DE2705398A1

DE2705398A1 - Gasbeheizte feuerstaette

Info

Publication number: DE2705398A1
Application number: DE19772705398
Authority: DE
Inventors: Werner Diermayer; Luitpold Dipl Ing Kutzner; Erwin Postenrieder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-03-19
Filing date: 1977-02-09
Publication date: 1978-08-10

Description

Gasbeheizte Feuerstätte
Die Erfindung betrifft eine gasbeheizte Feuerstätte mit einer Strömungssicherung in dem zum Kamin führenden Abgaskanal und mit einer Drosseleinrichtung in dem Abgaskanal an einer in Strömungsrichtung hinter der Strömungssicherung gelegenen Stelle, wobei diese Drosseleinrichtung eine als selbständige Baueinheit in die Feuerstätte einsetzbare bimetallgesteuerte Klappe mit mindestens einem Klappenelement umfaßt.
Solche gasbeheizten Feuerstätten sind bekannt, beispielsweise in Form aller derjenigen gasbeheizten Feuerstätten, die mit einer sog. Diermayer-Klappe ausgerüstet sind.
In dem Hauptpatent ist bereits vorgeschlagen, das Klappenelement mit einem Drosselelement zusammenwirken zu lassen, welch letzteres den Temperaturgang des resultierenden Drosselquerschnitts der Drosseleinrichtung beeinflußt.
Nach den Ausfülirungabeispielen des iiauptpatentaist das Drosselelement als ein Teil der die bimetallgesteuerte Klappe umfassenden Baueinheit ausgebildet. Diese Baueinheit muß deshalb für jede Feuerstätte typenspezifisch ausgebildet werden. Dies hat zur Folge, daß der Hersteller der bimetallgesteuerten Klappen für jeden Typ von Gasfeuerstätte besondere Klappen herstellen und er selbst sowie die nachgeschalteten Verteiler entsprechend viele Typen von Klappen auf Lager halten muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dafür zu sorgen, daß mit einem Einheitstyp von Klappe - oder jedenfalls mit einer geringeren Zahl von Grundtypen solcher Klappen - ein weiter Typenbereich von Gasfeuerstätten ausgerüstet werden kann, ohne daß die Anpassung der Drosseleinrichtung an den jeweiligen Typ von Gasfeuerstätte verlorengeht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in der Feuerstätte mindestens ein von der Klappe gesondertes Drosselelement angeordnet ist, welches bei eingebauter Klappe mit dem Klappenelement im Sinne einer Beeinflussung des Temperaturgangs des resultierenden Drosselquerschnitts der Drosseleinrichtung zusammenwirkt.
Es wird also das Drosselelement in der Feuerstätte in Eenntnis des einzusetzenden Einheitstyps oder Grundtyps von Klappe so ausgelegt, daß es die Anpassung des vorgesehenen Einheitstyps oder Grundtyps von Klappe an die jeweilige Gasfeuerstätte bewirkt.
Das Drosselelement kann in seiner Lage und/oder Gestalt temperaturunabhängig sein. Es kann aber auch selber wieder temperaturabhängig, beispielsweise bimetallgesteuert sein.
Das Drosselelement kann in dei Feuerstätte fest angeordnet sein, l:ann aber auch einer gesonderten Baugruppe angehören, die ihrerseits wieder leicht lösbar in die Gasfeuerstätte einsetzbar ist.
häufig besteht bei Gasfeuerstätten der hier betrachteten Art das Problem, daß der Drosselquerschnitt der bimetallgesteuerten Klappe bei beginnender Erwärmung von der Schließstellung aus zu rasch zunimmt, was zur Folge hat, daß wegen des dann zu großen Drosselquerschnitts der Bimetallklappe zu viel Raumluft durch die Strömungssicherung angesaugt wird, was eine Verschlechterung des Wirkungsgrads der Gasfeuerstätte zur Folge hat. Um hier abzuhelfen, wird vorgeschlagen, daß das Drosselelement mit dem Klappenelement derart zusammenwirkt, daß bei beginnender Auslenkung des Klappenelements aus seiner Schließlage die Zunahme des resultierenden Drosselquerschnitts der Drosseleinrichtung geringer ist als die Zunahme des Drosselquerschnitts der Klappe für sich betrachtet.
Von einer gewissen Öffnungsstellung an, die einer bestimmten Abgastemperatur an der Drosseleinrichtung entspricht, ist es bei bestimmten Feuerstättentypen erwünscht, die Drosselwirkung des Drosselelements auszuschalten oder zu reduzieren, d.h. den resultierenden Drosselquerschnitt der Drosseleinrichtung von diesem Punkt an bei weiter steigender Temperatur pro Temperatureinheit stärker zunehmen zu lassen als vor Erreichen dieses Punkts.
