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Diese Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für ein Freizeitfahrzeug und ein Verfahren zum Erwärmen von Flüssigkeiten in einem Freizeitfahrzeug.
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Eine Heizvorrichtung für ein Freizeitfahrzeug umfasst normalerweise einen Brenner zum Verbrennen eines Gemisches aus Brennstoff und Luft, eine Brennkammer, in der die Verbrennung stattfindet, und einen Wärmetauscher zum Übertragen von Wärme aus den in der Brennkammer strömenden Abgasen und einem zu heizenden Fluid. Bei der zu heizenden Fluiden handelt es sich in der Regel um die im Freizeitfahrzeug enthaltene Atemluft und/oder Wasser für Sanitär- oder Kochzwecke.
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In Heizvorrichtungen sind Brenner mit natürlicher Ansaugung der Verbrennungsluft bekannt. Zum Beispiel ist die
EP 0 967 436 A1 auf eine modulare Lösung mit zwei Stufenbrennern gerichtet, die eine natürliche Luftansaugung durch den Venturi-Effekt aufweisen. Bei dieser Lösung werden die Stufenbrenner vertikal, in verschiedenen Höhen auf einer horizontalen Ebene angeordnet, um den Strom an Sekundärluft in die Brennkammer zu optimieren. Dieses System hat die Unannehmlichkeit, dass eine große vertikale Größe der Vorrichtung erforderlich ist. Außerdem ist der Strom an Sekundärluft zur Brennkammer hin nicht begrenzt und könnte so groß sein, dass die Flamme gelöscht werden kann.
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In der
EP 2 051 006 A1 wird eine weitere Lösung mit einem Stufenrenner offenbart, die einige Öffnungen für die Zuführung einer optimierten Menge an Sekundärluft zu den Flammen aufweist.
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Auch sind Heizvorrichtungen mit Zwangsentlüftung der Verbrennungsluft bekannt, beispielsweise die
EP 0 262 546 A1 beschreibt eine Lösung mit einem Gebläse für die Luftzufuhr und einem zweiten Gebläse für die Zufuhr von Sekundärluft. Bei dieser Lösung ist kein Kanal für die natürliche Ansaugung vorhanden. Die Lösungen mit reiner Zwangsbelüftung haben den Nachteil, dass sie Energie zum Bewegen der Gebläse und außerdem ein Mischer zum Mischen von Brenngas und Luft benötigen werden (während bei der natürlichen Ansaugung Brenngas und Luft bei ihrem Ansaugen durch den Venturi-Effekt natürlich gemischt werden). Diese Umstände führen zu hohen Kosten.
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Die bisherigen Lösungen sind für die Erwärmung von Luft oder Wasser geeignet. Darüber hinaus sind auch Kombinationslösungen bekannt. Kombinationslösungen, wie zum Beispiel die in der
EP 0 926 453 B1 beschriebene Vorrichtung, bewirkten die Erwärmung von Luft und Wasser.
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Diese Vorrichtung eignet sich zur Erwärmung von Luft und Wasser für kleine Räume und umfasst einen Brenner in einer als Feuerrohr ausgebildeten Brennkammer, eine die Brennkammer umgebende Heizkammer, einen die Heizkammer umschließenden Wärmetauschereinsatz mit Innenmantel, und einen den Wärmetauschereinsatz umgebenden Wasserkessel. Der Wasserkessel umfasst an seiner dem Wärmetauschereinsatz zugewandten Innenseite Bereiche mit unterschiedlich definierter Spaltgeometrie, welche die Wärmeübertragung vom Wärmetauschereinsatz zum Wasserkessel bestimmen. Diese Lösung hat eine strikte Abhängigkeit der Erwärmung der Luft von der Erwärmung des Wassers. Diese Abhängigkeit stellt während der Sommersaison eine erhebliche Unannehmlichkeit dar, wenn die Erwärmung von Wasser erforderlich sein kann, die Erwärmung von Atemluft jedoch nicht erforderlich und sehr oft unerwünscht ist. Außerdem ist die Effizienz dieser Lösung sehr begrenzt.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es mindestens einen der oben genannten Nachteile zu überwinden.
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Dieses Ziel wird durch die Heizvorrichtung für ein Freizeitfahrzeug gemäß den beigefügten Ansprüchen erreicht.
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Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf ein Freizeitfahrzeug, das die Heizvorrichtung umfasst.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Erwärmen eines Fluids in einem Freizeitfahrzeug.
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Gemäß einem Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Heizvorrichtung zum Erwärmen von Wasser und Luft in einem Freizeitfahrzeug. Die Heizvorrichtung umfasst eine Brennkammer, einen Brenner, der zur Aufnahme eines Gemisches aus Primärluft und einem Brenngas und zur Erzeugung einer Flamme in der Brennkammer ausgebildet ist, einen Durchgang zur Bereitstellung eines Stroms von Sekundärluft in die Brennkammer, einen Kanal zur Förderung von zu erwärmender Luft und einen zusätzlichen Kanal zur Förderung von zu erwärmenden Wasser, und einen Wärmetauscher, der zur Übertragung von Wärme von Abgasen, die durch eine Gasleitung des Wärmetauschers strömen, auf die in dem Kanal strömende Luft ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der zusätzliche Kanal in Form eines Tanks vorgesehen. Die Heizvorrichtung umfasst außerdem eine zusätzliche Brennkammer, einen zusätzlichen Brenner, der zur Aufnahme eines zusätzlichen Gemisches aus Primärluft und Brenngas und zur Erzeugung einer Flamme in der zusätzlichen Brennkammer ausgebildet ist, einen zusätzlichen Durchgang zur Bereitstellung eines zusätzlichen Stroms von Sekundärluft in die zusätzliche Brennkammer, und eine zusätzliche Wärmeübertragungseinheit, die zur Übertragung von Wärme von Abgasen, die durch eine Gasleitung der Wärmeübertragungseinheit strömen, auf das in dem zusätzlichen Kanal strömende Wasser ausgebildet ist. Der Brenner und/oder der zusätzliche Brenner können modular aufgebaut sein und sind vorzugsweise Gasbrenner. Vorzugsweise sind der Brenner und/oder der zusätzliche Brenner Rampenbrenner (ramp-type burners).
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Das heißt, es sind zwei separate Heizeinheiten zur Erzeugung und Übertragung von Wärme auf die zu heizenden Fluide vorgesehen. Diese Konfiguration ermöglicht eine Erwärmung von zwei separaten Fluiden, wie zum Beispiel Atemluft und Wasser für ein Freizeitfahrzeug, unabhängig voneinander und damit in einer hohen Vielseitigkeit der Heizvorrichtung.
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Vorzugsweise enthält jeder des Brenners und des zusätzlichen Brenners mindestens ein Brennermodul. Die Brennermodule umfassen eine Leitung mit einer Einlassöffnung zur Aufnahme eines Gemisches aus Primärluft und Brenngas, und eine Auslassöffnung, die zur jeweiligen Brennkammer hin geöffnet ist, um eine Flamme zu erzeugen. Die Leitungen sind geometrisch so gestaltet, dass das Gemisch aus Primärluft und Brenngas durch den Venturi-Effekt angesaugt wird.
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Diese geometrische Anordnung erlaubt es, weitere Elemente zur Bereitstellung des Gemisches aus Primärluft und Brenngas an die Brennkammer wegzulassen.
