem Brennkammerabschnitt 34a verbunden. An seinem anderen Ende ist der rohrförmige Abgasführungsabschnitt 34b mit der Abgasauslassöffnung 32b2 des Deckelelements 32b verbunden. Insbesondere ist die Abgasleitung 34 ein einteiliges, einstückiges Element mit dem Brennkammerabschnitt 324a und dem Abgasführungsabschnitt 34b. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich. Wie in den Figuren dargestellt, ist der Abgasführungsabschnitt 34b in mehreren Schleifen innerhalb des Hauptkörpers 32a des Flüssigkeitsbehälters 32 vorgesehen. Dadurch soll die Kontaktfläche zwischen der Abgasleitung 34 und einer im Flüssigkeitstank 32 vorgesehenen Flüssigkeit vergrößert werden. Dadurch wird die Wärmeübertragung von den Abgasen in der Abgasleitung 34 auf die Flüssigkeit im Flüssigkeitstank 32 erhöht. Die Abgasauslassöffnung 32b2 des Deckelelements 32 ist so konfiguriert, dass sie im zusammengebauten Zustand der Heizvorrichtung 1 auf der ersten Einlassöffnung 16b2A des Abgas-Strömungskanals 16b2 liegt. Dadurch können die Abgase von der Abgasleitung 34 in den Abgas-Strömungskanal 16b2 des Kopplungselements 16 strömen. Der Kontakt zwischen der Abgasleitung 34 und dem Abgas-Strömungskanal 16b2 ist mit einem hitzebeständigen Dichtungsring, z.B. in Form eines Silikon-Dichtungsrings, abgedichtet. Der Dichtungsring ist hoch hitzebeständig, um diese Verbindung zuverlässig abzudichten.
Die Leitung für kalte Flüssigkeit 36 führt durch die Einlassöffnung für kalte Flüssigkeit 32b3 des Deckelelements 32b in den Flüssigkeitstank 32. Dadurch kann die zu heizende Flüssigkeit in das Innere des Flüssigkeitstanks 32 geleitet werden. Die Leitung für die heiße Flüssigkeit 38 führt durch die Auslassöffnung für heiße Flüssigkeit 32b4 des Deckelelements 32b aus dem Flüssigkeitstank 32 heraus. Somit kann die heiße Flüssigkeit aus dem Inneren des Flüssigkeitstanks 32 abgelassen werden. Im zusammengebauten Zustand und der endgültig eingestellten Konfiguration der Heizvorrichtung 1 müssen die Auslassöffnung für heiße Flüssigkeit 32b4 und die Leitung für heiße Flüssigkeit 38 gegenüber der Einlassöffnung für kaltes Wasser 32b3 und der Leitung für kaltes Wasser 36 in einer oberen Position positioniert werden, um eine sinnvolle Gesamtkonfiguration zu erreichen.
In der abgebildeten Ausführungsform sind zwei elektrisch angetriebene Heizelemente 39 durch die beiden Vorrichtungs-Einführöffnungen 32b und 32b6 in den Flüssigkeitstank 32 eingeführt. Diese Heizelemente 39 sind mit der PCBA 18 gekoppelt, um von dieser gesteuert und/oder betrieben zu werden. Sie sind vorgesehen, um eine weitere Möglichkeit zu schaffen, die Flüssigkeit innerhalb des Flüssigkeitstanks 32 entweder anstelle oder zusammen mit den Abgasen des ersten Brenners 20 zu heizen. Dadurch wird eine erhöhte Heizrate erreicht. Darüber hinaus ist es bei Bedarf möglich, die Flüssigkeit im Flüssigkeitstank 32 ausschließlich durch elektrische Energie zu heizen. Andere Ausrüstungskomponenten wie Temperaturfühler oder dergleichen können durch eine der Vorrichtungs-Einführungsöffnungen 32b5 und 32b6 und/oder mindestens eine der Vorrichtungs-Einführungsöffnungen 32b5 und 32b6 eingeführt werden, die durch ein abnehmbares Deckelelement verschlossen oder dauerhaft abgedichtet werden können.
Die zweite Wärmetauscheinheit 40 ist so konfiguriert, dass sie den Wärmetausch zwischen den Abgasen des zweiten Brenners 22 und der Belüftungsluft ermöglicht. Daher umfasst die zweite Wärmetauscheinheit 40 eine Belüftungsluftkammer 42 und eine Abgasleitung 44.
Die Belüftungsluftkammer 42 umfasst einen rohrförmigen Körperabschnitt 42a und einem Deckelabschnitt 42b. Der rohrförmige Körperabschnitt 42a ist an einer Seite mit einer Endplatte 42a1 abgedichtet. Die Endplatte 42a1 ist mit einer Belüftungsluft-Einlassöffnung 42a1A und einer Abgas-Einlassöffnung 42a1 B versehen. Die Endplatte 42a1 ist so konfiguriert, dass sie mit dem Sekundärgehäuse 14 und/oder dem Kopplungselement 16 so gekoppelt werden kann, dass im zusammengebauten Zustand der Heizvorrichtung 1, in dem die zweite Wärmetauscheinheit 40 mit der Heizeinheit 10 gekoppelt ist, die Belüftungsluft-Einlassöffnung 42a1A der Belüftungsluftkammer 42 auf der Belüftungsluft-Auslassöffnung 14b1 des Sekundärgehäuses 14 positioniert ist. Somit ragt der Verbrennungsbereich 22e des zweiten Brenners 22 durch die Abgas-Einlassöffnung 42a1 B in die Belüftungsluftkammer 42. Darüber hinaus enthält die Endplatte 42a1 eine Abgasrohr-Auslassöffnung 42a1 C. Die Abgasrohr-Auslassöffnung 42a1 C ist so konfiguriert, dass sie über einen Silikon-Dichtungsring (nicht abgebildet) mit der zweiten Einlassöffnung 16b2B des Abgas-Strömungskanals 16b2 des Kopplungselements 16 verbunden werden kann. Der Dichtungsring ist hoch hitzebeständig.
