DE3623103C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/18—Water-storage heaters
- F24H1/20—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
- F24H1/205—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes with furnace tubes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
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- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Durch
lauf- oder Speicherwasserheizer gemäß den Oberbegriffen
der nebengeordneten Ansprüche, wie sie aus dem DE-GM 82 32 300
bekannt sind.
Solche Wasserheizer sind einerseits bekanntgeworden zur
Speisung einer Zentralheizung, also als sogenannte Um
laufwasserheizer, oder zur Erhitzung von sanitärem
Brauchwasser im reinen Durchlaufverfahren. Die Geräte
werden meist als kaminlose Geräte aufgebaut, d. h.
sie beziehen die zur Verbrennung notwendige Luft über
eine Frischluftleitung und führen die Abgase nach Pas
sieren des Wärmetauschers über eine innen in der Frisch
luftleitung liegende Abgasleitung wieder nach außen ab,
wobei der Ventilator in der Abgasleitung liegt.
Bei diesen an und für sich sehr befriedigenden Geräten
mit hoher Energieausnützung tritt in neuerer Zeit die
Schwierigkeit auf, daß sie nicht mehr allen Ansprüchen
bezüglich NOx-Armut der Abgase genügen.
Bei Öl- oder Gas-Gebläsebrennern ist es bekanntgeworden,
den NOx-Anteil der Abgase durch eine Abgasrückführung zu
senken (vgl. DE-Z gwf 126 (1985) 2, Seiten 73 bis 86). Das Prinzip beruht darauf, daß durch die Abgas
rückführung die Temperatur der Verbrennung gesenkt wird,
so daß es nicht mehr zu einer so starken Ausbildung des
NOx-Anteils kommt. Die Abgasrückführung findet dort ihre
Grenze, wo es zu einer unvollständigen Verbrennung kommt,
das heißt, gegenläufig zur NOx-Minimierung ist ein An
stieg der CO-Bildung zu erwarten.
Diese Verhältnisse sind nun nicht ohne weiteres auf
Durchlauf- oder Speicherwasserheizer mit atmosphärischen
Gasbrennern zu übertragen, da hier infolge Fehlens des
Gebläsebrenners nicht der Impuls zur Verfügung steht, um
die Abgase rezirkulieren zu lassen.
Die Erfindung beruht nun darauf, daß erkannt wurde, daß
bei ventilatorunterstützten Wasserheizern diese Möglich
keit doch eröffnet werden könnte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine NOx-Reduzierung im Abgasstrom
bei Durchlauf- oder Speicherwasserheizern mit atmosphä
rischen Brennern, die aber ventilatorunterstützt sind, zu
erzielen. Für die Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß
die aus den
Ansprüche 1, 3, 5 und 6 ersichtlichen Alternativen vorgesehen.
Die Unteransprüche beziehen sich auf weitere be
sonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 einen Durchlaufwasserheizer zur Speisung einer
oder mehrerer Brauchwasserzapfstellen,
Fig. 2 einen Umlaufwasserheizer zur Speisung einer
Zentralheizung und
Fig. 3 einen Speicherwasserheizer zur Versorgung ei
nes oder mehrerer Badezimmer.
Fig. 4 eine Brennerkammer eines Reihenbrenners in per
spektivischer Ansicht,
Fig. 5 eine Brennerkammer in Ansicht von oben und
Fig. 6 eine Variante des Durchlauf- oder Speicherwasserheizers.
In allen sechs Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen je
weils die gleichen Einzelheiten.
Der Durchlaufwasserheizer 1 gemäß Fig. 1 weist ein
äußeres Gehäuse 2 auf, das in einem Abstand 3 ein Gehäuse
einer Brennkammer 4 umschließt. Die Brennkammer 4 weist
an ihrem unteren Einlaßende 5 einen atmosphärischen Gas
brenner 6 auf, der einen Sammelraum und einen Injektor 8
aufweist, in dessen Einlaß 9 eine Gasdüse 10 Gas ein
bläst, das ihr über eine mit einem Ventil versehene Gas
zuleitung 11 zugeführt wird. Die Brennkammer 4 ist an ihrem
oberen Ende 12 durch einen Wärmetauscher 13 abgeschlos
sen, dem aufzuheizendes Frischwasser über eine
Leitung 14 zugeführt wird und dem das erwärmte Frischwasser
über eine Leitung 15 abgeführt wird.
