DE19748260A1 - Brennkammer, insbesondere für Gas-Warmwasserbereiter- und Gas-Heizungsgerätebrenner - Google Patents
Brennkammer, insbesondere für Gas-Warmwasserbereiter- und Gas-HeizungsgerätebrennerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkammer, insbesondere für
Gas-Warmwasserbereiter- und Gas-Heizungsgerätebrenner, die
eine die Brennkammer wenigstens seitlich begrenzende
Brennkammerwand aus temperaturfestem Material aufweisen,
wobei die Brennkammer einen tieferliegenden Brenner und
einen darüber angeordneten Wärmeübertrager aufweist.
Eine solche Brennkammer ist z. B. aus DE 30 24 792 C2
bekannt.
Für die Brennkammerwand bekannter Brennkammern werden zur
Wärmedämmung zumeist aus Keramikfasern bestehende Platten
verwendet, deren Wandstärke etwa 10 mm beträgt und die zur
Stabilisierung mit einer Blechummantelung versehen sind.
Bei Vollastbetrieb von Gas-Heizungsgerätebrennern treten an
der Außenfläche der Brennkammerwand, d. h. an der Blech
ummantelung Spitzentemperaturen bis ca. 300°C auf. Die
mittlere Wandtemperatur liegt bei über 200°C. Dadurch
erfährt die Brennkammer Abstrahlverluste, die üblicherweise
im Bereich von 5-9% liegen.
Die für die Brennkammerwand verwendeten Keramikfaser-
Wärmedämmplatten stellen zwar eine kostengünstige Lösung
für die geforderte Wärmedämmung der Brennkammerwand dar,
weisen jedoch ein biologisch und physiologisch bedenkliches
Fasermaterial auf, das durch Öffnungen in der Blechummante
lung nach außen treten und in die Lunge eines Lebewesens,
besonders eines Menschen gelangen kann.
Angesichts des oben Gesagten ist es Aufgabe der Erfindung,
eine gattungsgemäße Brennkammer so zu ermöglichen, daß bei
ausreichender Wärmedämmung der Brennkammerwand an ihrer
Außenfläche keine gefährlich hohen Temperaturen auftreten,
daß der Wasserwirkungsgrad durch die herabgesetzte Außen
wandtemperatur erhöht und daß gleichzeitig die Emission
gesundheitsgefährlicher Keramikpartikel vermieden ist.
Die obige Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Brenn
kammer erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennkammer
wand durch eine selbsttragende hochtemperaturfeste
keramische Wärmeisolationsplatte mit geringer Wärmeleit
fähigkeit gebildet ist, welche auf ihrer Innenwandfläche
mit einer infrarotreflektierenden Schicht beschichtet ist.
Durch die durch die infrarotreflektierende Schicht
verbesserten Reflexionseigenschaften der Innenfläche der
Brennkammerwand werden die Transmissionsverluste der
Brennkammer verringert, die Wärme verbleibt zu einem
größeren Teil in der Brennkammer bzw. in den Verbrennungs
gasen und kann über den Wärmeübertrager dem Wasser
zugeführt werden.
Mit dieser Brennkammerwand läßt sich ein hoher Wasser
wirkungsgrad ohne Wasserkühlung erzielen.
Die Dicke der infrarotreflektierenden Schicht beträgt nur
einige µm. Eine solche Schicht kann durch Flamm- oder
Plasmaspritzen, Bedampfung oder auf chemischem/elektro
chemischem Weg aufgebracht werden. Als Werkstoff für diese
Beschichtung kommen temperaturfeste Metalle und
Metallegierungen sowie nach ihrem Emissionsspektrum
ausgewählte keramische Materialien, wie z. B. Aluminiumoxid
in Frage.
Eine aus einem Aluminiumoxid oder aus einem anderen
hinsichtlich seines Emissionsspektrums ausgewählten
Keramikmaterial bestehende Beschichtung ist zum Abbau von
Temperaturspitzen und zur Vermeidung von Rissen besonders
vorteilhaft.
Durch die Beschichtung werden Temperaturspitzen an der
Innenseite der Brennkammerwand abgebaut. Eine gleichmäßige
Temperaturverteilung ist die Folge. In dem als selbst
tragende Wärmeisolationsplatte verwendeten keramischen
Trägermaterial werden so durch Temperaturspitzen hervor
gerufene thermische Spannungen und Schwundrisse abgebaut
bzw. vermieden.
Bei einer Weiterbildungsform kann die Brennkammerwand auf
ihrer Außenfläche eine Blechummantelung aufweisen. Diese
Blechummantelung kann zwischen sich und der keramischen
Platte einen Luftspalt aufweisen, so daß zusätzlich Luft
durch Öffnungen an der Unterseite der Brennkammerwand in
diesen Luftspalt eintreten und die keramische Platte der
Brennkammerwand kühlen kann.
Die einzige Zeichnungsfigur zeigt schematisch einen
Querschnitt durch einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform der vorgeschlagenen Brennkammer.
Die in der Figur dargestellte Brennkammer 4 bildet einen
von der Brennkammerwand 1 seitlich umgebenen Raum, und ein
Brenner 2 ist in einer unteren Position und ein
Wärmeübertrager 3 an einer darüber liegenden Position
angeordnet. Der Brenner 2 ist bevorzugt ein Gasbrenner
eines Gas-Warmwasserbereiters oder Gas-Heizungsgeräts.
Im Ausführungsbeispiel besteht die Brennkammerwand 1 aus
einer selbsttragenden hochtemperaturfesten keramischen
Wärmeisolationsplatte 10 mit geringer Wärmeleitfähigkeit,
die auf ihrer Innenwandfläche 11 mit einer Schicht 12
versehen ist, die vor allem das infrarote Strahlungs
spektrum reflektiert. Diese Schicht 12 wird entweder durch
Flamm- oder Plasmaspritzen, durch Bedampfung oder auf
chemischem/elektrochemischem Weg aufgebracht.
