DE3340848A1

DE3340848A1 - Brennstoffbeheizte waermequelle

Info

Publication number: DE3340848A1
Application number: DE19833340848
Authority: DE
Inventors: Peter 5632 Wermelskirchen Friedrich; Kurt 5067 Kürten Pelzer
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1982-11-18
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1984-08-02

Description

Brennstoffbeheizte Wärmequelle
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine brennstoffbeheizte Wärmequelle gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Solche brennstoffbeheizten Wärmequellen sind als sogenannte kaminlose Umlauf- oder Durchlaufwasserheizer bekanntgeworden, die zur Speisung einer Heizungsanlage und/oder eines Brauchwasserbereiters dienen, Zur Zuluft-und Abgasfiihrung dient eine konzentrische Rohreinheit, die eine Außenwand des Aufstellungsraumes der Wärmequelle durchdringt.
Wird nun unabhängig vom Belastungszustand des Gerätes, das heißt von der augenblicklich verbrauchten Gasmenge, stets der gleiche maximale Luftdurchsatz durch die Verbrennungskammer geleitet, so sinkt der thermische Wirkungsgrad der Wärmequelle erheblich. Zur Anpassung an die Teillastbedingung ist es möglich, den Lüfter seinerseits mit Teillast zu betreiben. Das bedingt aber einen drehzahl gesteuerten Antriebsmotor und damit einen relativ hohen Aufwand zur Steuerung der Wärmequelle.
Es ist weiterhin bekannt, den Lüfter auf die Maximalleistung auszulegen, aber inittels einer Bypaßklappe einen Teil des Luì-tdurchsatzes an der Wärmequelle vorbei zuführen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung für die Bypaßklappe einer solchen brennstoffbelieizten Warmequelle zu finden, die auf einfache technische art und Weise eine Wirkungsgradanhebung im Teillastbereich bewirkt.
Die Lösung dieser Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der diesem An spruch nachgeordneten Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Austührungsbeispiel der Erfindung anhand aer Figuren eins bis fünf der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigen eine Querschnittsprinzipdarstellung durch die brennstoft'beheizte Wärmequelle in deren Arbeisstellung und bauliche Details der Klappenauführung.
Die brennstotfbeheizte Wärmequelle weist ein Außengehäuse 1 auf, das in seinen Inneren 2 in einem Abstand 3 ein inneres Gehäuse 4 einer yerbrennungskammer umgibt. Innerhalb der Verbrennungskammer ist ein nicht dargesteller Gasbrenner und ein Wärmetauscher 5 angeordnet. Oberhalb des Wärmetauschers 5 bildet die Verbrennungskammer 4 eine Abgassemmelhaube 6, die eine Auslaböffnung 7 aufweist, die von aem Gehäuse 8 eines Lüfters 9 abgedeckt ist und die aus der Abgasauslaßöffnung der Verbrennungskammer 4 die Einlaßöffnung für den Lüfter bildet. Eine Ausyanysöffnung des Lüfters ist mit einem Abgasrohr 10 verbunden, das an der Oberseite das Außengehäuse 1 durchsetzt. Das Abgasrohr 10 ist konzentrisch umgeben von einem Frischluftrohr 11, der kingraun 12 zwischen beiden dient als Frischluftzufuhrrohr. Der Ringraum 12 ist innerhalb des Abstands 3 zu einer Frischluftkammer 13 geführt, in der zwei Ausnehmungen 14 und 15 angeordnet sind. Die Ausnehmunnen i4 und 15 sind von zwei Klappen 16 und 17 verschließbar, die von einer gemeinsamen Betätigungsvorrichtung 18 betätigbar sind. Die Betätigungsvorrichtung für die beiden Klappen ist gegenläufig. Wenn die eine Klappe maximal ge,iffnet ist, ist die andere geschlossen und urngekehrt. Ist die eine halb geöffnet, ist die andere auch halb gejffnet. Die betätigungsvorrichtung 18 ist an einem nicht dargestellen Stellmotor eines Brennstoff-/Luftverhältnisreglers angeschlossen.
Die cben beschriebene Wärmequelle beziehungsweise ie Klappe weist folgende Funktion auf: ber Antriebsmotor des Lüfters 9 ist so ausgelegt, daß seine Maximalleistung dem maximalen Luftdurchsatz durch die Verbrennungskammer 4 und damit der maximalen Wärmeleistung der Wärmequelle genügt. Um die Maximalleistung zu erzielen, ist über die Betätigungsvorrichtung 1.9 die Ausnehmung 15 von der Klappe 17 geschlossen, während sich aie Klappe 1o in ihrer maximalen Öffnungsstellung befindet. Geht nunmehr die Wärmequelle in Betrieb, so lauft als erstes der Lüfter 9 an und fördert einen Luftdurchsatz über den Ringraum 12, die Ausnehmung 14 den Abstand 3 in das unten offene Innere der Verbrennungskammer 4.