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Vorzugsweise umfasst die Heizvorrichtung ferner eine Zuführkammer, die so konfiguriert ist, dass sie Luft aus einer äußeren Umgebung aufnimmt und in Fluidverbindung mit der Einlassöffnung der Leitung und mit dem Durchgang steht, um die Primärluft dem Brenner bzw. die Sekundärluft der Brennkammer zuzuführen. Zusätzlich dazu umfasst die Heizvorrichtung vorzugsweise eine zusätzliche Zuführkammer, die so konfiguriert ist, dass sie Luft aus der äußeren Umgebung aufnimmt und in Fluidverbindung mit der Einlassöffnung der zusätzlichen Leitung und mit dem zusätzlichen Durchgang steht, um die Primärluft dem zusätzlichen Brenner bzw. die Sekundärluft der zusätzlichen Brennkammer zuzuführen.
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Diese Konfiguration führt zu einem recht einfachen, aber praktischen Aufbau, da nur ein Haupteinlass für die Bereitstellung von Primärluft und Sekundärluft vorgesehen werden muss. Außerdem reduziert die Zuführkammer Einflüsse von äußeren Einflüssen wie Wind, da sich die angesaugte Luft beruhigen kann.
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Vorzugsweise umfasst die Heizvorrichtung ferner ein Gebläse, das so konfiguriert ist, dass es Luft in die Zuführkammer drückt, und ein zusätzliches Gebläse, das so konfiguriert ist, dass es Luft in die zusätzliche Zuführkammer drückt.
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Die Bereitstellung der Gebläse hat den Vorteil, dass der Volumenstrom an Primärluft und Sekundärluft aktiv gesteuert und somit den gewünschten Betriebszuständen angepasst werden kann. Durch die Variation des Durchflusses von Primärluft und Sekundärluft können u.a. die Temperatur und die Durchflussmenge des erhitzten Gases geregelt werden. Dadurch ergibt sich ein sehr variabel bedienbarer Aufbau.
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Vorzugsweise ist die Einlassöffnung der Leitung des mindestens einen Brennermoduls des Brenners innerhalb der Zuführkammer und die Einlassöffnung der Leitung des mindestens einen Brennermoduls des zusätzlichen Brenners innerhalb der zusätzlichen Zuführkammer angeordnet.
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Die Anordnung der Einlassöffnungen innerhalb der Zuführkammern ist aufgrund der geringen Abstände zwischen den verschiedenen Komponenten sehr praktisch und platzsparend. Eine weitere Bereitstellung eines Gasinjektors würde eine bessere Regelbarkeit des Brenngasflusses und damit des Verbrennungsprozesses ermöglichen.
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Vorzugsweise umfasst die Heizvorrichtung ferner mindestens eine Zuführmündung, die mit der Zuführkammer und/oder mit der zusätzlichen Zuführkammer in Fluidverbindung steht und einen einzigen, zur äußeren Umgebung hin offenen Haupteinlass aufweist.
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Durch die Bereitstellung nur einer gemeinsamen Zuführmündung für beide Zuführkammern ergibt sich auch eine kompaktere und platzsparende Ausgestaltung der Heizvorrichtung. Es ist aber auch möglich, mehrere Zuführmündungen, eine für jede Zuführkammer, vorzusehen.
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Vorzugsweise sind die Zuführkammern quer zur Förderrichtung deutlich größer als die Größe des Leitungseinlasses. Vorzugsweise ist die Größe der Zuführkammer mindestens dreimal, vorzugsweise fünfmal oder vorzugsweise zehnmal größer.
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Vorzugsweise umfasst die Heizvorrichtung ferner ein Abgasrohr. Sowohl die Brennkammer als auch die zusätzliche Brennkammer stehen in Fluidverbindung mit dem Abgasrohr, dessen Ende nach außen hin geöffnet ist.
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Durch die Bereitstellung nur eines gemeinsamen Abgasrohres ergibt sich eine noch kompaktere und platzsparendere Konfiguration der Heizvorrichtung.
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Vorzugsweise hat die mindestens eine Zuführmündung einen einzigen, nach außen geöffneten Einlass, wobei das Ende des Abgasrohres zumindest teilweise vom Einlass der Zuführmündung umgeben ist.
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Diese Konfiguration führt zu einem Wärmeaustausch zwischen den Abgasen aus dem Abgasrohr und der Frischluft im Einlass der mindestens einen Zuführmündung und damit zu einer Vorerwärmung der Frischluft, was zu einem erhöhten Wirkungsgrad der Heizvorrichtung führt.
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Vorzugsweise umfasst die Heizvorrichtung ferner eine Steuereinheit, die zur Steuerung und Koordinierung des Betriebs des Brenners und des zusätzlichen Brenners konfiguriert ist.
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Die Bereitstellung der Steuereinheit ermöglicht eine Automatisierung und Vereinfachung der Bedienung der Heizvorrichtung.
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Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Freizeitfahrzeug eine der oben beschriebenen Heizvorrichtungen.
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Diese konkrete Konfiguration ermöglicht es, die vorteilhaften Effekte der verschiedenen Heizvorrichtungen auf ein Freizeitfahrzeug zu übertragen.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erwärmen von Luft und Wasser in einem Freizeitfahrzeug die Schritte: Aufnehmen eines Gemisches aus Primärluft und Brenngas an einem Brenner, der zu einer Brennkammer hin geöffnet ist, Bereitstellen eines Stroms von Sekundärluft in die Brennkammer, Verbrennen des Gemisches aus Primärluft und Brenngas innerhalb der Brennkammer, Einleiten von Luft in einen Kanal, Einleiten von Wasser in einen zusätzlichen Kanal, und Übertragen von Wärme von Abgasen, die durch eine Gasleitung eines Wärmetauschers strömen, auf die in dem Kanal strömende Luft. Zusätzlich dazu umfasst das Verfahren ferner die Schritte des Aufnehmens einer zusätzlichen Mischung aus Primärluft und Brenngas an einer Einlassöffnung eines zusätzlichen Brenners, der zu einer zusätzlichen Brennkammer hin geöffnet ist, des Bereitstellens eines zusätzlichen Stroms von Sekundärluft in die zusätzliche Brennkammer, des Verbrennens des zusätzlichen Gemisches aus Primärluft und Brenngas innerhalb der zusätzlichen Brennkammer, und des Übertragens von Wärme von Abgasen, die durch eine Gasleitung einer Wärmeübertragungseinheit strömen, auf das in der zusätzlichen Leitung strömende Wasser.
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Dieses Verfahren stellt die bevorzugte Betriebsweise der oben beschriebenen Heizvorrichtung dar, um zu den oben beschriebenen vorteilhaften Effekten zu gelangen.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner die Schritte des Bereitstellens eines Luftstroms aus einer äußeren Umgebung in eine Zuführmündung, des Zuführens der Luft von der mindestens einen Zuführmündung zu einer Zuführkammer, um die Primärluft des Gemisches und den Strom der Sekundärluft bereitzustellen, und des Zuführens der Luft von der mindestens einen Zuführmündung zu einer zusätzlichen Zuführkammer, um die Primärluft des zusätzlichen Gemisches und den zusätzlichen Strom der Sekundärluft bereitzustellen.
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Die Zuführung der Luft aus der äußeren Umgebung durch die mindestens eine Zuführmündung und die Zuführkammern ermöglicht einen beruhigten Strom von Primärluft und Sekundärluft und führt so zu einem sehr stabilen und kontrollierbaren Betrieb der Heizvorrichtung.
