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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Heizungsanlage mit Gasbrennern.
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Sie
betrifft insbesondere eine Heizungsanlage mit wenigstens drei Brennern,
die jeweils an eine gemeinsame Gasversorgungsleitung angeschlossen
sind, wobei jeder Brenner unabhängig über eine
absperrbare Verbindung zum gesteuerten Öffnen/Schließen zwischen
der Gasversorgungsquelle und dem Brenner mit Gas gespeist wird,
wobei mindestens zwei verschiedene Brennertypen vorhanden sind,
die sich in ihrer Heizleistung unterscheiden, und diese Brenner
nach verschiedenen wählbaren
Kombinationen, die jeweils einer Leistungsstufe entsprechen, zugeschaltet
werden, wobei die Mittel zum Steuern des Öffnens/Schließens der
Verbindung jedes Brenners beim Übergang
von einer Leistungsstufe N zu einer gewählten Leistungsstufe P das Öffnen der
Verbindung des Brenners oder der Brenner, die für die gewählte Leistungsstufe P einzuschalten
sind, mindestens jedoch das Öffnen
der Verbindungen aller Brenner, die einen auf der Leistungsstufe
N eingeschalteten Brenner von einem auf der Leistungsstufe P einzuschaltenden
Brenner trennen, um ein automatisches Zünden der Flamme jedes Brenners
durch Kontakt des aus diesem Brenner entweichenden Luft/Gas-Gemisches
mit der Flamme eines daneben liegenden Brenners bis zum Einschalten
des auf der gewählten
Stufe P einzuschaltenden Brenners zu ermöglichen und anschließend das
selektive Schließen
der Verbindungen der Brenner, die nicht in der der gewählten Leistungsstufe
P entsprechenden Kombination enthalten sind, steuern.
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Der
Einsatz von Gasbrennern ist heute weit verbreitet, vor allem für die Erwärmung von
Luft, insbesondere in Aufzuchtställen.
Der Hauptnachteil dieser Brenner liegt in ihrem kleinen Leistungsbereich.
Ihre Funktion, die auf dem Zünden
eines Luft/Gas-Gemisches beruht, erfordert die Einhaltung der Anteile
der Bestandteile im Gemisch. Die Gasmenge in der Mi schung kann folglich
nicht um einen großen
Betrag geändert werden,
ohne zu riskieren, dass die Flamme erlischt. Aus diesem Grund werden
heute eher leistungsstarke Brenner verwendet, die häufig ein-
und ausgeschaltet werden, um so die Temperatur zu regeln. Aufgrund
der Trägheit
dieser Brenner ergeben sich daraus Probleme in Bezug auf den Bedienungskomfort.
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Um
einen großen
Leistungsbereich abzudecken, ohne leistungsstarke Brenner zu verwenden,
wurde eine Heizungsanlage mit mehreren Gasbrennern erdacht, die
jeweils die gleiche Leistung aufweisen. In einer solchen Anlage
sind die Brenner in einen so genannten Master-Brenner, der mit einer
Vorrichtung zum Zünden eines
Luft/Gas-Gemisches versehen ist, und so genannte Slave-Brenner ohne
eine solche Vorrichtung unterteilt. Der Übergang von einer Leistungsstufe
zu einer anderen erfolgt durch Einschalten des Brenners, der unmittelbar
neben dem vorher eingeschalteten Brenner liegt. Daraus folgt, dass
das Einschalten der Brenner in einer vorher festgelegten Reihenfolge
in Abhängigkeit
der relativen Positionierung der Brenner an der gemeinsamen Gasversorgungsleitung
erfolgen muss. Obwohl diese Lösung
einen großen
Leistungsbereich abdecken kann, ist die Anzahl der Leistungsstufen
begrenzt und haben die Schritte zwischen den Leistungsstufen einen
konstanten Wert. Das ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die verwendeten
Gasbrenner jeweils die gleiche Leistung aufweisen und dass nur das
Einschalten eines Brenners, der unmittelbar neben einem vorher eingeschalteten
Brenner liegt, in Betracht kommt. Die Brennerkombinationen sind
folglich begrenzt.
