EP1517101A1 - Heisswassergerät mit Gasbrenner - Google Patents

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EP1517101A1
EP1517101A1 EP04021423A EP04021423A EP1517101A1 EP 1517101 A1 EP1517101 A1 EP 1517101A1 EP 04021423 A EP04021423 A EP 04021423A EP 04021423 A EP04021423 A EP 04021423A EP 1517101 A1 EP1517101 A1 EP 1517101A1
Authority
EP
European Patent Office
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burner
hot water
gas
door
mat
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Withdrawn
Application number
EP04021423A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Biller
Klaas Roelfsema
Herwig Scheidler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orkli SCL
Original Assignee
Schott AG
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Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Publication of EP1517101A1 publication Critical patent/EP1517101A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/16—Radiant burners using permeable blocks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/34—Burners specially adapted for use with means for pressurising the gaseous fuel or the combustion air
    • F23D14/36—Burners specially adapted for use with means for pressurising the gaseous fuel or the combustion air in which the compressor and burner form a single unit
    • 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
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1832—Arrangement or mounting of combustion heating means, e.g. grates or burners
    • F24H9/1836—Arrangement or mounting of combustion heating means, e.g. grates or burners using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
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    • F23D2203/105—Porous plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2212/00—Burner material specifications
    • F23D2212/10—Burner material specifications ceramic
    • F23D2212/103—Fibres

Definitions

  • the invention relates to a water heater with a Housing enclosing a boiler room in which a heat exchanger, flows through the water to be heated, is arranged, and which has a door in which a gas burner in Connection to a device for supplying a Gas / air mixture is appropriate.
  • Hot water appliances with gas burners are in various embodiments for different applications the market. You can use the hot water supply of apartments or a house with service water and / or heating water be educated.
  • a typical device is for example the Instantaneous water heater for hot water supply.
  • the above hot water devices typically have a housing with a door, wherein in the housing one of the to be heated Water flowing through the heat exchanger and in the door a gas burner is appropriate.
  • These heat exchangers typically have a round Configuration and are made by aluminum or aluminum coils stainless steel or formed by aluminum castings.
  • the associated gas burner are cylindrical in the form of a tube formed stainless steel, and have a fan, with the one premixed gas / air mixture is blown into the burner on. They are with screws and with the interposition of a seal, To prevent leaks, attached to an opening in the door.
  • the gas burner must go to the housing manufacturer, which also makes the door, transported and together with the Seal to be mounted there in the door. This increases the Production costs.
  • the market for hot water appliances is, however today under ever-increasing cost pressures, with the known construction of the water heater only a limited Has room for cost savings. Furthermore, it only has a modulation level of 1: 4 in the future, however Modulation degrees of 1: 8 and more are required.
  • the invention is based on the object designated at the beginning Construct hot water device so that it is cheaper to manufacture is and has a modulation depth> 1: 8.
  • the solution to this problem succeeds in a water heater with a housing enclosing a boiler room in which a Heat exchanger through which the water to be heated flows is arranged, and which has a door in which a gas burner in Connection to a device for supplying a Gas / air mixture is mounted according to the invention in that the gas burner has a flat burner mat, the two sides by means of metallic frame parts in an opening of the door under formation a preassembled unit is attached.
  • the burner mat used in the gas burner allows it Modulation degrees of> 1: 8.
  • Fig. 1 shows a housing 1 of a water heater with a door 2, at the opening in a gas burner 3 in the invention flat version is attached.
  • the housing 1 is in conventional Make a consisting of a coil heat exchanger 4 with a flow 4 a and a return 4 b installed from the zu warming water is flowed through.
  • an exhaust system 5 with an exhaust gas outlet 5 a and a condensate drain 5 b attached.
  • the gas burner 3 has a burner chamber 3 a with a flat Burner mat, which extends into the combustion chamber 6 of the housing. 1 protrudes.
  • the flames emanating from the burner mat 7 cause, as indicated by the arrows 8, a heat transfer to the coil of the heat exchanger 4 and thereby heat the water flowing through the heat exchanger.
  • a blower via a supply line 3 b 9 for blowing a gas / air mixture 10 connected.
  • a flat burner mat is 3 d arranged.
  • This burner mat is of conventional construction and consists for example of a so-called random web of ceramic, in particular silicon carbide fibers. Of course, too other, flat burner mats can be used.
  • the invention is on the Nonwovens of ceramic fibers not limited.
  • the burner mat 3 d is by means of an annular flange-like frame part 3 e (see also Fig. 3) attached to the housing door 2 by screwing.
  • annular flange-like frame parts 3 e and 3 f may preferably be cold-formed sheet-metal parts made of stainless steel or aluminum castings, the attachment of the burner mat 3 d by means of the annular flange-like frame parts, although a preferred, but just one embodiment. Other embodiments are conceivable.
  • burner mats are deviating from the circular shape Configuration, e.g. polygonal burner mats, depending on Housing concept of the hot water device, conceivable.
  • the manufacturing cost of the water heater with the Flat burner assembly according to the invention are compared to the known hot water device relatively low, in particular due to the lower logistics and assembly costs.
  • the door / burner unit manufacturing is now a single product for installation in a water heater with heat exchanger. If one uses a burner mat with high efficiency, as it is eg under the brand "CERAMAT" ® commercially used, the necessary fuel surface can be kept relatively small.
  • An effective focal area of 78.5 cm 2 allows a power input of> 30 kw.
  • the degree of modulation is> 1: 8.

