EP0016479B1

EP0016479B1 - Gas-fire place

Info

Publication number: EP0016479B1
Application number: EP80101619A
Authority: EP
Inventors: Werner Diermayer; Luitpold Kutzner; Erwin Postenrieder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-26
Filing date: 1980-03-26
Publication date: 1983-06-29
Also published as: ATE4003T1; DE3063947D1; EP0016479A2; EP0016479A3; DE2911890A1

Abstract

1. Gas hearth with atmospheric burner (16) for the preparation of hot water or for air heating, comprising a combustion chamber (14) containing the burner (16) with at least one heating gas flue (24) placed after it in which the heat exchange takes place between the combustion gases and the medium to be heated, further comprising a combustion gas discharge conduit (34), connected to the heating gas flue (24) by way of a draught diverter (28), and a flue gas damper (36) in the path of the combustion gases before the draught diverter, which damper opens in time connection with the setting in operation of the burner (16) and closes in time connection with the setting out of operation of the burner (16), and leaves a free residual cross-section open even in the closed condition, characterised in that the flue gas damper (36) is a flue gas damper controlled by a bimetallic element, known per se, and in that the flue gas damper (36) is brought so close to the place of flame generation, and its free residual cross-section is dimensioned so large, that correct combustion is guaranteed even in the initial phase after setting of the burner (16) in operation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasfeuerstätte mit atmosphärischem Brenner zur Warmwasserbereitung oder Lufterhitzung, umfassend einen den Brenner aufnehmenden Verbrennungsraum mit mindestens einem ihm nachgeschalteten Heizgaszug, in welchem der Wärmeaustausch zwischen den Verbrennungsgasen und dem aufzuheizenden Medium stattfindet, ferner umfassend eine an den Heizgaszug über eine Strömungssicherung angeschlossene Verbrennungsgasableitung und eine Abgasklappe im Wege der Verbrennungsgase vor der Strömungssicherung, welche in zeitlichem Zusammenhang mit der Inbetriebnahme des Brenners öffnet und in zeitlichem Zusammenhang mit der Außerbetriebsetzung des Brenners schließt und auch im geschlossenen Zustant einen freien Restquerschnitt offenläßt.The invention relates to a gas fireplace with an atmospheric burner for hot water preparation or air heating, comprising a combustion chamber receiving the burner with at least one heating gas train connected to it, in which the heat exchange takes place between the combustion gases and the medium to be heated, further comprising a combustion gas discharge line connected to the heating gas train via a flow safety device and an exhaust flap in the way of the combustion gases in front of the flow control device, which opens in connection with the start-up of the burner and closes in connection with the shutdown of the burner and also leaves a free remaining cross-section open in the closed state.

Eine derartige Feuerstätte ist aus der US-A-40 76 171 bekannt.Such a fireplace is known from US-A-40 76 171.

Die Strömungssicherung bei der bekannten Gasfeuerstätte nach der US-A-40 76171 ist eine Verbindung des Weges der Verbrennungsgase mit der Raumluft des Aufstrellraumes. Die Strömungssicherung ist dazu bestimmt, eine übermäßige Beinflussung der Verbrennung durch die Verhältnisse in der Verbrennungsgasableitung zu verhindern. So dient die Strömungssicherung insbesondere dazu zu verhindern, daß bei zu starkem Sog in einem der Verbrennungsgasableitung zugehörigen Kamin ein Zuviel an Luft durch den Verbrennungsraum angesaugt wird und im Extremfall die Flamme im Verbrennungsraum zum Abheben kommt. Weiter verhindert die Strömungssicherung bei Staubedingungen im einem der Verbrennungsgasableitung zugehörigen Kamin, daß diese Staubedingungen sich auf den Verbrennungsraum und auf den Brenner auswirken, in dem Sinne, daß der Brenner zum Erlöschen oder zu einem nicht ordnungsgemäßen Brennen mit zu hoher Kohlenmonoxidentwicklung gebracht wird. Schließlich ermöglicht die Strömungssicherung, daß unter Staubedingungen die Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum und dem dem Verbrennungsraum nachgeschalteten Heizgaszug in den Raum gelangen können, wenn in der Verbrennungsgasableitung Staubedingungen herrschen.The flow control in the known gas fireplace according to US-A-40 76171 is a connection of the path of the combustion gases with the ambient air of the Aufstellellraums. The flow control is designed to prevent the combustion from being excessively influenced by the conditions in the combustion gas discharge. The flow safety device serves, in particular, to prevent that, in the event of excessive suction in a chimney belonging to the combustion gas discharge line, too much air is sucked in through the combustion chamber and, in extreme cases, the flame in the combustion chamber is raised. Furthermore, the flow safety device in the event of dust conditions in a chimney belonging to the combustion gas discharge line prevents these dust conditions from affecting the combustion chamber and the burner, in the sense that the burner is extinguished or improperly burned with excessive carbon monoxide development. Finally, the flow control enables the combustion gases from the combustion chamber and the hot gas flue downstream of the combustion chamber to get into the room under dust conditions if there are dust conditions in the combustion gas discharge line.

