DE69611537T2

DE69611537T2 - Katalytischer brenner

Info

Publication number: DE69611537T2
Application number: DE69611537T
Authority: DE
Inventors: Georges Lorek
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2016-10-24
Also published as: DE69611537D1; WO1997015785A1; MY117245A; US5921769A; FR2740203B1; ES2155628T3; AR004067A1; PT857280E; ATE198651T1; ZA968857B; FR2740203A1; EP0857280A1; GR3035588T3; EP0857280B1; HK1010569A1; AU7492996A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Vorrichtungen zum Heizen mittels katalytischer Verbrennung von Gas, insbesondere Erdölgasen wie Butan und Propan, sowie auf Geräte, die solche Vorrichtungen enthalten, insbesondere Heiz- und Kochgeräte für den Haushalt.
Als Heiz- und Kochgeräte für den Haushalt können beispielsweise Öfen, Fritiergeräte, Kochplatten und Backbleche bzw. Bratroste genannt werden.
Vorrichtungen zum Heizen mittels katalytischer Verbrennung, wie katalytische Brenner mit einer Strahlungsoberfläche, sind seit einiger Zeit bekannt.
Sie werden für Haushaltszwecke, z. B. als Hilfsheizung, oder für industrielle Zwecke wie das Trocknen verwendet.
In der Regel umfassen sie eine atmosphärische Verbrennung an der Oberfläche eines katalytischen Trägers; das brennbare Gas wird der Oberfläche durch den Träger hindurch zugeführt, und die katalytische Verbrennung erfolgt an der freien Luft, wenn die brennbare Mischung an der Oberfläche des Trägers austritt.
Die deutsche Schrift DE-A-14 01 162 beschreibt eine Heizvorrichtung, bei welcher eine katalytische Verbrennung in der Atmosphäre verwendet wird, mit fasrigem Material, das hochtemperaturbeständig ist und eine kohärent geschichtete Struktur bildet, wobei das fasrige Material mit einer thermokatalytisch aktiven Substanz imprägniert ist.
Eine solche Vorrichtung enthält Mittel zum Erzeugen einer Zirkulation einer Mischung aus brennbarem Gas und Verbrennungsgas durch die genannte Struktur aus fasrigem, mit der katalytischen Substanz imprägnierten Material in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der genannten Struktur, so daß die katalytische Verbrennung an deren äußerer Oberfläche erfolgt.
Darüber hinaus sind Heizvorrichtungen mit katalytischer Verbrennung bekannt, wobei die katalytische Verbrennung einer Mischung aus brennbarem Gas und Verbrennungsgas in einem begrenzten Gehäuse erfolgt, und zwar von einem Ende zum anderen Ende eines Zirkulationsweges, der im Inneren eines Heizkörpers vorgesehen ist.
Die vorgenannte deutsche Schrift DE-A-14 01 162 beschreibt auch eine Heizvorrichtung, bei welcher eine katalytische Verbrennung eines Gases dieser Art eingesetzt wird und welche ein flaches Verbrennungsgehäuse aufweist, das von zwei parallelen ebenen Wänden begrenzt wird. Eine katalytische Auskleidung in Form einer Schicht von Fasern, die mit einer katalytischen Substanz imprägniert sind, ist im Inneren der Verbrennungskammer parallel zu den genannten Platten angeordnet. Die Auskleidung begrenzt auf einer Seite eine Gaseinlaßkammer und auf der anderen Seite eine Abzugskammer für verbranntes Gas. Ein Gaszirkulationskreis ist zwischen einem Einlaß für die gasförmige Mischung in der genannten Gaseinlaßkammer und einem Auslaß, der in der Abzugskammer angeordnet ist, vorgesehen.
Das Gas zirkuliert dann, indem es durch die schichtförmige katalytische Struktur in einer Richtung senkrecht zu dieser Struktur hindurchtritt, wobei die von der katalytischen Verbrennung freigesetzte Wärme durch Konvektion und Wärmeleitung zu den ebenen Wänden hin übertragen wird, welche die Verbrennungskammer definieren und Heizplatten bilden.