Oberhalb des Wärmetauschers 13 ist ein Abgassammelraum 16
vorgesehen, an den eine Abgasabfuhrleitung 17 angeschlos
sen ist, an deren Anfang ein Abgasgebläse 18 angeordnet
ist. Die Abgasabfuhrleitung 17 kann entweder durch eine Wand
des Aufstellraums in die Atmosphäre geführt sein oder an
einen Kamin angeschlossen sein.
Die Abgasabfuhrleitung 17 ist über einen Zwischenraum 19 umgeben
von einer Zuluft-Zufuhrleitung 20, die entweder von
der Atmosphäre kommt oder an einen Zuluft-Zufuhrschacht
angeschlossen ist. Die Zuluft-Zufuhrleitung 20 kann die
Abgasabfuhrleitung 17 konzentrisch in zylindrischer Formge
staltung umgeben, muß es aber nicht. Die Zuluft-Zu
fuhrleitung 20 mündet an der Oberseite des Gehäuses 2 in
diese, so daß bei förderndem Abgasgebläse 18 Zuluft
über den ringförmigen Zwischenraum 19 von der Atmo
sphäre angesaugt wird, den gesamten Außenraum der Brenn
kammer 4 umspült und am unteren Einlaßende 5 in der Gegend des Gasbrenners
6 in das obere Ende 12 eintritt. Hier ermöglicht
die Zuluft die Verbrennung, indem sie als Sekundärluft
unterstützend einwirkt. Die Primärluft stammt aus der
gleichen Zuluftquelle, tritt jedoch in den Einlaß 9
des Injektors 8 ein, und zwar unter dem Impuls des aus der Gasdüse
10 ausströmenden Brenngases. Diese Luft wird als
Primärluft bezeichnet und vermischt sich mit dem Brenngas im
Zuge des Injektors 8 oder der Mischkammer 7.
Es ist nun eine Zweigleitung 21 vorgesehen,
die an die Abgasabfuhrleitung 17 stromab des Abgasgebläses
18, aber stromauf der Mündungsstelle angeschlossen ist
und die unmittelbar in die Zuluft-Zufuhrleitung 20 ge
führt ist, indem sie in dem Zwischenraum 19 endet. Bevor
zugt ist das Ende als Rohrumlenkung 22 ausgebildet, deren
Auslaß in Strömungsrichtung der zuströmenden Zuluft ge
richtet ist. Im einfachsten Fall kann die Zweigleitung 21 als
Loch dargestellt werden, das in den Außenmantel der Ab
gasabfuhrleitung 17 eingebracht ist. Die Zweigleitung 21 ist
zwischen dem Abgasgebläse 18 und einer Staublende 47 ange
schlossen, wobei die Staublende 47 stromab des Abgasgebläses 18
aber stromauf des Auslasses der Abgasabfuhrleitung 17 in die At
mosphäre angeordnet ist.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 liegt der
Unterschied einmal in der andersartigen Gerätegattung,
die Leitung 14 ist hier nämlich die Rücklaufleitung einer
Heizungsanlage, während die Leitung 15 die Vorlaufleitung
dieser Heizungsanlage ist. In der Rücklaufleitung liegt
eine Umwälzpumpe 30.
Die Zweigleitung 21 ist, wieder
um ausgehend von einer Ausnehmung 31 in der Abgasabfuhrleitung
17, nunmehr in die Mischkammer 7 des Gasbrenners 6 geführt
und endet dort in einem mit einer Vielzahl von Löchern 32
versehenen Rohrende. Die einzelnen Löcher 32 sollen
einer gleichmäßigen Verteilung des rezirkulierenden Ab
gases dienen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das re
zirkulierende Abgas dem Primärluftanteil der brennstoff
beheizten Wärmequelle beigemischt, während die Sekundär
luft hiervon überhaupt nicht betroffen ist.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 handelt es sich
um einen Speicherwasserheizer, der in Abweichung zu den
Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 einen
Wasserspeicher 40 aufweist, dessen Außenmantel mit dem
Brennkammerraum der Fig. 1 und 2 vergleichbar
ist. Der Wasserspeicher 40 wird innen von einem Flammrohr 41 be
grenzt. Zwischen Flammrohr 41 und Speicheraußenwandung bil
det sich der Wasserspeicherraum 42, der einen Ringraum
darstellt. Der Wasserspeicherraum 42 wird an seiner Unterseite
durch einen konkav gewölbten Boden 43 begrenzt, der als
Ring ausgebildet ist und das Flammrohr 41 mit der Außenwand
ringsum verbindet. Dadurch entsteht die eigentliche
Brennkammer 44 erst unterhalb des Bodens 43. In die
Brennkammer 44 reicht der atmosphärische Gasbrenner 6, der
gleichermaßen einen Injektor 8 aufweist. In den Einlaß 9
des Injektors 8 bläst nicht nur die Gasdüse 10 ein, sondern
auch der Auslaß 45 der Zweigleitung 21. Bei diesem
Ausführungsbeispiel wird also das rezirkulierende Abgas
ausschließlich der Primärluft beigemischt.
