EP4339466A1 - Heizgerät mit gebläse - Google Patents

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Publication number
EP4339466A1
EP4339466A1 EP23196165.7A EP23196165A EP4339466A1 EP 4339466 A1 EP4339466 A1 EP 4339466A1 EP 23196165 A EP23196165 A EP 23196165A EP 4339466 A1 EP4339466 A1 EP 4339466A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing part
heater
rotation
axis
sealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23196165.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Reinert
Claudia Sinsteden
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.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4339466A1 publication Critical patent/EP4339466A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/083—Sealings especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4226—Fan casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/36—Retaining components in desired mutual position by a form fit connection, e.g. by interlocking

Definitions

  • the invention relates to a heating device.
  • Heaters usually have a conveyor device that is designed to transport a volume flow of combustion air or a mixture of combustion air and fuel to a burner of the heater.
  • the conveying devices are often designed as fans and are arranged in a mixture channel of the heater.
  • flashbacks can occur.
  • a flashback indicates that the flame spreads against the gas flow in the heater into the mixture channel and possibly also into a fan arranged there. Deflagrations that occur can damage the fan, in particular this can result in leaks from the housing to the environment or the housing of the heater.
  • a leak on the suction side of a conveyor device can lead to a gas exchange between the mixture channel and the environment, whereby external air enters the mixture channel and causes a shift in the air ratio (combustion air ratio, lambda) of the fuel-air mixture to be supplied to the burner, which can lead to critical operating states of the heater.
  • a leak on the pressure side of the conveyor device can lead to unburned fuel escaping, which poses a risk of explosion.
  • the EP 3 988 841 A1 discloses a method and a device for preventing a flashback comprising a first component which is arranged such that its temperature is influenced by the combustion and expands as a function of the temperature. The expansion can be recorded by a sensor.
  • the invention is intended to make it possible to identify situations that can lead to flashbacks at an early stage and to initiate countermeasures.
  • the object of the invention to propose a heating device that at least partially overcomes the problems described in the prior art.
  • the invention is intended to enable continued operation of the heater after a flashback and to reduce the damaging effects of a flashback.
  • the invention should at least not significantly increase the complexity of a heater and only require minor structural changes.
  • a heater contributes to this, having a fan which has at least one fan wheel that can be rotated about an axis of rotation and a housing.
  • the housing comprises at least a first housing part and a second housing part, which can be assembled (or already assembled) in the direction of the axis of rotation with the inclusion of at least one sealing arrangement.
  • the sealing arrangement is designed to at least partially, predominantly or even completely maintain the sealing effect even when there is a deformation distance in the direction of the axis of rotation between the first housing part and the second housing part.
  • the heater can be a heater (possibly stationary on or in a building) which includes at least one burner to which a mixture of combustion air and a fuel can be supplied.
  • the heater can in particular be a gas heater, designed to burn a gaseous fuel, in particular hydrogen or a gas mixture containing hydrogen, with the supply of fresh air (ambient air) as combustion air, and thus to provide heat for the heating circuit.
  • the heater can have at least one burner and one as a fan trained, conveyor device that conveys a mixture of fuel (gas) and combustion air through a mixture channel of the heater to the burner.
  • the combustion products can then be led to an exhaust system, which can include an exhaust duct internal to the heater.
  • the blower can be a blower suitable for providing a combustion air flow or a volume flow of a mixture of fuel gas and combustion air, for example a radial or axial fan.
  • the fan can be a centrifugal fan.
  • Centrifugal fans usually have a radial impeller as a fan wheel and can suck in a fluid (air) from a direction parallel to a rotation axis of the fan wheel and blow it out in a radial direction.
  • radial fans often have a housing in which the radial impeller is mounted and on which a drive device (electric motor) can be arranged to drive the radial impeller.
  • the housing is generally designed in several parts, in particular in two parts, with two housing parts being able to be assembled in the axial direction.
  • the first housing part is often a motor plate on which the drive motor can be attached.
  • the second housing part can in particular house the impeller.
  • a sealing arrangement is generally implemented by a groove in the second housing part for receiving a seal and a corresponding sealing surface on the first housing part.
  • the seal can be a sealing ring made of an elastic material (elastomer, rubber). It was found that one... sudden increase in pressure as part of an ignition flashback can form a deformation distance between the first and second housing parts.
  • deformation distance refers in particular to a distance or a gap between the two housing parts in the area of the sealing arrangement (if necessary only) during a pressure-related deformation of the housing, in particular in the event of an ignition kickback.
