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Dkfm. Pierre Nibelle in Wien (Österreich)
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Franz Lindmayr in Wien (Österreich) Durch einen mit Gas betriebenen
Brenner beheiztes Gerät Die Erfindung bezieht sich auf ein durch einen mit Gas betriebenen
Brenner beheiztes Gerät für die Erwärmung eines in einem Mediumraum befindlichen
flüssigen oder gasförmigen Mediums, wie beispielsweise Durchlauferhitzer, Boiler
oder Lufterhitzer. Bei Verwendung von atmosphärischen Brennern ist der Wirkungsgrad
von solchen Geräten, wie Umlauf- bzw. Durchlauf-Wasserheizern, Heizkesseln und Raumheizgeräten
von der Belastung des Brenners abhängig. Der Mengendurchsatz an Brenngas-Luft-Gemisch
durch den Wärmetauscher bleibt auf Grund der Auftriebswirkung auch bei sinkender
Belastung etwa konstant, d.h. die Luftzahl steigt ungefähr umgekehrt proportional
zur Leistungsabsenkung. Beträgt beispielsweise die Luftzahl bei Nennbelastung 1,5,
steigt sie bei nur 40 % Belastung auf 3,0 oder sogar darüber an. Der wesentliche
Teil dieser Luftmenge ist für eine einwandfreie Verbrennung der zugeführten Gasmenge
nicht erforderlich, verschlechtert jedoch den Wirkungsgrad der Gasfeuerstätte.
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Weiters sind Strahlungsbrenner mit perforierten oder porösen Brennerplatten,
die eine Gemischkammer, welcher ein Gas-Luft-Gemisch zugeführt wird, begrenzen und
an deren der Gemischkammer abgewendeten strahlenden Oberfläche das Gas-Luft-Gemisch
verbrennt, wobei in Abstand von der strahlenden Oberfläche eine wärmeübertragende
Platte angeordnet ist, bekannt. Solche Strahlungsbrenner werden für Kochherde verwendet,
wobei das zu erwärmende KOchgut in einem Gefäß auf
die wärmedurchlässige
Platte aufgestellt wird.
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Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, bei einem solchen durch einen
mit Gas betriebenen Brenner beheizten Gerät für die Erwärmung eines in einem Mediumraum
befindlichen flüssigen oder gasförmigen Mediums den Wirkungsgrad zu verbessern und
bei verhältnismäßig kleiner wärmeübertragender Fläche einen guten Wirkungsgrad zu
erzielen. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß der Brenner von einem
an sich bekannten Strahlungsbrenner gebildet ist, der wenigstens eine mit quer zu
seiner Oberfläche verlaufenden Poren oder Kanälen ausgebildete Brennerplatte aufweist,
welche eine Gemischkammer, der das Gasluftgemisch in überstöchiometrischem Ausmaß
zugeführt wird, von einem geschlossenen Verbrennungsraum, an welchen ein Abgas schacht
anschließt, trennt, wobei das durch die Poren oder Kanäle der Brennerplatte strömende
Gasluftgemisch im Bereich der dem Verbrennungsraum zugewendeten, strahlenden, Oberfläche
der Brennerplatte verbrennt und daß in Abstand von der Brennerplatte und ungefähr
parallel zu dieser ein Wandteil des Mediumraumes angeordnet ist, welcher eine Wandung
des Verbrennungsraumes bildet. Auf diese Weise werden die Vorteile eines Strahlungsbrenners
mit perforierter oder poröser Brennerplatte, bei welchem in an sich bekannter Weise
eine wärmeübertragende Platte durch die Strahlung erhitzt wird, für die Beheizung
eines Durchlauferhitzers, Boilers, Lufterhitzers od.dgl. ausgenützt. Dadurch, daß
nun diese wärmeübertragende Platte selbst die Wandung des Raumes bildet, in welchem
sich das zu erwärmende Medium befindet, wird ein guter Wärmeübergang auf das zu
erwärmende Medium erreicht. Auf diese Weise wird somit der thermische Wirkungsgrad
wesentlich verbessert.