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Die Luftzufuhr von der mindestens einen Zuführmündung in die Zuführkammer erfolgt vorzugsweise über ein Gebläse. Die Luftzufuhr von der mindestens einen Zuführmündung zur zusätzlichen Zuführkammer wird durch ein zusätzliches Gebläse gewährleistet. Sowohl die Zuführkammer als auch die zusätzliche Zuführkammer stehen durch das Gebläse bzw. das zusätzliche Gebläse unter Überdruck gegenüber der äußeren Umgebung.
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Die Bereitstellung der Gebläse führt zu einer hohen Regelbarkeit der Heizvorrichtung durch die Steuerung der Betriebsweise der Gebläse. Die Erzeugung des Überdrucks in den Zuführkammern stabilisiert den Verbrennungsprozess erheblich.
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Vorzugsweise werden die Abgase und die zusätzlichen Abgase an einem Abgasrohr zusammengeführt und über das Abgasrohr in die äußere Umgebung abgegeben.
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Diese Konfiguration ermöglicht eine recht kompakte und platzsparende Ausgestaltung einer entsprechenden Heizvorrichtung.
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Vorzugsweise übertragen die Abgase und die zusätzlichen Abgase, die in das Abgasrohr strömen Wärme auf die Luft, die in die Zuführmündung strömt.
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Die Übertragung der Wärme aus den Abgasen auf die Frischluft führt zu einem erhöhten Wirkungsgrad der gesamten Heizvorrichtung bzw. des beschriebenen Verfahrens
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Diese und andere Merkmale der Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung einer bevorzugten, nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, von welchen:
- 1 ein Funktionsschema der Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 die Heizvorrichtung aus 1 in Explosionsdarstellung zeigt;
- 3, 4, 5, 6 die Heizvorrichtung aus 1 in verschiedenen Querschnitten zeigt; und
- 7A, 7B verschiedene Details der Heizvorrichtung aus 1 zeigt.
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In Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen bezeichnet die Zahl 1 eine Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 1 schematisch und in den 2 bis 6 räumlich dargestellt ist, umfasst eine Heizvorrichtung 1 eine Verbrennungseinheit mit mindestens einem Brenner und einer Brennkammer 2. Der Brenner hat ein Brennermodul 3. Das Brennermodul 3 enthält eine Leitung 301 mit einer Einlassöffnung 302 zur Aufnahme eines Gemisches aus Primärluft und Brenngas. Die Leitung 301 hat ferner eine Auslassöffnung 303, die zur Brennkammer 2 hin geöffnet ist, um innerhalb der Brennkammer 2 eine Flamme zu erzeugen.
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Hier ist die Auslassöffnung 303 der Leitung 301 eine Reihe von Düsen 15, die zur Erzeugung der Flamme konfiguriert sind. Die Heizvorrichtung 1 enthält auch einen Zünder 304 (siehe 3 bis 5 und 7A), der in der Brennkammer 2 positioniert ist.
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Die Leitung 301 ist geometrisch so konfiguriert, dass es durch den Venturi-Effekt eine Ansaugung des Gemisches aus Primärluft und Brenngas bewirkt. In der dargestellten Konfiguration umfasst die Heizvorrichtung 1 außerdem einen Durchgang 4 (siehe 5), der so konfiguriert ist, dass ein Strom von Sekundärluft in die Brennkammer 2 fließt.
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Die Heizvorrichtung 1 enthält einen Kanal 5, zur Förderung eines zu heizenden Fluids. Das zu heizende Fluid kann zum Beispiel ein Gas wie atembare Luft sein.
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Der Kanal 5 hat einen Einlass 501 und einen Auslass 502 (siehe 3 bis 5). Hier enthält der Kanal 5 eine Fluidpumpe 503. Die Fluidpumpe 503 ist so konfiguriert, dass sie das Fluid dazu zwingt, durch den Kanal 5 zu fließen.
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Hier ist die Fluidpumpe 503 so konfiguriert, dass sie die Luft aus dem Freizeitfahrzeug, in dem sich die abgebildete Heizvorrichtung befindet, ansaugt und in dem Kanal 5 vom Einlass 501 zum Auslass 502 hin drückt. In einer alternativen Ausführungsform ist die Fluidpumpe 503 so konfiguriert, dass sie Luft aus der äußeren Umgebung ansaugt und dazu zwingt in den Kanal 5 einzutreten. Der Kanal 5 enthält ein Gitter, das vor der Fluidpumpe 503 positioniert ist, um eine Verschmutzung des Kanals 5 zu vermeiden. In der abgebildeten Konfiguration ist die Fluidpumpe 503 eine Luftpumpe. Die Fluidpumpe 503 kann aber auch eine Flüssigkeitspumpe sein.
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Der Einlass 501 des Kanals 5 umfasst außerdem einen Filter, um eine Verschmutzung des Systems zu vermeiden. Wenn in einem Freizeitfahrzeug vorgesehen ist, ist der Auslass 502 des Kanals 5 üblicherweise zum Innenraum des Freizeitfahrzeugs hin geöffnet.
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Die Heizvorrichtung 1 enthält einen Wärmetauscher 6.
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Der Wärmetauscher 6 ist in der abgebildeten Ausführungsform für die Übertragung der Wärme von erhitzten Abgasen, die aus der Brennkammer 2 durch eine Gasleitung 60 des Wärmetauschers strömen, auf das im Kanal 5 strömende Fluid ausgelegt. Wie 5 am besten in FIG. zu erkennen ist, hat die Gasleitung 60 des Wärmetauschers 6 zwei Wärmetauschzonen: eine erste Wärmetauschzone 601, die von einem entsprechenden Gasrohr umgeben ist, das für den Wärmeaustausch zwischen den in der Brennkammer 2 erzeugten erhitzten Abgasen innerhalb der ersten Wärmetauschzone 601 und den erwärmten Abgasen innerhalb einer zweiten Wärmetauschzone 602 konfiguriert ist, und die zweite Wärmetauschzone 602, die von einer entsprechenden Kammer umgeben ist, die für den Wärmeaustausch zwischen den erwärmten Abgasen und dem durch den Kanal 5 strömenden zu heizenden Fluid konfiguriert ist. Die Verbrennungszone 2 kann zumindest teilweise als Abschnitt der ersten Wärmetauschzone 601 vorgesehen sein, wie es in der abgebildeten Ausführungsform der Fall ist. Die Gasleitung hat ferner einen Gaseinlass 603 und einen Gasauslass 604. Das die erste Wärmetauschzone 601 umgebende Gasrohr ist mit dem Gaseinlass 603, die zweite Wärmetauschzone 602 mit der ersten Wärmetauschzone 601 und der Gasauslass 604 mit der die zweite Wärmetauschzone 602 umgebenden Kammer gekoppelt. Die Gasleitung 60 ist geometrisch so geformt, dass erhitztes Abgas, das am Gaseinlass 603 in die Gasleitung 60 eintritt, zunächst die erste Wärmetauschzone 601 und dann die zweite Wärmetauschzone 602 durchströmen muss, bevor es die Gasleitung 60 durch den Gasauslass 604 verlassen kann.
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Die die zweite Wärmetauschzone 602 umgebende Kammer und das die erste Wärmetauschzone 601 umgebende Gasrohr sind im Kanal 5 des Wärmetauschers 6 vorgesehen. Das die erste Wärmetauschzone 601 umgebende Gasrohr ist innerhalb der die zweite Wärmetauschzone 602 umgebenden Kammer angeordnet und der Gaseinlass 603 ist in Bezug auf die Längsachse des Wärmetauschers 6 radial innerhalb des Gasauslasses 604 vorgesehen. Dies bewirkt einen verbesserten Wärmeaustausch und eine recht kompakte räumliche Struktur des Wärmetauschers 6.
