EP0733858A2

EP0733858A2 - Heating device

Info

Publication number: EP0733858A2
Application number: EP96101819A
Authority: EP
Inventors: Sandra Dipl.-Ing. Cordes; Ulrich Ing. Besser; Christian Dipl.-Ing. Welte; Ernst Dipl.-Ing. Schmidt; Arno Dipl.-Ing. Boettcher; Manfred Dipl.-Ing. Hosch; Matthias Ing. Schmidl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 1996-09-25
Also published as: EP0733858A3; DE29504706U1

Abstract

The heater has a fuel supply (14) and a fan (10) to feed air for combustion. A control value for regulating the fuel supply is derived from a Venturi nozzle (30) in the airstream, in order to optimise the combustion by maintaining a fuel-air mixture within a predetermined performance band. The Venturi nozzle is arranged upstream of the fan, and allows the pressure difference across the nozzle to be ascertained by a fuel regulator (32). The pressure may be sensed by pipes (34,36) located at the outlet (38) and a constricted part (40) of the nozzle, and the fuel supply may be fed into the airstream in a pipe (12) in the region of the fan.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Heizgerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem bekannten Heizgerät dieser Gattung (DE-OS-2 247 559) ist eine Luftvolumenmeßstelle in Form einer differenzdruckerzeugenden Venturidüse angebracht, die innerhalb eines vorgegebenen Brennerleistungsbereichs das Mischungsverhältnis von Brenngas und Verbrennungsluft regelt. An der Venturidüse angebrachte Steuerleitungen nehmen den durch den Luftvolumenstrom erzeugten Differenzdruck ab, der ein Gasregelventil im Sinne einer Optimierung der Verbrennung steuert. Dieses Heizgerät arbeitet mit einer hohen Luftzahl λ (Brennstoff-Luftverhältnis), da die durch den Innenraum zu einem Brenner gelangende Verbrennungsluft erst unmittelbar vor der Brennzone mit dem Brenngas in Verbindung kommt und eine genaue Dosierung des Brenngas-Luftgemisches nicht möglich ist. Außerdem können bei einer Verstopfung des Kanals der Venturidüse z.b. durch Staubflocken o.ä. unbefriedigende Zustände des Heizgeräts auftreten.The invention relates to a heater according to the preamble of the main claim. In a known heater of this type (DE-OS-2 247 559) an air volume measuring point in the form of a differential pressure generating Venturi nozzle is attached, which regulates the mixing ratio of fuel gas and combustion air within a predetermined burner output range. Control lines attached to the Venturi nozzle decrease the differential pressure generated by the air volume flow, which controls a gas control valve in order to optimize combustion. This heater works with a high air ratio λ (fuel-air ratio), since the combustion air coming through the interior to a burner only comes into contact with the fuel gas immediately before the combustion zone and an exact metering of the fuel gas-air mixture is not possible. In addition, if the channel of the Venturi nozzle is blocked, for example by dust flakes or the like. unsatisfactory conditions of the heater occur.

Es sind weiterhin Anordnungen bekannt, in denen Blenden als Differenzdruckerzeuger für das zu messende Luftvolumen eingesetzt sind. Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie Strömungsgeräusche verursachen, was insbesondere bei Heizgeräten die in Küche oder Bad installiert sind nicht tolerierbar ist. Außerdem erfordern eingesetzte Blenden eine höhere Gebläseleistung, da ein relativ hoher bleibender Druckverlust hinter der Blende entsteht.Arrangements are also known in which orifices are used as differential pressure generators for the air volume to be measured. However, these have the disadvantage that they cause flow noises, which is particularly intolerable in the case of heaters installed in the kitchen or bathroom. In addition, the orifices used require a higher fan output, since there is a relatively high permanent pressure loss behind the orifice.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Heizgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die durch die Venturidüse als Luftmeßvolumenstelle erfaßte Druckdifferenz einer Brennstoffregeleinrichtung als Steuergröße zuführbar ist und damit ein für die Verbrennung optimales Mischungsverhältnis von Brennstoff und Verbrennungsluft eingestellt ist. Die Anordnung der Venturidüse, stromauf des Gebläses, trägt zu einer insgesamt kompakten Bauweise des Heizgeräts mit geringer Einbautiefe und Einbaubreite bei.The heater according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the pressure difference detected by the Venturi nozzle as an air measurement volume point can be supplied to a fuel control device as a control variable and thus an optimal mixing ratio of fuel and combustion air is set for the combustion. The arrangement of the Venturi nozzle upstream of the fan contributes to an overall compact construction of the heater with a small installation depth and installation width.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Heizgeräts möglich.Advantageous refinements of the heater are possible through the measures listed in the subclaims.