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Gleiches
gilt für
den in der Druckschrift FR-A-2 800 847 beschriebenen Brenner mit
mehreren Köpfen, bei
dem die Einstellung der Brennerleistung über die Einstellung der Anzahl
der gespeisten Köpfe
erfolgt. Aufgrund der Gestaltung des Brenners mit mehreren Köpfen muss
ungeachtet der Leistung, mit der der Brenner arbeitet, immer mindestens
eine Gruppe von Köpfen
aus zwei Gruppen von Köpfen
ausgewählt
werden. Das ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Flamme in einem
Be reich vorhanden ist, der die beiden Gruppen von Köpfen überlappt.
Die obligatorische Auswahl von mindestens einer der Gruppen von
Köpfen
verhindert es erneut, mit wenigen Köpfen eine Änderung in einem großen Leistungsbereich
zu erreichen. Die Auswahl aus zwei Gruppen ist aufgrund der Funktionsweise
des Brenners beim Übergang
von einer Leistungsstufe zu einer anderen aus Sicherheitsgründen obligatorisch.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile
zu vermeiden, indem eine Heizungsanlage vorgeschlagen wird, deren
Bauweise eine Änderung
der Leistungen in einem großen
Bereich ermöglicht,
wobei der Wert der Schritte zwischen den Leistungsstufen vom Bediener
frei gewählt
werden kann, sodass ihm eine Vielzahl von Möglichkeiten geboten wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizungsanlage
vorzuschlagen, deren, wenn auch geringe, Anzahl von Brennern eine Änderung
der Leistung innerhalb eines großen Bereichs ermöglicht,
wobei ein optimaler und vollkommen sicherer Betrieb der Vorrichtung
zur Überwachung
der Flamme sichergestellt ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizungsanlage
vorzuschlagen, die einfach gestaltet ist und deren Anzahl von Teilen
reduziert werden kann, ohne die Sicherheit der Baugruppe zu beeinträchtigen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizungsanlage
vorzuschlagen, die eine große
Anzahl von Leistungsstufen für
eine bestimmte Anzahl von Brennern aufweist, wobei jede Leistungsstufe
einer vorher festgelegten Kombination von Brennern entspricht, die
beliebig in der Anlage angeordnet sind.
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Zu
diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung eine Heizungsanlage mit
wenigstens drei Brennern, die jeweils an eine gemeinsame Gasversorgungsleitungen
angeschlossen sind, die wiederum mit einer Gasversorgungsquelle
verbunden ist, wobei jeder Brenner unabhängig über eine absperrbare Verbindung
zum gesteuerten Öffnen/Schließen zwischen
der Gasversorgungsquelle und dem Brenner mit Gas gespeist wird,
wobei mindestens zwei verschiedene Brennertypen vorhanden sind,
die sich in ihrer Heizleistung unterscheiden, und diese Brenner
nach verschiedenen wählbaren
Kombinationen, die jeweils einer Leistungsstufe entsprechen, zugeschaltet
werden, wobei die Mittel zum Steuern des Öffnens/Schließens der
Verbindung jedes Brenners beim Übergang
von einer Leistungsstufe N zu einer gewählten Leistungsstufe P das Öffnen der
Verbindung des Brenners oder der Brenner, die für die gewählte Leistungsstufe P einzuschalten
sind, mindestens jedoch das Öffnen
der Verbindungen aller Brenner, die einen auf der Leistungsstufe
N eingeschalteten Brenner von einem auf der Leistungsstufe P einzuschaltenden
Brenner trennen, um ein automatisches Zünden der Flamme jedes Brenners
durch Kontakt des aus diesem Brenner entweichenden Luft/Gas-Gemisches
mit der Flamme eines daneben liegenden Brenners bis zum Einschalten
des auf der gewählten
Stufe P einzuschaltenden Brenners zu ermöglichen und anschließend das
selektive Schließen
der Verbindungen der Brenner, die nicht in der der gewählten Leistungsstufe
P entsprechenden Kombination enthalten sind, steuern, dadurch gekennzeichnet,
dass die Anlage mindestens eine allen Brennern gemeinsame Vorrichtung
zur Überwachung der
Flamme umfasst und dass die Mittel zum Steuern des Öffnens/Schließens der
Verbindung jedes Brenners beim Übergang
von einer Leistungsstufe zu einer anderen gewählten Leistungsstufe das Öffnen der
Verbindungen aller Brenner der Anlage steuern, um durch automatisches
Zünden
der Flamme eines Brenners durch Kontakt des aus dem Brenner entweichenden
Luft/Gas-Gemisches mit der Flamme eines daneben liegenden Brenners
das Einschalten aller Brenner und anschließend das selektive Schließen der
Verbindungen der Brenner, die nicht in der der gewählten neuen
Leistungsstufe entsprechenden Kombination enthalten sind, zu ermöglichen,
wobei diese Steuerung die Aktivierung der Vorrichtung zur Überwachung
der Flamme durch einen beliebigen der Brenner ermöglicht.