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Dabei ist das die erste Wärmetauschzone 601 umgebende Gasrohr glattwandig und steht in Verbindung mit der zweiten Wärmetauschzone 602. Die zweite Wärmetauschzone 602 ist als kanalartige Kammer ausgebildet, deren Wände eine Vielzahl von Lamellen enthalten. Wie dargestellt, sind die Wände vorzugsweise mit Lamellen versehen, welche in die zweite Wärmetauschzone zeigen, und/oder mit Lamellen, welche in den die Gasleitung 60 umgebenden Kanal zeigen. Beide Lamellengruppen sind so konfiguriert, dass der Wärmeaustausch zwischen den durch die zweite Wärmetauschzone strömenden Abgasen und dem durch den Kanal 5 strömenden Fluid, insbesondere der Atemluft, optimiert ist.
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Hier umfasst die Heizvorrichtung 1 ein Gebläse 7, der so konfiguriert ist, dass er den Strom an Sekundärluft durch den Durchgang 4 erzwingt.
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In der abgebildeten Ausführungsform umfasst die Heizvorrichtung 1 eine Zuführkammer 8. Die Zuführkammer 8 ist so konfiguriert, dass sie Luft aus der äußeren Umgebung aufnimmt. Das Gebläse 7 befindet sich im Durchgang 4 oder wie hier abgebildet am Einlass der Zuführkammer 8, um Luft aus der äußeren Umgebung in die Zuführkammer zu drücken.
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Die Zuführkammer 8 steht mit dem Einlass 302 der Leitung 301 in Fluidverbindung, um die genannte Primärluft zu liefern. Die Zuführkammer 8 kann auch oder alternativ dazu mit dem Durchgang 4 in Fluidverbindung stehen, um diese Sekundärluft zu liefern.
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Die Heizvorrichtung 1 umfasst eine Wand 401 mit einer ersten Seite 402 und einer zweiten Seite 403, welche der ersten Seite 402 gegenüberliegt. Die erste Seite 402 begrenzt die Zuführkammer 8 und die zweite Seite 403 begrenzt die Brennkammer 2. Die Wand 401 hat eine Vielzahl von Öffnungen 404, die den Durchgang 4 definieren. In einer Ausführungsform wird die Größe der genannten Öffnungen 404 entsprechend der gewünschten Zufuhr von Sekundärluft zur Brennkammer 2 hin optimiert.
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Die Heizvorrichtung 1 umfasst ferner einen Gasinjektor 9. Der Gasinjektor 9 ist für die Einspritzung des Brenngases in den Einlass 302 der Leitung 301 konfiguriert. Hier ist der Gasinjektor 9 im Inneren der Zuführkammer 8 positioniert.
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Der Gasinjektor 9 ist an einen Gastank 901 angeschlossen, der für die Lagerung des Brenngases konfiguriert ist. In der abgebildeten Ausführungsform ist der Gastank 901 in der Zuführkammer 8 positioniert.
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In der vorliegenden Ausrichtung der Heizvorrichtung 1, wie sie in 1 dargestellt ist, ist die Wand 401 im Wesentlichen in vertikaler Richtung V, also im Wesentlichen parallel zur Gewichtskraft, ausgerichtet. Die Leitung 301 ist zumindest an seinem Ende in horizontaler Richtung H senkrecht zur Gewichtskraft ausgedehnt.
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Das Gebläse 7 ist so ausgelegt, dass der Strom an Sekundärluft in die Brennkammer 2 im Wesentlichen in horizontaler Richtung H hineingezwungen wird.
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Der Brenner kann, wie dargestellt, ein oder mehrere parallele Brennermodulen 31 umfassen. Die weiteren parallelen Brennermodule 31 umfassen jeweils eine parallelen Leitung 311. Jede der parallelen Leitungen 311 hat einen Einlass 312 zur Aufnahme des Gemischs aus Primärluft und Brenngas und einen Auslass 312, der zur Brennkammer 2 hin geöffnet ist, um eine Flamme in der Brennkammer 2 zu erzeugen. Hier ist jede der parallelen Leitungen 301 und 311 geometrisch so konfiguriert, dass das Gemisch aus Primärluft und Brenngas durch den Venturi-Effekt angesaugt wird. Die parallelen Brennermodule 31 sind parallel zu besagtem Brennermodul 3 angeordnet. Die Zuführkammer 8 steht in Fluidverbindung mit dem Einlass 312 des einen oder der mehreren parallelen Leitungen 311. In der abgebildeten Ausführungsform sind die Einlässe 312 der einen oder mehreren parallelen Leitungen 311 im Inneren der Zuführkammer 8 angeordnet.
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Die Vorrichtung umfasst je eine parallelen Gasinjektor 91 für jedes der einen oder mehreren parallelen Brennermodule 31. Die parallelen Gasinjektoren 91 sind so konfiguriert, dass das Brenngas in die Einlässe 312 der einen oder mehreren parallelen Leitungen 311 eingespeist wird.
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Hier sind die parallelen Gasinjektoren 91 auch innerhalb der Zuführkammer 8 positioniert und mit dem Gastank 901 verbunden.
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Der Durchgang 4 ist so konfiguriert, dass die Sekundärluft am Ausgang der einen oder mehreren parallelen Leitungen 311 in die Brennkammer 2 strömt.
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Die Vorrichtung enthält auch einen parallelen Zünder 314 für jedes parallele Brennermodul 31.
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Hier strömt der Strom an Sekundärluft von außen in die Leitung 301 und in die eine oder mehreren parallelen Leitungen 311.
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In der abgebildeten Ausführungsform umfasst die Heizvorrichtung 1 einen zusätzlichen Brenner mit einer zusätzlichen Brennkammer 2A. Der zusätzliche Brenner 30 umfasst mindestens ein zusätzliches Brennermodul 3A mit einer zusätzlichen Leitung 301A. Die zusätzliche Leitung 301A hat eine Einlassöffnung 302A zur Aufnahme eines zusätzlichen Gemisches aus Primärluft und zusätzlichem Brenngas und eine Auslassöffnung 303A, der zur zusätzlichen Brennkammer 2A hin geöffnet ist, um eine Flamme in der zusätzlichen Brennkammer 2A zu erzeugen.
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Hier umfasst die Heizvorrichtung 1 auch einen zusätzlichen Durchgang 4A. Der zusätzliche Durchgang 4A ist so konfiguriert, dass ein zusätzlicher Strom von Sekundärluft in die zusätzliche Brennkammer 2A fließt.
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Die Heizvorrichtung 1 umfasst ferner eine zusätzliche Wand 401A mit einer ersten Seite 402A und einer zweiten Seite 403A, die der ersten Seite 402A gegenüberliegt. Die erste Seite 402A der zusätzlichen Wand 401A begrenzt die zusätzliche Zuführkammer 8A und die zweite Seite 403A der zusätzlichen Wand 401A begrenzt die zusätzliche Brennkammer 2A. Die zusätzliche Wand 401A hat eine Vielzahl von Öffnungen 404A, die den zusätzlichen Durchgang 4A definieren. Die Größe der besagten Öffnungen 404A in der zusätzlichen Wand 401A ist entsprechend des gewünschten zusätzlichen Stroms an Sekundärluft zur zusätzlichen Brennkammer 2A optimiert.