  • the sealing ring can emerge from the groove and, possibly supported by the pressure built up by the impeller in the housing, move into the deformation distance between the first and second housing parts, or can also exit completely from the space between the first and second housing parts.
  • the housing has a significant leak, through which the mixture of fuel and combustion air to be conveyed can escape and lead to deflagration or flame formation outside the housing of the blower.
  • the sealing arrangement between the first and second housing parts is designed in such a way that a deformation distance that forms, for example in the context of a flame flashback and the associated sudden increase in pressure in the housing of the blower, as axial relative movements of the housing parts to one another, at least with partial preservation of the Sealing effect can be compensated.
  • the indication of a sealing surface “axially relative to the axis of rotation of the blower” means that a normal vector of the sealing surface is (largely) aligned in the direction of an axis of rotation of the blower. Accordingly, the specification of a sealing surface “radially relative to the axis of rotation” means that a normal vector of the sealing surface is aligned radially.
  • the deformation distance characterizes in particular a (possibly short-term and/or reversible) relative movement from the first housing part to the second housing part, which can occur in the event of a flashback.
  • the deformation distance can be determined for a reference fan in a reference heater experimentally or by evaluating recorded real damage patterns.
  • the deformation distance can be influenced by a variety of factors, in particular the burner output, the design of the housing of the blower (wall thickness of the housing and the number and/or the distance of connection points between the first and second housing parts).
  • a required deformation distance can be determined through a pressure test or simulation calculations. For this purpose, the maximum pressure that occurs in the heater to be designed in the event of a flashback should be known.
  • a deformation distance in the range of 1 mm [millimeters] to 3 mm can prevent leakage due to flashback in many heaters.
  • a deformation distance in the range of 1 mm to 2 mm can often be sufficient.
  • the sealing arrangement can have a sealing surface which is aligned axially with respect to the shaft or axially with respect to the axis of rotation of the impeller. It can be arranged as a sealing ring in a recessed groove.
  • the recessed groove can have a depth that is greater than the extension of the seal in the direction of the rotation axis of the fan by at least the deformation distance.
  • a rib can engage in the recessed groove and create a sealing connection to the seal, and thus to the first and second housing parts. Due to the recessed groove and in conjunction with at least one rib engaging in the recessed groove, it can be effectively prevented that the seal can emerge from the recessed groove due to a deformation distance that occurs.
  • the recessed groove can (only) be arranged in the second housing part surrounding the impeller and the circumferential rib can be provided on the first housing part.
  • the circumferential rib can stiffen the first housing part. This advantageous synergy effect causes a reduction in the deformation distance because a flat deformation (e.g. in the manner of a bulging) of the first housing part can be prevented.
  • the at least one rib can (also) be designed to be resilient and designed to compensate for an occurring deformation distance by a spring movement in its direction.
  • the spring movement can maintain contact between the seal and the sealing surface of the rib, and thus the sealing effect of the sealing arrangement.
  • the sealing arrangement can have a sealing surface which is aligned radially with respect to the axis of rotation of the blower, the seal being arranged in a groove of the first housing part and the corresponding sealing surface of the second housing part having an axial width which corresponds at least to the deformation distance.
  • the sealing surface can move in the axial direction relative to the sealing ring, with the sealing surface remaining in contact with the seal due to its axial width without losing the sealing effect.
  • the sealing arrangement may have a sealing surface which is axially aligned with respect to the axis of rotation of the blower, the seal also being arranged in the radial direction between the first and second housing parts.
  • the seal can be in one Groove may be arranged, with one side of the groove forming the first housing part and the (opposite) second side of the groove forming the second housing part.
  • the first housing part can form the radially outer side of the groove, whereby the seal can be prevented from being pushed out of a space between the first and second housing parts due to a gas flow or a pressure difference when a deformation distance occurs.
  • the heater can in particular be a hydrogen-powered gas heater.
  • the fan of the heater can be arranged in a mixture channel of the same.
  • first primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or order of these objects, sizes or prescribe processes to each other. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it will be obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. To the extent that a component can occur multiple times (“at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
  • a heater is therefore specified here which at least partially solves the problems described with reference to the prior art.
  • the heater is wearing at least helps to increase the resistance of a fan to flashbacks and thus avoid decommissioning and repairs to a heater.
  • the invention can be implemented particularly easily, since only minor structural changes are necessary to a housing of a blower.
  • Fig. 1 shows an example and schematically of a fan 2.
  • This can include a housing 6 with a first housing part 14 and a second housing part 15, which can be assembled in a direction of an axis of rotation 22 of the fan wheel 18.