Aus dieser Figur ist noch ersichtlich, daß in die Gaszu
leitung 11 ein Gasventil 46 eingefügt ist. Das Abgasgebläse
18 ist an der Oberseite des Gehäuses des Wasserspeichers 40 ange
ordnet und es wirkt, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1
beschrieben.
Alle Ausführungsbeispiele unterscheiden sich zum ei
nen in der Wahl des Gerätes und zum anderen in der Wahl
des Einbringungsortes des zurückzuführenden Abgases. Es
muß an dieser Stelle gesagt werden, daß es gleichgültig
ist, bei welchem Gerät an welcher Stelle die Abgasrück
führung erfolgt. Alle drei Rückführungsstellen haben ihre
speziellen Vor- und Nachteile, sie sind nicht an eine
bestimmte Geräteausführung gebunden.
Während beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sowohl
Primär- als auch Sekundärluft gleichermaßen mit rückzu
führendem Abgas beaufschlagt werden, wird nach dem Aus
führungsbeispiel gemäß Fig. 2 das Abgas im
wesentlichen einen Teil der Sekundärluft aufgegeben,
während es nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3
nur der Primärluft beigegeben wird. Der Abgasanteil soll
10% des Abgasmassenstroms betragen.
Es wäre auch möglich, die Abgasrückführung sowohl gemäß
Fig. 1 vorzunehmen als auch zusätzlich alternativ
gemäß den Fig. 2 oder 3. Hiermit wird erreicht,
daß die gesamte Verbrennungsluft, unabhängig von ihrer
späteren Aufteilung als Primär- und Sekundärluft, einen
relativ kleinen Anteil von zugemischtem Abgas aufweist,
etwa 5 %, während der Rest des zuzuführenden Abgases
ausschließlich der Primär- oder Sekundärluft zugeführt
wird. Diese Art der Zuführung richtet sich dann nach den
Ausführungsverhältnissen des Brennraums und des Gasbrenners 6.
Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, kann man auch das
rezirkulierende Abgas ausschließlich dem Sekundärluft
strom beimischen. So zeigt die Fig. 4 eine Brennerkam
mer des Gasbrenners 6, die aus der innenliegenden
Mischkammer 7 und einer sie außen mit Zwischenräumen 50, 50′ umgeben
den Abdeckung 49 besteht. Die Abdeckung 49 bildet an ihrer
Unterseite 51 zusammen mit der Unterseite 52 der Misch
kammer einen Zuführungskanal 53, in den die Zweigleitung
21 einmündet. Das hier zugefügte Abgas steigt in den Zwi
schenräumen 50 und 50′ beiderseits der senkrecht stehen
den Außenwandungen der Mischkammer 7 hoch und mündet in
den obenliegenden Auslässen dieser Zwischenräume 50 und 50′. Die
Mischkammer 7 weist an ihrer Oberseite Brennschlitze 54 mit
relativ großen Durchlässen und jeweils dazwischen Brenn
schlitze 55 mit relativ kleinen Auslaßöffnungen auf, wo
bei letztere zur Erzeugung von Halteflammen dienen. Der
Zwischenraum 50 und 50′, der sich als senkrechter Schlitz dar
stellt, ist nun so gestaltet, daß die Wellentäler 56 dort
liegen, wo ein Haftflammenschlitz als Brennschutz 55 angeordnet ist,
während die Wellenberge 57 dort liegen, wo ein großer
Brennschlitz 54 angeordnet ist. Damit wird erreicht, daß
in den großen Brennschlitzen 54 relativ viel Abgas beige
mischt wird, während den kleinen Brennschlitzen 55, wo
auch nur wenig Gas ausströmt, kleine Abgasmengen beige
mischt werden.
