DE2829799C2

DE2829799C2 - Abgassteuereinrichtung für gasbeheizte Geräte

Info

Publication number: DE2829799C2
Application number: DE19782829799
Authority: DE
Inventors: Fritz Rathgeber; Klaus 6200 Wiesbaden Rathgeber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-07-06
Filing date: 1978-07-06
Publication date: 1982-06-09
Also published as: GB2025033A; DE2829799A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgassleuereinrichtung für gasbeheizte Geräte, mit einer irn Abgasstutzen in einem Tragteil drehbar gelagerten Schwenkklappe und einem im Tragteil befestigten, den Abgasstutzen durchdringenden Stab, der von einer Bimetallwendel umwunden ist, die mit dem einen, ersten Ende am Stab befestigt ist und mit ihrem anderen, zweiten Ende auf die Schwenkklappe einwirkt.

Auf dem Gebiet der Heizungen liegen noch erhebliche Möglichkeiten zur Energieeinsparung, insbesondere können Verluste vermieden werden, welche durch den Schornstein entstehen, also Wärme, die ungenutzt durch den Schornstein abwandert. Der Wärmeverlust ist um so größer, je mehr Falschluft erhitzt wird und je stärker die Erhitzung ist. Der Wirkungsgrad eines Heizgerätes ist das Verhältnis der in dem Heizgerät erzeugten Verbrennungswärme zu der nutzbar eingesetzten Verbrennungswärme, d. h. die erzeugte Verbrennungswärme, vermindert um die durch den Kamin oder auf andere Weise direkt in das Freie abgeführte Wärmemenge. Es muß also verhindert werden, zu viel Raumluft durch die Strömungssicherung abfließen zu lassen, um den Wirkungsgrad der Geräte zu erhöhen.

Bei den im Rahmen der Erfindung betrachteten Geräten handelt es sich um an einem Kamin angeschlossene Heizgeräte, wobei die Einrichtung mit der Schwenkklappe in dem Abgaskanal an einer in Strömungsrichtung hinter der Strömungssicherung gelegenen Stelle angeordnet ist

Eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art ist aus der DE-AS 10 71316 bekannt, bei welcher aber beide Enden der Bimetallwendel fest mit der Schwenkklappe verbunden sind. Dadurch kann Wärmeenergie zwar bei kamingebundenen Raumheizgeräten eingespart werden, weil der Strömungsquerschnitt des

ίο Abgasstutzens in Abhängigkeit von der jeweiligen Abgastemperatur fortlaufend gesteuert verändert werden kann.

Tritt aber durch Außentemperaturen, durch Zuschalten zusätzlicher Heizgeräte zu ein und demselben Kamin oder durch andere Bedingungen ein erhöhter Kaminzug auf, dann wird mit diesem auch eine entsprechend erhöhte Wärmemenge ungenutzt durch den Kamin ins Freie geführt

Es sind auch schon gasbeheizte Feuerstätten, deren Abgas zu einem Kamin führen, bekannt, die eine bimetallgesteuerte Drosseleinrichtung haben, bei denen der Drosselquerschnitt bei steigendem Kaminzug verkleinert wird. Die bimetallgesteuerte Klappe weist bimetallgesteuerte Teilklappen auf, die aus der Gesamtklappe herausschwenkbar sind. Je nach der Temperatur strecken die sich gekrümmt angeordneten Platten mehr oder weniger und geben dadurch mehr oder weniger Strömungsfläche frei. Die Herstellungskosten derartiger Vorrichtungen sind aber sehr hoch, ihr Aufbau ist kompliziert und ihre Funktion störanfällig.

Trägt man grafisch den Wirkungsgrad eines Heizgerätes über der Belastung auf, so ergeben sich nichtlinear ansteigende Kurven für verschiedene Parameter Kaminzug. Bei einem bekannten kamingebundenen Heizgerät hat sich z. B. gezeigt, daß bei einer Belastung von nur 30% das Gerät mit einem Wirkungsgrad von nur 70% arbeitet, bei einer Belastung von etwa 60% mit einem Wirkungsgrad von etwa 78% und bei der ausgelegten Nennlast von 100 mit einem Wirkungsgrad

