DE19618646A1 - Heizgerät - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Heizgerät nach der Gattung der nebengeordneten Ansprüche. Bei einem bekannten Heizgerät dieser Gattung (DE-G 92 16 605.9) sind an den Seitenwänden der Brennkammer Öffnungen angeordnet, die in der Brennkammer auf Höhe der Öffnungen einen Druckausgleich mit der Umgebung des Heizgeräts bewirken. Damit kann der bei dieser Art von Brennern benötigte Überschuß an Primärluft bei der Verbrennung in Grenzen gehalten werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten nebengeordneten Anspruchs hat den Vorteil, daß die Primärluftansaugung aufgrund des Druckausgleichs an der Brennzone in allen Leistungsbereichen des Brenners konstant ist und damit die überstöchiometrische Vormischung (Primärluftzahl λ < 1) auf Werte begrenzt ist, die eine CO-Bildung aufgrund der starken Kühlung des Brenngas- Luft-Gemisches verhindern. Durch die Begrenzung der Primärluftansaugung wird weiterhin ein instabiles Brennerverhalten verhindert, das sich u. a. in einem Abheben der Flamme von der Brenneroberfläche äußert.

Durch eine entsprechende Dimensionierung des Brenners und der Brennkammer ergeben sich in vorteilhafter Weise zwischen Brennkammer und Brennkammerwand die für einen Druckausgleich erforderlichen Öffnungen. Damit ist eine konstruktiv einfache, aber sehr wirksame Anordnung der Öffnungen erreicht, bei der auf aufwendige Arbeitsschritte wie das Einbringen der Öffnungen in die wärmeisolierte Brennkammerwand verzichtet werden kann.

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des zweiten nebengeordneten Anspruchs hat insbesondere im Zusammenwirken mit der vorgenannten erfindungsgemäßen Anordnung der Öffnungen den Vorteil, daß ein Austritt des gezündeten Brenngas-Luft-Gemisches über die für den Druckausgleich vorgesehenen Öffnungen verhindert wird. Insbesondere beim Einsatz von Flüssiggas als Brennstoff, dessen relative Dichte größer als Luft ist, wird bei der Anordnung der Öffnungen im Brennzonenbereich verhindert, daß das gezündete Brenngas-Luft-Gemisch über diese Öffnungen nach außen tritt.

Um einerseits die Funktion der Öffnungen für den Druckausgleich nicht zu beeinträchtigen, aber andererseits einen Austritt des Brenngas-Luft-Gemisches sicher zu verhindern, bilden die Strömungshindernisse in vorteilhafter Weise zusammen mit den Öffnungen eine Labyrinthabdeckung.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Labyrinthabdeckung wird in vorteilhafter Weise durch seitliche Verlängerungen der Brennerplatte und parallel mit Abstand angeordnete Stege gebildet, wobei sich die freien Enden der seitlichen Verlängerungen und die Stege teilweise überlappen und die Stege unterhalb der Brennerplatte angeordnet sind.

Ein zweites Ausführungsbeispiel einer Labyrinthabdeckung ist einteilig ausgebildet, wobei die Öffnungen in einem gleichzeitig als Strömungshindernis ausgebildeten Abschirmblech angeordnet sind. Bei Wartungs- und Reparaturarbeiten am Brenner oder am Heizgerät insgesamt läßt sich das steckbare Abschirmblech besonders einfach montieren bzw. demontieren.