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Die
Anordnung von wenigstens drei Brennern mit unterschiedlicher Heizleistung
ermöglicht
die Anordnung von höchstens
2x Leistungsstufen, wobei x der Anzahl der
Brenner der Heizungsanlage entspricht. Aufgrund dieser großen Anzahl
von Möglichkeiten
von Brennerkombinationen, um variable Heizleistungen zu erreichen,
eignet sich eine solche Heizungsanlage für zahlreiche Anwendungsbereiche.
Die Leistung kann nach Belieben des Bedieners in Abhängigkeit
von der gewählten
Leistungsstufe regelmäßig oder
nicht regelmäßig geändert werden,
wobei der Bediener die Leistungsstufe frei wählen kann.
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Darüber hinaus
kann aufgrund der Funktionsweise der Mittel zum Steuern des Öffnens/Schließens der Verbindung
jedes Brenners der Übergang
von einer Leistungsstufe zu einer anderen Leistungsstufe erfolgen, ohne
dass die Anzahl der Vorrichtungen zur Überwachung der Flamme an den
Brennern vervielfacht werden muss. Daraus ergibt sich somit eine
Anlage mit einer äußerst einfachen
Bauweise. So kann die Vorrichtung zur Überwachung der Flamme allen
Brennern gemeinsam sein und von einem beliebigen der Brenner aktiviert werden,
da beim Übergang
von einer Leistungsstufe zu einer anderen alle Brenner arbeiten.
Daraus folgt während
der Dauer des Übergangs
zwischen zwei Leistungsstufen entweder eine Freisetzung von ausreichend Wärme, um
die Fortsetzung des Betriebs der Vorrichtung zur Überwachung
der Flamme bei einer mit Infrarotstrahlen arbeitenden Vorrichtung
oder eine Aufheizung des Messfühlers
bei einer mit Ionisation arbeitenden Vorrichtung zur Überwachung
der Flamme zu garantieren. Das Einschalten aller Brenner während der Übergangsdauer
ermöglicht
somit einen Übergang
von einer Leistungsstufe zu einer anderen, ohne dass ein gemeinsamer
Brenner zwischen den beiden Leistungsstufen eingeschaltet wird,
wodurch sich die Anzahl der Kombinationen und damit der möglichen
Leistungsstufen erhöht.
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Gleichzeitig
ermöglicht
eine solche Bauweise eine hohe Modularität der Heizungsanlage, die dann
einen großen
Leistungsbereich abdeckt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme
auf die einzige Zeichnung, die eine schematische Darstellung einer
Heizungsanlage gemäß der Erfindung
zeigt, wobei die Heizungsanlage in einen Lufterhitzer mit überwachter
Temperatur eingebaut ist, näher
erläutert.
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Wie
bereits erwähnt,
umfasst die Heizungsanlage, die Gegenstand der Erfindung ist, Brenner 1,
die an eine starre Gasversorgungsleitung 2, im Allgemeinen
aus Metall, angeschlossen sind, die wiederum mit einer beliebigen
Gasversorgungsquelle 3 verbunden ist. Die Baugruppe bildet
eine Vorrichtung, die als Strecke von Gasbrennern 1 bezeichnet
werden könnte.