In gleicher Weise beschreibt die EP-0 380 705 eine Heizvorrichtung, bei der eine eingegrenzte katalytische Verbrennung verwendet wird, welche im Inneren eines Heizkörpers ein System zum Zünden einer Mischung aus brennbarem Gas und Verbrennungsgas aufweist, welches es möglich macht, das genannte Gas zur Verbrennung durch eine katalytische Austauschoberfläche einzubringen. Die katalytische Austauschoberfläche liegt parallel zu den äußeren Wänden des Heizkörpers und in einem gewissen Abstand zu diesen. Die Erhitzung wird bewirkt, indem die freigesetzte Verbrennungswärme zu einer der genannten Wände übertragen wird, welche eine Heizplatte bildet.
Das Dokument US-4 927 353 beschreibt eine Vorrichtung zum Heizen mittels katalytischer Verbrennung von großer Komplexität, welche darüber hinaus ein Gehäuse für eine katalytische Verbrennung aufweist, das mit einer Gasmischung für die Verbrennung gespeist wird. Dieses katalytische Verbrennungsgehäuse hat die Form eines hohlen Rohres, in dem eine katalytische Auskleidung angeordnet ist, welche auf den Seiten zwei Verbrennungskammern definiert, wobei das durch diese Auskleidung hindurchtretende Gas die katalytische Verbrennung erzeugt, welche über einen Gasauslaß zu den Heizplatten hin übertragen wird.
Das Dokument US-4 836 117 beschreibt ein Heizsystem mit katalytischer Verbrennung, welches die Form von konzentrischen Zylindern hat, in denen eine Gaszirkulation durch eine katalytische Auskleidung vorgesehen ist, die in einem inneren Kolben angeordnet ist, wobei die katalytische Verbrennung ein Erhitzen der äußeren Wände des genannten Systems ermöglicht. Im speziellen konzentriert sich dieses Dokument auf das Definieren des Materials der katalytischen Auskleidung, die im Inneren des Heizsystems liegt.
Alle diese zuvor beschriebenen Heizvorrichtungen umfassen das katalytische Verbrennen einer Mischung aus einem brennbaren Gas und einem Verbrennungsgas in einem katalytischen Träger von porenförmigem oder fasrigem Typ, wobei der Katalysator üblicherweise metallisch ist.
Darüber hinaus weisen sie alle das gemeinsame Merkmal auf, daß der katalytische Träger in einem gewissen Abstand von den äußeren Heizgerätewänden oder -platten liegt, so daß notwendigerweise ein Verlust an Wirksamkeit bei der Übertragung der von der katalytischen Verbrennungsfront herrührenden Wärme besteht, die in einem gewissen Abstand von den genannten Heizplatten liegt.
Darüber hinaus haben sie alle eine komplizierte Konstruktion und sind verhältnismäßig groß im Vergleich zu der von der katalytischen Verbrennung freigesetzten Wärme.
Schließlich können die vorgenannten Vorrichtungen nicht verändert oder nebeneinander gestellt werden, um an die jeweilige relevante Heizanlage angepaßt zu werden.
Unter diesen Umständen schlägt die vorliegende Erfindung eine neuartige katalytische Heizvorrichtung vor, die eine neuartige Anordnung des Katalysatorträgers bezüglich des Weges der Mischung aus brennbarem Gas und Verbrennungsgas und der äußeren Heizplatte aufweist, welche es möglich macht, die Wärmeausgangsleistung der Vorrichtung im Hinblick auf ihre Größe zu optimieren, u.zw. durch optimale Übertragung der Wärme zu der Heizplatte, welche ein Übertragungs- oder Strahlungsheizelement bildet.
Das Prinzip gemäß der Erfindung ist es, die Vorrichtung so auszulegen, daß die Verbrennungsfront so nahe wie möglich an der zu erhitzenden Oberfläche liegt.
Insbesondere umfaßt die Vorrichtung zum Heizen mittels Verbrennung von Gas, insbesondere Erdölgasen, gemäß der Erfindung:
- ein flaches Verbrennungsgehäuse begrenzt von zwei parallelen ebenen Wänden, von denen zumindest eine eine aus einem metallischen Material gefertigte Heizplatte ist, wobei das genannte Verbrennungsgehäuse mit zumindest einem Gaseinlaß und einem Auslaß versehen ist,
