DE20206685U1

DE20206685U1 - heater

Info

Publication number: DE20206685U1
Application number: DE20206685U
Authority: DE
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: ATA6392001A; AT411927B

Description

Vaillant GmbH
GM 1860Vaillant GmbH
GM1860

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung mit einem atmosphärischen Brenner gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches.The invention relates to a heating device with an atmospheric burner according to the preamble of the independent claim.

Um eine schadstoffarme und stabile Verbrennung sowie einen kondensatfreien Betrieb über den gesamten Belastungsbereich eines gebläseunterstützten Gaswandgerätes oder Kessels zu gewährleisten, werden entweder atmosphärische Brenner oder gebläseunterstützte Brenner verwendet. Bei den gebläseunterstützten Brennern wird in der Regel ein Gas-Luftgemisch über ein Gebläse durch den Brenner gesaugt oder gedrückt.In order to ensure low-pollutant and stable combustion as well as condensate-free operation over the entire load range of a fan-assisted gas wall unit or boiler, either atmospheric burners or fan-assisted burners are used. With fan-assisted burners, a gas-air mixture is usually sucked or pushed through the burner via a fan.

Ein solches System hat für nichtkondensierende Geräte diverse gerätefunktionstechnische Nachteile.Such a system has various functional disadvantages for non-condensing devices.

Die atmosphärischen Brenner hingegen nutzen für die Gemischaufbereitung und -förderung den Gasdruck, der von den Gasversorgern im Leitungsnetz zur Verfügung gestellt wird und der meist ca. 20mbar beträgt. Dieser angebotene Druck ist allerdings so gering, daß eine kompakte Bauweise von schadstoffarmen Brennern nicht möglich ist und daher solche Brenner im Verhältnis zu ihrer Leistung eine sehr erhebliche Baugröße aufweisen. Diese Baugröße ist im wesentlichen auch dadurch bedingt, daß aufgrund des geringen Druckes nur entsprechend kleine Strömungswiderstände überwunden werden können, was entsprechend große Querschnitte bedingt.Atmospheric burners, on the other hand, use the gas pressure provided by the gas suppliers in the pipeline network to prepare and convey the mixture. This pressure is usually around 20 mbar. However, this pressure is so low that a compact design of low-emission burners is not possible and therefore such burners are very large in relation to their output. This size is essentially also due to the fact that only correspondingly small flow resistances can be overcome due to the low pressure, which requires correspondingly large cross-sections.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der ein sehr kompakter Brenner eingesetzt werden kann.The aim of the invention is to avoid this disadvantage and to propose a heating device of the type mentioned at the beginning in which a very compact burner can be used.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.According to the invention, this is achieved in a heating device of the type mentioned at the outset by the characterizing features of the independent claim.

Bei Heizeinrichtungen der eingangs erwähnten Art strömt ein Brenngasstrahl aus der Düse mit einem Druchmesser d₀ aus, saugt dabei Umgebungsluft an und gelangt in das Mischrohr mit einem Durchmesser d_M. Das Mischrohr mündet in eine Mischkammer, aus der das Gas durch Austrittsöffnungen, die meist in einer die Gemischkammer begrenzenden Brennerplatte angeordnet sind, ausströmt und verbrennt. Die Höhe der Luftvormischung ist u.a. von dem Durchmesserverhältnis d^do abhängig und kann näherungsweise nach dem folgenden Algorithmus berechnet werden:In heating devices of the type mentioned above, a jet of fuel gas flows out of the nozzle with a diameter d ₀ , sucks in ambient air and enters the mixing tube with a diameter d _M . The mixing tube opens into a mixing chamber from which the gas flows out and burns through outlet openings, which are usually arranged in a burner plate that delimits the mixing chamber. The level of air premixing depends, among other things, on the diameter ratio d^do and can be approximately calculated using the following algorithm:

(1) m_M · /77_O"¹ = d_M · Cf₀"¹ · (<p*f * (Po"¹)*(1) m _M · /77 _O " ¹ = d _M · Cf ₀ " ¹ · (<p*f * (Po" ¹ )*

Darin bedeuten: m_Mder\ Massenstrom des Brenngas-Luftgemisches,Where: m _M is the mass flow of the fuel gas-air mixture,

m₀ den Massenstrom des Brenngases,
&phgr;_&Mgr; die Dichte des Brenngas-Luftgemisches und
cpodie Dichte des Brenngases. m ₀ is the mass flow of the fuel gas,
φ _{μ is} the density of the fuel gas-air mixture and
cpode density of the fuel gas.