Der Deckelabschnitt 42b ist auf der anderen Seite des Körperabschnitts 42a angekoppelt, um den Innenraum der Belüftungsluftkammer 42 zu begrenzen. In der vorliegenden Konfiguration ist das Deckelelement 42b als separates Element vorgesehen. Der Deckelabschnitt 42c umfasst vier Belüftungsluft-Auslassöffnungen 42b1 bis 42b4, die paarweise an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Deckelabschnitts 42b angeordnet sind. Selbstverständlich können auch andere Konfigurationen für die Belüftungs-Auslassöffnungen 42b1 bis 42b4 realisiert werden, wie z.B. Konfigurationen mit weniger oder sogar mehr Belüftungsluft-Auslassöffnungen und/oder Konfigurationen mit weiteren Elementen wie Rohren oder Sicherheitsnetzen.
Die Abgasleitung 44 ist an einem Ende mit einem Brennkammerabschnitt 44a versehen. Der Brennkammerabschnitt 44a ist mit der Endplatte 42a1 der Belüftungsluftkammer 42 so gekoppelt, dass im zusammengebauten Zustand der Heizvorrichtung 1 der Verbrennungsluft-Strom des zweiten Brenners 22a mit dem Brennkammerabschnitt 44a der Abgasleitung 44 abgedichtet gekoppelt ist. Dafür ist zwischen dem zweiten Brenner 22 und der Abgasleitung 44 ein gewöhnlicher Dichtungsring vorgesehen. Außerdem befindet sich im zusammengebauten Zustand der Heizvorrichtung 1 der Verbrennungsbereich 22e des zweiten Brenners 20 innerhalb des Brennkammerabschnitts 44a der Abgasleitung 44. Die Verbrennungsreaktion des zweiten Brenners 22 findet also im Brennkammerabschnitt 44a der Abgasleitung 44 statt.
Die Abgasleitung 44 hat ferner einen rohrförmigen Abgasführungsabschnitt 44b. Ein Ende des rohrförmigen Abgasführungsabschnitts 44b ist abgedichtet mit dem Brennkammerabschnitt 44a verbunden. Das andere Ende des rohrförmigen Abgasführungsabschnitts 44b ist mit der Abgas-Auslassöffnung 42a1 C der Belüftungsluftkammer 42 verbunden. Insbesondere ist die Abgasleitung 44 ein einteiliges, einstückiges Element mit dem Brennkammerabschnitt 44a und dem Abgasführungsabschnitt 44b. Es sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich. Wie aus den 8A bis 8C zu entnehmen ist, ist der Abgasführungsabschnitt 44b in mehreren Schleifen innerhalb des Körperabschnitts 42a der Belüftungsluftkammer 42 angeordnet. Durch die mehreren Schleifen wird die Kontaktfläche zwischen der Abgasleitung 44 und einer innerhalb der Belüftungsluftkammer 42 bereitgestellten Belüftungsluft vergrößert. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Wärmeübertragung von den Abgasen innerhalb der Abgasleitung 44 auf die Belüftungsluft. Die Abgasauslassöffnung 42a1C des Hauptkörpers 42a ist so konfiguriert, dass sie im zusammengebauten Zustand der Heizvorrichtung 1 auf der zweiten Einlassöffnung 16b2B des Abgas-Strömungskanals 16b2 liegt. Auf diese Weise können die Abgase von der Abgasleitung 44 in den Abgas-Strömungskanal 16b2 des Kopplungselements 16 strömen. Der Kontakt zwischen der Abgasleitung 44 und dem Abgas-Strömungskanal 16b2 ist mit einem hitzebeständigen Silikon-Dichtungsring abgedichtet. Dadurch wird diese Verbindung zuverlässig abgedichtet.
Wie z.B. in 7 zu sehen ist, umfasst die Heizvorrichtung 1 ferner einen Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel 50 und ein zusätzliches Befestigungselement 52.
Der Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel 50 ist ein rohrförmiges Element, das so konfiguriert ist, dass es auf die beiden Wärmetauscheinheiten 30 und 40 geschoben und an der Heizeinheit 10 befestigt werden kann. Der Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel 50 umfasst einen ersten Wärmetauscheinheiten-Abschnitt 50a und einem zweiten Wärmetauschelement-Abschnitt 50b, die jeweils einem der beiden Wärmetauscheinheiten 30 und 40 im Querschnitt entlang ihrer Längsachse entspricht. Mit dem Wärmetauschelement-Gehäusemantel gewinnt die Gesamtkonfiguration der Heizvorrichtung 1 an struktureller Stabilität und Schutz gegen äußere Einflüsse.