  • the second housing part 15 can (essentially or alone) enclose the impeller 18 or surround it in the circumferential direction.
  • the impeller 18 can be arranged rotatably mounted inside the housing 6 in a direction of rotation 19 about the axis of rotation 22 and can be connected axially via a shaft 24 to an electric motor 17.
  • the electric motor 17 can be arranged on the first housing part 14, which can also be referred to as a motor plate.
  • the shaft 24 can be guided in a sealed manner through the first housing part 14 and drive the impeller 18.
  • the blower 2 can suck in a gas stream via an inlet 11 in an inlet direction 21, which can correspond to an axis of rotation 22 of the blower 1, and eject it in an outlet direction 20.
  • a sealing arrangement 23 can create a sealing connection all around between the first housing part 14 and the second housing part 15.
  • Fig. 2 shows an example and schematic of a (stationary) heater 1 proposed here.
  • This receives combustion air via a supply of combustion air 4 by means of a blower 2 and via a gas valve 5 a fuel gas, for example hydrogen, which is added to the volume flow of combustion air.
  • the combustion mixture of gas and combustion air can now be fed via a mixture channel 16 to a burner 3 arranged in a combustion chamber 8.
  • the combustion chamber 8 can include one or more heat exchangers, which can transfer the heat generated during the combustion process to a heat transfer medium circulating in a heating circuit.
  • the combustion products can be fed from the combustion chamber 8 to an exhaust system 10 via an exhaust pipe 9.
  • a UV sensor 13 for flame monitoring can, Protected from the high temperatures in the combustion chamber 8, be arranged on the outside of the combustion chamber 8.
  • the heater 1 can also have a control and control device 7.
  • FIG. 3 shows, by way of example and schematically, a sealing arrangement 23 of the fan 2.
  • a recessed groove 29 for receiving a seal 26, which can be designed as a sealing ring, has a predetermined depth 32.
  • the depth 32 of the recessed groove 29 can be (at least) the sum of (expected or predetermined) deformation distance 25 and the extension of the seal 26 in the direction of the axis of rotation 22.
  • a rib 28 formed on the first housing part 14 can have at least one extension in the direction of the axis of rotation 22 corresponding to the deformation distance 25 and can engage in the recessed groove 29, so that an axially (relative to the axis of rotation 22) aligned sealing surface 30 on the seal 26 applied.
  • Fig. 4 shows the sealing arrangement 23 Fig. 3 after the occurrence of a deformation distance 25, for example triggered by a flashback and an associated increase in pressure in the housing 6 of the blower 2.
  • the rib 28 has partially emerged from the recessed groove 29, but can hold it in the groove 29, so that a (desired ) limited sealing effect can be maintained.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the seal 26 with a sealing lip 27, which can offer tolerance compensation, particularly in conjunction with a radially aligned sealing surface 31, and which can improve the maintenance of the sealing effect when a deformation distance 25 occurs.
  • Fig. 6 shows an embodiment of the sealing arrangement 23 with a radially aligned sealing surface 31 on the first housing part 14.
  • the seal 26 remains in contact with the radially aligned sealing surface 31 and thus the sealing effect can be maintained even when a deformation distance 25 occurs remain.
  • the radially aligned sealing surface 31 can have an axial width 12 that is greater than the deformation distance 25.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of the sealing arrangement 23.
  • This can include an axially aligned sealing surface 30.
  • the seal 26 can also be arranged in the radial direction between the first housing part 14 and the second housing part 15.
  • the seal 26 can be understood as being arranged in a groove 29, wherein a side wall of the groove 29 can be formed by the first housing part 14 and the other side of the groove 29 can be formed by the second housing part 15.
  • the first housing part 14 can in particular form the radially outer lateral (radial) boundary of the seal 26, whereby a pushing out of the seal 26 from a space between the first housing part 14 and the second housing part 15 due to a gas flow or a pressure difference when a deformation distance 25 occurs can be avoided .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

Vorgestellt wird ein Heizgerät (1) mit einem Gebläse (2) aufweisend ein, um eine Drehachse (22) drehbares, Gebläserad (18) und ein Gehäuse (6), umfassend zumindest ein erstes Gehäuseteil (14) und ein zweites Gehäuseteil (15), die in Richtung der Drehachse (22) unter Einbeziehung einer Dichtungsanordnung (23) zusammensetzbar sind, wobei die Dichtungsanordnung (23) dazu eingerichtet ist, die Dichtwirkung auch bei einem eintretenden Verformungsabstand (25) in Richtung der Drehachse (22) zwischen dem ersten Gehäuseteil (14) und dem zweiten Gehäuseteil (15) zumindest teilweise aufrechtzuerhalten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Heizgerät.