Hierbei ist entscheidend, daß der rückgeführte Abgasstrom
in den Bereich der Flammenwurzel der einzelnen Hauptbren
nerflammen geführt wird. Hierdurch wird eine Art Stufen
verbrennung möglich, da die in der primären Verbrennungs
zone des aus den Brennschlitzen 54, 55 ausströmenden
Gasluftgemisches zusammen mit dem rückgeführten Abgas und
einem partiellen Sekundärluftstrom zu einer leicht unter
stöchiometrischen Teilverbrennung mit niedrigem Tempera
turniveau führt. Der Hauptanteil der Sekundärluft kann
stromabwärts der Austritte des Abgases die Verbrennungs
zone ohne Behinderung erreichen und führt zu einem voll
ständigen Ausbrand der Flamme in einer zweiten
Verbrennungsstufe.
Die Ausbildung der Strömungskante in unmittelbarer Nähe
der Brennerschlitze ist entweder als vertikaler Spalt
(Gerade oder mäanderförmig) ausgebildet oder mit einer
leichten Ablenkung in Richtung auf die Brennerschlitze.
Wichtig ist eine möglichst homogene Mischung von dem Gas
luftgemisch einerseits (Gas und Primärluft) und dem re
zirkulierenden Abgas andererseits im Bereich der
Flammenwurzel.
Die Abgasbeimischung kann je nach konstruktiver Ausbil
dung des Vormischbrenners einseitig oder beidseitig
erfolgen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 handelt es
sich um ein eigentlich kaminloses Gerät, das nur mit
thermischem Abzug der Abgase arbeitet. Hierbei ist in der
Zweigleitung 21 ein relativ kleines Abgasgebläse 18
vorgesehen, das von einem Motor 58 angetrieben wird. Mit
diesem relativ kleinen schwachlastigen Abgasgebläse
gelingt auch hier die Abgasrückführung. Bei diesem Aus
führungsbeispiel braucht keine Staublende 47 in der Abgasabfuhr
leitung vorhanden sein, da der erforderliche Druckunter
schied zum rezirkulierenden Abgas durch das Abgasgebläse 18
selbst aufgebracht wird.
Claims (9)
1. Durchlauf- oder Speicherwasserheizer mit einer
von einem atmosphärischen Gasbrenner beheizten
Brennkammer, über die ein Wärmeaustausch zum
Wasser stattfindet und die unter Zwischenschal
tung eines Gebläses mit einer Zuluftzufuhr-
und Abgasabfuhrleitung verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abgasabfuhrleitung (17)
über eine zur Abgasrückführung vorgesehene Zweigleitung (21) unmittelbar mit der
Zuluftzufuhrleitung (20) verbunden ist.
2. Durchlauf- oder Speicherwasserheizer nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
konzentrischer Abgasab- und Zuluftzuführung die
Zweigleitung (21) durch eine Ausnehmung (31) in der
innenliegenden Abgasabfuhrleitung (17) ausge
führt ist.
3. Durchlauf- oder Speicherwasserheizer mit einer
von einem atmosphärischen Gasbrenner beheizten
Brennkammer, über die ein Wärmeaustausch zum
Wasser stattfindet und die unter Zwischenschal
tung eines Gebläses mit einer Zuluftzufuhr-
und Abgasabfuhrleitung verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abgasabfuhrleitung (17)
mit einem Injektor (8) des Gasbrenners (6) über
eine zur Abgasrückführung vorgesehene Zweigleitung (21) verbunden ist.
4. Durchlauf- oder Speicherwasserheizer nach An
spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zweigleitung (21) im Spalt zwischen Injektorrohr
und Gasdüse (10) mündet.
5. Durchlauf- oder Speicherwasserheizer mit einer
von einem atmosphärischen Gasbrenner beheizten
Brennkammer, über die ein Wärmetausch zum Wasser
stattfindet und die unter Zwischenschaltung ei
nes Gebläses mit einer Zuluftzufuhr- und Ab
gasabfuhrleitung verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abgasabfuhrleitung (17)
über eine zur Abgasrückführung vorgesehene Zweigleitung (21) mit der Oberseite
des Brenners beziehungsweise seiner Mischkammer
verbunden ist.