Die Brenner 1 wirken in herkömmlicher Weise durch Verbrennung
eines Luft/Gas-Gemisches. Die Brenner 1 können atmosphärische oder
dynamische Brenner sein. Eine solche Anlage hat wenigstens drei
Brenner 1. Jeder Brenner 1 umfasst in der bekannten
Weise eine Leitung, die wenigstens einen Einlass für die Primärverbrennungsluft
umfasst und wenigstens die Gaseinblasdüse und einen Raum mit einem
Luft/Gas-Gemisch umfasst, wobei die Leitung in einen Verbrennungsraum
für das Luft/Gas-Gemisch führt. Bei
atmosphärischen
Brennern umfasst die Leitung zwischen der Gaseinblasdüse und dem
Raum mit dem Luft/Gas-Gemisch ein Venturi-Element. Diese Brenner
werden nicht im Einzelnen beschrieben, da in der Literatur zahlreiche
Ausführungsbeispiele
für solche
Brenner zu finden sind.
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Bei
der Heizungsanlage, die Gegenstand der Erfindung ist, werden vorzugsweise
zwei Brennertypen unterschieden, das heißt ein so genannter Master-Brenner,
der mit einer Vorrichtung zum Zünden
des Luft/Gas-Gemisches 4 ausgestattet ist, und so genannte
Slave-Brenner 1, die sich vom Master-Brenner darin unterscheiden,
dass sie keine Vorrichtung zum Zünden
des Luft/Gas-Gemisches aufweisen. Die Vorrichtung zum Zünden des
Luft/Gas-Gemisches 4 wird nicht im Einzelnen beschriebenen,
da sie in der bekannten Weise eine elektrische Vorrichtung zum Zünden mit
einem Widerstand, Funken oder auf andere Weise eine Zündflamme
oder ähnliches
umfassen kann. Jede Heizungsanlage umfasst eine Vorrichtung zur Überwachung
der Flamme 11. Die Vorrichtung zur Überwachung der Flamme 11 ist
somit allen Brennern gemeinsam. Die Vorrichtung zur Überwachung
der Flamme 11 kann eine optische Vorrichtung, eine Ionisationsvorrichtung,
eine Infrarotvorrichtung oder jede andere Vorrichtung umfassen,
die beim Erlöschen
der Flamme das Schließen
der Gaszufuhr der gemeinsamen Gasversorgungsleitung aus der Gasversorgungsquelle
mithilfe eines geeigneten Absperrschiebers bewirkt. Die Vorrichtung 11 ist
vorzugsweise eine Ionisationsvorrichtung, die einen Messfühler und
eine Metallstange umfasst, die den mittleren Brenner überdecken
und sich über
jeden der Brenner erstrecken, die neben dem mittleren Brenner liegen.
Das Zusammenwirken der Vorrichtung zur Überwachung der Flamme 11 mit
den Mitteln zum Steuern der Brenner wird im Folgenden beschrieben.
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Jeder
Master- oder Slave-Brenner 1 ist über die gemeinsame Gasversorgungsleitung 2 und
einen Abzweigstutzen an der Leitung 2 mit der Gasversorgungsquelle 3 verbunden.
Jeder Abschnitt der Verbindung 5 zwischen der Gasversorgungsquelle 3 und
einem Brenner 1 ist mit einem Absperrorgan 6 wie
einem Magnetventil versehen, dass das Öffnen oder das Schließen der
Verbindung 5 zwischen dem Brenner 1 und der Gasversorgungsquelle 3 bewirkt.
Das Öffnen/Schließen der
Verbindung 5 wird mit einer geeigneten Steuerungsvorrichtung
in Abhängigkeit
von der gewählten
Leistungsstufe gesteuert. Die Heizungsanlage umfasst mehrere Brenner 1.
Dabei werden wenigstens zwei Brennertypen 1 unterschieden,
die sich in ihrer Heizleistung unterscheiden. Der Brenner 1 mit
der geringsten Leistung ist vorzugsweise zwischen den beiden anderen
Brennern 1 angeordnet.