ίο von immerhin schon 83% betrieben werden kann. Dies gilt für einen Schornsteinzug von im Normalfall 1 mm Wassersäule ohne Verwendung der erfindungsgemäßen SchwenKklappe. Bei stärkerem Kaminzug, z. B. 5 mm Wassersäule, kann der Wirkungsgrad bekannter Heizgeräte auf 65% abfallen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Abgassteuereinrichtung der eingangs genannten Art mit solcher Verbesserung, daß die Schwenkklappe neben dem Temperatureinfluß selbsttätig auch den

"»ο Einfluß des Zuges in drosselndem Sinn berücksichtigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zweite Ende der Bimetallwendel lose an der gewichtsbedingt in Richtung Öffnungsstellung drängenden Klappe anliegt, damit sich die Klappe bei verstärktem Zug in schließendem Sinne zurück bewegen kann. Nimmt also der Kaminzug von seinem normalerweise bei etwa 1 mm Wassersäule Unterdruck liegenden Wert zu, dann kann die Schwenkklappe von dem zweiten freien Ende der Bimetallwendel abheben und sich in Richtung Schließbewegung zurück bewegen, wodurch der Kaminzug gedrosselt wird. Diese Bewegung der Klappe in schließendem Sinne unter Abheben von dem zweiten Ende der Bimetallwendel erfolgt unter Überwindung desjenigen Gewichts der Schwenkklappe,

f>5 welches diese fortlaufend in Richtung Öffnungsstellung zu drängen versucht. Auf diese Weise wird einer Wirkungsgradverschlechterung des Heizgerätes mit Vorteil entgegengewirkt.

Die neue Steuereinrichtung ist sehr einfach aufgebaut, dadurch in der Herstellung preiswert und auch in der Bedienung einfach.

Aus der DE-PS 9 14 779 ist zwar eine Sicherheitseinrichtung an Abgasklappen von gasbeheizten Geräten bekannt, bei denen verschiedene Wärmedehnungskörper um den als Drehachse wirkenden Stab gewickelt sind. Aus Sicherheitsgründen sind im bekannten Fall Haupt- und Zusatzwärmedehnungskörper vorgesehen, welche auf die Bewegung der Schwenkklappe ein wirken. Die Enden dieser als Spirale ausgebildeten Wärmedehnungskörper sind beide an der Klappe bzw. am Stab befestigt bzw. lose in einem Schlitz in der Schwenkklappe eingelassen. Sollte eine Hauptspirale durch Alterung oder andere Defekte ausfallen, dann nimmt bei abgeschalteter Flamme die jeweils andere Hauptspirale die Schwenkklappe in die Ausgangsstellung zurück. Ein Abheben der Schwenkklappe infolge erhöhten Kaminzuges ist nicht möglich. Außerdem ist die Steuerung bei dieser Spiralform an Stelle der Wendelform ungenauer.

Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn der Stab exzentrisch zur Schwenkklappe angeordnet ist und diese in Draufsicht in einen größeren und in einen kleineren Teilkreis unterteilt ist und/oder wenn ein Ausgleichsgewicht an einem der beiden Teilkreise befestigt ist. Eingangs wurde erwähnt, daß die Klappe gewichtsbedingt in Richtung Öffnungsstellung drängt. Dieses Gewicht läßt sich einerseits durch die ungleichmäßige Aufteilung der in Draufsicht als Kreisscheibe erscheinenden Schwenkklappe erreichen, weil der größere Teilkreis der schwerere ist und bei entsprechender Anordnung in Richtung Öffnungsstellung drückt. Andererseits wird durch diese exzentrische Anordnung des Stabes zur Schwenkklappe die Einwirkung der strömenden Kamingase begünstigt, welche der Wirkung des Gewichts ihrerseits entgegenwirken, die Klappe also wieder in Schließstellung zurückzubewegen versuchen. Die andere Möglichkeit, das gewichtsbedingte Drängen der Klappe in Richtung Öffnungsstellung zu erreichen, ist das Anordnen eines Ausgleichsgewichtes an einen der beiden Teilkreise. Bei horizontaler Anordnung des Abgasstutzens ist es dabei günstig, wenn das Ausgleichsgewicht, in Strömungsrichtung der Abgase gesehen, hinter dem kleineren Teilkreis angeordnet ist.