- einen Gaszirkulationskreis, der im Inneren des genannten Verbrennungsgehäuses zwischen jedem Gaseinlaß und jedem Auslaß vorgesehen ist, wobei die Gaszirkulation durch zumindest eine katalytische Kontaktzone strömt.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gaszirkulationskreis durch zumindest eine katalytische Trägertrennwand definiert ist, von der eine Längsseite die katalytische Kontaktoberfläche bildet, wobei sich die genannte Trennwand senkrecht zu der Heizplatte über praktisch die gesamte Höhe des Verbrennungsgehäuses erstreckt, so daß die Verbrennungsfront auf der Katalysatorträgertrennwand bündig mit der Heizplatte ist, in der Art eines elektrischen Widerstandselementes in einer elektrischen Heizvorrichtung mit Heizplatten.
Gemäß einem Merkmal der Heizvorrichtung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in jede Katalysatorträgertrennwand eine Vielzahl von hindurchgehenden Öffnungen gebohrt, deren Achsen senkrecht zu der katalytischen Kontaktoberfläche sind, um es dem Gas für die Verbrennung zu gestatten, durch jede Trennwand hindurch zu treten.
Jede katalytische Trägertrennwand kann vorteilhafterweise aus Keramik gefertigt sein.
Im Vergleich zu der katalytischen Auskleidung, welche bei den Heizvorrichtungen des Standes der Technik vorgesehen ist und die üblicherweise aus einer Verdichtung von Fasern gefertigt ist, weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung somit einen katalytischen Träger in Form einer Trennwand von zellenförmigem Typ auf, mit Zellen mit einer spezifizierten und kontrollierten Geometrie, was eine größere Ausgangsleistung und eine größere Kontrolle des Fortschrittes der Flammenfront ermöglicht.
So ist es bei den Vorrichtungen des Standes der Technik mit einer katalytischen Auskleidung in Form einer fasrigen Schicht unmöglich, das Fortschreiten der Verbrennungsfront zu kontrollieren, da die Auskleidung auf Grund der zufälligen Verteilung der Fasern in der die Auskleidung bildenden Schicht und ihrer Imprägnierung durch den Katalysator instabil ist.
Probleme mit der Übertragung von Material auf Grund der Inhomogenität der fasrigen Schicht und in einigen Fällen ein Durchgehen des Systems werden bei solchen Vorrichtungen beobachtet.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt das flache Verbrennungsgehäuse eine rechtwinkelige parallelepipedische Form. Es weist zumindest zwei parallele katalytische Trägertrennwände, eine Gasauslaßkammer, die zwischen den beiden katalytischen Trägertrennwänden jedes Paares definiert ist, und eine Gaseinlaßkammer auf, die auf jeder Seite jedes Paares definiert ist.
In diesem Fall sind ein Gaseinlaß vorgesehen, der in jede Einlaßkammer mündet, und ein Gasauslaß in jeder Auslaßkammer, wobei die Gaseinlässe miteinander über eine gemeinsame Einlaßleitung kommunizieren, die in einem ersten seitlichen aufrecht stehenden Teil vorgesehen ist, welcher das Verbrennungsgehäuse begrenzt. Die Gasauslässe sind entweder Öffnungen, die in einer Heizplatte ausgebildet sind, oder Auslässe, welche in eine gemeinsame Auslaßleitung münden, die in einem zweiten seitlichen aufrechten Teil vorgesehen ist, welcher das Verbrennungsgehäuse parallel zum ersten seitlichen aufrechten Teil begrenzt.
In einer besonders bevorzugten Art und Weise kann eine solche Heizvorrichtung ein elementares Modul bilden, das parallel mit verschiedenen weiteren elementaren Modulen kombiniert werden kann, indem die jeweiligen Einlässe und Auslässe miteinander verbunden werden.
Die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigeschlossenen Zeichnungen, die als nicht einschränkende Beispiele gegeben werden, veranschaulicht den Aufbau der Erfindung und die Art und Weise, in welcher sie verkörpert werden kann.
In den angeschlossenen Zeichnungen:
- zeigt Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform der Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Heizplatte teilweise weggeschnitten ist,
- Fig. 2 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ohne ihre Heizplatte,