Das zusätzliche Befestigungselement 52 dient als Deckelelement für die Wärmetauscheinheiten-Gehäuseschale 50. Das zusätzliche Befestigungselement 52 ist an derjenigen Seite, welche der Seite, an welche die Heizeinheit 10 angekoppelt ist, gegenüberliegt, mit dem Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel 50 verbunden. Das zusätzliche Befestigungselement 52 ist in geeigneter Weise, z.B. formschlüssig oder über getrennte Kopplungsmittel, an den Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel 50 angekoppelt. Das zusätzliche Befestigungselement 52 umfasst einen ersten Wärmetauscheinheiten-Abschnitt 52a, einen zweiten Wärmetauscheinheiten-Abschnitt 52b und mindestens einen Montageabschnitt 52c, welche miteinander gekoppelt sind.
Der erste Wärmetauscheinheiten-Abschnitt 52a des zusätzlichen Befestigungselements 52 ist so konfiguriert, dass er den ersten Wärmetauscheinheiten-Abschnitt 50a des Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantels 50 abdichtet.
Der zweite Wärmetauscheinheiten-Abschnitt 52b des zusätzlichen Befestigungselements 52 umfasst einen Rahmen, der eine zentrale Öffnung definiert. Durch die mittige Öffnung kann der Deckelabschnitt 42b der zweiten Wärmetauscheinheit 40 mit dem Körperabschnitt 42a der zweiten Wärmetauscheinheit 40 in deren Längsrichtung gekoppelt werden.
Insbesondere sind die Heizeinheit 10, die erste Wärmetauscheinheit 30 und die zweite Wärmetauscheinheit 40 als unabhängige, in sich geschlossene Anordnungen vorgesehen, die lösbar miteinander gekoppelt sind, um die Heizvorrichtung 1 zu bilden. Der Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel 50 ist so konfiguriert, dass er die beiden Wärmetauscheinheiten 30 und 40 zumindest teilweise umschließt, sodass die beiden Wärmetauscheinheiten 30 und 40 nicht voneinander getrennt werden können, ohne den Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel 50 zu entfernen. Der Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel 50 ist so konfiguriert, dass er mit der Heizeinheit 10 auf lösbare Weise verbunden werden kann. Der Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel 50 ist so konfiguriert, dass er die Heizeinheit 10 und die beiden Wärmetauscheinheiten 30 und 40 so miteinander koppelt, dass zur Demontage des Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel 50 und damit zur Demontage der Heizvorrichtung 1 zunächst der Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel 50 von der Heizeinheit 10 entkoppelt werden muss.
Wie z.B. in 7 dargestellt ist, umfasst das zusätzliche Befestigungselement 52 zwei Montageabschnitten 52c. Ein Montageabschnitt 52c ist mit dem ersten Wärmetauscheinheiten-Abschnitt 52a und der andere Montageabschnitt 52c ist mit dem zweiten Wärmetauscheinheiten-Abschnitt 52b des zusätzlichen Befestigungselements 52 verbunden. Jeder der Montageabschnitte 52c ist mit einer Lagerfläche 52c1 mit mindestens einem Durchgangsloch 52c2 versehen. Das mindestens eine Durchgangsloch 52c2 ermöglicht den Durchgang geeigneter Bolzen oder Schrauben. Somit kann das zusätzliche Befestigungselement 52 und damit die gesamte Heizvorrichtung 1 an einer gewünschten oder geeigneten Fläche des Freizeitfahrzeugs befestigt werden, wie z.B. an einer Wand-, Boden- oder Deckenfläche des Freizeitfahrzeugs.
Es ist zu beachten, dass die oben beschriebene Konfiguration eine bevorzugte, aber lediglich beispielhafte Ausführungsform einer Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Die vorliegende Erfindung und insbesondere der endgültige Schutzumfang wird jedoch durch den beigefügten Anspruchssatz definiert. Insbesondere können viele der oben beschriebenen Konstruktionsmerkmale der Ausführungsform der Erfindung durch andere ersetzt oder angepasst werden, wenn dies gewünscht oder notwendig ist. Solche Änderungen liegen in den Fähigkeiten und der Freiheit eines Fachmanns, ohne die Gesamtoffenbarung der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
10A bis 10C zeigen mehrere Querschnitte der oben beschriebenen Heizvorrichtung 1, um das Verständnis der spezifischen Konfiguration dieser beispielhaften Ausführung (insbesondere im Hinblick auf die verschiedenen Strömungswege) zu erleichtern, wobei in 9 die verschiedenen Querschnittsebenen dargestellt sind.
Obwohl hier nicht explizit dargestellt, bezieht sich ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung auf ein Freizeitfahrzeug, das mit einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, wie z.B. mit der oben beschriebenen Heizvorrichtung 1, versehen ist. Solche Freizeitfahrzeuge sind im Stand der Technik wohl bekannt, und es liegt in den Fähigkeiten eines Fachmanns, eine Heizvorrichtung in ein solches Freizeitfahrzeug einzubauen. Dementsprechend wird der Kürze halber auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 11 ein Verfahren der oben beschriebenen Heizvorrichtung 1 zum Heizen von Fluiden als bevorzugte, aber lediglich beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach dem dritten Aspekt beschrieben.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verbrennungsluft-Lüftereinheit 26 betrieben, um Verbrennungsluft aus der äußeren Umgebung der Heizvorrichtung 1 anzusaugen. Die Verbrennungsluft wird durch den Verbrennungsluft-Strömungskanal 16b1 des Vorwärm-Abschnitts 16b des Kopplungselements 16 angesaugt oder gedrückt. Die angesaugte Verbrennungsluft wird zu jedem der beiden Brenner 20 und 22 gepresst, wobei in den jeweiligen Verbrennungsbereichen 20e und 22e ein Überdruck erzeugt wird. Dementsprechend muss keine zweite Verbrennungsluft-Lüftereinheit vorgesehen werden. Dies reduziert die Kosten und die Fehleranfälligkeit der gesamten Heizvorrichtung 1 erheblich.