Dabei ist der Düsendurchmesser d₀ in erster Linie vom durchsetzenden Gasvolumenstrom V_GAS und dem Druck p_G des Gases abhängig.The nozzle diameter d ₀ depends primarily on the gas volume flow V _GAS and the pressure p _G of the gas.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen kommt es zu einer Erhöhung des Drucks des Brenngases an der Düse. Dadurch kann bei einem vorgegebenenThe measures proposed according to the invention result in an increase in the pressure of the fuel gas at the nozzle. This means that at a given

Gasvolumenstrom die Düse kleiner gehalten werden und dadurch auch der Durchmesser des Mischrohres, wodurch der gesamte Brenner bei einer vorgegebenen Leistung, verglichen mit herkömmlichen Heizeinrichtungen der eingangs erwähnten Art, kleiner und kompakter gebaut werden kann.Gas volume flow, the nozzle can be kept smaller and thus also the diameter of the mixing tube, whereby the entire burner can be built smaller and more compact for a given output compared to conventional heating devices of the type mentioned above.

Die Einrichtung zur Drucksteigerung kann an beliebiger Stelle zwischen dem Gasversorgungsrohr und der Düse des Brenners angeordnet sein. Wesentlich ist lediglich, daß der Gasdruck an der Düse entsprechend angehoben ist.The pressure increase device can be located anywhere between the gas supply pipe and the burner nozzle. The only important thing is that the gas pressure at the nozzle is increased accordingly.

Dabei kann eine mechanische Kopplung der Turbine mit dem Lüfter vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, daß die Turbine einen kleinen Generator treibt, der die zum Antrieb des Lüfters erforderliche elektrische Energie bereitstellt.A mechanical coupling of the turbine with the fan can be provided. However, it is also possible for the turbine to drive a small generator that provides the electrical energy required to drive the fan.

Durch die Merkmale des abhängigen Anspruches ist ein besonders kompakter Aufbau der Heizeinrichtung möglich.The features of the dependent claim enable a particularly compact design of the heating device.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Düsen-Mischrohranordnung,The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing.
Fig. 1 schematically shows a nozzle mixing tube arrangement,

Fig. 2 bis 6 schematisch verschiedene Anordnungen einer Drucksteigerungseinrichtung bei einem Brenner einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung.Fig. 2 to 6 schematically show different arrangements of a pressure increasing device in a burner of a heating device according to the invention.

Bei der Düsen-Mischrohranordnung nach der Fig. 1 weist eine Düse 1 einen Durchmesser d₀ auf, der in Abhängigkeit vom Druck des Brenngases den Massenstrom m₀ des Gases bestimmt. Dabei kann die Düsen-Mischrohranordnung eine Vielzahl von Düsen 1 und Mischrohren 2 aufweisen.In the nozzle-mixing tube arrangement according to Fig. 1, a nozzle 1 has a diameter d ₀ which determines the mass flow m ₀ of the gas as a function of the pressure of the fuel gas. The nozzle-mixing tube arrangement can have a plurality of nozzles 1 and mixing tubes 2.

•• ••&Agr;••&Agr; &igr;&igr;

Da die Düse 1 in einem Abstand von einem Mischrohr 2 angeordnet ist, wobei die Düse 1 und das Mischrohr koaxial zueinander angeordnet sind, saugt der aus der Düse 1 austretende Gasstrahl Luft an, die sich mit dem Brenngas vermischt. Der Massenstrom m₀ des Brenngases und der von diesem angesaugte Massenstrom m_L der Luft vermischen sich im Mischrohr 2, das einen Durchmesser d_M aufweist, zu einem Brenngas-Luft-Massenstrom m_M. Since the nozzle 1 is arranged at a distance from a mixing tube 2, the nozzle 1 and the mixing tube being arranged coaxially to one another, the gas jet emerging from the nozzle 1 sucks in air, which mixes with the fuel gas. The mass flow m ₀ of the fuel gas and the mass flow m _L of air sucked in by it mix in the mixing tube 2, which has a diameter d _M , to form a fuel gas-air mass flow m _M .