Das Material der dünnen, infrarotreflektierenden Schicht 12
auf der Innenwandfläche der wärmeisolierenden keramischen
Platte 10 kann z. B. ein temperaturfestes Metall oder auch
eine temperaturfeste Metallegierung sein. Alternativ kann
die infrarotreflektierende Schicht aus einem gemäß seinem
Emissionsspektrum ausgewählten keramischen Material
bestehen. Ein solches keramisches Material der Schicht 12
kann z. B. Aluminiumoxid sein.
Es ist deutlich, daß die Figur die Dicke der Schicht 12 im
Verhältnis zur Dicke der Keramikplatte 10 übertrieben
darstellt. Die Dicke der infrarotreflektierenden Schicht
soll nämlich nur einige µm betragen.
Ein für die selbsttragende wärmeisolierende keramische
Platte geeignetes Material ist hochtemperaturbeständige
Strukturkeramik, z. B. ein aus dem Gasturbinenbau bekanntes
Siliziumnitrid- oder Siliziumkarbidmaterial.
Da die keramische Wärmeisolationsplatte 10 selbsttragend
ist, braucht die Brennkammerwand 1 nicht notwendigerweise
eine zusätzliche Abstützung oder Ummantelung.
Um jedoch die relativ teure wärmeisolierende keramische
Platte 10 aus hochtemperaturbeständiger Strukturkeramik vor
mechanischer Beschädigung zu schützen, kann zusätzlich ein
die Keramikplatte 10 ummantelnder Blechmantel 14 vorgesehen
sein. Dieser Blechmantel 14 kann so angeordnet sein, daß
zwischen der wärmeisolierenden hochtemperaturbeständigen
keramischen Platte 10 und dem Blechmantel 14 ein Luftspalt
13 verbleibt, der beim Betrieb des Brenners von einem
kühlen Luftstrom aus der Umgebungsluft durchströmt wird,
der durch Öffnungen an der Unterseite der Brennkammerwand
ein- und durch andere Öffnungen an der Oberseite derselben
austreten kann. Dieser Luftstrom durch den Luftspalt 13
kühlt die Keramikplatte 10 auf ihrer Außenseite und
zusätzlich den Blechmantel 14.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Querschnitt
der Brennkammerwand rechteckig, so daß sich eine derart
konstruierte Brennkammer besonders für den Einsatz in Gas-
Warmwasserbereitern und Gas-Heizungsgerätebrennern eignet.
Claims (10)
1. Brennkammer, insbesondere für Gas-Warmwasserbereiter- und
Gas-Heizungsgerätebrenner, die eine die Brennkammer (4)
wenigstens seitlich begrenzende Brennkammerwand (1) aus
temperaturfestem Material aufweisen, wobei die Brennkammer
(4) einen tieferliegenden Brenner (2) und einen darüber
angeordneten Wärmeübertrager (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammerwand (1) durch
eine selbsttragende hochtemperaturfeste keramische Wärme
isolationsplatte (10) mit geringer Wärmeleitfähigkeit
gebildet ist, welche auf ihrer Innenwandfläche (11) mit
einer infrarotreflektierenden Schicht (12) beschichtet ist.
2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die selbsttragende wärmeisolierende keramische Platte
(10) aus hochtemperaturbeständiger Strukturkeramik besteht.
3. Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dicke der infrarotreflektierenden
Schicht (12) einige µm beträgt.
4. Brennkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die infrarotreflektierende
Schicht (12) aus einem temperaturfesten Metall oder einer
solchen Metallegierung besteht.
5. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die infrarotreflektierende Schicht (12)
aus einem nach seinem Emissionsspektrum ausgewählten
keramischen Material besteht.
6. Brennkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das keramische Material der infrarotreflektierenden
Schicht (12) Aluminiumoxid, z. B. Korund, ist.
7. Brennkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die hochtemperaturbeständige
keramische Wärmeisolationsplatte (10) der Brennkammerwand
(1) zusätzlich auf ihrer Außenwandfläche eine Blech
ummantelung (14) aufweist.
8. Brennkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Blechummantelung unter Einhaltung eines Luftspaltes
(13) die keramische Platte (10) ummantelt.
9. Brennkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der
Brennkammerwand rechteckig ist.
10. Brennkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sie in Gas-Warmwasserbereitern
und Gas-Heizungsgerätebrennern einsetzbar ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997148260 DE19748260A1 (de) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Brennkammer, insbesondere für Gas-Warmwasserbereiter- und Gas-Heizungsgerätebrenner |
EP98119352A EP0913640A3 (de) | 1997-10-31 | 1998-10-14 | Brennkammer, insbesondere für Gas-Warmwasserbereiter- und Gas-Heizungsgerätebrenner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997148260 DE19748260A1 (de) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Brennkammer, insbesondere für Gas-Warmwasserbereiter- und Gas-Heizungsgerätebrenner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19748260A1 true DE19748260A1 (de) | 1999-08-12 |
Family
ID=7847293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997148260 Withdrawn DE19748260A1 (de) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Brennkammer, insbesondere für Gas-Warmwasserbereiter- und Gas-Heizungsgerätebrenner |
Country Status (2)
Country | Link |
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EP (1) | EP0913640A3 (de) |
DE (1) | DE19748260A1 (de) |
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1998
- 1998-10-14 EP EP98119352A patent/EP0913640A3/de not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0913640A2 (de) | 1999-05-06 |
EP0913640A3 (de) | 2000-05-03 |
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