Jeder der beiden Brenner 20 und 22 wird ferner mit Brenngas oder -flüssigkeit aus einem damit gekoppelten Brenngas- oder Brennflüssigkeitsspeicher versorgt. Da der zweite Brenner 22 mit zwei Düsen 22b1 und 22b2 für die Zufuhr des Brenngases oder der Brennflüssigkeit in den Verbrennungsbereich 22e ausgestattet ist, kann die Zufuhrrate des Brenngases oder der Brennflüssigkeit in den Verbrennungsbereich 22e durch Betätigung der jeweiligen Ventile zwischen vier verschiedenen Betriebszuständen umgeschaltet werden. Dementsprechend ist es nicht notwendig, einen teuren und fehleranfälligen Brenner mit einem komplexen Aufbau zu versehen, um verschiedene Betriebszustände zu erreichen. Die Verbrennungsluft und das Brenngas bzw. die Brennflüssigkeit werden innerhalb der Verbrennungsbereiche 20e bzw. 22e miteinander vermischt und die erhaltenen Gemische durch die jeweiligen Zündanordnungen 20c bzw. 22c zur Verbrennung innerhalb der jeweiligen Verbrennungsbereiche 20e bzw. 22e entzündet.
Die heißen Abgase des ersten Brenners 20 werden durch die Abgasleitung 34 der ersten Wärmetauscheinheit 30 geführt und übertragen einen Teil ihrer Wärme auf eine entsprechende Flüssigkeit, die im Flüssigkeitstank 32 der ersten Wärmetauscheinheit 30 bereitgestellt wird. Permanent wird frische kalte Flüssigkeit aus einem Kaltflüssigkeitsspeicher durch die Öffnung für kalte Flüssigkeit 32b3 dem Flüssigkeitstank zugeführt, während heiße oder zumindest geheizte Flüssigkeit durch die Öffnung für heiße Flüssigkeit 32b4 an einen Heißflüssigkeitsspeicher abgegeben wird. Auf diese Weise wird kalte Flüssigkeit der Heizvorrichtung 1 zugeführt und warme/erhitzte Flüssigkeit durch die Heizvorrichtung 1 abgeführt.
Die heißen Abgase des zweiten Brenners 22 werden durch die Abgasleitung 44 der zweiten Wärmetauscheinheit 40 geführt und geben einen Teil ihrer Wärme an die Belüftungsluft ab. Die Belüftungsluft wird durch die Belüftungsluft-Antriebseinheit 26b gezwungen, aus einem Innenraum des Freizeitfahrzeugs bzw. aus einem Raum, in dem die Luft geheizt werden soll, durch den Körperabschnitt 42a der zweiten Wärmetauscheinheit 40 zurück in den Innenraum zu gelangen. Auf diese Weise wird kalte Belüftungsluft aus dem Innenraum oder dem Inneren des Freizeitfahrzeugs in die Heizvorrichtung 1 angesaugt und geheizte Belüftungsluft aus der Heizvorrichtung 1 in den Innenraum oder das Innere abgegeben.
Die aus den beiden Wärmetauscheinheiten 30 und 40 austretenden Abgase, die noch eine hohe Temperatur haben, werden in den Abgas-Strömungskanal 16b2 des Vorwärm-Abschnitts 16b geleitet und heizen so die durch den Verbrennungsluft-Strömungskanal 16b1 angesaugte Verbrennungsluft vor. Diese Vorerwärmung führt zu einem sehr effizienten Heizbetrieb. Danach werden die Abgase in die äußere Umgebung abgeführt.
Obwohl bei dem oben beschriebenen Verfahren sowohl die Belüftungsluft als auch die Flüssigkeit gleichzeitig geheizt werden, kann die Heizvorrichtung 1 auch zur Erwärmung nur einer der beiden Fluide verwendet werden. Da ein Fachmann in der Lage sein wird, verschiedene Möglichkeiten zum Betrieb der oben beschriebenen Heizvorrichtung 1 in Betracht zu ziehen, die sich aus seiner spezifischen baulichen Konfiguration ergeben, wird hier der Kürze halber auf eine detaillierte Auflistung aller möglichen Betriebsarten verzichtet.