6. Durchlauf- oder Speicherwasserheizer mit einer
von einem atmosphärischen Gasbrenner beheizten
Brennkammer, über die ein Wärmetausch zum Wasser
stattfindet und die mit einer Abgasabfuhrleitung
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abgasabfuhrleitung (17) über eine zur Abgasrückführung vorgesehene Zweigleitung
(21), in der ein Abgasgebläse (18) vorgesehen
ist, unmittelbar mit der Zuluftzufuhrleitung (20) oder
mit einem Injektor (8) des Gasbrenners (6) oder
mit der Oberseite des Gasbrenners (6) beziehungsweise
seiner Mischkammer (7) verbunden ist.
7. Durchlauf- oder Speicherwasserheizer nach einem
der Ansprüche 1, 3, 5 oder 6, da
durch gekennzeichnet, daß die Abgasbeimischung
ausschließlich in der Primärluft, ausschließlich
in der Sekundärluft oder verteilt auf beide
stattfindet.
8. Durchlauf- oder Speicherwasserheizer nach An
spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasbrenner
(6) als Rostbrenner ausgebildet ist und daß
die einzelnen Brennerkammern des Gasbrenners (6) mit
einer Abdeckung (49) versehen sind, so daß ei
nerseits oder beiderseits der Austrittsöffnungen der Brennschlitze
(54, 55) der Mischkammer (7) des Gasbrenners
(6) Zwischenräume (50, 50′) entstehen, in
die die Zweigleitung (21) mündet, und daß durch
entsprechende Formgebung der Zwischenräume (50, 50′) das Abgas
der Flammenwurzel beigemischt wird.
9. Durchlauf- oder Speicherwasserheizer nach
Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei
unterschiedlich großen Austrittsöffnungen der Brennschlitze
(54, 55) der Brennerkammer die Abdeckung (49)
wellenförmig ausgebildet ist und daß die Wellen
berge den großen Austrittsöffnungen der Brennschlitze (54, 55), die
Wellentäler hingegen den kleinen Austrittsöffnungen der Brennschlitze (54, 55)
zugeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863623103 DE3623103A1 (de) | 1985-07-11 | 1986-07-09 | Durchlauf- oder speicherwasserheizer |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3525024 | 1985-07-11 | ||
DE19863623103 DE3623103A1 (de) | 1985-07-11 | 1986-07-09 | Durchlauf- oder speicherwasserheizer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3623103A1 DE3623103A1 (de) | 1987-03-26 |
DE3623103C2 true DE3623103C2 (de) | 1990-02-08 |
Family
ID=25833973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863623103 Granted DE3623103A1 (de) | 1985-07-11 | 1986-07-09 | Durchlauf- oder speicherwasserheizer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3623103A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4201972A1 (de) * | 1991-01-25 | 1992-07-30 | Vaillant Joh Gmbh & Co | Wasserspeicher |
Families Citing this family (4)
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---|---|---|---|---|
AT399760B (de) * | 1987-09-21 | 1995-07-25 | Vaillant Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur speisung eines gasbrenners mit einem gemisch |
AT397569B (de) * | 1988-03-09 | 1994-05-25 | Vaillant Gmbh | Brenner |
AT397712B (de) * | 1988-08-05 | 1994-06-27 | Vaillant Gmbh | Verfahren und einrichtungen zum rückführen eines abgasanteiles in einen flammenbereich |
AT524888A1 (de) | 2021-03-23 | 2022-10-15 | Mme Eng E U | Ultra-Low-NOx-Brenner |
Family Cites Families (1)
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---|---|---|---|---|
DE8232300U1 (de) * | 1982-11-18 | 1983-02-24 | Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 5630 Remscheid | Brennstoffbeheizte waermequelle |
-
1986
- 1986-07-09 DE DE19863623103 patent/DE3623103A1/de active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4201972A1 (de) * | 1991-01-25 | 1992-07-30 | Vaillant Joh Gmbh & Co | Wasserspeicher |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3623103A1 (de) | 1987-03-26 |
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