Weiter kann es bei bestimmten Typen von Gasfeuerstätten erwünscht sein, von einer bestimmten Öffnungsstellung der Bimetallklappe an, die einer bestimmten Abgastemperatur am Orte der Drosseleinrichtung entspricht, die Zunahme des resultierenden Drosselquersohnitts pro Temperatureinheit wieder zu vermindern im Vergleich zur Zunahme des Drosselquerschnitts pro Temperatureinheit vor Erreichen dieses Punkts.
All diese Forderungen lassen sich durch entsprechende Gestaltung und/oder Lage des Drosselelements gegenüber dem Bimetallelement ohne weiteres erfüllen, wie aus den folgenden Ausführungsbeispielen klar werden wird.
Bei einer sehr verbreiteten Ausführung der Klappe mit einem kreiszylindrischen Durchflußrohr, Befestigung eines Bimetallteils an einem Diametralsteg des Durchflußrohrs mit einem in achsenthaltender Ebene liegenden Befestigungsrand und einer annähernd kreisförmigen oder teilkreisförmigen, mit der Innenfläche des Durchflußrohrs zusammenwirkenden beweglichen Kante, welche bei Verformung des Bimetalls eine angenähert sphärische Fläche beschreibt, kann das Drosselelement von einem Kugelmantelabschnitt gebildet sein, welcher dieser sphärischen Fläche angenähert ist.
Im Hinblick auf eine Erzielung des optimalen Wirkungsgrads kann die Drosseleinrichtung derart gesteuert sein, daß im Gesamtbereich der an der Drosseleinrichtung auftretenden Temperaturen der durch die Drosseleinrichtung freigegebene Querschnitt annähernd dem Abgasdurchsatz entspricht mit der Folge, daß der Raumluftabzug durch die Strömungssicherung gering gehalten wird.
Diese Bedingung kann bei der erfindungsgemäßen Gestaltung dadurch verwirklicht werden, daß das Drosselelement an den feuerstättenspezifischen Zusammenhang zwischen Abgasdurchsatz und am Orte der Drosseleinrichtung gemessener Abgastemperatur einerseits und an den Temperaturgang des Drosselquerschnitts der Klappe für sich andererseits derart angepaßt ist, daß der resultierende Temperaturgang des Drosselquerschnitts der Drosseleinrichtung auf den feuerstättenspezifischen Zusammenhang zwischen Abgasdurchsatz und der an der Drosseleinrichtung gemessenen Abgastemperatur im Sinne der Gewährleistung eines nur geringen Reststroms von Raumluft durch die Strömungssicherung abgestimmt ist, dessen vom Kaminzug abhängige Strömungsmenge die Drosseleinrichtung auf eine Verkleinerung des resultierenden Drosselquerschnitts bei steigendem Kaminzug hin beeinflußt und umgekehrt.
Um dem Hersteller der Gasfeuerstätte bzw. dem Monteur, der die in die Gasfeuerstätte einbaut, den richtigen Einbau der bimetallgesteuerten Klappe in der richtigen geometrischen Zuordnung zu dem Drosselelement zu erleichtern, wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, daß an der Feuerstätte, der Klappe und gegebenenfalls der Baugruppe zusammenwirkende Richtelemente angebracht sind, welche beim Einbau der Klappe und gegebenenfalls der Baugruppe in die Gasfeuerstätte eine feuerstättenspezifische gegenseitige geometrische Zuordnung des Klappenelements und des Drosselelements erzwingen.
Beiliegende Figuren erläutern die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Es stellen dar: Fig. 1 ein Schema einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäß gestalteten Gasfeuerstätte; Fig. 2 ein Schema einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäß gestalteten Gasfeuerstätte; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer in ihrer Grundbauart bekannten und verbreiteten Bimetallklappe mit einem ihr erfindungsgemäß zugeordneten Drosselelement; Fig. 4 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 3; Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Bimetallklappe gemäß Fig. 3, jedoch mit anders gestalteten Drosselelementen und Fig. 6 eine andere AusSührungsform einer Bimetallklappe mit erfindungsgemäßen Drosselelementen.