Aufgrund der steckbaren einteiligen Ausbildung der Labyrinthabdeckung zwischen den Seitenwänden der Brennkammer und dem Gasbrenner sind keine baulichen Veränderungen der Komponenten Brenner-Brennkammer notwendig. Es können somit Standard-Bauteile eingesetzt werden, bei denen keine zusätzlichen Fertigungskosten anfallen.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Heizgerät in Perspektivansicht nach einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt X nach Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 4 eine Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispiels und Fig. 5 eine Draufsicht nach einem Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 4.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein schematisch dargestelltes Heizgerät 10, das ein Gehäuse 12 aufweist, in dem ein von den heißen Verbrennungsgasen eines Gasbrenners 14 beaufschlagter Wärmeübertrager 16 für ein zu erhitzendes Medium angeordnet ist. Der Wärmeübertrager 16 ist, wie allgemein bekannt, ein Lamellenwärmetauscher, bei dem die Heizwasser führende Rohrschlange mit Lamellen 17 zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche versehen ist. Der Gasbrenner 14 ist ein atmosphärischer überstöchiometrisch vormischender (Primärluftzahl λ < 1) Brenner, bei dem die für eine Verbrennung mit Luftüberschuß erforderliche Luftmenge ausschließlich über dafür am Gasbrenner 14 vorgesehene Injektoren 18 zugeführt wird. Das über einzelne Düsen 20 eines Gasverteilerrohres 22 den einzelnen Injektoren 18 unter Druck zugeführte Gas wird mit der gleichzeitig angesaugten Luft vermischt und gelangt zu einer den Gasbrenner 14 abschließenden Brennerplatte 24. Die Brennplatte 24 verfügt über mehrere Reihen von Austrittsöffnungen 26, über die das Brenngas-Luft-Gemisch in eine Brennkammer 28 eintritt und über eine nicht dargestellte Zündeinrichtung gezündet wird. Die Brennkammer 28 ist nach unten durch die Brennerplatte 24, nach oben durch den Wärmeübertrager 16 und umfangsseitig durch zwei Seitenwände 30, 32 sowie durch eine Hinterwand 34 und eine abnehmbare, nicht dargestellte Vorderwand begrenzt. Der Gasbrenner 14 verfügt über eine als Kühlrohr 35 ausgebildete Kühleinrichtung, die den Brenner 14 und insbesondere die Brennerplatte 24 kühlt und damit einerseits die für die Primärluftansaugung maßgeblichen temperaturabhängigen Strömungswiderstände konstant hält und andererseits die Flammentemperatur auf schadstoffarme Werte begrenzt.

Zwischen den beiden Seitenwänden 30, 32 der Brennkammer 28 und dem Gasbrenner 14 sind Öffnungen 36, im folgenden als Zwischenräume 36 bezeichnet, ausgebildet, die eine offene Verbindung zwischen der Brennkammer 28 und der Umgebung des Heizgeräts 10 herstellen. In diese Zwischenräume 36 sind an den Seitenwänden 30, 32 der Brennkammer 28 Stege 38, 40 angeordnet. Die den Seitenwänden 30, 32 der Brennkammer 28 zugewandten Seiten der Brennplatte 24 weisen Bereiche 42, 44 auf, im folgenden als seitliche Verlängerung 42, 44 der Brennplatte 24 bezeichnet, die nicht mit Austrittsöffnungen 26 versehen sind. Die freien Enden der seitlichen Verlängerung 42, 44 und die freien Enden der unterhalb der Brennplatte 40 angeordneten Stege 38, 40 überlappen sich teilweise, so daß weiterhin eine offene Verbindung zwischen der Brennkammer 28 und der Außenumgebung des Heizgeräts besteht.

Beim Betrieb des Heizgeräts erzeugt der thermische Auftrieb der nach oben steigenden Verbrennungsgase einen Unterdruck in der Brennkammer 28, durch die über die Zwischenräume 36 zusätzliche Luft, im folgenden Bypassluft 45 genannt, in die Brennkammer 28 gelangt. Die Zwischenräume 36 sind so dimensioniert, daß der Strömungswiderstand für die Bypassluft kleiner ist, als der für die über die Injektoren 18 zur Verbrennung gelangenden Primärluft. Damit ist sichergestellt, daß bei dem in seiner Leistung stetig regelbaren Gasbrenner 14 unabhängig von der momentan eingestellten Leistung keine zusätzliche Primärluft über die Injektoren 18 zur Verbrennung gelangt. Da der Druckabfall über den Wärmeübertrager 16 linear mit dem Volumenstrom der nach oben aufsteigenden Verbrennungsgase sinkt, der durch Auftrieb verursachte Druckunterschied in der Brennkammer 28 jedoch bei Teillast nahezu konstant bleibt, gelangt insbesondere im Teillastbetrieb des Gasbrenners 14 über die Zwischenräume 36 Bypassluft 45 in die Brennkammer 28. Durch die Bypassluft 45 wird verhindert, daß insbesondere im Teillastbetrieb zuviel Primärluft über den Brenner 14 angesaugt wird. Damit wird einer CO-Bildung aufgrund der starken Kühlung des Brenngas-Luft-Gemisches entgegengewirkt. Darüberhinaus wird das über den Wärmeübertrager 16 in eine Abgasabführung (nicht dargestellt) gelangende Abgas durch die Bypassluft 45 verdünnt und damit der Taupunkt des Abgases gesenkt. Die Verdünnung des Abgases verhindert die Kondensatbildung in der Abgasabführung.