Nun wird ein bevorzugtes, aber nur beispielhaftes Verfahren zur Inbetriebnahme der oben beschriebenen Heizvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
Wenn die Heizvorrichtung 1 gestartet werden soll, werden zunächst die Lüfter der Verbrennungsluft-Lüftereinheit 26 und der Belüftungsluft-Antriebseinheit 28 mit einer vorgegebenen Drehzahl eingeschaltet. Dann werden die jeweiligen Zündvorrichtungen 20c und/oder 22c aktiviert, um eine elektrische Zündung, insbesondere einen Lichtbogen oder zumindest Funken zu erzeugen, und die Gasventile für die zu betätigenden Düsen 20b, 22b1 und 22b2 werden geöffnet, so dass das Gemisch aus Verbrennungsluft und Brenngas oder -flüssigkeit an den jeweiligen Verbrennungsbereichen 20e und/oder 22e gezündet wird. In den Brennern 20 und 22 ist ein Flammendetektor vorgesehen und mit der PCBA gekoppelt. Der Flammendetektor überprüft, ob in dem entsprechenden Brenner 20 bzw. 22 eine Flamme gezündet wurde. Wenn dies nicht der Fall ist, wird (werden) das (die) jeweilige(n) Gasventil(e) geschlossen, während der Verbrennungsluft-Lüfter 26c noch für ein vorbestimmtes Zeitintervall in Betrieb ist, um das zuvor in dem jeweiligen Verbrennungsbereich 20e bzw. 22e eingeblasene Gas abzuführen. Dann wird ein neuer Zündversuch unternommen, indem das Gasventil geöffnet und ein Lichtbogen oder Funken im jeweiligen Verbrennungsbereich 20e oder 22e erzeugt wird. Nach der erfolgreichen Zündung einer Flamme wird die jeweilige Zündanordnung 20c oder 22c abgeschaltet.
Im Folgenden werden einige beispielhafte Modifikationen beschrieben, welche die Eigenschaften und/oder die Funktionalität der hier offenbarten Heizvorrichtung 1 sogar noch verbessern.
Nach einer ersten Modifikation kann die Heizvorrichtung mit einer Sekundärluft-Zuführungsanordnung versehen werden. Durch diese Sekundärluftzuführungsanordnung kann eine Zufuhr von Sekundärluft aus der äußeren Umgebung zu mindestens einem der Brenner realisiert werden. In einer solchen Konfiguration stellt die Verbrennungsluft die Primärluft dar. Während die Primärluft zugeführt wird, um eine Verbrennungsreaktion mit dem Brenngas oder der Flüssigkeit zu starten, wird die Sekundärluft bereitgestellt, um die Reaktion abzuschließen. Dies führt zu einer verbesserten Flammenstabilität und verbesserten Emissionseigenschaften. Ein Brenner mit einer solchen Funktionalität wird auch „Flat-Surface-Burner“ genannt. Ein „Flat-Surface-Burner“ kann ferner mit einer Wand versehen sein, die eine Vielzahl von Öffnungen aufweist und so angeordnet ist, dass sie den Strom der Primärluft oder Verbrennungsluft vom Strom der Sekundärluft trennt. In einer solchen Konfiguration wird die Dimension der Öffnungen in Abhängigkeit von der Sekundärluftmenge, die insbesondere auch von den Lüftern abhängt, optimiert.
Obwohl unter Bezugnahme auf die obige Ausführungsform eine Konfiguration mit nur zwei Brennern beschrieben wird, können auf Wunsch auch Ausführungen mit mehr als zwei Brennern vorgesehen werden. Vorzugsweise können, auch wenn mehr als zwei Brenner vorgesehen sind, alle Brenner durch einen einzigen Verbrennungsluft-Lüfter mit Verbrennungsluft versorgt werden, um den damit erreichten einfachen und zuverlässigen Aufbau auf eine solche Konfiguration zu übertragen.
Obwohl im Rahmen der obigen Ausführungsform eine Konfiguration mit nur zwei Düsen 22b1 und 22b2 im zweiten Brenner 22 beschrieben wird, kann der zweite Brenner 22 (und auch der erste Brenner 20) mit mehr als zwei Düsen versehen werden, um mehr als vier verschiedene Betriebszustände zu realisieren.
Obwohl im Rahmen der obigen Ausführungsform eine Konfiguration beschrieben wird, bei der die beiden Düsen 22b1 und 22b2 des zweiten Brenners 22 unterschiedliche Ausgestaltungen (Querschnitte ihrer Zuführöffnungen) aufweisen, können die Düsen 22b1 und 22b2 den gleichen Aufbau haben. Es werden also effektiv nur drei verschiedene Betriebszustände realisiert.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines monostabilen Ventils, wie es hier verwendet wird, umfasst einen Ventilkörper mit einem Einlass zum Anschluss an eine Brennstoffversorgung und einen Auslass zum Anschluss an die jeweilige Düse. Ein Ventilsitz ist zwischen dem Einlass und dem Auslass des Ventilkörpers angeordnet. Ein Ventilelement ist linear zwischen einer geschlossenen Position oder einem geschlossenen Zustand und einer offenen Position oder einem offenen Zustand beweglich. In der geschlossenen Position oder dem geschlossenen Zustand sitzt das Ventilelement auf dem Ventilsitz, und in der offenen Position oder dem offenen Zustand ist das Ventilelement vom Ventilsitz beabstandet. Normalerweise hält eine auf das Ventilelement wirkende Feder das Ventilelement in der geschlossenen Position. Ein Magnet (Elektromagnet) ist am Ventilkörper befestigt und wirkt, wenn er angeregt wird, auf das Ventilelement, um es in die offene Position zu bewegen oder in dieser zu halten, d.h. wenn eine Gaseinspritzung erforderlich ist. Umgekehrt bewegt die Feder, wenn der Elektromagnet nicht angeregt wird, das Ventilglied in die geschlossene Stellung, d.h. wenn keine Gaseinspritzung erforderlich ist, oder hält es in dieser Stellung. Auf diese Weise bewegt sich die Verschlussvorrichtung linear in Bezug auf den Elektromagneten, der axial fixiert ist. Die Ansteuerung des Elektromagneten erfolgt direkt durch die PCBA. Es sind keine beweglichen Elemente zur Betätigung des Gasventils vorgesehen. Die Magnetspule kann mit zwei verschiedenen Stromwerten angeregt werden: einem konstanten ersten Wert und einem konstanten zweiten Wert, der niedriger als der erste ist. Wenn also das Gasventil zum Öffnen betätigt wird, wird das Magnetventil zunächst mit dem ersten Wert angeregt, bis eine vorgegebene Zeit, z.B. 100 ms, verstrichen ist, dann wird es mit dem zweiten Wert angeregt. Der Übergang vom ersten Wert zum zweiten Wert wird von der PCBA nur zeitabhängig, d.h. unabhängig von der Stellung des Ventils selbst, betätigt. Da das Ventil jedoch nicht sofort, z.B. in weniger als 100 ms, öffnen konnte, ist es wahrscheinlich, dass das Ventil die offene Position erreicht, wenn die Spule mit dem zweiten (niedrigeren) Wert erregt wird. Dann wird das Ventil in der offenen Position gehalten, solange die Spule mit dem zweiten Wert erregt bleibt.