Auf Grund der definierten Luftzufuhr zum Brenner durch eine kanalförmige Leitung erfolgt die Verbrennung mit einer Luftzahl λ im nahstöchiometrischen Bereich (λ≈1,3). Da eine Brennstoffzufuhr im Bereich des Gebläses, insbesondere dicht hinter dem Gebläse erfolgt, wird eine gute Durchmischung der Brenngas- und Luftanteile, bevor sie in die Brennzone des Brenners gelangen, ermöglicht. Durch diese Maßnahmen ist gewährleistet, daß die Verbrennung mit geringen Schadstoffemissionen erfolgt. Außerdem wird durch die auch im Teillastbereich erzielte nahstöchiometrische Verbrennung ein hoher Normnutzungsgrad erreicht.Due to the defined air supply to the burner through a duct, the combustion takes place with an air ratio λ in the near-stoichiometric range (λ≈1.3). Since fuel is supplied in the area of the blower, in particular close behind the blower, good mixing of the fuel gas and air components is made possible before they reach the combustion zone of the burner. These measures ensure that the combustion takes place with low pollutant emissions. In addition, the near-stoichiometric combustion also achieved in the part-load range achieves a high degree of standard utilization.

Die Steuerleitungen zur Abnahme des Differenzdrucks an der Venturidüse sind so angebracht, daß bei möglichen Verstopfungen, insbesondere an einer Engstelle der Venturidüse durch angesaugte Fremdkörper (Staubflocken o.ä.), das Heizgerät in einen sicheren Zustand übergeht bzw. ganz abschaltet. Um dennoch derartige Betriebsstörungen zu vermeiden, kann stromauf der Venturidüse noch zusätzlich ein Filter angeordnet werden.The control lines for reducing the differential pressure on the Venturi nozzle are fitted in such a way that in the event of possible blockages, especially at a narrow point in the Venturi nozzle due to foreign objects being sucked in (dust flakes or the like), the heater changes to a safe state or switches off completely. In order to avoid such malfunctions, a filter can also be arranged upstream of the Venturi nozzle.

Die quer zur Strömungsrichtung der Luft erfolgende Brennstoffzufuhr erhöht in vorteilhafter Weise die Durchmischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft.The supply of fuel transversely to the direction of flow of the air advantageously increases the mixing of the fuel with the combustion air.

drawing

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile näher erläutert. Es zeigen Fig.1 ein Heizgerät bei dem die Verbrennungsluft durch ein Radialgebläse gefördert und Fig. 2 ein Heizgerät bei dem die Verbrennungsluft durch ein Axialgebläse gefördert wird.Two exemplary embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and are explained in more detail in the following description, stating further advantages. 1 shows a heater in which the combustion air is conveyed by a radial fan and FIG. 2 shows a heater in which the combustion air is conveyed by an axial fan.