Der Sauerstoff der Lutt oxidiert den Brennstoff, die Abqase des Brenners durchsetzen unter Wärmeabgabe den Wärnetauscher 5 und sammeln sic im Innenraum der Abgassaminelhaube 6. Von hier werden sie vom Lüfter abgesaugt und durch das Ahgasrohr 10 in die Atmosphäre zurückgegeben. zieht nun nach ocm Start die Wärmequelle auf Vollast, bleiben die beschriebenen Verhältnisse unverändert.
Stellt sich jedoch eine Teillastbedingung ein, so resultiert entsprechend der Teilleistung ein Drosselbefehl für die Klappe 16 und ein Öffnungsbefehl für die Klappe 1/.
Bei unverändert bleibender Leistung des Lüfters 9 wird nunmehr ein Teil des Frischluftstroms unter Umgehung des Innenraums der Verbrennungskammer 4 und des Wärme tauschers 5 direkt über die teilweise geöffnete Ausnehmung 15 direkt zur Öffung 7 gegeben. Diese Luft nimmt an der Verbrennung nicht teil und durchsetzt auch nicht den Wärmetauscher. Somit wird dem Teillastqasdurchsatz des Brenners ein Teillastluftdurchsatz zugeordnet, so daß die Verbrennung mit dein maxilualen Wirkungsgrad arbeitet.
Je weniger Leistung der Wärmequelle abverlangt wird, um so größer ist die Drosselstellung beziehungsweise Schließstellung der Klappe 16 und die Öffnungsstellung der Klappe 17. In der Ruhestellung befindet sich die Klappe 17 in der Schließstellung, damit der gesamte Luftstrom bei Wiederanlauf über den Wärmetauscher gehen muß.
Hierbei wird iiber eine Luftmangelsicherung geprüft, ob der kg über den Wärmetauscher nicht verschmutzt ist.
Die Ausführunq und der Antrieb der Klappe geht aus den Figuren zwei und funf hervor.
die in Figur zwei in ihrer Gesamtheit dargestellte brennstoffbeheizte Wärmequelle 101 weist ein äußeres Gehäuse 102 auf, das eine Rückseite 103 und eine Vorderseite 104 besitzt, wobei die Vorderseite durch zwei übereinander angeordnete Türen 105 und 106 abgedeckt ist. Im Innenraum 107 des äußeren Gehäuses 1U2 ist eine nach außen zur Atmosphäre hin gasdichte Verbrennungskammer 108 angeordnet, die nur über eine Einheit 109, die ein konzentrisches Rohr aufweist, mit der Außenatmospilare in Verbindung steht. Die Einheit 109 weist ein innenliegendes Abgasabfuhrrohr 110 und ein auSenliegendes Zuluftrohr 111 auf, wobei die eigentliche Zuluftzufdhrung einen Ringspalt aufweist, er sich zwischen dem Innenmantel des Auljenrohres 111 und dem Außenrnantel des Innenrohres 110 erstreckt. Dieser Zuluftkanal geht in einen an der Rückseite der Verbrennungskammer 108 senkrecht nach unten fahrenden Leitkanal 112 über, der an der Unterseite 113 im Rahmen einer Einlaßöffnung 114 in den Innenraum 115 der Verbrennungskaralmer einmündet. Im Innenraum 115 der Verbrennungskammer ist ein Wärmetauscher lló mit einem ihn nach unten verlängernden Heizschacht 117 angeordnet wobei letztere beide den eigentlichen Innenraum 115 bilden. Den aus Kupfer gebildeten Wärmetauscher 116 durch setzt e-ine nicht weiter daryestellte Rohrschlange, die außerdem um den heizschacht 117 außen herumgewickelt ist.
Durch diese Rohrschlange fließt ein autzuheizendes Fluid, beispielsweise das Wasser einer Heizungsanlage oder sanitäres Brauchwasser, das aufzuheizen ist. Oberhalb des Wärmetauschers 116 befindet sich eine Abgassammelkammer 118. auf der ein Geblase 119 angeordnet ist, das von einem Motor 12U angetrieben wird. Der Abgasauslab des Geb 1 a"ses 119 steht mit dem Innenraum des inneren Rohres 11( in Verbindung. An der Unterseite 113 des Heizschachtes 117 ist ein Brenner 21 angeordnet, der über eine Brennstoffzufuhrleitung 122 aus einem nicht weiter dargestellten Gas- oder Ölreservoir gespeist ist. Unterhalb des Heizschachtes, der initsamt dem Wärrnetauscher und der Abgassammelhauße 118 von der oberen Tür 105 abgedeckt ist, befindet sich ein Raum 123, in dem alle Meß-, Regel- und Steuerinstrumente der Wärmequelle untergebracht sind.
Dieser Raum ist im wesentlichen von der Tur 106 abgedeckt. Im Bereich der Rückseite 103 der Wärmequelle ist zw i schein der Rück sei te der Verbrennungskammer 108 und der Gehäuserückwand 102 ein Ausdehnungsgefaß 124 angeordnet.