Vorzugsweise wird der Flüssigkeitstank weiter an ein Frostventil gekoppelt. Das Frostventil umfasst ein Druckventil und ist so konfiguriert, dass es mindestens die folgenden Grundfunktionen erfüllt: manuelle Entleerung, Frostentleerung (automatisch) und Druckentlastung. Es sind aber auch andere Konfigurationen möglich.
Vorzugsweise umfasst die Heizvorrichtung 1 ferner einen Außenbehälter. In dem Außenbehälter sind alle Elemente der Heizvorrichtung 1 angeordnet. Der Außenbehälter schirmt die verschiedenen Komponenten der Heizvorrichtung gegen schädliche äußere Einflüsse wie z.B. Sonneneinstrahlung, Wasser oder Schmutz ab. Weiterhin ist der Außenbehälter vorzugsweise aus geformtem Kunststoff hergestellt, da ein solches Material sehr widerstandsfähig gegen äußere Einflüsse und Kräfte ist.
Gemäß einer weiteren Modifikation enthält die Heizvorrichtung ferner eine elektrische Zusatzheizung. Die Zusatzheizung verfügt über eine Heizschlange, um eine zusätzliche Erwärmung der Belüftungsluft zu erreichen. Die elektrische Heizung kann innerhalb des Außenbehälters, neben dem zweiten Wärmetauscher positioniert werden und wird von der PCBA betrieben. Dadurch ist es möglich, die Heizleistung der Heizvorrichtung 1 zu erhöhen.
Vorzugsweise ist die Heizvorrichtung mit einem Hauptventil versehen, um die Versorgung mit Brenngas oder -flüssigkeit zentral zu unterbrechen.
Es ist zu beachten, dass die oben beschriebenen Konfigurationen bevorzugt werden, aber lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind, den erreichten Schutzumfang, wie er durch den beigefügten Anspruchssatz definiert ist, jedoch nicht einschränken. Ein Fachmann wird sich verschiedene Modifikationen der oben beschriebenen Konfigurationen vorstellen können, ohne der Grundidee der vorliegenden Erfindung zuwider zu handeln und/oder den Schutzumfang, wie er durch den beigefügten Anspruchssatz definiert ist, zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Heizvorrichtung
10: Heizeinheit
12: Primärgehäuse
12a: Öffnung
12c: Belüftungsschlitze
14: Sekundärgehäuse
14a: erste Wärmetauscheinheiten-Öffnung
14b: zweite Wärmetauscheinheiten-Öffnung
14b1: Belüftungsluft-Auslassabschnitt
14c: Belüftungsschlitze
16: Kopplungselement
16a: Basisabschnitt
16a1: Lagerfläche
16a2: Durchgangslöcher
16b: Vorerwärmungs-Abschnitt
16b1: Verbrennungsluft-Strömungskanal
16b1A: Einlassöffnung
16b1B: Auslassöffnung
16b2: Abgas-Strömungskanal
16b2A: erste Einlassöffnung
16b2B: zweite Einlassöffnung
16b2C: Auslassöffnung
16b3: Trennwand
16c: Leiterplattenbaugruppe (PCBA)-Kopplungsabschnitt
16c1: Gewindebohrung
16d: erster Brennerkopplungsabschnitt
16e: zweiter Brennerkopplungsabschnitt
18: Leiterplattenbaugruppe (PCBA)
20: erster Brenner
20a: Verbrennungsluft-Strömungskanal
20a1: Einlassöffnung
20b: Düse
20c: Zündanordnung
20d: Steuerungsanordnung
20e: Verbrennungsbereich
22: zweiter Brenner
22a: Verbrennungsluft-Strömungskanal
22a1: Einlassöffnung
22b1: erste Düse
22b2: zweite Düse
22c: Zündanordnung
22d: Steuerungsanordnung
22e: Verbrennungsbereich
24: Brenngas- oder Brennflüssigkeits-Leitungen
26: Verbrennungsluft-Lüftereinheit
26a: erstes Gehäuseelement
26a1: Verbrennungsluft-Einlassöffnung
26a2: erste Verbrennungsluft-Auslassöffnung
26a3: zweite Verbrennungsluft-Auslassöffnung
26b: zweites Gehäuseelement
26b1: Antriebsstangen-Durchgangsloch
26c: Verbrennungsluft-Lüfter
26d: Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit
26e: Verbrennungsluft-Lüfterkammer
28: Belüftungsluft-Antriebseinheit
28a: Einlassöffnung
28b: Auslassöffnung
30: erste Wärmetauscheinheit
32: Flüssigkeitstank
32a: Hauptkörper
32a1: Bodenplatte
32b: Deckelelement
32b1: Abgas-Einlassöffnung