Bei der Zündung des Brenngas-Luft-Gemisches in der Brennkammer 28 findet eine starke Volumenausdehnung statt, bei dem sich der Impuls des gezündeten Gemisches in allen Richtungen ausbreitet. Die seitlichen Verlängerungen 42, 44 und die Stege 38, 40 stellen ein Strömungshindernis dar und schwächen den nach unten gerichteten Teilimpuls soweit ab, daß das gezündete Brenngas-Luft-Gemisch nicht über die Zwischenräume 36 nach außen gelangt.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Strömungshindernisses, im folgenden als Abschirmblech 46 bezeichnet, das anstelle des Steges 40 zwischen der Seitenwand 30 und der Brennplatte 24 angeordnet ist. Ein entsprechend spiegelsymmetrisch gleich ausgebildetes Abschirmblech 46 ist zwischen der Seitenwand 32 und der Brennerplatte 24 angeordnet. Das Abschirmblech 46 ist mit Hilfe von Elementen 48 auf das Kühlrohr 35 des Gasbrenners 14 aufsteckbar. Auf einer Oberseite 50 des Abschirmbleches 46 sind fensterartige Öffnungen 52 angebracht, über die analog zum ersten Ausführungsbeispiel Bypassluft 45 von außen in die Brennkammer 28 gelangt. Das Abschirmblech 46 ist so aufgesteckt, daß die Oberseite 50 des Abschirmbleches 46 mit der Brennerplatte 24 abschließt. Ein sich an die fensterartigen Öffnungen 52 anschließender Umlenkbereich 54 ist so gebogen, daß ein parallel zur Oberseite 50 des Abschirmbleches 46 verlaufende Abschnitt 56 ausgebildet ist, der über eine weitere Umlenkung in den als Steckelemente 48 ausgebildeten Bereich übergeht. Der Abschnitt 56 verhindert analog zu den Stegen 38, 40, daß das gezündete Brenngas-Luft-Ge­ misch über die Öffnungen 52 nach außen gelangt.

Claims (9)

1. Heizgerät mit einem Brenner, bei dem die Verbrennung mit überstöchiometrischer Vormischung erfolgt, mit einer Brennerplatte, die eine Vielzahl von Austrittsöffnungen für das Brenngas-Luft-Gemisch enthält und einer Brennkammer, die im wesentlichen durch Brennkammerwände, einen Wärmeübertrager und den Brenner gebildet ist, wobei Öffnungen zur Begrenzung der Primärluftansaugung zwischen Brennkammer und Atmosphäre vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (36, 52) in den dem Austrittsbereich des Brenngas-Luft-Gemisches benachbarten Zonen angeordnet sind.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (36, 52) zwischen mindestens einer Brennkammerwand (30, 32, 34) und dem Brenner (14) angeordnet sind.

3. Heizgerät mit einem Brenner, bei dem die Verbrennung mit überstöchiometrischer Vormischung erfolgt, mit einer Brennerplatte, die eine Vielzahl von Austrittsöffnungen für das Brenngas-Luft-Gemisch enthält und einer Brennkammer, die im wesentlichen durch Brennkammerwände, einen Wärmeübertrager und den Brenner gebildet ist, wobei Öffnungen zur Begrenzung der Primärluftansaugung zwischen Brennkammer und Atmosphäre vorgesehen sind, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an oder in den Öffnungen (36, 52) Strömungshindernisse (38, 42, 40, 44, 46) angeordnet sind.

4. Heizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Strömungshindernisse (38, 42, 40, 44, 46) zusammen mit den Öffnungen (36, 52) eine Labyrinthabdeckung bilden.

5. Heizgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Strömungshindernisse (38, 42, 40, 44) aus einem Bereich (42, 44) der Brennerplatte (24) und parallel mit Abstand angeordneten Stegen (38, 40) gebildet sind, wobei sich die freien Enden der Bereiche (42, 44) und der Stege (38, 40) teilweise überlappen und die Stege (38, 40) unterhalb der Brennerplatte (24) angeordnet sind.

6. Heizgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Strömungshindernis (38, 42, 40, 44) zwischen der Seitenwand (30, 32) der Brennkammer (28) und dem Brenner (14) angeordnet ist.

7. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Strömungshindernisse (46) einteilig ausgebildet sind.

8. Heizgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (52) in einem als Strömungshindernis ausgebildeten Abschirmblech (46) angeordnet sind, das zwischen mindestens einer Brennkammerwand (30, 32, 34) und dem Brenner (14) steckbar angeordnet ist und daß einen Austritt des gezündeten Brenngas-Luft-Gemisches über die Öffnungen (52) nach außen verhindert.

9. Heizgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Abschirmblech (46) zwischen der Seitenwand (30, 32) der Brennkammer (28) und dem Brenner (14) angeordnet ist.