Zwar ist aus dem DE-GM 18 14 119 eine exzentrisch gelagerte Schwenkklappe mit Gewicht bekannt. Es handelt sich hier aber um eine Kaminnebenluftklappe als Explosionsschutz bei Rauchgasverpuffungen und um den Kaminzug zu regulieren. Diese Klappe ist durch ein Gegengewicht ausbalanciert und kann in einem Rahmen nach den Drehlagern schwenken.

Günstig ist es gemäß der Erfindung weiterhin, wenn an der Schwenkklappe ein das zweite !Ende der Bimetallwendel mit Spiel aufnehmende Bügel als zusätzliche Sicherung bei außergewöhnlich starkem Kaminzug befestigt ist. Es sei nochmals festgehalten, daß sowohl mit als auch ohne Bügel de·- Einfluß des Kaminzuges in drosselndem Sinne durch entsprechendes Schwenken der Klappe berücksichtigt werden kann.

Auf diese Weise kann mit ein und demselben Mittel sowohl die Temperatur des Abgasstromes berücksichtigt werden, nämlich durch die mehr oder weniger starke Ausdehung und Krümmung der Bimetallwendel, μ als auch andererseits der erhöhte Kaminzug berücksichtigt werden, der unabhängig von der Steuerung durch die Bimetallwendel die Schwenkklappe in der oben beschriebenen Weise bewegen kann. Dabei wird je nach den örtlichen Gegebenheiten die Gewichtsbedingung einjustiert, d. h. entweder eine entsprechend exzentrisch gelagerte Schwenkklappe oder eine mit einem entsprechenden Ausgleichsgewicht versehene Klappe eingesetzt Abhängig vom Kaminzug wird die Schwenkklappe also in eine um so steilere (bei horizontaler Anordnung), d h. den Querschnitt des Abzuges drosselnde Stellung geschwenkt und damit der Durchlaßquerschnitt für die Absage um so mehr beschnitten, je stärker der Kaminzug ist Andererseits hat die Klappe stets die Tendenz, sich infolge des Gewichts, insbesondere des Ausgleichsgewichts, in Richtung Öffnungsstellung zu bewegen. Dies ist auch aus Sicherheitsgründen u.a. dann wichtig, wenn die Bimetallwendel brechen würde. Die Schwenkklappe würde dann selbständig öffnen, so daß jegliche Vergiftungsgefahr ausgeschlossen ist. Das Ausgleichsgewicht ist bevorzugt so angeordnet und ausgelegt, daß sich die Kraft, welche dem Kaminzug entgegenwirkt, bei sich öffnender Klappe kontinuierlich verringert.

Der Bügel stellt eine zusätzliche Sicherung in dem Sinne dar, als bei außergewöhnlich hohem Kaminzug die Schwenkklappe nicht vollständig in die Schließstellung zurückkehrt. Der Bügel hält dann in definierter Weise die Schwenkklappe in einer gewissen Öffnungsstellung fest. Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schwenkklappe über Lochplatten in Nuten im Stab gelagert ist. Die Behandlung eines Rundstabes, nämlich Anbringung z. B. eines Schraubenzieherschlitzes an einem Ende sowie Einstechen von Nuten an beiden Enden, ist ein preiswerter Arbeitsgang, der auch bei der Massenfabrikation nicht zu einer Verteuerung des erfindungsgemäßen Gerätes führt.

Vorteilhaft ist ei, gemäß der Erfindung auch, wenn der Abgasstutzen im Bereich des Stabes eine zylindrische Einprägung aufweist. Besteht der Mantel oder das Gehäuse der erfindungsgemäßen Einrichtung z. B. aus einem zylindrischen Blech, dann läßt sich der Stab mit der A"ßenbefestigung an diesem Zylinder, z. B. mit einer Mutter, durch die vorstehenden Maßnahmen so versenken, daß keine Teile radial über den Zylindermantel nach außen herausstehen. Man kann dann die gesamte Vorrichtung mit Vorteil z. B. in einen ortsfesten Abgasstutzen einschieben oder ansetzen.

Aus dem Prospekt »Diermayer's gelenklose Abgasklappe für Gaswasserheizer« vom Juni 1955 ist zwar auch eine Abgasklappe mit einer zylindrischen Einschnürung gezeigt. Diese befindet sich aber am Ende der Klappe und dient lediglich zum Befestigen, vorzugsweise Festklemmen, und dient folglich einem anderen Zweck als das Versenken der Befestigungseinrichtungen des Stabes im zylindrischen Mantel gemäß der Erfindung.

Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung kann also bei konstanter Brennleistung selbst bei kurz- oder längerzeitigem, erhöht auftretendem Kaminzug die Verschlechterung der Heizanlage vermieden werden. Die Maßnahmen gemäß der Erfindung sorgen dafür, daß sich die Schwenkklappe bei steigendem Kaminzug in Schließstellung bewegt. Man könnte zwar annehmen, daß bei erhöhtem Kaminzug eine Abkühlung der Bimetallwendel und damit eine Bewegung der Schwenkklappe in Richtung Schließstellung erfolgt, diese Überlegungen haben sich in der Praxis aber nicht bestätigt, und zumindest handelt es sich um einen sehr schwachen und tragen Effekt. Durch die Erfindung ist

also sichergestellt, daß nciht erst die Abkühlung der Bimetallwendel bei verstärkt auftretendem Kaminzug abgewartet werden muß, um die Klappe in größere Drosselstellung zu bewegen. Vielmehr kann sich die Schwenkklappe durch die lose Anordnung neben dem zweiten Ende der Bimetallwendel ohne Verzögerung auch bei kurzzeitigem Kaminzug-Stoß abheben und in Richtung Schließstellung bewegen.

Ein Ausführungsbeispiel geht aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor. Es zeigt

F i g. 1 schematisch im Querschnitt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Bimetallwendel und Schwenkklappe, etwa in Richtung der Pfeile 1-1 der Schnittansicht in Fig.2 HACAliAn

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F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung mit der zylindrischen Einprägung, Ausgleichsgewicht und loser Anbringung der Schwenkklappe an dem ortsfesten Rundstab,

F i g. 3 schematisiert die Betriebsstellung der Vorrichtung im kalten Zustand,

Fig.4 eine ähnliche Ansicht wie in Fig.3, wobei jedoch das Heizgerät mit einer minimalen Belastung betrieben wird und

F i g. 5 die gleiche Darstellung wie bei den F i g. 3 und 4, wobei jedoch das Heizgerät mit maximaler Leistung betrieben wird.

In einem als zylindrisches Rohrstück ausgebildeten Abgasstutzen 1 ist in der zylindrischen Einprägung 2 ein Rundstab 3 befestigt, der an seinen beiden Enden Nuten 4 aufweist. An seinem Ende ist der Rundstab mit einem Außengewinde 5 versehen. Dort befindet sich außerdem - nicht dargestellt — ein Schraubenzieherschlitz zum Verdrehen des Rundstabes 3.

Auf dem dem Außengewinde 5 gegenüberliegenden Ende des Stabes 3 ist das eine Ende 6 einer Bimetallwendel 7 in einen Schlitz 8 eingeschoben, wodurch die Bimetallwendel 7 an ihrem einen Ende am Stab 3 festgelegt ist.

Das andere Ende 9 der Bimetallwendel 7 steht vom Stab 3 frei ab und ragt mit Spie! in einen an der Schwenkklappe 10 angebrachten Bügel 11. Dieser gestattet ein Drehen der Schwenkklappe 10 mit großem Spiel um den Stab 3, z. B. mittels zweier in den Nuten 4 laufender, nicht dargestellter, an der Schwenkklappe 10 befestigter Lochplatten. Selbst bei unveränderter Stellung der Bimetallwendel 7 kann sich die Schwenkklappe 10 also in beschränktem Maß drehen. Zum Beispiel kann man sich vorstellen, daß das Ausgleichsgewicht 12 aus dem in Fig. 2 dargestellten Zustand die Schwenkklappe 10 im Gegenuhrzeigersinn so weit dreht, bis das frei abstehende Ende 9 der Bimetallwendel 7 in Anlage an die Schwenkklappe 10 kommt und diese festhält.