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Die Heizvorrichtung 1 enthält einen zusätzlichen Kanal 5A, um ein zusätzliches zu heizendes Fluid zu befördern. Das zusätzliche zu heizende Fluid kann zum Beispiel eine Flüssigkeit wie Wasser sein.
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Der zusätzliche Kanal 5A hat einen Einlass 501A, einen Auslass 502A und ist zumindest teilweise als Wärmeübertragungstank 504A ausgeführt. Hier enthält die Heizvorrichtung eine zusätzliche Fluidpumpe. Die zusätzliche Fluidpumpe ist so konfiguriert, dass das zusätzliche Fluid durch den zusätzlichen Kanal 5A vom Einlass 501A zum Auslass 502A fließt. In der abgebildeten Ausführungsform ist die zusätzliche Pumpe eine Flüssigkeitspumpe.
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Die Heizvorrichtung 1 enthält auch eine Wärmeübertragungseinheit 6A, die so konfiguriert ist, dass sie die Wärme von den Abgasen, die durch eine Gasleitung 60A der Wärmeübertragungseinheit 6A strömen, auf das zusätzliche Fluid überträgt, das durch den zusätzlichen Kanal 5A strömt.
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Die Gasleitung 60A der Wärmeübertragungseinheit 6A hat einen Gaseinlass 603A, einen Gasauslass 604A und zwei Zonen: eine erste Wärmeübertragungszone 601A, die zur Übertragung von Wärme von den erhitzten Abgasen auf das Fluid innerhalb des Wärmeübertragungstanks des zusätzlichen Kanals 5A konfiguriert ist und von einer entsprechenden Kammer umgeben ist, und eine zweite Wärmeübertragungszone 602A, die ebenfalls zur Übertragung von Wärme von den erhitzten Abgasen, die in der zusätzlichen Brennkammer 2A erzeugt werden, auf Fluid, insbesondere Wasser innerhalb des Wärmeübertragungstanks 504A des zusätzlichen Kanals 5A konfiguriert ist und von einem entsprechenden Gasrohr umgeben ist. Die zusätzliche Verbrennungszone 2A kann zumindest teilweise als Abschnitt der ersten Wärmeübertragungszone 601A vorgesehen sein. Die die erste Wärmeübertragungszone 601A umgebende Kammer ist mit dem Gaseinlass 603A, das die zweite Wärmeübertragungszone 602A umgebende Gasrohr mit der die erste Wärmeübertragungszone 601A umgebenden Kammer und der Gasauslass 604A mit dem die zweite Wärmeübertragungszone 602A umgebenden Gasrohr gekoppelt.
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Die Gasleitung 60A ist geometrisch so geformt, dass das am Gaseinlass 603A in die Gasleitung 60A eintretendes erhitztes Gas aufgrund von Konvektion zunächst die erste Wärmeübertragungszone 601A und dann die zweite Wärmeübertragungszone 602A durchströmen muss, bevor es die Gasleitung 60A durch den Gasauslass 604A verlassen kann. Die die erste Wärmeübertragungszone 601A umgebende Kammer und das die zweite Wärmeübertragungszone 602A umgebende Gasrohr sind innerhalb des Wärmeübertragungstanks 504A des zusätzlichen Kanals 5A vorgesehen.
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Die die erste Wärmeübertragungszone 601A umgebende Kammer ist als dreieckige Kammer vorgesehen und das die zweite Wärmeübertragungszone 602A umgebende Gasrohr ist im Bereich einer seiner Ecken mit der die erste Wärmeübertragungszone 601A umgebenden dreieckigen Kammer gekoppelt.
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Hier umfasst die Heizvorrichtung 1 ein zusätzliches Gebläse 7A, das so konfiguriert ist, dass er den zusätzlichen Strom von Sekundärluft durch den zusätzlichen Durchgang 4 zwingt.
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In der abgebildeten Ausführungsform umfasst die Heizvorrichtung 1 eine zusätzlichen Zuführkammer 8A, die so konfiguriert ist, dass sie Luft aus der äußeren Umgebung aufnehmen kann. Das zusätzliche Gebläse 7A ist innerhalb des Durchgangs 4 oder wie hier abgebildet am Einlass der zusätzlichen Zuführkammer 8A vorgesehen, um Luft aus der äußeren Umgebung in die Zuführkammer 2A zu drücken.
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Die zusätzliche Zuführkammer 8A steht in Fluidverbindung mit dem Einlass 302A der zusätzlichen Leitung 301A, um die genannte Primärluft zu liefern. Die zusätzliche Zuführkammer 8A kann ebenfalls oder alternativ dazu mit dem zusätzlichen Durchgang 4A in Fluidverbindung stehen, um diesen zusätzlichen Strom von Sekundärluft zu erzeugen.
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Die Heizvorrichtung 1 umfasst außerdem einen zusätzlichen Gasinjektor 9A. Der zusätzliche Gasinjektor 9A ist für die Einspritzung des zusätzlichen Brenngases in den Einlass 302A der zusätzlichen Leitung 301A konfiguriert. Hier ist der zusätzliche Gasinjektor 9A innerhalb der zusätzlichen Zuführkammer 8A positioniert.
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Der zusätzliche Gasinjektor 9A ist mit einem zusätzlichen Gastank 901A verbunden, der für die Lagerung des zusätzlichen Brenngases konfiguriert ist. In der abgebildeten Ausführungsform ist der zusätzliche Gastank 901A innerhalb der zusätzlichen Zuführkammer 8A positioniert.
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Bei einer Ausführungsform ist die zusätzliche Wand 401A in vertikaler Richtung V orientiert. Die zusätzliche Leitung 301A ist zumindest an seinem Ende in horizontaler Richtung H verlängert.
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Das zusätzliche Gebläse 7A ist so ausgelegt, dass der zusätzliche Strom an Sekundärluft in die zusätzliche Brennkammer 2A im Wesentlichen in horizontaler Richtung H erzwungen wird.
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Die Heizvorrichtung 1 umfasst auch mindestens eine Zuführmündung 10, die mit der äußeren Umgebung in Verbindung steht. Die mindestens eine Zuführmündung 10 hat einen Haupteinlass 101, der zur äußeren Umgebung hin geöffnet ist. Die mindestens eine Zuführmündung 10 hat auch einen Auslass, der über das Gebläse 7 mit der Zuführkammer 8 und einen zusätzlichen Auslass, der über das zusätzliche Gebläse 7A mit der zusätzlichen Zuführkammer 8A in Verbindung steht.
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Eine elektrische Leiterplatte 12 ist im Inneren der mindestens einen Zuführmündung 10 positioniert.
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Die Heizvorrichtung 1 enthält ferner ein Abgasrohr 11.
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Die Brennkammer 8 und die zusätzliche Brennkammer 8A stehen über die entsprechenden Brennkammern 2 und 2A und die Gasleitungen 60 und 60A des entsprechenden Wärmetauschers 6 bzw. der Wärmeübertragungseinheit 6A mit dem Abgasrohr 11 in Fluidverbindung. Das Abgasrohr 11 hat ein nach außen offenes Ende.
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Wie dargestellt, ist das Abgasrohr 11 teilweise vom Einlass 101 der mindestens einen Zuführmündung 10 umgeben, so dass die durch das Abgasrohr 11 strömenden Abgase Wärme an die in der mindestens einen Zuführmündung 10 eintretende Luft abgeben, um den Gesamtwirkungsgrad der Heizvorrichtung 1 zu erhöhen.