Die rückseitige Trennwand 125 der Verbrennungskammer, die zugleich als Wand fur den Leitkanal 112 wirkt und gleichzeitig lltickwand des Heizschachtes ist, weist in ihrem oberen Bereich 126 eine Bypaßöffnung 127 auf, der eine Bypaßklappe 128 zugeordnet ist. Die Bypaßöffnung 127 verbindet den Anfang ues Zuluftleitkanals 112 mit dem Innenraum der Abgashaube 11:, stellt oemgemäß einen Kurzschluß für die eigentliche Verbrennungskammer dar.
Form und Ausbilduny der bypaßöffnung beziehungsweise der Bypaßklappe gehen aus der Figur drei besser hervor. Der Leitkanal 112 ist strömungsmäßig an den Ringraum 129 zwischen den beiden Rohren 11u und 111 angeschlossen. Der Durchtritt der Bypaßöffnung 127 steht senkrecht zun Durchlaßquerschnitt des Leitkanals 112. Die beiden Öffnungen bilden sorbit einen Winkel von 900. Die Bypaßklappe 12u ist als doppelarmiaer Hebel ausyebildet, der eine Hebel arm 130 ist der Bypaßöffnung 127 zugeordnet, der anaere Hebelarin 131 dem Durchlaßquerschnitt des Leitkanals 112. Die beiden Arme können ein gemeinsames Teil bilden, das um eine Schwenkachse 132 beweglich ist, die im Bereich der Rückwand 125 gelagert ist. Die beiden Arme 130 und 131 bilden bevorzugt einen stumpfen Winkel. Dieser Winkel ist demgemälb größer als der Winkel zwischen der Bypaßöffnung und dem senkrechten Kanalquerschnitt des Leitkanals 112. wird die Bypaßklappe durch zwei verschiedene Klappenelemente gebildet, die im Rahmen der Achse 132 aneinander und gegenüber dem Gehäuse der Wärmequelle gelagert sind, so ist eine Abstandshalterung 133 vorgesehen, die in O'sen 134 beziehungsweise 135 an beiden Klappenteilen angreift.
Die Welle 132 und die Lagerung der beiden Klappenelemente 136 und 137, die gleichbedeutend mit den Armen 130 beziehungsweise 131 sind, geht aus der Figur vier hervor.
In dem Bereich, in dem die beiden Klappenelemente 136 unü 137 aneinanderstolhen, sind sie mit einer Zahnullg versehen, wobei die stehengebliebenen Stege um die Achse 132 herumgeschlungen sind, uriu zwar jeweils in Ausnehmung des anderen Klappenelementes. Die Ose 135 und die Halterung 133 sind gut ersichtlich. Die Halterung 133 ist ein gekrümmter Draht, in den ein ausgestanzer Lappen 135 eingehängt ist.
Aus der Figur funf geht der Antrieb der Bypaßklappe naher hervor. An einem der beiden Arme 130 oder 131 der Abqasklappe ist eine kuckstellfeder 138 eingehangt, derer hiderlager 139 an der Rückwand 103 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel greift die Rückstellfeder am Hebelarm 130, und zwar an der Stelle 137 an, an der gleichermaßen ein Seil 140 befestigt ist. Das Seil 140 ist über zwei ollen 141 und 142 qeführt und umgelenkt, wobei diese bei den Kollen yehdusefeste Achsen aufweisen. Die Achse der Rolle 140 liegt auf einem Blechwinkel 143, auf dem noch eine weitere Rolle 144 mit ihrer Achse drehbeweglich gelagert ist. Zwischen en beiden Kollen 142 und 144 bildet das Seil eine Schleife 145, indem es um eine beweglich gelagerte Rolle 146 herumgeschlungen und im Punkt 147 mit der Rolle 146 test verbunden ist. Diese Rolle dient als Stellantrieb der zugeordneten Gasregelarmatur.
Das Seil gelangt anschließend über eine dem Gehäuse 102 zugeordnete mit ihrer Achse feste Rolle 148 zu einer losen Rolle 149 und von dort zu einem Fixpunkt 150 am úehäuse 102. Die lose Rolle 149 ist am Ende eines Hebelarms 151 eines zweiarmigen bei 152 drehbeweglich gelagerten hebels 153 befestigt, der mit einem Stellglied 155 zusarnmenwirkt. Das Stellglied 155 kann zum Beispiel abgeleitet sein vom Stellglied des Teillastschalters aer Wärmequelle.
Am Ende des zweiten Hebelarms 154 wird mit der Steilschraube 1£6 der Stellweg vom Stellglied 155 entsprechend uer Teillast der Wärmequelle begrenzt.
Durch die Übersetzung der Hebel arme 151 und 154 beziehungsweise den Antrieb des Seils auf die lose Rolle gelinyt eine Veränderung der Übersetzung des Stellantriebs in Relation zum Drehwinkel der Klappe. So ist es moglich, auch bei kleinen am Stellglied 155 nur zur Verfugung stehenden Stellwegen große Schenkwinkel der Bypaßklappe 128 zu erzielen - Leerseite -