32b2: Abgas-Auslassöffnung
32b3: Einlassöffnung für kalte Flüssigkeit
32b4: Auslassöffnung für heiße Flüssigkeit
32b5: erste Vorrichtungs-Einführungsöffnung
32b6: zweite Vorrichtungs-Einführungsöffnung
34: Abgasleitungen
34a: Brennkammerabschnitt
34b: Abgasführungsabschnitt
36: Leitungen für kalte Flüssigkeiten
38: Leitungen für heiße Flüssigkeiten
39: Heizelemente
40: zweite Wärmetauscheinheit
42: Belüftungsluftkammer
42a: Körperabschnitt
42a1: Endplatte
42a1A: Belüftungsluft-Einlassöffnung
42a1 B: Abgas-Einlassöffnung
42a1C: Abgas-Auslassöffnung
42b: Deckelabschnitt
42b1: erste Belüftungsluft-Auslassöffnung
42b2: zweite Belüftungsluft-Auslassöffnung
42b3: dritte Belüftungsluft-Auslassöffnung
42b4: vierte Belüftungsluft-Auslassöffnung
44: Abgasleitungen
44a: Brennkammerabschnitt
44b: Abgas-Führungsabschnitt
50: Wärmetauscheinheiten-Gehäusemantel
50a: erster Wärmetauscheinheiten-Abschnitt
50b: zweiter Wärmetauscheinheiten-Abschnitt
52: zusätzliches Befestigungselement
52a: erster Wärmetauscheinheiten-Abschnitt
52b: zweiter Wärmetauscheinheiten-Abschnitt
52c: Montageabschnitt

Claims

Eine Heizvorrichtung (1), insbesondere für Freizeitfahrzeuge wie Wohnmobile oder Wohnwagen, umfassend: eine Heizeinheit (10) und zwei separate Wärmetauscheinheiten (30, 40), wobei die Wärmetauscheinheiten (30, 40) parallel zueinander an die Heizeinheit (10) gekoppelt sind; wobei die Heizeinheit (10) einen Brenner (20, 22) für jede Wärmetauscheinheit (30, 40) und eine gemeinsame einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit (26) umfasst, wobei die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit (26) so konfiguriert ist, dass sie die Brenner (20, 22) mit Verbrennungsluft versorgt, und wobei die Brenner (20, 22) so konfiguriert sind, dass sie Brenngas oder -flüssigkeit, welche(s) jedem der Brenner (20, 22) zugeführt wird, zusammen mit der Verbrennungsluft, die von der einzigen Verbrennungsluft-Lüftereinheit (26) empfangen wird, verbrennen, um heiße Abgase zu erhalten, wobei die Wärmetauscheinheiten (30, 40) so konfiguriert sind, dass sie die Abgase von den Brennern (20, 22) empfangen und Wärme von den Abgasen auf zu heizende Fluide, die in den Wärmetauscheinheiten (30, 40) bereitgestellt werden, übertragen.
Die Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die erste Wärmetauscheinheit (30) konfiguriert ist, um Wärme von den Abgasen an eine zu heizende Flüssigkeit, insbesondere Wasser für Sanitär- oder Kochzwecke, zu übertragen, und/oder die zweite Wärmetauscheinheit (40) konfiguriert ist, um Wärme von den Abgasen an ein zu heizendes Gas, insbesondere Belüftungsluft aus dem Innenraum des Freizeitfahrzeugs, zu übertragen.
Die Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Heizeinheit (1) ferner eine Leiterplattenbaugruppe (18) umfasst, wobei die Leiterplattenbaugruppe (18) mit den Brennern (20, 22) gekoppelt und so konfiguriert ist, dass sie die Brenner (20, 22) unabhängig voneinander betreibt, um die in den Wärmetauscheinheiten (30, 40) bereitgestellten Fluide unabhängig voneinander zu heizen.
Die Heizvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei die Brenner (20, 22) parallel zueinander mit der einzigen Verbrennungsluft-Lüftereinheit (26) gekoppelt sind, so dass ein von der einzigen Verbrennungsluft-Lüftereinheit (26) erzeugter Verbrennungsluft-Strom zwischen den Brennern (20, 22) aufgeteilt wird.
Die Heizvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit (26) nur einen einzigen Verbrennungsluft-Lüfter (26c) zur Erzeugung des Verbrennungsluft-Stroms aufweist, und wobei der einzige Verbrennungsluft-Lüfter (26c) insbesondere nur ein einziges Lüfterrad, vorzugsweise in Gestalt eines Impellers, aufweist.