- Fig. 3 schematisch in einer Draufsicht das parallele Kombinieren mehrerer elementarer Module gemäß der vorliegenden Erfindung.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung zum Heizen mittels katalytischer Verbrennung von Gas 100 dargestellt, insbesondere von Erdölgas wie Propan oder Butan. Diese Heizvorrichtung 100 weist ein Verbrennungsgehäuse 110 auf, das von zwei parallelen großen ebenen Wänden 111, 112 und vier seitlichen aufrechten Teilen 113, 114, 115 und 116 begrenzt ist.
Dieses katalytische Verbrennungsgehäuse 110 hat bei diesem Beispiel eine rechtwinkelige parallelepipedische Form.
In dem dargestellten Beispiel definiert eine der großen ebenen Wände 112 den Boden des Verbrennungsgehäuses und besitzt gekrümmte Seitenkanten, welche zwei der vier seitlichen aufrechten Teile 113, 114 bilden, die das genannte Gehäuse begrenzen. Die andere parallele große ebene Wand 111 ist entfernbar so aufgesetzt, daß sie das Verbrennungsgehäuse 110 von oben abschließt (siehe ausführlicher Fig. 1). Diese große ebene Wand 111, die entfernbar aufgesetzt ist, ist aus einem metallischen Material gefertigt, wie rostfreiem oder nicht-rostfreiem Stahl, und bildet die Heizplatte der Heizvorrichtung. Natürlich ist es gemäß einer abweichenden Ausführungsform dieser Vorrichtung möglich, die den Boden des Verbrennungsgehäuses bildende ebene Wand ebenfalls als eine Heizplatte, dann allerdings aus Metall gefertigt, der vorliegenden Vorrichtung vorzusehen. Sie kann auch aus einem wärmefesten und thermisch isolierendem Material gefertigt sein, so daß sie nicht als eine Heizplatte wirkt. Es ist von Interesse herauszustreichen, daß die thermische Abdichtung auf der Seite der Heizplatte 111 der Heizvorrichtung 100 auf Höhe des Verschlusses der genannten Heizplatte 111 gemacht wird.
Die den Boden des Verbrennungsgehäuses 110 bildende große ebene Wand 112 sowie die anderen beiden parallelen seitlichen aufrechten Teile 115, 116 werden über zwei parallele Gewindestangen 140 fest zusammengehalten, die durch die seitlichen aufrechten Teile 115, 116 an jedem ihrer Enden eingebracht und auf deren Außenseiten mit Hilfe von Muttern 141 verschraubt werden, um die genannten parallelen aufrechten Teile 115, 116 gegen die Kanten der großen ebenen Wand 112 mit den gekrümmten Kanten zu sichern und sie zwischen den genannten seitlichen aufrechten Teilen 115, 116 festzuklemmen. Natürlich kann jedes beliebige andere mechanische Befestigungssystem verwendet werden (Clips, Verschweißen, Verkleben usw.).
Natürlich kann gemäß einer (nicht dargestellten) Variante auch vorgesehen werden, daß die große ebene Wand 112, welche den Boden des Verbrennungsgehäuses bildet, auf entfernbare Art und Weise an den seitlichen aufrechten Teilen befestigt wird.
Darüber hinaus weist die Vorrichtung 100 zum Heizen mittels katalytischer Verbrennung von Gas im Inneren des Verbrennungsgehäuses 110 einen Gaszirkulationskreis auf, der zwischen zumindest einem Gaseinlaß und einem Auslaß vorgesehen ist, welcher in dem Verbrennungsgehäuse angeordnet ist. Dieser Gaszirkulationskreis wird durch katalytische Trägertrennwände 121, 122, 123, 124 definiert, wobei jede katalytische Trägertrennwand eine Längsseite hat, die eine katalytische Kontaktoberfläche bildet, durch welche der Gaszirkulationskreis hindurchtritt.
Im speziellen gibt es bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Beispiel zwei Paare von parallelen katalytischen Trägertrennwänden 121, 122 und 123, 124, wobei eine Gaseinlaßkammer 130, 132, 134 auf jeder Seite jedes Paares von katalytischen Trennwänden 121, 122, 123, 124 und eine Gasauslaßkammer 131, 133 zwischen den beiden katalytischen Trägertrennwänden 121, 122 und 123, 124 jedes Paares definiert ist.
Jede katalytische Trägertrennwand verläuft senkrecht zu den beiden großen ebenen Wänden 111, 112 über praktisch die gesamte Höhe des katalytischen Verbrennungsgehäuses 110 und in der Länge über die gesamte Länge des katalytischen Verbrennungsgehäuses.