In Fig. 1 ist mit 10 das Gehäuse einer Gasfeuerstätte bezeichnet. Der Brenner ist bei 12 angedeutet. Das Gehäuse 10 weist einen Abgasstutzen 14 auf. Im Abgasweg vor dem Abgasstutzen 14 ist eine Strömungssicherung 16 angeordnet, durch welche Raumluft angesaugt werden kann, die sich mit den Verbrennungsgasen des Brenners 12 vermischt und gemeinsam mit diesen als Abgas durch den Abgasstutzen 14 einem nicht eingezeichneten Kamin zuströmt.
Am Orte des Anschlusses des Abgasstutzens 14 an das Gehäuse 10 ist eine Drosseleinrichtung 18 angeordnet. Diese Drosseleinrichtung setzt sich zusammen aus einer bimetallgesteuerten Abgasklappe 20 und einem Drosselelement 22. Die bimetallgesteuerte Klappe 20 bildet eine gesonderte, in den Abgasstutzen 14 betriebsmäßig leicht einsetzbare Baueinheit. Das Drosselelement 22 bildet eine Baugruppe, die entweder an dem Gehäuse 10 angepunktet sein kann oder aus dem material des Gehäuses 10 herausgeformt sein kann oder ebenfalls betriebsmäßig leicht lösbar an dem Gehause 10 befestigt sein kann.
Zur besseren Darstellung der Bimetallklappe 20 und des Drosselelements 22 wird auf die Fig. 3 verwiesen. Die Bimetallklappe 20 umfaßt ein kreiszylindrisches Durchflußrohr 24. Dieses Durchflußrohr 24 ist durch sich kreuzende Stege 26 in vier Quadranten unterteilt. In jedem der vier Quadranten befindet sich ein Bimetallteil 28. Die Bimetallteile liegen mit ihrem in der Fig. 3 nicht sichbaren, unteren Befestigungsrand an den Stegen 26 an und sind an diesen angepunktet. Die freien Kanten 30 der Bimetallteile 28 sind annähernd viertelkreisförmig und liegen in der Schließstellung der Bimetallklappe an der Innenumfangsfläche des kreiszylindrischen Durchflußrohrs annähernd an. Bei Erhitzung der Bimetallteile 28 schwenken diese nach oben aus und nähern sich einer Strecklage, in der sie annähernd parallel zu den sie tragenden Stegen 26 sind. Bei dieser Auslenkbewegung beschreiben die beweglichen Kanten 30 annähernd sphärische Flächen. Die oberen Kanten 32 der Stege 26 schließen im gezeigten Ausfahrungsbeispiel annähernd mit den Kanten 34 der Bimetallteile 28 in der geschlossenen Stellung (Kaltstellung) ab. Es ist aber auch möglich, wie im Hauptpatent angegeben, die Kanten 32 der Stege beliebig zu profilieren, um dadurch den Temperaturgang des Drosselquerschnitts der Bimetallklappe 20 zu beeinflussen. Die Bimetallteile 28 sind mit Schlitzen 36 versehen, die sich von dem Befestigungsrand (nicht eingezeichnet) zu dem beweglichen Rand 30 hin erstrecken.
Die Bimetallklappe gemäß Fig. 3 wird in den Abgasstutzen 14 von rechts eingeschoben. Dabei sorgen an dem Durchflußrohr 24 angeformte Lappen 38 durch Eingriff in nicht eingezeichnete Profilnuten des Abgasstutzens 14 für eine gewünschte Winkellage der Bimetallklappe 20 innerhalb des Abgasstutzens 14.
Das Drosselelement 22 ist mit einem Befestigungsflansch 40 versehen, der in Fig. 1 an der Innenseite des Gehäuses anliegt. Weiter umfaßt das Drosselelement 22 einen Kugelmantelabschnitt 42, der eine zentrale Öffnung 44 aufweist. Der Kugelmantelabschnitt 42 ist so geformt, daß er sich annähernd an die sphärischen Flächen anschmiegt, welche von den beweglichen Kanten 30 der Bimetallteile 28 bestrichen werden, wenn sich die Bimetallteile 28 bei Temperaturerhöhung deformieren.
In Fig. 4 erkennt man die Zuordnung der einzelnen Bimetallteile 28 su der Geometrie der zentralen Öffnung 44 des Eugelmantelabschnitts. Man kann ohne weiteres erkennen, daß der resultierende Durchflußquerschnitt der von der Bimetallklappe 20 und dem Drosselelement 22 gebildeten Drosseleinrichtung sich in Abhängigkeit von der Temperatur in anderer Weise verändert als der Durchflußquerschnitt der Bimetallklappe für sich. Betrachtet man beispielsweise den in Fig. 4 links oben liegenden Quadranten,so wird der durch das zugehörige Bimetallteil 28 bestimmte Teil des resultierenden Drosselquerschnitts beeinflußt durch den Lappen 46 des Kugelmantelabschnitts 42, und zwar in dem Sinne, daß der resultierende Durchflußquerschnitt bei zunehmender Auslenkung des Bimetallteils 28 aus seiner Schließstellung pro Temperatureinheit zunächst langsamer zunimmt als wenn der Lappen 46 nicht vorhanden wäre.