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Die Heizvorrichtung 1 enthält ferner für jedes parallele Brennermodul 31 ein Gasventil 13 und ein paralleles Gasventil 131. Das Gasventil 13 ist an den Gasinjektor 9 und die parallelen Gasventile 131 an die parallelen Gasinjektoren 91 angeschlossen.
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Die Heizvorrichtung 1 enthält ein zusätzliches Gasventil, das mit den zusätzlichen Gasinjektoren 9A verbunden ist.
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Die Heizvorrichtung 1 umfasst eine einzige Steuereinheit, die an das Gebläse 7 angeschlossen ist. Die Steuereinheit ist ferner an das zusätzliche Gebläse 7A und an den Gasinjektor 9 angeschlossen. Die Steuereinheit ist auch an die zusätzlichen Gasinjektoren 9A, die Fluidpumpe 503 und die zusätzliche Fluidpumpe 503A angeschlossen.
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Die Steuereinheit ist für die Steuerung und Koordination des Gebläses 7, des Gasinjektors 9 und der Fluidpumpe 503 sowie des zusätzlichen Gebläses 7A, des zusätzlichen Gasinjektors 9A und der zusätzlichen Fluidpumpe 503A ausgelegt.
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Die abgebildete Heizvorrichtung 1 enthält einen Fluidtemperatursensor zur Messung der Temperatur des Fluids (vorzugsweise der Luft). Der Fluidtemperatursensor kann im Inneren des Freizeitfahrzeugs, in dem die Heizvorrichtung untergebracht ist, angebracht sein, um die Temperatur des Fluids (Luft) im Inneren des Freizeitfahrzeugs zu messen. Alternativ kann der Fluidtemperatursensor auch außerhalb des Freizeitfahrzeugs vorgesehen sein, um die Temperatur des Fluids (Luft) außerhalb des Freizeitfahrzeugs zu messen. Der Fluidtemperatursensor ist an die Steuereinheit angeschlossen.
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Hier enthält die Heizvorrichtung einen zusätzlichen Fluidtemperatursensor, um die Temperatur des zusätzlichen Fluids (vorzugsweise Wasser) zu messen. Der zusätzliche Fluidtemperatursensor befindet sich in einem Wassertank, der das Wasser enthält, das der Heizvorrichtung zuzuführen ist. Der zusätzliche Fluidtemperatursensor ist ebenfalls an die Steuereinheit angeschlossen.
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Die Steuereinheit ist an das Gasventil 13 und an die parallelen Gasventile 131 sowie an das zusätzliche Gasventil angeschlossen.
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Die Steuereinheit ist mit dem Gebläse 7 verbunden und ist so konfiguriert, dass sie das Gebläse 7 steuert, wobei die Steuereinheit so programmiert ist, dass sie das Gebläse 7 in Abhängigkeit von mindestens einem Steuerparameter steuert, wobei der Steuerparameter repräsentativ für eine vom Brenner bereitgestellte Wärmeleistung ist. Die Steuerparameter können (direkt oder indirekt) über eine Schnittstelle durch den Anwender eingestellt werden. Die Steuerparameter können auch in Abhängigkeit von einer Solltemperatur (die vom Benutzer über die Schnittstelle eingestellt werden kann) und einer Messgröße, die für die Temperatur des zu beheizenden Fluids (oder eines zusätzlichen Fluids) repräsentativ sein kann (am Einlass des Heizers), abgeleitet werden. Wie dargestellt, enthält der Brenner vorzugsweise eine Vielzahl von Brennermodulen (zum Beispiel 2, oder 3 oder 4 oder mehr); nehmen wir an, er enthält N Module; der Heizer ist so konfiguriert, dass er eine Teilmenge der Vielzahl von Brennermodulen einschaltet und die übrigen ausgeschaltet lässt. In diesem Fall kann der Steuerparameter für eine Zahl (eine beliebige natürliche Zahl von 0 bis N) stehen, die der Anzahl der einzuschaltenden Brennermodule entspricht, wobei die anderen auszuschalten sind (oder umgekehrt). Die gleichen Funktionen können (oder auch nicht) für den zusätzlichen Brenner vorgesehen sein.
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In der abgebildeten Ausführungsform ist die Steuereinheit ferner so programmiert, dass sie (vom Fluidtemperatursensor) die Temperatur des Fluids empfängt, um sie mit einer Solltemperatur des Fluids zu vergleichen. Die Solltemperatur des Fluids kann vom Anwender eingestellt werden. Die Steuereinheit ist außerdem so programmiert, dass sie (vom zusätzlichen Fluidtemperatursensor) die Temperatur des zusätzlichen Fluids empfängt, um sie mit der Solltemperatur des zusätzlichen Fluids zu vergleichen. Die Solltemperatur des zusätzlichen Fluids kann vom Anwender eingestellt werden. Die Steuereinheit ist so programmiert, dass sie den Brenner steuert und eines oder mehrere der Brennermodule 3 ein- oder ausschaltet (wahlweise), wenn die Temperatur des Fluids niedriger als die Solltemperatur des Fluids ist. Die Steuereinheit ist so programmiert, dass sie den zusätzlichen Brenner steuert und eines oder mehrere der zusätzlichen Brennermodule 3A (wahlweise) ein- oder ausschaltet, wenn die Temperatur des zusätzlichen Fluids niedriger als die Solltemperatur des zusätzlichen Fluids ist.
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Die Steuereinheit ist so programmiert, dass es den Brenner steuert und eines oder mehrere der Brennermodule 3 abschaltet, wenn die Temperatur des Fluids gleich oder höher als die Solltemperatur des Fluids ist. In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit so programmiert ist, dass sie den zusätzlichen Brenner steuert und eines oder mehrere der zusätzlichen Brennermodule abschaltet, wenn die Temperatur des zusätzlichen Fluids gleich oder höher als die Solltemperatur des zusätzlichen Fluids ist.
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Die Heizvorrichtung verfügt über ein Panel, auf welchem der Benutzer die Anzahl der Brennermodule 3, die er ein- oder ausschalten möchte, manuell einstellen kann. Zusätzlich enthält die Heizvorrichtung ein Panel, in dem der Benutzer die Anzahl der zusätzlichen Brennermodule 3A, die er ein- oder ausschalten möchte, manuell einstellen kann.
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Die Anzahl der eingeschalteten (oder ausgeschalteten) Brennermodule 3 liefert einen Parameter, der für eine vom Brenner bereitgestellte Wärmeleistung repräsentativ ist. Die Differenz zwischen der Solltemperatur des Fluids (Luft) und der gemessenen Temperatur des Fluids (Luft) liefert einen weiteren Parameter, der für eine vom Brenner bereitgestellte Wärmeleistung repräsentativ ist.
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Die Anzahl der eingeschalteten (bzw. ausgeschalteten) zusätzlichen Brennermodule 31 stellt einen Parameter dar, der repräsentativ für eine vom zusätzlichen Brenner bereitgestellte thermische Leistung ist. Die Differenz zwischen der Solltemperatur des zusätzlichen Fluids (Wasser) und der gemessenen Temperatur des zusätzlichen Fluids (Wasser) liefert einen weiteren Parameter, der für eine vom zusätzlichen Brenner bereitgestellte Wärmeleistung repräsentativ ist.
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Die Steuereinheit ist so konfiguriert, dass sie mindestens einen Parameter empfängt, der für die vom Brenner bereitgestellte Wärmeleistung und einen Parameter, der für die vom zusätzlichen Brenner bereitgestellte Wärmeleistung repräsentativ ist.