Claims

Ansprüche 1. Brennstoffbeheizte Wärmequelle mit einem in einer Verbrennungskammer angeordneten, von einem Brenner beaufschlayten Wärmetauscher, bei der die Verbrennungskammer nur über eine Luftzufuhr-und eine Abgasabfuhrleitung mit der Atmosphäre in Verbindung steht, zwischen denen eine den Wärmetauscher umgehende Bypaßklappe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, das die Bypal5klappe (17) mit einer weiteren Luftklappe (16) stellungsmäßig gekoppelt ist, die in einer Luftzuführung (12/3) zur Verbrennungskammer (14) angeordnet ist.
2. ßrennstoftbeheizte Wärmequelle nach Anspruch eins, dadurch gekennzeichnet, dafb die Klappen (16, 17) so ausgelegt sind, damit ihre Stellbewegungen gegenläufig sind.
3. drennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch eins oder zwei, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schlielistellung der einen Klappe die andere in ihre maximale Uffnungsstellunq geht und umgekehrt und daß beide Klappen von einer gemeinsamen Stellantrieb (18) von einem Stellmotor betätigt werden.
4. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach einem der Ansprüche eins bis drei, dadurch gekennzeichnet, da im Ruhezustand und wahrend des Anlaufes der Wärmequelle die bypaßklappe (17) ihre Schließstellung und die Luftklappe (16) ihre offnunqsstellung einnehmen.
5. Brennstoffbeheizte Wärmequelle mit einem in einer Verbrennungskammer angeordneten, von einem Brenner beaufschlagten Wärmetauscher, bei der die Verbrennungskammer nur über eine Luftzufuhr-und eine Abgasabfuhrleitung mit der Atmosphäre in Verbindung steht, zwischen denen eine den Wärmetauscher umgehende Bypaßklappe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßklappe (128) als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, dereg einer Arm (131) die weitere Luftzufuhrleitu ng (112) stromab der im Zuluftweg angeordneten Klappe und deren anderer Arm (130) die Durchlaßgröße des Bypasses (127) beherrscht.
6. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch fünf, dadurch gekennzeichnet, dalj die Stellung der Arme (13ú, 131) der Bypal3klappe (128) so ge wählt ist, daß bei Verschluß des Bypasses (127) die weitere Frischluftleitung, (112) offen ist.
7. drennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch fünf oder sechs, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Bypaßklappe (128) ein Seilzug (140) mit Federrückstelluny (138) vorgesehen ist.
8. Brennstoffbehei zte Wärmequelle nach Anspruch sieben, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anlenkung des Seilzugs (140) von einem Stellglied (155) eine lose Rolle (149) vorgesehen ist.
9. Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch sieben oder acht, dadurch gekennzeichnet, daß die lose Rolle (149) für den Seilzug (140) auf einem zweiarmigen Hebel (153) angeordnet ist.

1(). Brennstoffbeheizte Wärmequelle nach Anspruch sieben oder acht, dadurch gekennzeichnet, dalS die beiden Arme (130, 131) der Bypaßklappe (128) zueinander einen stumpfen Winkel bilden, wenn die Bypaßöffnung (127) und die weitere Luftleituny (112) zueinander senkrecht stehen.