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Abstract

Derartige Heißwassergeräte besitzen typischerweise ein Gehäuse (1), das einen Heizraum (6) umschließt, in welchem ein Wärmetauscher (4), der vom zu erwärmenden Wasser durchflossen wird, angeordnet ist, und das eine Tür (2) aufweist, in welcher ein Gasbrenner (3) in Verbindung mit einer Einrichtung (3 a, 9) zum Zuführen eines Gas/Luftgemisches (10) angebracht ist. Um die Herstellungskosten zu senken und einen Modulationsgrad > 1 : 8 zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass der Gasbrenner (3) eine flache Brennermatte (3 d) aufweist, die beidseitig mittels metallischer Rahmenteile (3 e, 3 f) in einer Öffnung der Tür (2) unter Bildung einer vormontierten Baueinheit angebracht ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heißwassergerät mit einem Gehäuse, das einen Heizraum umschließt, in welchem ein Wärmetauscher, der vom zu erwärmenden Wasser durchflossen wird, angeordnet ist, und das eine Tür aufweist, in welcher ein Gasbrenner in Verbindung mit einer Einrichtung zum Zuführen eines Gas/Luftgemisches angebracht ist.
Heißwassergeräte mit Gasbrenner, auch Boiler genannt, sind in vielfältigen Ausführungsformen für unterschiedliche Anwendungen auf dem Markt. Sie können zur Warmwasser-Versorgung von Wohnungen oder eines Hauses mit Brauchwasser und/oder Heizungswasser ausgebildet sein. Ein typisches Gerät ist beispielsweise der Durchlauferhitzer für die Warmwasserversorgung.
Vorstehende Heißwasser-Geräte weisen typischerweise ein Gehäuse mit einer Tür auf, wobei in dem Gehäuse ein von dem zu erwärmenden Wasser durchflossener Wärmetauscher und in der Tür ein Gasbrenner angebracht ist. Diese Wärmetauscher haben typischerweise eine runde Konfiguration und werden durch Rohrschlangen aus Aluminium oder rostfreiem Stahl bzw. durch Aluminium-Gußteile gebildet. Die zugehörigen Gasbrenner sind zylindrisch in Form eines Rohres aus rostfreiem Stahl ausgebildet, und weisen ein Gebläse, mit dem ein vorgemischtes Gas/Luft-Gemisch in den Brenner eingeblasen wird, auf. Sie sind mit Schrauben und unter Zwischenschaltung einer Dichtung, um Leckagen zu vermieden, an einer Öffnung in der Tür befestigt.
Diese bekannten Heißwassergeräte weisen verschiedene Nachteile auf.
Der zylindrische Gasbrenner einerseits und die Tür des Heißwassergerätes andererseits werden in verschiedenen Unternehmen hergestellt.
Typischerweise muß daher der Gasbrenner zu dem Gehäusefabrikant, der auch die Tür herstellt, transportiert werden und zusammen mit der Dichtung dort in der Tür montiert werden. Dadurch steigen die Herstellungskosten an. Der Markt für Heißwassergeräte steht jedoch heute unter einem immer stärker werdenden Kostendruck, wobei die bekannte Konstruktion des Heißwassergerätes nur einen begrenzten Spielraum für Kosteneinsparungen aufweist. Ferner besitzt es lediglich einen Modulationsgrad von 1 : 4. Zukünftig werden jedoch Modulationsgrade von 1 : 8 und mehr verlangt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Heißwassergerät so auszubilden, dass es kostengünstiger herzustellen ist und einen Modulationsgrad > 1 : 8 besitzt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem Heißwassergerät mit einem Gehäuse, das einen Heizraum umschließt, in welchem ein Wärmetauscher, der vom zu erwärmenden Wasser durchflossen wird, angeordnet ist, und das eine Tür aufweist, in welcher ein Gasbrenner in Verbindung mit einer Einrichtung zum Zuführen eines Gas/Luftgemisches angebracht ist gemäß der Erfindung dadurch, dass der Gasbrenner eine flache Brennermatte aufweist, die beidseitig mittels metallischer Rahmenteile in einer Öffnung der Tür unter Bildung einer vormontierten Baueinheit angebracht ist.
Durch die vormontierte Tür-Baueinheit können mit Vorteil aufgrund der niedrigeren Logistik- und Assemblierungskosten die Herstellungskosten gesenkt werden.
Die im Gasbrenner verwendete Brennermatte erlaubt dabei Modulationsgrade von > 1 : 8.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet und ergeben sich zudem aus der Figurenbeschreibung.
Anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1
in einer schematischen Schnittdarstellung ein konventionelles Heißwassergerät mit einem in der Tür des Geräte-Gehäuses befestigten, erfindungsgemäß ausgebildeten flachen Gasbrenner,
Fig. 2
in einer Schnittdarstellung den Aufbau des erfindungsgemäß ausgebildeten Flachbrenners,
Fig. 3
eine Ansicht der Brennerseite des erfindungsgemäßen Gas-Flachbrenners, und
Fig. 4
eine Ansicht der Gaszufuhrseite des erfindungsgemäßen Gas-Flachbrenners.
Die Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1 eines Heißwassergerätes mit einer Tür 2, an der in einer Öffnung ein Gasbrenner 3 in der erfindungsgemäßen flachen Ausführung befestigt ist. Im Gehäuse 1 ist in konventioneller Weise ein aus einer Rohrschlange bestehender Wärmetauscher 4 mit einem Vorlauf 4 a und einem Rücklauf 4 b eingebaut, der von dem zu erwärmenden Wasser durchströmt wird.
Am Gehäuse 1 ist ferner eine Abgasführung 5 mit einem Abgas-Auslaß 5 a und einem Kondensat-Ablauf 5 b angebracht.
Der Gasbrenner 3 weist eine Brennerkammer 3 a mit einer flachen Brennermatte auf, die bis in den Brennraum 6 des Gehäuses 1 hineinragt. Die von der Brennermatte ausgehenden Flammen 7 bewirken, wie durch die Pfeile 8 angedeutet, eine Wärmeübertragung an die Rohrschlange des Wärmetauschers 4 und erwärmen dadurch das durch den Wärmetauscher strömende Wasser.
An die Brennerkammer 3 a ist über eine Zufuhrleitung 3 b ein Gebläse 9 zum Einblasen eines Gas/Luftgemisches 10 angeschlossen.
Der Aufbau des erfindungsgemäßen Flachbrenners ist in den Figuren 2 - 4 näher dargestellt.
Wie insbesondere die Fig. 2 und 4 zeigen, ist in der Brennerkammer 3 a eine Lochplatte 3 c für die gleichmäßige Verteilung des eingeblasenen Gas/Luftgemisches angeordnet. Hinter dieser Verteilerplatte 3 c, gesehen in Strömungsrichtung, ist eine flache Brennermatte 3 d angeordnet. Diese Brennermatte ist von konventionellem Aufbau und besteht beispielsweise aus einem sogenannten Wirr-Vlies von keramischen, insbesondere Silizium-Karbid-Fasern. Natürlich sind auch andere, flache Brennermatten einsetzbar. Die Erfindung ist auf das Wirrvlies von keramischen Fasern nicht beschränkt. Die Brennermatte 3 d ist mittels eines ringflanschartigen Rahmenteiles 3 e (siehe auch Fig. 3) an der Gehäuse-Tür 2 durch Verschrauben befestigt. In ähnlicher Weise ist die Verteilerplatte 3 c mittels eines ringflanschartigen Rahmenteiles 3 f an der Gehäusetür 2 durch Verschrauben befestigt (siehe auch Figuren 4). Umlaufend zur Brennermatte 3 d ist ein Isolationsring 11 an der Tür 2 angebracht, um ein zu starkes Erhitzen der Tür in der unmittelbaren Umgebung der Flammen 7 zu verhindern.
Der Einfachheit halber sind in den Figuren die notwendigen lonisationsund Zündstifte für die Einleitung der Verbrennung der aus der Brennermatte austretenden Gase nicht dargestellt. Sie sind konventionell.
Die ringflanschartigen Rahmenteile 3 e bzw. 3 f können vorzugsweise kaltgeformte Blechteile aus rostfreiem Stahl oder Aluminiumgussteile sein, wobei die Befestigung der Brennermatte 3 d mittels der ringflanschartigen Rahmenteile zwar ein bevorzugtes, aber eben nur ein Ausführungsbeispiel ist. Andere Ausführungsformen sind denkbar.
Auch sind Brennermatten mit von der Kreisform abweichender Konfiguration, z.B. mehreckige Brennermatten, je nach Gehäusekonzeption des Heißwassergerätes, denkbar.
Die Herstellungskosten für das Heißwassergerät mit der erfindungsgemäßen Flachbrenneranordnung sind im Vergleich zu dem bekannten Heißwassergerät relativ niedrig, insbesondere aufgrund der niedrigeren Logistik- und Assemblierungskosten.
Die Tür/Brenner-Einheit ist herstellungsmäßig nunmehr ein einziges Produkt zum Einbau in ein Heißwassergerät mit Wärmetauscher. Wenn man dabei eine Brennermatte mit hohem Wirkungsgrad, wie sie z.B. unter der Marke "CERAMAT"® im Handel ist, benutzt, kann die notwendige Brennfläche relativ klein gehalten werden. Eine effektive Brennfläche von 78,5 cm2 ermöglicht einen Leistungseintrag von > 30 kw. Der Modulationsgrad ist dabei > 1 : 8.