Description of the embodiments

Das Heizgerät nach Fig. 1 hat ein Radialgebläse 10 zum Zuführen der Verbrennungsluft, dessen Drehzahl entsprechend der Wärmeanforderung gesteuert ist. Das Radialgebläse 10 fördert die Verbrennungsluft in einen Kanal 12, in welchen an der Stelle 14 eine das Brenngas zuführende Gasleitung 16 einmündet. Der Kanal 12 führt in eine Verteilerkammer 18 eines Brenners 20, aus welcher das Brenngas-Luftgemisch durch ein Lochblech 22 gleichmäßig verteilt zur Brennzone 24 des Brenners 20 gelangt. Die Verbrennung erfolgt in einer Brennkammer 26, die zwischen dem Brenner 20 und einem Wärmeübertrager 28 für das zu erhitzende Wasser angeordnet ist.1 has a radial fan 10 for supplying the combustion air, the speed of which is controlled in accordance with the heat requirement. The radial fan 10 conveys the combustion air into a channel 12, into which a gas line 16 supplying the fuel gas opens at point 14. The channel 12 leads into a distribution chamber 18 of a burner 20, from which the fuel gas / air mixture passes through a perforated plate 22 to the combustion zone 24 of the burner 20, evenly distributed. The combustion takes place in a combustion chamber 26 which is arranged between the burner 20 and a heat exchanger 28 for the water to be heated.

Stromauf des Radialgebläses 10 ist der Kanal 12 als Venturidüse 30 ausgebildet, die einen Sollwertgeber für eine Gasregeleinrichtung 32 in der Gasleitung 16 bildet. Die Venturidüse 30 leitet aus dem durch das Radialgebläse 10 geförderten Luftvolumenstrom einen Differenzdruck ab, der über Leitungen 34, 36 als Steuergröße an die Gasregeleinrichtung 32 übertragen wird. Die Venturidüse 30 und die Gasregeleinrichtung 32 sind wie bekannt so ausgebildet, daß sich über einen vorgegebenen Leistungsbereich des Heizgeräts ein konstanter nahstöchiometrischer Luftüberschuß im Brenngas-Luftgemisch ergibt.Upstream of the radial fan 10, the channel 12 is designed as a Venturi nozzle 30, which forms a setpoint generator for a gas control device 32 in the gas line 16. The venturi nozzle 30 derives a differential pressure from the air volume flow conveyed by the radial fan 10, which differential pressure is transmitted to the gas control device 32 via lines 34, 36 as a control variable. As is known, the Venturi nozzle 30 and the gas control device 32 are designed such that a constant, near-stoichiometric air excess in the fuel gas / air mixture results over a predetermined power range of the heater.

Die Venturidüse 30 ist dabei so ausgebildet, daß eine an einem Auslaßteil 38 der Venturidüse 30 angebrachte Steuerleitung 36 stromab einer an einer Engstelle 40 der Venturidüse 30 angebrachten Steuerleitung 34 folgt. Beide Steuerleitungen 34,36 sind mit nicht dargestellten Unterdruckkammern verbunden, die durch eine Membran voneinander getrennt, in der Gasregeleinrichtung 32 integriert sind. Dabei ist die sich zwischen den beiden Unterdruckkammern ergebene Druckdifferenz, die auf ein mit der Membran verbundenes Gasregelventil übertragen wird, ein Maß für die zuzuführende Brennstoffmenge, dergestalt, daß eine Optimierung der Verbrennung erzielt ist. Im Fall einer Verstopfung der Venturidüse 30, insbesondere an der Engstelle 40 durch Staubflocken o.ä. wird die zwischen den beiden Unterdruckkammern herrschende Druckdifferenz abgebaut, wobei durch die Bewegung der Membran die Gaszufuhr durch das Gasregelventil gedrosselt und kurze Zeit später durch den Druckausgleich abschaltet wird. Um aber derartige Betriebsstörungen dennoch zu vermeiden, ist stromauf der Venturidüse 30 ein Filter 42 angeordnet.The Venturi nozzle 30 is designed such that a control line 36 attached to an outlet part 38 of the Venturi nozzle 30 follows downstream a control line 34 attached to a constriction 40 of the Venturi nozzle 30. Both control lines 34, 36 are connected to vacuum chambers, not shown, which are separated from one another by a membrane and are integrated in the gas control device 32. The pressure difference between the two vacuum chambers, which is transferred to a gas control valve connected to the membrane, is a measure of the amount of fuel to be supplied, so that an optimization of the combustion is achieved. In the event of a blockage of the Venturi nozzle 30, in particular at the narrow point 40 by dust flakes or the like. the pressure difference prevailing between the two vacuum chambers is reduced, the gas supply through the gas control valve being throttled by the movement of the membrane and switched off a short time later by the pressure compensation. However, in order to avoid such malfunctions, a filter 42 is arranged upstream of the Venturi nozzle 30.