Nach der US-A-4 076 171 ist die vor der Strömungssicherung angeordnete Abgasklappe kombiniert mit einer nach der Strömungssicherung angeordneten Abgasklappe. Dadurch wird erreicht, daß in Ruhepausen der Gasfeuerstätte einerseits der die Gasfeuerstätte aufnehmende Raum nicht durch den Kamin auskühlen kann und andererseits auch die Gasfeuerstätte nicht nach dem Raum hin auskühlen kann, etwa infolge der Auftriebswirkung, die in dem Heizgaszug durch noch warme Geräteteile und/oder eine noch warme Wasserfüllung stattfinden könnte.According to US-A-4 076 171, the exhaust flap arranged in front of the flow control device is combined with an exhaust gas valve arranged after the flow control device. This ensures that during breaks in the gas fireplace, on the one hand, the room receiving the gas fireplace cannot cool down through the chimney and, on the other hand, the gas fireplace cannot cool down towards the room, for example as a result of the buoyancy effect that is still in the heating gas flue due to warm parts of the appliance and / or a warm water filling could take place.

Bei der aus der US-A-4 076 171 bekannten Lösung ist die vor der Strömungssicherung angeordnete Abgasklappe durch ein pneumatisches Steuerungssystem gesteuert, dessen gasförmiges Betriebsmittel von der Gasversorgung des Brenners abgeleitet ist. Auf diese Weise bereitet es keine Schwierigkeiten, die Abgasklappe in richtiger zeitlicher Relation zur Inbetriebnahme des Brenners zu öffnen, d. h. zu öffnen, bevor der Brenner in Betrieb genommen wird (vgl. Spalte 4, Zeilen 39 bis 43 der US-A-4 076 171 ). Die pneumatische Steurung der Abgasklappe nach der US-A-4076 171 ist aber kompliziert und kostenaufwendig und infolge ihrer Kompliziertheit auch störungsanfällig.In the solution known from US-A-4 076 171, the exhaust flap arranged in front of the flow control is controlled by a pneumatic control system, the gaseous operating means of which is derived from the gas supply to the burner. In this way, it is not difficult to open the exhaust flap in the correct time relation for starting the burner, i. H. to open before the burner is started (see column 4, lines 39 to 43 of US-A-4 076 171). The pneumatic control of the exhaust flap according to US-A-4076 171 is complicated and costly and due to its complexity also prone to failure.