Claims (10)

  1. Heißwassergerät mit einem Gehäuse (1), das einen Heizraum (6) umschließt, in welchem ein Wärmetauscher (4), der vom zu erwärmenden Wasser durchflossen wird, angeordnet ist, und das eine Tür (2) aufweist, in welcher ein Gasbrenner (3) in Verbindung mit einer Einrichtung (3 a, 9) zum Zuführen eines Gas/Luftgemisches (10) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbrenner (3) eine flache Brennermatte (3 d) aufweist, die beidseitig mittels metallischer Rahmenteile (3 e, 3 f) in einer Öffnung der Tür (2) unter Bildung einer vormontierten Baueinheit angebracht ist.
  2. Heißwassergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbrenner zufuhrseitig im zugeordneten Rahmenteil (3 f) eine Brennerkammer (3 a) aufweist, die an die Einrichtung (3 a, 9) zum Zuführen des Gas/Luftgemisches (10) angeschlossen ist.
  3. Heißwassergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennerkammer (3 a) eine der Brennermatte (3 d) vorgeschaltete Verteilerplatte (3 c ) angebracht ist.
  4. Heißwassergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerplatte (3 c) als Lochplatte ausgebildet ist.
  5. Heißwassergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennermatte (3 d) aus einem Vlies von keramischen Fasern besteht.
  6. Heißwassergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen Fasern durch Silizium-Karbid-Fasern gebildet sind.
  7. Heißwassergerät nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennermatte (3 d) durch eine solche gebildet ist, die unter der Marke CERAMAT® auf dem Markt ist.
  8. Heißwassergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Brennermatte kreisförmig ist und die metallischen Rahmenteile (3 e, 3 f) ringflanschartig ausgebildet sind.
  9. Heißwassergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Heizraum (6) zugewandten Seite ein die Öffnung in der Tür (2) kreisringförmig umschließender Wärmeisolator (11) aufgebracht ist.
  10. Heißwassergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Rahmenteile (3 e, 3 f) durch kaltgeformte Blechteile aus rostfreiem Stahl oder durch Aluminiumgussteile gebildet sind.
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