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Die Steuereinheit ist an das Gebläse 7 angeschlossen und so konfiguriert, dass das Gebläse 7 in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter gesteuert wird, der für eine vom Brenner bereitgestellte Wärmeleistung repräsentativ ist.
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Außerdem ist die Steuereinheit an das zusätzliche Gebläse 7A angeschlossen und so konfiguriert, dass das zusätzliche Gebläse 7A in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter gesteuert wird, der für eine vom zusätzlichen Brenner bereitgestellte Wärmeleistung repräsentativ ist.
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Die Steuereinheit schaltet das Brennermodul 3 durch Öffnen des Gasventils 13 ein und das Brennermodul 3 durch Schließen des Gasventils 13 aus. Die Steuereinheit schaltet das zusätzliche Brennermodul 3A durch Öffnen des zusätzlichen Gasventils ein und schaltet das zusätzliche Brennmodul 3A durch Schließen des zusätzlichen Gasventils aus.
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Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf ein Freizeitfahrzeug, umfassend eine Heizvorrichtung 1, eine der beschriebenen Heizeinheiten, den beschriebenen Wärmetauscher und/oder den beschriebenen Wärmetauscher.
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Die Heizvorrichtung 1 kann außerhalb des Freizeitfahrzeugs wie zum Beispiel auf dem Dach des Freizeitfahrzeugs befestigbar sein.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Heizen eines Fluids in einem Freizeitfahrzeug. Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform eines bevorzugten Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Zunächst wird an der Einlassöffnung 302 der Leitung 301 des Brennermoduls 3 des Brenners ein Gemisch aus Primärluft und Brenngas zugeführt. Dann wird der Brenner zur Brennkammer 2 hin geöffnet.
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Im nächsten Schritt wird das Gemisch aus Primärluft und Brenngas durch Venturi-Effekt in die Leitung 301 gesaugt.
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Gleichzeitig wird durch das Gebläse 7 ein Strom an Sekundärluft in die Brennkammer 2 geleitet. Anschließend wird das Gemisch aus Primärluft und Brenngas in der Brennkammer 2 verbrannt. Dafür wird die Luft in der Zuführkammer 8 durch das Gebläse 7 unter Druck gesetzt. Die Zuführkammer 8 steht mit der Brennkammer 2 durch den Durchgang 4 und durch die Leitung 301 in Verbindung, um die genannte Sekundärluft und die Primärluft zu liefern.
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Die Zuführkammer 8 steht sowohl gegenüber der Brennkammer 2 als auch gegenüber der äußeren Umgebung unter Überdruck. Die Sekundärluft strömt von außen in die Leitung 301.
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Die elektrische Leiterplatte wird durch die in der Zuführkammer 8 strömende Luft gekreuzt und gekühlt.
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Das zu heizende Fluid wird in den Kanal 5 geleitet und dann wird die Wärme der durch die Gasleitung 60 strömenden erwärmten Abgase auf das durch den Kanal 5 strömende Fluid übertragen.
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Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Erwärmung von Luft und Wasser in einem Freizeitfahrzeug. Eine beispielhafte Ausführungsform eines solchen Verfahrens wird im Folgenden beschrieben.
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Zuerst wird ein Gemisch aus Primärluft und Brenngas am Brenner empfangen, der zur Brennkammer 2 geöffnet ist. Der Brenner enthält mindestens ein Brennermodul 3.
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Gleichzeitig wird eine Strömung von Sekundärluft in die Brennkammer 2 eingeleitet.
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Anschließend wird das Gemisch aus Primärluft und Brenngas in der Brennkammer 2 verbrannt.
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Dann wird Luft in den Kanal 5 und Wasser in den zusätzlichen Kanal 5A geleitet.
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Schließlich wird die Wärme von den erhitzten Abgasen, die durch die Leitung 60 des Wärmetauschers 6 strömen, auf die Luft übertragen, die durch den Kanal 5 strömt.
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Gleichzeitig wird ein zusätzliches Gemisch aus Primärluft und Brenngas am Eingang des zusätzlichen Brenners empfangen, der zur zusätzlichen Brennkammer 2A geöffnet ist. Der zusätzliche Brenner enthält mindestens ein zusätzliches Brennermodul 3A.
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Ein zusätzlicher Strom an Sekundärluft wird in die zusätzliche Brennkammer 2A eingespeist.
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Die Wärme aus den Abgasen, die durch die Gasleitung 60A der Wärmeübertragungseinheit 6A strömen, wird auf das Wasser übertragen, das durch den Wärmeübertragungstank des zusätzlichen Kanals 5A fließt.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt der Bereitstellung eines Luftstroms aus einer externen Umgebung in mindestens eine Zuführmündung 10 und einen Schritt der Zuführung der Luft aus der mindestens einen Zuführmündung 10 zur Zuführkammer 8, um die Primärluft und den Strom der Sekundärluft bereitzustellen. Das Verfahren umfasst auch einen Schritt der Zuführung der Luft von der mindestens einen Zuführmündung 10 zur zusätzlichen Zuführkammer 8A, um die Primärluft der zusätzlichen Mischung und den zusätzlichen Strom der Sekundärluft zu liefern.
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Die Luft wird über ein Gebläse 7 von der mindestens einen Zuführmündung 10 der Zuführkammer 8 zugeführt. Die Luft wird von der mindestens einen Zuführmündung 10 über das zusätzliche Gebläse 7A der zusätzlichen Zuführkammer 8A zugeführt. Die Zuführkammer 8 und die zusätzliche Zuführkammer 8A stehen durch das Gebläse unter Überdruck gegenüber der äußeren Umgebung.
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Die Abgase und die zusätzlichen Abgase treffen, nachdem sie durch die Gasleitung 6 bzw. die Gasleitung 6A strömen, im einzigen Abgasrohr 11 zusammen. Die Abgase und die zusätzlichen Abgase werden durch das Abgasrohr 11 in die äußere Umgebung abgegeben.
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Gleichzeitig geben die Abgase und die zusätzlichen Abgase, die durch das Abgasrohr 11 strömen, Wärme an die in die mindestens eine Zuführmündung 10 einströmende Luft ab.
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Im Folgenden werden einige weitere bevorzugte Merkmale und einige Erläuterungen gegeben.
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Vorzugsweise ist der Brenner (das Brennermodul 3) ein atmosphärischer Brenner, das heißt, der Brenner benötigt an sich keine Vormischeinheit, um das dem Brenner zuzuführende Luft-Gas-Gemisch selbst bereitzustellen.
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Vorzugsweise ist der Brenner (das Brennermodul 3) ein Stufenbrenner oder ein Rampenbrenner, der ein kostengünstiges kommerzielles Bauteil ist.
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Vorzugsweise ist der Gasinjektor 9 in unmittelbarer Nähe der Einlassöffnung 302 der Leitung (vorzugsweise weniger als 60 Millimeter, noch bevorzugter weniger als 20 Millimeter vom Eingang des Rohrs) positioniert.
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Die Leitung 301 hat an seiner Einlassöffnung 302 vorzugsweise eine Ausdehnung, die entlang einer ersten Achse orientiert (verlängert) ist. In einer Ausführungsform ist der Gasinjektor 9 entlang dieser ersten Achse ausgerichtet, welche im Wesentlichen mit der Ausdehnung des Brenners ausgerichtet, der sich in der Nähe der Einlassöffnung 302 der Leitung 301 befindet.