Jene äußere Längsseite jeder katalytischen Trägertrennwand 121, 122, 123, 124, welche die Gaseinlaßkammern 130, 132, 134 überblickt, ist mit einer katalytischen Beschichtung auf Platin- oder Platin-Palladium-Basis oder einer anderen komplexen Mischung mit katalytischen Eigenschaften beschichtet, um die katalytische Kontaktoberfläche zu bilden, durch welche die Gasmischung für die Verbrennung hindurchtritt.
Somit definiert die äußere Längsseite jeder katalytischen Trägertrennwand eine katalytische Kontaktoberfläche 121a, 122a, 123a, 124a.
Die Anordnung der katalytischen Trägertrennwände 121, 122, 123, 124 senkrecht zu den großen ebenen Wänden und insbesondere zu der Heizplatte 111, während sie sich gleichzeitig über praktisch die gesamte Höhe des Verbrennungsgehäuses erstrecken, bedeutet, daß die auf den genannten katalytischen Trägertrennwänden 121, 122, 123, 124 liegenden Verbrennungsfronten 121b, 122b, 123b, 124b auf der Seite der äußeren Längsseite, welche die katalytische Kontaktoberfläche 121a, 122a, 123a, 124a bildet, mit der Heizplatte 111 bündig sind, und zwar in der Art und Weise eines elektrischen Widerstandselementes in einer elektrischen Heizvorrichtung mit einer Heizplatte.
In Fig. 1 ist besser erkennbar, daß jede katalytische Trägertrennwand 121, 122, 123, 124 mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen gebohrt ist, deren Achse senkrecht zu der katalytischen Kontaktoberfläche 121a, 122a, 123a, 124a ist, um zu gestatten, daß das Gas für die Verbrennung durch jede Trennwand 121, 122, 123, 124 hindurchtritt. Die Durchgangsöffnungen sind regelmäßig verteilte und kalibrierte Zellen. Jede katalytische Trägertrennwand 121, 122, 123, 124 ist aus Keramik gefertigt, beispielsweise auf Basis von Cordierit. Es kann vorgesehen werden, daß jede katalytische Trägertrennwand aus einem beliebigen anderen Material gefertigt ist, wie keramisierten metallischen Fasern in Form eines Filzes oder einer Wirkware.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind Gaseinlässe 130a, 132a, 132b, 134a vorgesehen, welche in die Einlaßkammern 130, 132, 134 münden, und ein Gasauslaß 111a, 111b, 118a, 118c in jeder Auslaßkammer 131, 133. Die Gaseinlässe kommunizieren untereinander über eine gemeinsame Einlaßleitung 117, die in einem ersten seitlichen aufrechten Teil 116 vorgesehen ist, welcher das Verbrennungsgehäuse 110 begrenzt.
Vorteilhafterweise kann zumindest ein Einlaßverteiler (hier nicht dargestellt) vorgesehen werden, der eine Mischung aus brennbarem Gas und Verbrennungsgas in die Einlaßleitung 117 über externe Einlässe 117a, 117b einbringt. Dieser Einlaßverteiler besitzt vorteilhafterweise einen Überdruck von 0 bis einigen zehn Millibar relativ zum atmosphärischen Druck, so daß die Zirkulation der katalytischen Verbrennungsmischung innerhalb des Verbrennungsgehäuses von einem Ende des Kreises zum anderen erfolgt und eine vollständige Verbrennung darin gewährleistet.
Die Mischung aus brennbarem Gas und Verbrennungsgas am Einlaß 117a, 117b des Kreises der Heizvorrichtung 100 ist im wesentlichen stöchiometrisch, wogegen die Mischung am Auslaß des Kreises keine unverbrannten Reste enthält, sondern im wesentlichen CO&sub2;.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind die Gasauslässe Öffnungen 111a, 111b, die in der großen ebenen Wand gebildet sind, welche die Heizplatte 111 und auch die Abdeckung des Verbrennungsgehäuses bildet.
In einer in Fig. 2 dargestellten abweichenden Ausführungsform sind die Gasauslässe 118a, 118c in einem zweiten seitlichen aufrechten Teil 115 ausgebildet, der parallel zu dem ersten seitlichen aufrechten Teil 116 ist, und münden in eine gemeinsame Auslaßleitung 118, die in dem genannten seitlichen aufrechten Teil 115 vorgesehen ist. Diese gemeinsame Auslaßleitung 118 enthält einen zentralen Auslaß 118b, der in der Mitte des aufrechten Teiles liegt.