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Ein Luftzahlanstieg, der primär für die Verschlechterung des Wirkungsgrades
bei atmosphärischen Brennernverantwortlich ist, wird dadurch verhindert, daß bei
einem solchen Strahlungsbrenner die gesamte Verbrennungsluft in überstöchiometrischem
Ausmaß über den üblichen Injektor in die Gemischkammer angesaugt wira, bei dadurch,
daß der Verbrennungsraum geschlossen
ist, ein Sekundärluftzutritt
unterbunden ist. Infolge der geschlossenen Ausbildung des Verbrennungsraumes wird
auch bei zeitweisem Abschalten des Brenners eine Abkühlung des Mediumraumes durch
vorbeiziehende Luft verhindert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Gemischkammer
an mehreren Seiten von ungefähr senkrecht angeordneten Brennerplatten begrenzt,
wobei in Abstand von jeder Brennerplatte ein Wandungsteil des Mediumraumes angeordnet
ist. Vor allem Durchlauf-Wassererhitzer und Heizgeräte sollen möglichst schmal gebaut
sein und eine kleine Grundfläche aufweisen. Die Belastbarkeit der wärmeübertragenden
Platten bei Strahlungsbrennern ist begrenzt. Dadurch, daß die Brennerplatten senkrecht
angeordnet sind, wird eine großflächige Ausbildung der bestrahlten wärmeübertragenden
Platten ermöglicht, ohne die Grundfläche des Gerätes zu vergrößern. Außerdem erfordert
die überstöchiometrische Luftansaugung ein verhältnismäßig langes Venturirohr und
auch dieses kann bei senkrechter Anordnung der Brennerplatten leicht unteryebracht
werden, ohne die Grundfläche des Gerätes zu vergrößern. Auch das bei solchen Strahlungsbrennern
auftretende kurze Flammenbild ermöglicht einen relativ geringen Abstand zwischen
Brennerplatte und Wärmeaustauschfläche bzw. wärmeübertragender Platte, wodurch eine
schmale Ausbildung des Gerätes ermöglicht wird.
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Dadurch, daß die Gemischkammer an mehreren Seiten von senkrecht angeordneten
Brennerplatten begrenzt ist, wird ein Brenner gebildet, der an mehreren Seiten strahlt
und da dieser Brenner nun zur Gänze von der den Mediumraum begrenzenden Wandung
ummantelt ist, wird der Wirkungsgrad noch weiter verbessert. Gemäß der Erfindung
ist die GemischkaflmIer vorzugsweise von zwei ungefähr parallel zueinander angeordneten
Brennerplatten begrenzt. Es kann auf diese Weise die zwischen den beiden Brennerplatten
liegende Gemischkammer in der bei Kochgeräten bewährten Weise ausgebildet sein,
wobei ein Venturirohr tangential in die Gemischkammer einmündet und in einem Ringkanal
geführt wird, und zwar unabhän gig davon, ob die Brennerplatten kreisrund, quadratisch
oder rechteckig sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die
Zuführung des Gas-Luft-Gemisches zu der zwischen den ungefähr senkrechten Brennerplatten
angeordneten Gemischkammer von unten, wobei der oberhalb der Brennerplatten angeordnete
Abgasschacht von Wandungen des Mediumraumes begrenzt ist. Auf diese Weise wird den
Raumverhältnissen gut Rechnung getragen und es wird nicht nur die strahlende Wärme
der Brennerplatten, sondern es werden auch die abströmenden Abgase zur Erhitzung
des zu erwärmenden Mediums ausgenützt.
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Die in Abstand von der strahlenden Oberfläche der Brennerplatte oder
Brennerplatten angeordneten und/oder die den Abgasschacht begrenzenden Wandungen
können hiebei uneben, beispielsweise gewellt, sein, um die Wärmeübertragung auf
das zu erwärmende Medium zu verbessern. Eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragung
auf das zu erwärmende Medium kann gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß
die in Abstand von der strahlenden Oberfläche der Brennerplatte oder Brennerplatten
angeordneten und/oder die den Abgasschacht begrenzenden Wandungen an ihrer dem Abgasraum
abgewendeten Seite mit wärmeübertragenden Rippen ausgebildet sind. Es können auch
an den in Abstand von der strahlenden Oberfläche der Brennerplatte oder Brennerplatten
angeordneten und/oder den den Abgasschacht begrenzenden Wandungen das zu erwärmende
Medium führende Rohrschlangen anliegen. Auf diese Weise kann das in den Rohrschlangen
geführte Medium auf hohe Temperaturen erwärmt werden und es kann gleichzeitig auch
die den Brennraum umgebende Wandung als Raumheizkörper ausgenützt werden.