Von der DE-C-688 807 ist dort im Zusammenhang mit einer ausschließlich nach der Strömungssicherung angeordneten Abgasklappe eine Bimetallsteurung der Abgasklappe bekannt, die in ihrem Aufbau äußerst einfach, kostengünstig und störungsfrei ist. Man hat solche Bimetallsteuerungen für Abgasklappen bisher immer nur nach der Strömungssicherung angeordnet unter Inkaufnahme des Nachteils der Auskühlung der Gasfeuerstätte nach dem sie aufnehmenden Raum hin, weil man der Meinung war, die bimetallgesteuerte Abgasklappe könne nur in diesem Bereich funktionieren und würde bei Anwendung auf eine vor der Strömungssicherung angeordnete Abgasklappe den Verbrennungsvorgang am Brenner in der Anfangsphase nach der Inbetriebnahme behindern und zu einem Ersticken der Flamme führen. Diese Meinung ist verständlich deshalb, weil bei Anordnung der bimetallgesteuerten Abgasklappe stromabwärts der Strömungssicherung die von dem Verbrennungsraum kommenden Verbrennungsgase bei noch geschlossener Abgasklappe in der Verbrennungsgasableitung die Verbrennungsgase kursfristig durch die Strömungssicherung in den Aufstellungsraum austreten können, wobei gleichzeitig eine Bespülung der Abgasklappe stattfindet, die zu einer raschen Aufheizung und demgemäß zu einer raschen Öffnung der Klappe führt, während eine solche Möglichkeit bei der Anordnung einer bimetallgesteuerten Abgasklappe vor der Strömungssicherung nicht besteht.From DE-C-688 807 a bimetal control of the exhaust gas valve is known in connection with an exhaust gas valve arranged exclusively after the flow control, which is extremely simple, inexpensive and trouble-free in its construction. Such bimetallic controls for exhaust gas flaps have so far only been arranged after the flow control, while accepting the disadvantage of cooling the gas fireplace down to the space in which it is accommodated, because it was believed that the bimetallic flue gas flap could only work in this area and would apply to one before Exhaust flap arranged in the flow safety device hinder the combustion process on the burner in the initial phase after commissioning and lead to suffocation of the flame. This opinion is understandable because if the bimetal-controlled exhaust flap is arranged downstream of the flow control, the combustion gases coming from the combustion chamber with the exhaust gas flap still closed in the combustion gas discharge line can cause the combustion gases to escape into the installation room through the flow control system at the same time, whereby the exhaust flap is flushed at the same time a rapid heating and accordingly leads to a rapid opening of the flap, while such a possibility does not exist with the arrangement of a bimetal-controlled exhaust flap before the flow control.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Gasfeuerstätte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Gasdruck oder elektrisch betriebene Klappensteuerungsmittel zur Vorausöffnung der Klappe vor Inbetriebnahme des Brenners zu vermeiden und gleichwohl einen störungsfreien Anlauf der Verbrennung und eine Verringerung der Auskühlungsverluste während der Stillstandszeit zu gewährleisten.The invention is based, to avoid gas pressure or electrically operated flap control means for pre-opening the flap before starting the burner in a gas fireplace according to the preamble of claim 1 and still ensure a trouble-free start-up of the combustion and a reduction in cooling losses during the downtime.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Abgasklappe eine an sich bekannte, bimetallgesteuerte Abgasklappe ist, und daß die Abgasklappe soweit an den Ort der Flammentwicklung angenähert und ihr freier Restquerschnitt so groß bemessen sind, daß eine ordnungsgemäße Verbrennung auch in der Anfangsphase nach Inbetriebnahme des Brenners gewährleistet ist.To solve this problem it is proposed according to the invention that the exhaust flap is a bimetallic controlled from is gas flap, and that the flue gas valve is approximated to the location of the flame development and its free remaining cross-section is dimensioned so large that proper combustion is guaranteed even in the initial phase after the burner has been started up.

Gegen die Anordnung der bimetallgesteuerten Abgasklappe vor der Strömungssicherung bestanden nach der früheren Beurteilung der Fachwelt stärkste Bedenken, weil zu befürchten war, daß die bimetallgesteuerte Abgasklappe an dieser Stelle nicht rasch genug öffnen würde, um Verbrennungsstörungen des Brenners zu vermeiden. Es hat sich aber gezeigt, daß eine Optimierung möglich ist, indem man die bimetallgesteuerte Abgasklappe so weit an den Ort der Flammentwicklung annähert, daß sie verhältnismäßig rasch anspricht und andererseits den freien Restquerschnitt so groß bemißt, daß trotz der im Anfangsstadium des Verbrennungsvorgangs gegebenenfalls noch unzureichenden Auslenkung der Abgasklappe ein genügender Öffnungsquerschnitt zur Verfügung steht, um eine ordnungsgemäße Verbrennung auch in der Anfangsphase des Brenners zu gewährleisten. Unter ordnungsgemäßer Verbrennung wird dabei insbesondere verstanden, daß keine Erstickungserscheinungen an der Flamme entstehen und keine übermäßige Kohlenmonoxidentwickkung stattfindet.According to the earlier assessment of the experts, there were strongest concerns about the arrangement of the bimetal-controlled flue gas flap in front of the flow control device because there were fears that the bimetal-controlled flue gas flap would not open quickly enough at this point to avoid burn problems with the burner. However, it has been shown that optimization is possible by approaching the bimetal-controlled exhaust flap so far to the location of the flame development that it responds relatively quickly and, on the other hand, measures the free residual cross-section so large that, despite those that may still be insufficient in the initial stage of the combustion process Deflection of the flue gas flap has a sufficient opening cross-section to ensure proper combustion even in the initial phase of the burner. Proper combustion means, in particular, that there are no signs of suffocation on the flame and that there is no excessive evolution of carbon monoxide.