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Die
Brenner werden im Betrieb nach vorher festgelegten, beispielsweise
mit einem Programmschalter wählbaren
Kombinationen beliebig zugeschaltet, wobei jede Kombination einer
Leistungsstufe entspricht. So ist eine Heizungsanlage mit vier Brennern
mit unterschiedlichen Heizleistungen vorstellbar. Die erste Stufe
entspricht dem Betrieb des Master-Brenners mit der geringsten Leistung,
die zweite Leistungsstufe der Kombination des Brenners mit der geringsten
Leistung mit dem Brenner mit der direkt darüber liegenden Leistung usw., wobei
die letzte Stufe einer Kombination entspricht, in der alle Brenner
in Betrieb, dass heißt
eingeschaltet sind.
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Die
Heizungsanlage umfasst somit zudem Mittel zur Auswahl einer Leistungsstufe,
die einer vorher festgelegten Kombination von eingeschalteten Brennern
entspricht, aus mehreren Leistungsstufen. Das Auswahlmittel kann
ein Programmschalter sein. So kann bei einer Heizungsanlage mit
vier Brennern, die als B1, B2, B3, B4 bezeichnet werden, die Festlegung
einer ersten Leistungsstufe gewählt
werden, die einer Zufuhr des Luft/Gas-Gemisches an B1 entspricht,
wobei die Verbindungen der anderen Brenner geschlossen bleiben. Es
kann eine zweite Leistungsstufe festgelegt werden, auf der nur der
Brenner B3, der eine andere Leistung als der Brenner B1 hat, eingeschaltet
wird. Auf diese Weise können
weitere Kombinationen festgelegt werden, wobei die Gesamtzahl von
Kombinationen höchstens
2x beträgt,
wobei x der Anzahl der Brenner der Anlage entspricht. So kann es
mit drei Brennern möglich
sein, 8 Leistungsstufen oder 8 Heizgeschwindigkeiten festzulegen
(wobei der Zustand Null, in dem alle Brenner ausgeschaltet sind,
inbegriffen ist), mit vier Brennern 16 Leistungsstufen
usw. Um zum einen die Verringerung der Anzahl von Teilen einer solchen
Heizungsanlage zu ermöglichen
und insbesondere die Anzahl der notwendigen Vorrichtungen zum Zünden des
Luft/Gas-Gemisches 4 beziehungsweise zur Überwachung
der Flamme 11 zu verringern, und um zum anderen die Funktion der
Vorrichtung zur Überwachung
der Flamme 11 zu optimieren, steuern die Mittel 7 zum
Steuern des Öffnens/Schließens der
Verbindungen jedes Brenners beim Übergang von einer Leistungsstufe
N zu einer neuen gewählten
Leistungsstufe P das Öffnen
der Verbindungen 5 aller Brenner 1, um durch automatisches
Zünden der
Flamme eines Brenners durch Kontakt des aus dem Brenner entweichenden
Luft/Gas-Gemisches mit der Flamme eines daneben liegenden Brenners
das Einschalten aller Brenner und anschließend das selektive Schließen der
Verbindungen 5 der Brenner, die nicht in der der gewählten neuen
Leistungsstufe entsprechenden Kombination enthalten sind, zu ermöglichen.
Die Funktion lässt
sich wie folgt zusammenfassen.
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Nehmen
wir eine Anlage mit 4 Brennern B1 bis B4 mit unterschiedlicher Leistung
an, die nebeneinander angeordnet sind, wobei 0 einer offenen Verbindung 5 des
Brenners und F einer geschlossenen Verbindung 5 entspricht.
Dabei entspricht die Leistungsstufe N einer Stufe, auf der nur der
Brenner B1 arbeitet, während die
Leistungsstufe P einer Stufe entspricht, auf der nur der Brenner
B3 arbeitet. Beim Übergang
von der Leistungsstufe N zur Leistungsstufe P muss die Verbindung 5 der
Brenner B2, B3, B4 geöffnet
werden, um das Zünden
von B3 zu ermöglichen,
und anschließend
müssen
die Verbindungen 5 der Brenner B1, B2 und B4 selektiv geschlossen
werden, um die für
die Leistungsstufe P gewählte
Kombination von Brennern zu erhalten.