Die Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit (26) ferner zwei Gehäuseelemente (26a, 26b) umfasst, wobei die Gehäuseelemente (26a, 26b) miteinander gekoppelt sind, um einen Verbrennungsluft-Strömungsweg von einer Verbrennungsluft-Einlassöffnung (26a1), die in einem der beiden Gehäuseelemente (26a, 26b) vorgesehen ist, über eine einzige Verbrennungsluft-Lüfterkammer (26e), die von den beiden Gehäuseelementen (26a, 26b) umschlossen ist und den einzigen Verbrennungsluft-Lüfter (26c) enthält, zu zwei Verbrennungsluft-Auslassöffnungen (26a2, 26a3), die in den Gehäuseelementen (26a, 26b) vorgesehen sind, zu bilden, und wobei jede der Verbrennungsluft-Auslassöffnungen (26a2, 26a3) mit einem der Brenner (20, 22) gekoppelt ist.
Die Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit (26) ferner eine Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit (26d) umfasst, die mit dem einzigen Verbrennungsluft-Lüfter (26c) gekoppelt und so konfiguriert ist, dass sie das Verbrennungsluft-Lüfter (26c) antreibt, und wobei die Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit (26d) an einer Außenfläche eines der Gehäuseelemente (26a, 26b) vorgesehen ist und mit dem Verbrennungsluft-Lüfter (26c) über eine Antriebsstange gekoppelt ist, die durch ein Antriebsstangen-Durchgangsloch (26b1) geführt ist, das in demjenigen Gehäuseelement (26b) vorgesehen ist, an dem die Verbrennungsluft-Lüfterantriebseinheit (26d) vorgesehen ist.
Die Heizvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 und 7, wobei die einzige Verbrennungsluft-Lüftereinheit (26) ferner zwei Verbrennungsluft-Ventile umfasst, und wobei jedes der Verbrennungsluft-Ventile so konfiguriert ist, dass es einen Abschnitt des Verbrennungsluft-Strömungsweges von der einzigen Verbrennungsluft-Lüfterkammer (26e) zu einer der Verbrennungsluft-Auslassöffnungen (26a2, 26a3) verschließt.
Die Heizvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Brenner (20, 22) zwei Düsen (22b1, 22b2) umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie Brenngas oder -flüssigkeit einem Verbrennungsbereich (20e, 22e) zuführen, in dem das Brenngas oder die Brennflüssigkeit mit der Verbrennungsluft verbrannt werden soll, und wobei jede der Düsen (22b1, 22b2) mit ihrem eigenen Brenngas- oder Brennflüssigkeits-Ventil gekoppelt ist, um die Brenngas- oder Brennflüssigkeitszufuhr für jede der Düsen (22b1, 22b2) unabhängig voneinander zu steuern.
Die Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei die Brenngas- oder Brennflüssigkeits-Ventile monostabile Ventile sind, die zwischen einem geöffneten Betriebszustand und einem geschlossenen Betriebszustand umschaltbar sind.
Die Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, wobei sich die Düsen (22b1, 22b2) eines Brenners (22) im Querschnitt ihrer Zufuhröffnungen voneinander unterscheiden.
Die Heizvorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Heizeinheit (10) ferner eine Sekundärluft-Zuführungsanordnung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie einen Sekundärluft-Strom zu mindestens einem, insbesondere beiden, Brenner(n) (20, 22) liefert.
Freizeitfahrzeug, insbesondere ein Wohnmobil oder Wohnwagen, mit mindestens einer Heizvorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
Verfahren zum Heizen von zwei verschiedenen Fluiden mit einer Heizvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 12, umfassend die folgenden Schritte: Betreiben der einzigen Verbrennungsluft-Lüftereinheit (26), um einen Verbrennungsluft-Strom aus einer äußeren Umgebung der Heizvorrichtung (1) zu jedem der Brenner (20, 22) zu erzeugen; Zuführen von Brenngas oder -flüssigkeit zu jedem der Brenner (20, 22); Betreiben der Brenner (20, 22), um ein Gemisch der Verbrennungsluft mit dem Brenngas oder der Brennflüssigkeit zu verbrennen; Zuführen eines ersten zu heizenden Fluids zu der ersten Wärmetauscheinheit (30) und Zuführen eines zweiten zu heizenden Fluids, das sich von dem ersten Fluid unterscheidet, zu der zweiten Wärmetauscheinheit (40); Leiten der Abgase der Verbrennung innerhalb des ersten Brenners (20) von dem ersten Brenner (20) zu und durch die erste Wärmetauscheinheit (30), um Wärme von den Abgasen auf das erste Fluid zu übertragen; und Leiten der Abgase der Verbrennung innerhalb des zweiten Brenners (22) von dem zweiten Brenner (22) zu und durch die zweite Wärmetauscheinheit (40), um Wärme von den Abgasen auf das zweite Fluid zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Verbrennungsluft-Lüftereinheit (26) so betrieben wird, dass sie den Verbrennungsluft-Strom den Brennern (20, 22) gleichzeitig und parallel zueinander zuführt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 14 und 15, wobei die Brenner (20, 22) gleichzeitig betrieben werden, so dass die Fluide gleichzeitig geheizt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 14 bis 16, wobei die Abgase, nachdem sie durch die Wärmetauscheinheiten (30, 40) geleitet wurden, zur Vorerwärmung der Verbrennungsluft verwendet werden.