Zunächst wird die Bimetallwendel 7 in den Schlitz 8 des Stabes 3 eingeschoben. Dann setzt man den Stab 3 in die zylindrische Einprägung 2, nachdem zuvor die Schwenkklappe 10 mit großem Spiel drehbar am Stab 3 angeordnet worden ist. Die Bimetallwendel 7 wird nun in kaltem Zustand vorgespannt. Die Vorspannung errechnet sich aus der Temperatur des Abgasstromes,

ίο z. B. bei einer Belastung von 30% einerseits und 100% andererseits und aus dem Winkel, in weichem die Schwenkklappe 10 bei 30° Belastung und 1 mm Wassersäule Schornsteinzug stehen muß, um den richtigen Querschnitt für das abfließende Abgas freizugeben.

Beträgt der Einstellwinkel z. B. 30°, dann findet man bei einer Ausführungsform, daß bei einer 30%igen Belastung des Heizgerätes die Temperatur 180° beträgt, während sie bei einer 100%igen Belastung 300⁰C beträgt. Die Schwenkklappe 10 bewegt sich demnach für 120⁰C Temperaturdifferenz um 60 Winkelgrade, also pro Winkel für 2° C. Von der geschlossenen Stellung bis zur Stellung bei 30° Belastung des Heizgerätes hat man also 30° Winkelstellung, welche 60⁰C Temepratur entsprechen. Die Schwenkklappe 10 muß also mit einer Temperaturdifferenz von 180⁰C-60⁰C = 120⁰C vorgespannt werden, was bei einer Raumtemperatur von 20° C ebenfalls einer Vorspannung von 50 Winkelgrad in kaltem Zustand entspricht.

Das Ausgleichsgewicht 12 wird dabei zweckmäßig angeordnet und ausgelegt, daß die Kraft, welche dem Kaminzug entgegenwirkt, sich bei sich öffnender Klappe kontinuierlich verringert. Damit sich die Schwenkklappe 10 bei extremem Kaminzug nicht zu weit schließen kann, schlägt der Bügel 11 an das frei abstehende Ende 9 der Bimetallwendel 7.

In den Figuren ist der Abgasstrom jeweils durch den Pfeil 13 dargestellt. Die Vorspannung der Bimetallwen-

4(i del 7 ist gemäß F i g. 3 so geregelt, daß die Schwenkklappe 10 im kalten Zustand die am weitesten geschlossene Stellung einnimmt Steigert sich die Temperatur bei zunehmender Leistung des Heizgerätes, allerdings minimaler Belastung, dann kann sich die Schwenkklappe 10 in die in Fig.4 mit ausgezogenen Linien gezeichnete Stellung bewegen. Bei maximaler Heizleistung des Gerätes gestattet die Bimetallwendel 7 die Bewegung der Schwenkklappe 10 in die Stellung gemäß F i g. 5. Die in den F i g. 4 und 5 mit ausgezogenen Linien gezeigte Klappenstellung entspricht einem Kaminzug von 1 mm, während die mit gestrichelten Linien gezeigten Stellungen einem Kaminzug von 5 mm Wassersäule entspricht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abgassteuereinrichtung für gasbeheizte Geräte, mit einer im Abgasstutzen in einem Tragteil drehbar gelagerten Schwenkklappe und einem im Tragteil befestigten, den Abgasstutzen durchdringenden Stab, der von einer Bimetallwendel umwunden ist, die mit dem einen, ersten Ende am Stab befestigt ist und mit ihrem anderen, zweiten Ende auf die Schwenkklappe einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (9) der Bimetallwendel (7) lose an der gewichtsbedingt in Richtung Öffnungsstellung drängenden Klappe (10) anliegt, damit sich die Klappe (10) bei verstärktem Zug in schließendem Sinne zurückbewegen kann.

2. Abgassteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (3) exzentrisch zur Schwenkklappe (10) angeordnet ist und diese in Draufsicht in einen größeren und in einen kleineren Teilkreis unterteilt ist und/oder daß ein Ausgleichsgewicht (12) an einem der beiden Teilkreise befestigt ist.

3. Abgassteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schwenkklappe (10) ein das zweite Ende (9) der Bimetallwendel (7) mit Spiel aufnehmende Bügel (11) als zusätzliche Sicherung bei außergewöhnlich starkem Kaminzug befestigt ist.

4. Abgassteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkklappe (10) über Lochplatten in Nuten (4) im Stab (3) gelagert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstutzen (1) im Bereich des Stabes (3) eine zylindrische Einprägung (2) aufweist.