Wenn Gefahr besteht, daß der Aufstellraum infolge des Wärmeabzugs über die Strömungssicherung und den Kamin zu stark abkühlen könnte, so kann neben der in dem Heizgaszug stromaufwärts der Strömungssicherung angeordneten Abgasklappe noch eine weitere herkömmliche Abgasklappe stromabwärts der Strömungssicherung vorgesehen sein.If there is a risk that the installation space could cool down too much as a result of the heat extraction via the flow safety device and the chimney, a further conventional exhaust gas valve can be provided downstream of the flow safety device in addition to the exhaust gas valve arranged in the heating gas flow upstream of the flow safety device.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Es stellen dar:

Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Warmwasserbereiter;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine bimetallgesteuerte Abgasklappe aus Fig. 1 und
Fig. 3 eine erfindungsgemäße gasbeheizte Lufterhitzeranlage.

Further features of the invention result from the following description of the figures. They represent:

1 shows a water heater designed according to the invention;
Fig. 2 is a plan view of a bimetallic exhaust valve from Fig. 1 and
Fig. 3 shows a gas-heated air heater system according to the invention.

In Fig. 1 ist ein Wasserkessel mit 10 bezeichnet. Dieser Wasserkessel ist von einer lsolierschicht 12 eingeschlossen. Im Bodenteil des Wasserkessels ist ein Verbrennungsraum 14 ausgebildet, in welchem ein Brenner 16 angeordnet ist. Der Brenner 16 ist über eine Gaszuleitung 18 und ein Absperrventil 20 an eine Gasversorgung angeschlossen. Der Wasserraum 22 wird von einem Heizgaszug 24 in vertikaler Richtung durchsetzt. Dieser Heizgaszug 24 nimmt eine wendelflächenförmige Schikane 26 auf, welche die Aufwärtsströmung der heißen Verbrennungsgase bremst. Oberhalb des Heizgaszugs 24 ist eine Strömungssicherung 28 angeordnet, welche aus einer abwärts divergierenden Haube 30 und einem Ablenkblech 32 besteht. An die Strömungssicherung 28 schließt sich eine Verbrennungsgasableitung 34 an, welche zu einem Kamin 37 führt.In Fig. 1, a kettle is designated 10. This kettle is enclosed by an insulating layer 12. In the bottom part of the kettle, a combustion chamber 14 is formed, in which a burner 16 is arranged. The burner 16 is connected to a gas supply via a gas supply line 18 and a shut-off valve 20. A hot gas flue 24 penetrates the water space 22 in the vertical direction. This heating gas flue 24 receives a helical baffle 26 which slows down the upward flow of the hot combustion gases. A flow safety device 28 is arranged above the heating gas flue 24 and consists of a downward diverging hood 30 and a baffle 32. A combustion gas discharge line 34 connects to the flow safety device 28 and leads to a chimney 37.