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Diese
Lösung
ermöglicht
den Verzicht auf Mittel zur Speicherung der Brennerkombinationen,
die mit den Mitteln 7 zum Steuern des Öffnens/Schließen der
Verbindungen gekoppelt werden. So werden zwischen jedem Übergang
von einer Leistungsstufe zu einer anderen alle Brenner durch automatisches Öffnen der
Verbindungen 5 in Betrieb gesetzt. Zum anderen ermöglicht diese
Lösung,
die Aktivierung der Vorrichtung zur Überwachung der Flamme 11 durch
einen beliebigen der Brenner ungeachtet der gewählten Leistungsstufe zu bewirken.
Wenn die gewählte
Leistungsstufe dem Einschalten eines Brenners mit geringer Leistung
entspricht und wenn sich dieser Brenner gegenüber von dem Brenner befindet,
der auf der Leistungsstufe N – 1
eingeschaltet wird, ist, wenn die Brenner einfach nach und nach
eingeschaltet werden, indem nur die Brenner in Betrieb gesetzt werden,
die den Brenner auf der Leistungsstufe N – 1 von dem Brenner auf der
Leistungsstufe N trennen, nicht sichergestellt, dass die Vorrichtung
zur Überwachung
der Flamme nach dem Erlöschen
der Brenner nach dem Übergang
eine ausreichende Temperatur aufweist. Um die Aufheizung der Vorrichtung
zur Überwachung
der Flamme ungeachtet der gewählten
Leistungsstufen zu bewirken, ermöglicht
folglich die Tatsache, dass alle Brenner während der Übergangsdauer und des Übergangs
von einer Leistungsstufe zu einer anderen in Betrieb gesetzt werden,
die Aufheizung der Vorrichtung zur Überwachung der Flamme oder
die Freisetzung einer ausreichenden Wärme, um eine optimale Funktion
der Vorrichtung zur Überwachung
der Flamme sicherzustellen. Dank dieser Funktionsweise wird es möglich, von
einer Leistungsstufe zu einer anderen überzugehen, indem ein erster
Brenner, der sich auf der Leistungsstufe N – 1 befindet, und ein Brenner, der
sich sehr weit vom ersten Brenner auf der Leistungsstufe N befindet,
gewählt
wird, wobei der zweite Brenner ein Brenner mit geringer Leistung
ist.
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Das
Absperrorgan 6 zum gesteuerten Öffnen/Schließen der
Verbindung 5 zwischen einem Brenner 1 und der
Gasversorgungsquelle 3 ist ein Magnetventil. Das Öffnen/Schließen der
Magnetventile kann mit elektrischen Signalen gesteuert werden, die
ausgehend von Informationen ausgesandt werden, die von einer Steuerzentrale
wie einem Mikroprozessor kommen. Die Steuerzentrale verwaltet die
Informationen bezüglich
der gewählten
Leistungsstufe, um die Verbindungen zu bestimmen, die offen beziehungsweise
geschlossen sein müssen.
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Um
eine optimale Funktion einer solchen Anlage zu ermöglichen,
wird der Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Köpfen von
Brennern so gewählt,
dass die Selbstzündung
der beiden nebeneinander liegenden Brenner innerhalb von weniger
als einer Zehntelsekunde ermöglicht
wird.
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In
denen in 1 dargestellten Beispielen sind
die Brenner 1 zumindest teilweise innerhalb eines Verbrennungsraums 8 angeordnet,
der wiederum in einem Gehäuse 9 eines
Lufterhitzers mit überwachter
Temperatur untergebracht ist, wobei dieses Gehäuse 9 darüber hinaus
mindestens ein Gebläse 10 umfasst,
um die im Gehäuse 9 zirkulierende
Luft mit der gewünschten
Temperatur in einen Raum zu blasen. Diese Luft kann durch Leitung
bei Kontakt mit den Wänden
des Verbrennungsraums 8 erhitzt werden. Die entweichende
Luft kann ausschließlich
aus dieser beim Kontakt mit den Wänden des Verbrennungsraums 8 erhitzten
Luft oder auch aus Verbrennungsgasen aus dem Verbrennungsraum 8 bestehen.
Wenn die erste Annahme gewählt wird,
werden die Verbrennungsgase im Verbrennungsraums 8 kanalisiert
und in die Umgebungsluft abgegeben.
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Natürlich kommen
auch andere Anwendungsbereiche dieser Heizungsanlage gleichwertig
in Betracht.