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, mündet das Gemischrohr 2 in eine Gemischkammer 3, die von einer mit Ausströmöffnungen 4 versehenen Brennerplatte 5 begrenzt ist.As can be seen from Fig. 2, the mixture pipe 2 opens into a mixture chamber 3, which is delimited by a burner plate 5 provided with outflow openings 4.

Der gesamte Brenner 10 weist nach der Fig. 2 eine an eine Gasversorgungsleitung 6, in der ein Druck p1, meist ca. 20mbar, herrscht, angeschlossene Gasarmatur auf, die den Druck auf einen Wert p2 regelt und an die eine Drucksteigerungseinrichtung 8, z.B. eine Pumpe oder ein Lüfter, angeschlossen ist. Diese steigert den von der Gasarmatur geregelten Druck p2 auf einen Druck p3, mit dem die Düse 1 beaufschlagt ist.According to Fig. 2, the entire burner 10 has a gas valve connected to a gas supply line 6 in which a pressure p1, usually about 20 mbar, prevails, which regulates the pressure to a value p2 and to which a pressure increasing device 8, e.g. a pump or a fan, is connected. This increases the pressure p2 regulated by the gas valve to a pressure p3, which is applied to the nozzle 1.

Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, kann die Drucksteigerungseinrichtung 8 der Gasarmatur 7 auch vorgeschaltet sein. Auch in diesem Fall wird die Düse 1 bzw. werden die Düsen 1 mit dem Druck p3 beaufschlagt.As can be seen from Fig. 3, the pressure increasing device 8 can also be connected upstream of the gas valve 7. In this case too, the nozzle 1 or the nozzles 1 are subjected to the pressure p3.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 ist eine Drucksteigerungseinrichtung in die Gasarmatur 7' integriert. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Düse 1 mit einem Druck p3 beaufschlagt.In the embodiment according to Fig. 4, a pressure increasing device is integrated into the gas fitting 7'. In this embodiment, too, the nozzle 1 is subjected to a pressure p3.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 5 ist die Drucksteigerungseinrichtung 8 mechanisch mit einer Turbine 20 gekoppelt, die in einem Rohrsystem 21 einer Heizungsanlage angeordnet ist. Dabei ist in diesem Rohrsystem 21 eine Umwälzpumpe 22 angeordnet.In the embodiment according to Fig. 5, the pressure increasing device 8 is mechanically coupled to a turbine 20 which is arranged in a pipe system 21 of a heating system. A circulation pump 22 is arranged in this pipe system 21.

Beim Betrieb der Heizungsanlage treibt die Umwälzpumpe 22 Wasser durch das Rohrsystem 20, wodurch auch die Turbine 20 in Bewegung gesetzt wird, die den Lüfter 8 antreibt und so für eine Drucksteigerung des Brenngases sorgt.When the heating system is in operation, the circulation pump 22 drives water through the pipe system 20, which also sets the turbine 20 in motion, which drives the fan 8 and thus increases the pressure of the fuel gas.

Die Ausführungsform nach der Fig. 6 unterscheidet sich von jener nach der Fig. 5 dadurch, daß die Turbine 20 einen Generator 23 antreibt, der über eine Leitung 24 die Drucksteigerungseinrichtung 8 mit elektrischer Energie versorgt.The embodiment according to Fig. 6 differs from that according to Fig. 5 in that the turbine 20 drives a generator 23 which supplies the pressure increasing device 8 with electrical energy via a line 24.

Claims

1. Heating device for a pipe system ( 21 ) carrying heating water, with a circulation pump ( 22 ) with an atmospheric burner ( 10 ) with at least one nozzle ( 1 ) which is arranged at a distance from a mixing pipe ( 2 ) aligned coaxially to the nozzle ( 1 ) and is connected to a gas pipe carrying a fuel gas, wherein the mixing pipe ( 2 ) is connected to a mixing chamber ( 3 ) provided with outlet openings ( 4 ) and the gas pipe is connected to a gas supply line ( 6 ) via a gas fitting ( 7 ) and a pressure increasing device ( 8 ) is arranged between the gas supply line ( 6 ) and the nozzle ( 1 ), which is formed by a fan, characterized in that the fan ( 8 ) is driven at least indirectly by a turbine ( 23 ) which is arranged in the pipe system ( 21 ) through which the heating water flows. is.

2. Heating device according to claim 1, characterized in that the fan is integrated into the gas fitting ( 7 ').