Darüber hinaus münden, wie ersichtlich, die in dem seitlichen aufrechten Teil 115 ausgebildeten Auslässe 118a und 118c direkt von dem Verbrennungsgehäuse 110 zur Außenseite.
Die Ausführungsform von Fig. 1 ist besonders zur Bildung einer katalytischen Verbrennungs-Heizvorrichtung eines Heizgerätes vom Ofentyp geeignet, da die Abgase aus der katalytischen Verbrennung durch die in der Heizplatte 111 ausgebildeten Öffnungen 111a, 111b direkt im Inneren des Ofens entweichen, um das Kochen von Nahrungsmitteln im Ofen zu verbessern.
Im Gegensatz dazu ist die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform spezieller für Geräte von der Art eines Fritierers, Rostes oder einer Kochplatte oder für Heizvorrichtungen beliebiger Art geeignet.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform kann ein Auslaßverteiler (hier nicht dargestellt) vorgesehen werden, der auf den Gasauslässen 118a, 118b, 118c angeordnet ist, wobei dieser Auslaßverteiler in der Lage ist, die aus dem Verbrennungsgehäuse abgegebenen Verbrennungsabgase zu sammeln.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte katalytische Verbrennungsheizvorrichtung kann ein elementares Modul bilden, welches parallel mit verschiedenen anderen elementaren Modulen derselben Art kombiniert werden kann, entsprechend geometrischen Mustern und Vielfachen, die an die Geometrie des ins Auge gefaßten Gerätes angepaßt sind, indem die Einlaßleitungen wie in Fig. 3 schematisch gezeigt miteinander verbunden werden.
Genauer ist in den Fig. 1 und 2 zu beobachten, daß die gemeinsamen Einlaßleitungen 117 seitliche Öffnungen aufweisen, die mit einem Innengewinde (siehe Fig. 1) versehen sind und mit Hilfe von Schrauben abgeschlossen werden können, wenn die Heizvorrichtung alleine verwendet wird, oder mit anderen Einlaßleitungen von Heizvorrichtungen derselben Art verbunden werden können, um sie wie in Fig. 3 schematisch gezeigt parallel zusammenzuschalten.
Somit zeigt Fig. 3 eine Kombination von vier elementaren Modulen von der Art der in Fig. 2 dargestellten Heizvorrichtung 100. Es ist hier ersichtlich, daß die gemeinsamen Einlaßleitungen miteinander verbunden sind und ein schematisch als A&sub1; gezeigter Verteiler eine gasförmige Mischung in die genannten Leitungen abgibt. Die gemeinsamen Auslaßleitungen sind auf dieselbe Weise wie die Einlaßleitungen miteinander verbunden und münden in einen gemeinsamen Auslaßverteiler, der schematisch als B&sub1; gezeigt ist. Die Heizoberfläche der Heizvorrichtung kann einfach als eine Funktion des ins Auge gefaßten Heizgerätes angepaßt werden.
Es ist von Interesse herauszustreichen, daß eine Heizvorrichtung von der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Art eine minimale Größe hat, beispielsweise hat das Verbrennungsgehäuse Abmessungen von 15 cm · 15 cm entlang der Seiten, bei einer maximalen Leistung, wobei bei dem gegebenen Beispiel die abgegebene Leistung in der Größenordnung von 1 kW ist.
Darüber hinaus kann das katalytische Verbrennungsheizmodul oder die katalytische Verbrennungsheizvorrichtung, die in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, besonders vorteilhaft Zündmittel (nicht dargestellt) für die Verbrennung in der Nähe des Gaseinlasses des Verbrennungsgehäuses aufweisen.
Die (nicht dargestellten) Zündmittel können aus jeder beliebigen Einrichtung bestehen, die eine ausreichende Wärme erzeugen kann, beispielsweise einer piezoelektrischen Einrichtung, welche einen elektrischen Funken erzeugt, einer elektrischen Entladung oder einem elektrischen Widerstand, der lokale Hitze erzeugen kann.
Schließlich kann eine Vorrichtung 100 am Auslaß des Gaskreises eine Saugvorrichtung (nicht gezeigt) enthalten, die in der Lage ist, die durch die katalytische Verbrennung erzeugten Abgase abzusaugen, um stromaufwärts die Zirkulation der katalytischen Verbrennungsmischung von einem Ende des Kreises zum anderen zu gewährleisten.