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An der Einlassöffnung 302 der Leitung 301 wird (Primär-)Luft zusammen mit dem vom Injektor 9 gelieferten Gas auf natürliche Weise angesaugt; das Luft-Gas-Gemisch wird also auf natürliche Weise an die Einlassöffnung 302 der Leitung 301 durch den Venturi-Effekt geliefert.
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Vorzugsweise sind die an der Auslassöffnung 303 der Leitung 301 vorgesehenen Düsen (Öffnungen 404) in der jeweiligen zweiten Achse ausgerichtet. Bei einer Ausführungsform sind die zweiten Achsen der Düsen parallel zueinander. In einer anderen Ausführungsform liegen die zweiten Achsen der Düsen quer (senkrecht) zur ersten Achse. In der einen Ausführungsform sind die zweiten Achsen in einer Ebene orientiert, welche die erste Achse einschließt.
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Die Primärluft ist notwendig, um eine Verbrennung in einem Zündbereich zu haben, die Sekundärluft wird den Flammen zugeführt, um den Verbrennungswirkungsgrad zu optimieren, um die schädlichen Emissionen zu reduzieren und die Temperatur der Brennkammer zu kontrollieren.
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Vorzugsweise ist das zu heizende Fluid Atemluft. Für die Atemluft ist die Luft vorgesehen, welche die Menschen im Freizeitfahrzeug atmen werden. Außerdem ist das zu heizende Fluid Wasser. Für Wasser ist das Wasser vorgesehen, das die Menschen im Freizeitfahrzeug für sanitäre Zwecke, zum Reinigen oder Kochen verwenden werden.
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Das Ansaugen der Primärluft erfolgt vorzugsweise natürlicher Weise durch den Venturi-Effekt, während das Ansaugen der Sekundärluft durch das Gebläse erzwungen wird. Diese Kombination aus natürlicher und erzwungener Ansaugung verbessert die Effizienz und die Flexibilität der Heizvorrichtung.
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Vorzugsweise hat die Zuführkammer quer zur Förderrichtung einen Querschnitt (Größe), der deutlich größer ist (zum Beispiel mindestens dreimal, vorzugsweise mindestens fünfmal, zum Beispiel ca. zehnmal) als der Querschnitt der Einlassöffnung der Leitung (für Primärluft und Gas). In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zuführrichtung quer zur ersten Achse (entlang der sich des Einlasses des Rohres erstreckt).
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Vorzugsweise ist die Anzahl der Brennermodule 3 größer als die Anzahl der zusätzlichen Brennermodule 3A.
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In einer bevorzugten Ausführungsform, bei der das Fluid Atemluft und das zusätzliche Fluid Wasser ist, beträgt die Anzahl der Brennermodule 3 (für die Erwärmung der Luft) drei und die Anzahl der zusätzlichen Brennermodule 3A (für die Erwärmung des Wassers) eins. Diese Ausführungsform spiegelt den durchschnittlichen Bedarf an warmer Luft und warmem Wasser in einem Freizeitfahrzeug wider.
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Die Struktur der Heizvorrichtung 1, mit zwei getrennten Brennkammern 2 und 2A und zwei getrennten Wärmetauschern 6 bzw. Wärmeübertragungseinheiten 6A, von denen der eine für das Wasser und der andere für die Luft bestimmt ist, verleiht der Vorrichtung eine hohe Flexibilität und einen guten Wirkungsgrad. Tatsächlich ist es möglich, Luft zu Heizen, aber nicht Wasser, und Wasser zu Heizen, aber nicht Luft.
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Vorzugsweise ist die Heizvorrichtung 1 auf dem Dach des Freizeitfahrzeugs befestigbar. Diese Platzierung außerhalb des Freizeitfahrzeugs ist möglich aufgrund des hohen Wirkungsgrades der Vorrichtung 1 und aufgrund der hauptsächlich horizontalen Ausdehnung der Vorrichtung 1, dank des Gebläses, der für den Strom an Sekundärluft in horizontaler Richtung konfiguriert ist. Diese Platzierung außerhalb des Freizeitfahrzeugs bewirkt es, mehr Platz innerhalb des Freizeitfahrzeugs zu haben.
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Vorzugsweise ist die Heizvorrichtung 1 mit einem automatischen Frostschutzventil ausgestattet. Das automatische Frostschutzventil ist an einen Wasserkreislauf angeschlossen, der auch die zusätzliche Leitung einschließt. Das automatische Frostschutzventil ist so konfiguriert, dass es sich beim Abstellen des Freizeitfahrzeugs als Reaktion auf eine Kälteerkennung automatisch öffnet und das Wasser abfließen lässt. Diese Eigenschaft verhindert, dass das Einfrieren den Wasserkreislauf schädigt.
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Das automatische Frostschutzventil ist so konfiguriert, dass es sich automatisch wieder schließt, wenn der Wasserkreislauf leer ist. Diese Funktion vermeidet, dass jemand das Ventil schließen muss.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Heizvorrichtung
- 2:
- Brennkammer
- 2A:
- zusätzliche Brennkammer
- 3:
- Brennermodul
- 301:
- Leitung
- 302:
- Einlassöffnung
- 303:
- Auslassöffnung
- 304:
- Zünder
- 31:
- paralleles Brennermodul
- 311:
- parallele Leitung
- 312:
- Einlassöffnung
- 313:
- Auslassöffnung
- 314:
- Zünder
- 3A:
- zusätzliches Brennermodul
- 301A:
- zusätzliche Leitung
- 302A:
- Einlassöffnung
- 303A:
- Auslassöffnung
- 304A:
- Zünder
- 4:
- Durchgang
- 401:
- Wand
- 402:
- erste Seite
- 403:
- zweite Seite
- 404:
- Öffnung
- 4A:
- zusätzlicher Durchgang
- 401A:
- zusätzliche Wand
- 402A:
- erste Seite
- 403A:
- zweite Seite
- 5:
- Kanal
- 501:
- Einlass
- 502:
- Auslass
- 503:
- Fluidpumpe
- 5A:
- zusätzlicher Kanal
- 501A:
- Einlass
- 502A:
- Auslass
- 503A:
- zusätzliche Fluidpumpe
- 504A:
- Wärmeübertragungstank
- 6:
- Wärmetauscher
- 60:
- Gasleitung
- 601:
- erste Wärmetauschzone
- 602:
- zweite Wärmetauschzone
- 603:
- Gaseinlass
- 604:
- Gasauslass
- 6A:
- Wärmeübertragungszone
- 60A:
- Gasleitung
- 601A:
- erste Wärmeübertragungszone
- 602A:
- zweite Wärmeübertragungszone
- 603A:
- Gaseinlass
- 604A:
- Gasauslass
- 7:
- Gebläse
- 7A:
- zusätzliches Gebläse
- 8:
- Zuführkammer
- 8A:
- zusätzliche Zuführkammer
- 9:
- Gasinjektor
- 901:
- Gastank
- 9A:
- zusätzlicher Gasinjektor
- 901A:
- zusätzlicher Gastank
- 91:
- paralleler Gasinjektor
- 10:
- Zuführmündung
- 11:
- Abgasrohr
- 101:
- Haupteinlass
- 12:
- elektrische Leiterplatte
- 13:
- Gasventil
- 131:
- paralleles Gasventil
- H:
- horizontale Richtung
- V:
- vertikale Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0967436 A1 [0003]
- EP 2051006 A1 [0004]
- EP 0262546 A1 [0005]
- EP 0926453 B1 [0006]