In der Ausführungsform nach Fig. 5 ist die Bimetallklappe 20 genauso ausgeführt wie in den Ausführungsformen nach den Figuren 3 und 4. 1n erkennt in dieser Ausführungsform drei voneinander getrennte Kugelmantelabschnitte 42a, 42b, 42c, jeweils mit Befestigungsflanschen 40a, 40b und 40c. Die Begrenzungskanten der Eugelmantelabschnitte 42a, 42b, 42c sind hier anders als in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Betrachtet man beispielsweise den in Fig. 5 links unten liegenden Bimetallteil 28, so kann man sich leicht vorstellen, daß durch den gugelmantelabschnitt 42c bei beginnender Auslenkung des Bimetallteils die Vergrößerung des resultierenden Durchflußquerschnitts zunächst durch den Eugelmantelabschnitt 42c gehemmt wird und später - nach Überschreiten der Kante 48 - die Zunahme des resultierenden Durchlußquerschnitts pro Temperatureinheit rascher wird.
In Fig. 6 erkennt man eine Ausführungsform mit einer Bimetallklappe 120 und einem Drosselelement 122. Die Bimetallklappe umfaßt hier nur zwei Bimetallteile 128. Diese Bimetallteile sind mit ihren Befestigungsrändern 129 an einem Steg 126 in achsenthaltender Ebene befestigt. Die beweglichen Kanten 130 der Bimetallteile 128 sind annähernd halbkreisförmig und liegen im Schließzustand (Kaltzustand) wieder annähernd an dem Innenumfang des Durchflußrohrs 124 an. Der Eugelmantelabschnitt 122 weist Öffnungen 144a und 144b auf. Das Zusammenwirken des in der Figur oberen Bimetallteils 128 mit dem zugehörigen Teil des Kugelmantelabschnitts 122 ist genauso wie in den Figuren 3 und 4. Interessanter ist das Zusammenwirken des unteren Bimetallteils 128 mit dem unteren Teil des Kugelmantelabschnitts 122, und zwar wegen der Offnung 144b. Man erkennt, daß beim Auslenken des unteren Bimetallteils 128 aus der Schließstellung (ausgezogen eingezeichnet) zunächst durch den Eugelmantelabschnitt 122 die Zunahme des resultierenden Durchflußquerschnitts gehemmt wird. Erreicht die Kante 130 dann den Beginn der Öffnung 144b, so wird die Zunahme des Öffnungsquerschnitts bei weiterer Temperaturzunahme und damit Auslenkung pro Temperatureinheit rascher. Wird schließlich von der Kante 130 der obere Rand der Offnung 144b überfahren, so wird die Zunahme des resultierenden Drosselquerschnitts bei weiterer Temperaturzunahme pro Temperatureinheit wieder langsamer.
In Fig. 2 ist eine einfache Abwandlung der Fig. 1 dargestellt.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, Jeweils vermehrt um die Zahl 200. Zum Unterschied von Fig. 1 ist in Fig. 2 die Bimetallklappe 220 mit vertikaler Durchströmungsrichtung eingebaut und die Drosselelemente 222 sind am Gehäuse 210 als Einzelteile starr befestigt.
Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche Gasbeheizte Feuerstätte mit einer Strömungssicherung in dem zum Kamin führenden Abgaskanal und mit einer Drosseleinrichtung in dem Abgaskanal an einer in Strömungsrichtung hinter der Strömungssicherung gelegenen Stelle, wobei diese Drosseleinrichtung eine als selbständige Baueinheit in die Feuerstätte einsetzbare bimetallgestcuerte Klappe m t mindestens einem Klappenelement umfaßt, insbesondere nach dem deutschen Patent . ... ... (deutsche Patentanmeldung P 25 12 098.3), dadurch gekennzeichnet, daß in der Feuerstätte (10) mindestens ein von der Klappe (20) gesondertes Drosselelement (22) angeordnet ist, welches bei eingebauter Klappe (20) mit dem Klappenelement (28) im Sinne einer Beeinflussung des Temperaturgangs des resultierenden Drosselquerschnitts der Drosseleinrichtung (18) zusammenwirkt.