Claims

1. Vorrichtung (100) zum Heizen mittels katalytischer Verbrennung von Gas, insbesondere von Erdölgasen, mit:

- einem flachen Verbrennungsgehäuse (110), das durch zwei parallele große ebene Wände (111, 112) begrenzt ist, von denen zumindest eine eine Heizplatte aus einem metallischen Material ist, welches Verbrennungsgehäuse (110) mit zumindest einem Gaseinlaß (130a, 132a, 132b, 134b) und einem Auslaß (111a, 111b) versehen ist,

- einem Gaszirkulationskreis, der im Inneren des genannten Verbrennungsgehäuses (110) zwischen dem oder jedem Gaseinlaß (130a, 132a, 132b, 134a) und dem oder jedem Auslaß angeordnet ist, wobei der Gaszirkulationskreis durch zumindest eine katalytische Kontaktoberfläche (121a, 122a, 123a, 124a) geht,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Gaszirkulationskreis von zumindest einer katalytischen Trägertrennwand (121, 122, 123, 124) definiert ist, von der eine Längsseite die katalytische Kontaktoberfläche (121a, 122a, 123a, 124a) bildet, wobei sich die genannte Trennwand im wesentlichen senkrecht zu der Heizplatte (111) über praktisch die gesamte Höhe des Verbrennungsgehäuses (110) erstreckt, so daß die Verbrennungsfront (121b, 122b, 123b, 124b), die auf der katalytischen Trägertrennwand (121, 122, 123, 124) liegt, mit der Heizplatte (111) bündig ist, und zwar in der Art eines elektrischen Widerstandselementes in einer elektrischen Heizvorrichtung mit Heizplatte.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede katalytische Trägertrennwand (121, 122, 123, 124) mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen mit Achsen senkrecht zu der katalytischen Kontaktoberfläche (121a, 122a, 123a, 124a) gebohrt ist, um es dem Gas für die Verbrennung zu ermöglichen, durch jede Trennwand hindurch zu gelangen.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede katalytische Trägertrennwand (121, 122, 123, 124) aus keramischem Material gefertigt ist.