Erfindungsgemäß ist innerhalb des Heizgaszugs 24 eine bimetaiigesteuerte Klappe 36 angeordnet. Diese ist im Detail in Fig. 2 dargestellt. Es handelt sich um eine Klappe, wie sie in der deutschen Patentschrift 1 925 037 der Anmelder in Fig. 8 dargestellt und in den zugehörigen Beschreibungsteilen beschrieben ist. Die bimetallgesteuerte Klappe 36 liegt im kalten Zustand in einer Ebene senkrecht zur Achse des Heizgaszugs 24. Wenn der Brenner 16 in Betrieb genommen wird, so werden die beiden Hälften 36 a und 36 b der mit Schlitzen versehenen Bimetallelemente gegensinnig nach oben und unten ausgelenkt, so daß sie sich annähernd an den Verlauf der wendelflächenförmigen Schikane 26 anlegen. Während im kalten Zustand die Bimetallhälften 36 a und 36 b den Durchgang durch den Heizgaszug bis auf einen freien Restquerschnitt absperren, geben sie ihn im erhitzten Zustand, wenn sie sich an die wendelflächenförmige Schikane 26 anlegen, im wesentlichen frei. Es ist auch möglich, diejenigen Bereiche der wendelflächenförmigen Schikane 26, an welche sich die Bimetallhälften 36 a und 36 b im heißen Zustand anlegen, völlig auszusparen, da die ausgesparten Teile im heißen Zustand durch die Bimetellhälften 36 a, 36 b ersetzt werden und im kalten Zustand, wenn die Bimetallhälften 36 a, 36 b den Heizgaszug 24 versperren, ohnehin nicht benötigt werden.According to the invention, a bimetallic-controlled flap 36 is arranged within the heating gas flue 24. This is shown in detail in Fig. 2. It is a flap as shown in German patent specification 1 925 037 by the applicant in Fig. 8 and described in the associated parts of the description. The bimetallic flap 36 lies in the cold state in a plane perpendicular to the axis of the hot gas flue 24. When the burner 16 is put into operation, the two halves 36 a and 36 b of the slotted bimetal elements are deflected in opposite directions up and down, so that they approach the course of the helical chicane 26. While in the cold state the bimetallic halves 36 a and 36 b block the passage through the heating gas flue to a free residual cross-section, they release it in the heated state when they lie against the helical baffle 26, essentially free. It is also possible to completely omit those areas of the helical baffle 26 on which the bimetallic halves 36 a and 36 b rest in the hot state, since the recessed parts are replaced by the bimetallic halves 36 a, 36 b in the hot state and in the cold Condition when the bimetallic halves 36 a, 36 b block the hot gas flue 24, are not needed anyway.

Eine bimetallgesteuerte Abgasklappe kann statt der Klapppe 36 auch am oberen Ende des Heizgaszugs 24 angeordnet werden, wie gestrichelt bei 42 angedeutet, wenn der Heizgaszug 24 kurz genug ist, um die Abgasklappe der Flammentwicklung dann noch ausreichend auszusetzen.A bimetal-controlled exhaust flap can also be arranged instead of the flap 36 at the upper end of the heating gas flue 24, as indicated by dashed lines at 42, if the heating gas flue 24 is short enough to then sufficiently expose the flue gas flap to the development of the flame.

In der Abgasleitung 34 ist eine weitere bimetallgesteuerte Abgasklappe, beispielsweise eine Quadrantenklappe, nach Fig. 1 und 2 der deutschen Patentschrift 1 925 037 angeordnet; sie ist mit 44 bezeichnet.A further bimetal-controlled exhaust flap, for example a quadrant flap, according to FIGS. 1 and 2 of German Patent 1 925 037 is arranged in the exhaust line 34; it is designated 44.

In Fig. 3 erkennt man eine Heißlufterhitzeranlage mit einem Verbrennungsraum 114, einem Brenner 116 und Heizgaszügen 118 eines Wärmetauschers 119. Der Wärmetauscher 119 wird senkrecht zur Zeichenebene von der aufzuwärmenden Heißluft durchsetzt. Die Heizgaszüge 118 schließen an einen Sammler 121 an, der in eine Verbrennungsgasableitung 134 mündet. Zwischen dem Sammler 121 und der Verbrennungsgasableitung 134 ist die Strömungssicherung 128 angeordnet. Stromaufwärts dieser Strömungssicherung ist eine bimetallgesteuerte Abgasklappe 136 angeordnet, die mit ausgezogener Linie im geschlossenen und mit gestrichelter Linie im geöffneten Zustand dargestellt ist. Auch hier ist dafür Sorge getragen, daß die Abgasklappe 136 einen ausreichenden freien Restquerschnitt besitzt und nahe genug am Ort der Flammentwicklung sich befindet.3 shows a hot air heater system with a combustion chamber 114, a burner 116 and hot gas flues 118 of a heat exchanger 119. The heat exchanger 119 is penetrated by the hot air to be heated perpendicular to the plane of the drawing. The heating gas flues 118 connect to a collector 121, which opens into a combustion gas discharge line 134. The flow safety device 128 is arranged between the collector 121 and the combustion gas discharge line 134. A bimetal-controlled exhaust flap 136 is arranged upstream of this flow protection device, which is shown with a solid line in the closed state and with a broken line in the open state. Care is also taken here that the exhaust flap 136 has a sufficient free residual cross section and is close enough to the location of the flame development.

Claims

2. Gas hearth according to Claim 1, characterised in that as well as the flue gas damper (36) in the heating gas flue (24) upstream of the draught diverter (28) yet a further conventional flue gas damper (44) is provided in the combustion gas discharge duct (34) downstream of the draught diverter (28).