2. Gasbeheizte Feuerstätte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (22) in seiner Lage und/ oder Gestalt temperaturunabhängig ist.
3. Gasbeheizte Feuerstätte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (22) in seiner Lage und/ oder Gestalt temperaturabhängig, beispielsweise bimetallgesteuert ist.
4. Gasbeheizte Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (222) fest in der Feuerstätte (210) angeordnet ist.
5. Gasbeheizte Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (22) einer als ganze in die Gasfeuerstätte (10) einsetzbaren Baugruppe (22) angehört.
6. Gasbeheizte Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (22) mit dem Klappenelement (28) derart zusammenwirkt, daß bei beginnender Auslenkung des Klappenelements (28) aus seiner Schließlage die Zunahme des resultierenden Drosselquerschnitts der Drosseleinrichtung (18) geringer ist als die Zunahme des Drosselquerschnitts der Klappe (20) für sich betrachtet.
7. Gasbeheizte Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (22) mit dem Klappenelement (28) derart zusammenwirkt, daß von einer vorbestimmten ersten Öffnungsstellung des Klappenelements (28) an die Zunahme des resultierenden Drosselquerschnitts der Drosseleinrichtung (18) pro Temperatureinheit in Abhängigkeit von weiterer Temperaturzunahme verstärkt wird, im Vergleich zur Zunahme des resultierenden Drosselquerschnitts pro lemperatureinheit vor Erreichen dieser vorbestimmten ersten Öffnungsstellung.
8. Gasbeheizte Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (122) und das Klappenelement (128) derart zusammenwirken, daß von einer zweiten vorbestimmten Stellung des Klappenelements (128) an die Zunahme des resultierenden Drosselquerschnitts der Drosseleinrichtung pro Temperatureinheit in Abhängigkeit von weiterer Temperaturzunahme vermindert wird, im Vergleich zur Zunahme des resultierenden Drosselquerschnitts pro Temperatureinheit vor Erreichen dieser vorbestimmten zweiten Öffnungsatellung (Fig. 6).
9. Gasbeheizte Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausführung der Klappe (20) mit einem kreiszylindrischen Durchflußrohr (24), Befestigung eines Bimetallteils (28) an einem Diametralsteg (26) des Durchflußrohrs (24) mit einem in achsenthaltender Ebene liegenden Befestigungsrand und einer annähernd kreisförmigen oder teilkreisförmigen, mit der Innenfläche des Durchflußrohrs (24) zusammenwirkenden beweglichen Kante (30), welche bei Verformung des Bimetallteils (28) eine angenähert sphärische Fläche beschreibt, das Drosselelement (22) einen Kugelabschnitt (42) aufweist, welcher dieser sphärischen Fläche angenähert ist.
10. Gasbeheizte Feuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (18) derart gesteuert ist, daß im Gesamtbereich der an der Drosseleinrichtung (18) auftretenden Temperaturen der durch die Drosseleinrichtung (18) freigegebene Querschnitt annähernd dem Abgasdurchsatz entspricht mit der Folge, daß der Raumluftabzug durch die Strömungssicherung (16) gering gehalten wird.
11. Gasbeheizte Feuerstätte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (22) an den feuerstättenspezifischen Zusammenhang zwischen Abgasdurchsatz und am Orte der Drosseleinrichtung (18) gemessener Abgastemperatur einerseits und an den Temperaturgang des Drosselquerschnitts der Klappe (20) für sich andererseits derart angepaßt ist, daß der resultierende Temperaturgang des Drosselquerschnitts der Drosseleinrichtung (18) auf den feuerstättenspezifischen Zusammenhang zwischen Abgasdurchsatz und der an der Drosseleinrichtung (18) gemessenen Abgastemperatur im Sinne der Gewährleistung eines nur geringen Reststroms von Raumluft durch die Strömungssicherung (16) abgestimmt ist, dessen vom Kaminzug abhängige Strömungsmenge die Drosseleinrichtung (18) auf eine Verkleinerung des resultierenden Drosselquerschnitts bei steigendem Kaminzug hin beeinflußt und umgekehrt.
12. Gasbeheizte Fcuerstatte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Feuerstätte (10), der Klappe (20) und gegebenenfalls der Baugruppe (22) zusammenwirkende Richtelemente (n8) angebracht sind, welche beim Einbau der Klappe (20) und gegebenenfalls der Baugruppe (22) in die Gasfeuerstätte (10) eine feuerstättenspezifische gegenseitige geometrische Zuordnung des Klappenelements (28) und des Drosselelements (22) erzwingen.