4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseite jeder katalytischen Trägertrennwand (121, 122, 123, 124), welche die katalytische Kontaktoberfläche (121a, 122a, 123a, 124a) definiert, mit einer katalytischen Beschichtung auf Grundlage von Platin oder Platin-Palladium beschichtet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden parallelen ebenen Wände (111, 112), welche das flache Verbrennungsgehäuse (110) begrenzen, zwei Heizplatten bilden, die aus metallischem Material gefertigt sind.

6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Heizplatte (111) entfernbar eingesetzt ist.

7. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flache Verbrennungsgehäuse (110) eine rechtwinkelige parallelepipedische Form hat.

8. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest ein Paar von parallelen katalytischen Trägertrennwänden (121, 122, 123, 124), eine Gasauslaßkammer (131, 133), die zwischen den beiden katalytischen Trägertrennwänden (121, 122, 123, 124) jedes Paares definiert ist, und eine Gaseinlaßkammer (130, 132, 134) aufweist, die auf beiden Seiten jedes Paares definiert ist.

9. Heizvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Gaseinlaß (130a, 132a, 132b, 134a) vorgesehen ist, welcher in jede Einlaßkammer (130, 132, 134) mündet, und zumindest ein Gasauslaß (111a, 111b) in jeder Auslaßkammer (131, 133), wobei die Gaseinlässe (130a, 132a, 132b, 134a) untereinander über eine gemeinsame Einlaßleitung (117) kommunizieren, die in einem ersten seitlichen aufrechten Teil (116) vorgesehen ist, welcher das Verbrennungsgehäuse (110) begrenzt.

10. Heizvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest einen Einlaßverteiler aufweist, welcher eine gasförmige Mischung in die Einlaßleitung einbringt.

11. Heizvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßverteiler einen Überdruck von 0 bis einigen zehn Millibar relativ zu atmosphärischem Druck aufweist, so daß die Zirkulation der katalytischen Verbrennungsmischung von einem Ende des Kreises zum anderen erfolgt, was eine vollständige Verbrennung darin gewährleistet.

12. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslässe (111a, 111b) Öffnungen sind, die in einer Heizplatte (111) ausgebildet sind.

13. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslässe (118a, 118c) in eine gemeinsame Auslaßleitung (118) münden, die in einem zweiten seitlichen aufrechten Teil (115) vorgesehen ist, welcher das Verbrennungsgehäuse (110) parallel zum ersten seitlichen aufrechten Teil (116) begrenzt.

14. Heizvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Auslaßverteiler aufweist, welcher die von der genannten Verbrennungsleitung abgegebenen Verbrennungsabgase sammelt.

15. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein elementares Modul (100) bildet, das parallel mit verschiedenen anderen elementaren Modulen (100) kombiniert werden kann, indem die Einlässe und Auslässe jeweils entsprechend miteinander verbunden werden.

16. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie Zündmittel für die Verbrennung in der Nähe des Gaseinlasses des Verbrennungsgehäuses aufweist.

17. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus brennbarem Gas und Verbrennungsgas am Einlaß des Kreises im wesentlichen stöchiometrisch ist, wogegen die Mischung am Auslaß des Kreises keine unverbrauchten Reste enthält, sondern im wesentlichen CO&sub2;.

18. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündmittel aus einer Einrichtung bestehen, die ausreichende Hitze erzeugt, wie einer piezoelektrischen Einrichtung, die einen elektrischen Funken erzeugt, einer elektrischen Entladung oder einem elektrischen Widerstand, der lokale Hitze erzeugen kann.

19. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie am Auslaß des Kreises eine Saugeinrichtung aufweist, die in der Lage ist, die von der katalytischen Verbrennung erzeugten Abgase abzusaugen, um stromaufwärts die Zirkulation der katalytischen Verbrennungsmischung von einem Ende des Kreises zum anderen zu gewährleisten.

20. Heizgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 aufweist.

21. Kochgerät für Haushaltszwecke, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 aufweist.