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Gemäß der Erfindung kann das die ungefähr parallelen Brennerplatten
verbindende Gehäuse der Gemischkammer zweiteiliy ausgebildet und durch eine in einer
zu den Brennerplatten parallelen Ebene liegende Teilfuge geteilt sein, wodurch ein
konstruktiver und herstellungsmäßiger Vorteil erzielt wird.
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Gemäß der Erfindung ist zweckmäßig jede Brennerplatte mit einem Zündbrenner
ausgestattet, welchen Zündbrennern ein gemeinsames Venturirohr für die Ansaugung
des Gemisches zugeordnet ist, welches in der Teilungsebene des Gehäuses der Gemischkammer
geteilt ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
schematisch erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Boiler. Fig. 2 zeigt
eine Ansicht einer Brennerplatte in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1. Fig. 3,
4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen im Teilschnitt entsprechend dem Schnitt
nach Fig. 1.
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Bei der Anordnung nach Fig. 1 und 2 sind Brennerplatten 1 und 2 vertikal
parallel zueinander angeordnet.
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Zwischen den beiden Brennerplatten 1 und 2 liegt die Gemischkammer
3, in welche die Zufuhr des Gas-Luft-Gemisches durch ein Venturirohr 4 erfolgt.
Das Venturirohr 4 mündet tangential in einen Ringkanal 5, in welchem sich eine Strömung
ausbildet, so daß eine gute Vermischung des Gases mit der Luft erfolgt.
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Die Brennerplatten 1 und 2 sind von Rahmen 6 eingefaßt, welche unter
Zwischenschaltung von Dichtungen 7 mit Flanschen 8 der Gemischkammer 3 verbunden
sind. Die Gemischkammer ist durch eine Teilfuge 9 mittig geteilt und aus zwei Hälften
zusammengesetzt. Aus der Gemischkammer 3 strömt das Gas-Luft-Gemisch durch Kanäle
oder Poren der beiden Brennerplatten 1, 2 hindurch, entzündet sich an der äußeren
Oberfläche 10 der beiden Brennerplatten 1 und 2, und die die wärmeübertragende Platte
bildende Innenwandung 11 des Boilers 12 bzw. des Mediumraumes 15 wird durch Strahlung
erhitzt. 21 ist der geschlossene Verbrennungsraum, in welchem sich die Abgase bilden.
Die Abgase strömen aus dem Verbrennungsraum 21 durch einen Abgasschacht 13 aufwärts.
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Dieser Abgasschacht 13 ist gleichfalls von Innenwandungen 14 des Boilers
12 gebildet, so daß auch durch den Abgaskanal das um, beisplelsweine Wasser, im
Medlum@aum 15 erwärmt wird Die Wandungen 11 und 14 siiid gewellt ausgebildet, im
die wärmeübertragende Fläche zu vergrößern und damit der Wirkungsgrad zu verbessern.
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16 ist ein Zündbrenner, welcher von einem abgeschlossenen kleinen
Teil der Brennerplatten 1 und 2 gebildet ist. Diesem Zündbrenner 16 wird ein Gas-Luft-Gemisch
über ein klelneres Venturirohr 17 zugeführt. Über den Abgaskrümmer 18
kann
das Abgas entweder ins Freie geleitet werden oder in den Raum, in welchem das Gerät
aufgestellt ist, austreten.
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Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt einen Durchlauferhitzer. An
der wärmeübertragenden Wandung 19 liegen Rohrschlangen 20 an, durch welche das zu
erwärmende Medium oder ein Teil desselben geführt wird. Die Außenfläche kann nun
beispielsweise als Raumheizkörper dienen.
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Fig. 4 zeigt eine Ausbildung als Durchlauferhitzer, wobei das zu
erwärmende Medium aus einem Raum 22 durch einen zwischen zwei Wandungen 23 und 24
gebildeten Mantelraum hindurchströmt und erwärmt wird.
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Die Ausführungsform nach Fig. 5 zeigt eine Ausbildung, bei welcher
die wärmeübertragende Wandung 25 mit Rippen 26 versehen ist. Eine solche Ausbildung
kann beispielsweise für einen Lufterhitzer Verwendung finden, wobei die Luft bei
27 in den Mediumraum 28 eintritt und nach oben abströmt, wobei wieder auch die Wärme
des Abgasschachtes 13 ausgenützt werden kann.