Die stromauf des Radialgebläses 10 angebrachte Venturidüse 30 und der Kanal 20 der sich stromab des Radialgebläses 10 anschließt stehen rechtwinklig zueinander, so daß eine kompakte Bauweise erzielt ist und das Heizgerät auch in Räumen mit begrenztem Platzbedarf angebracht werden kann.The upstream of the radial fan 10 attached Venturi nozzle 30 and the channel 20 which is connected downstream of the radial fan 10 are at right angles to each other, so that a compact design is achieved and the heater can also be installed in rooms with limited space.

Fig. 2 zeigt ein dem Heizgerät nach Fig. 1 ähnliches Heizgerät, bei dem gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird zum Fördern der Verbrennungsluft ein Axilagebläse 44 eingesetzt. Mit dem Einsatz des Axialgebläses 44 lassen sich in vorteilhafter Weise Luftmengen mit geringeren Drücken fördern, das sich u.a. positiv auf die Geräuschentwicklung auswirkt. Darüberhinaus wird durch das Axialgebläse 44 die Einbauhöhe des Heizgeräts verkürzt.Fig. 2 shows a heater similar to the heater of Fig. 1, in which the same components are provided with the same reference numerals. In contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 1, an axial position blower 44 is used to convey the combustion air. With the use of the axial blower 44, air quantities with lower pressures can be conveyed in an advantageous manner. has a positive effect on noise development. In addition, the installation height of the heater is shortened by the axial fan 44.

Das Heizgerät wird bevorzugt mit einem Gas-Luft-Gemisch betrieben, wobei jedoch die Anwendung anderer Brennstoffarten möglich ist. Es kann dann auch erforderlich sein, den Brennstoff zum Zweck einer guten Vermischung direkt in, oder vor dem Gebläse zuzumischen.The heater is preferably operated with a gas-air mixture, but the use of other types of fuel is possible. It may then also be necessary to mix the fuel directly in or in front of the fan for the purpose of thorough mixing.

Claims

Heater with a fuel supply and a blower for supplying the combustion air, and with a setpoint generator, which derives a control variable for a fuel control device from the conveyed air volume flow, which controls the mixture ratio of fuel and combustion air within a given performance range in order to optimize combustion, characterized that the setpoint generator (30) is designed as a Venturi nozzle which is arranged upstream of the blower (10, 44) and via which a pressure difference which can be supplied to the fuel control device (32) can be detected as a control variable.

Heating device according to claim 1, characterized in that the fuel supply (14) takes place in the region of the fan (10, 44) in a channel-shaped line (12).

A heater according to claim 1 or 2, characterized in that a control line (36) attached to an outlet part (38) of the venturi nozzle (30) follows downstream a control line (34) attached to a constriction (40) of the venturi nozzle (30).

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel supply (14) takes place transversely to the direction of flow of the air.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the blower (10, 40) is designed as a radial blower (10) (Fig. 1).

Heating device according to one of the preceding claims, characterized by a filter (42) arranged upstream of the Venturi nozzle (30).

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the Venturi nozzle (30) forms the start of the channel-shaped line (12) which ends at its other end at a burner (20).