  • Heizgeräte weisen in der Regel eine Fördereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, einen Volumenstrom an Verbrennungsluft oder ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff zu einem Brenner des Heizgerätes zu transportieren. Häufig sind die Fördereinrichtungen als Gebläse ausgebildet und in einem Gemischkanal des Heizgerätes angeordnet.
  • Beim Betrieb eines Heizgerätes, insbesondere bei Zündvorgängen, können Flammenrückschläge auftreten. Ein Flammenrückschlag kennzeichnet eine, entgegen der Gasströmung im Heizgerät, gerichtete Ausbreitung der Flamme in den Gemischkanal und möglicherweise auch in ein dort angeordnetes Gebläse. Dabei auftretende Verpuffungen können das Gebläse schädigen, insbesondere können dadurch Leckagen des Gehäuses gegenüber der Umgebung bzw. dem Gehäuse des Heizgerätes entstehen.
  • So kann eine Leckage auf der Saugseite einer Fördereinrichtung zu einem Gasaustausch zwischen Gemischkanal und Umgebung, wodurch Fremdluft in den Gemischkanal eintreten und eine Verschiebung der Luftzahl (Verbrennungsluftverhältnis, Lambda) des dem Brenner zuzuführenden Brennstoff - Luftgemisches bewirken, wodurch kritische Betriebszustände des Heizgerätes eintreten können. Eine Leckage auf der Druckseite der Fördereinrichtung kann zu einem Austreten unverbrannten Brennstoffs führen, einhergehend mit einer Explosionsgefahr.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, Flammenrückschläge bei Heizgeräten zu vermeiden. Beispielsweise in der EP 3 875 854 A1 wird vorgeschlagen, eine Gemischströmungsstrecke mit einer Länge auszubilden, die einem 9 bis 11-fachen der Detonationszellengröße entspricht. So kann eine besonders stabile Verbrennung am Brenner erreicht und ein Abheben der Flamme von der Brenneroberfläche als auch ein Rückschlagen in den Gemischkanal verhindert werden.
  • Die EP 3 988 841 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhinderung eines Flammenrückschlages umfassend ein erstes Bauteil, das derart angeordnet ist, dass es von der Verbrennung in seiner Temperatur beeinflusst wird und sich in Abhängigkeit der Temperatur ausdehnt. Die Ausdehnung kann durch einen Sensor erfasst werden. Die Erfindung soll ermöglichen, Situationen, die zu Flammenrückschlägen führen können, frühzeitig zu erkennen und Gegenmaßnahmen einzuleiten.
  • Die genannten Lösungen können jedoch ein Auftreten von Flammenrückschlägen und damit verbundene Schäden an Heizgerät und Gebläse nicht ausreichend oder gar vollständig verhindern.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung ein Heizgerät vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll die Erfindung ein weiteres Betreiben des Heizgerätes nach einem Flammenrückschlag ermöglichen und die Schadenswirkung eines Flammenrückschlages mindern.
  • Zudem soll die Erfindung die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen und nur geringe bauliche Veränderungen erfordern.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Hierzu trägt Heizgerät bei, aufweisend ein Gebläse, welches zumindest ein um eine Drehachse drehbares Gebläserad und ein Gehäuse aufweist. Das Gehäuse umfasst zumindest ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil, die in Richtung der Drehachse unter Einbeziehung mindestens einer Dichtungsanordnung zusammensetzbar (oder bereits zusammengesetzt) sind. Die Dichtungsanordnung ist dazu eingerichtet, die Dichtwirkung auch bei einem eintretenden Verformungsabstand in Richtung der Drehachse zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil zumindest teilweise, überwiegend oder sogar vollständig aufrechtzuerhalten.
  • Bei dem Heizgerät kann es sich um ein (ggf. stationär an oder in einem Gebäude anordenbares) Heizgerät handeln, welches zumindest einen Brenner umfasst, dem ein Gemisch aus Verbrennungsluft und einem Brennstoff zugeführt werden kann. Das Heizgerät kann insbesondere ein Gasheizgerät sein, dazu eingerichtet einen gasförmigen Brennstoff, insbesondere Wasserstoff oder ein Wasserstoff enthaltendes Gasgemisch, unter Zufuhr von Frischluft (Umgebungsluft) als Verbrennungsluft zu verbrennen, und so Wärme für den Heizkreis bereitzustellen. Das Heizgerät kann zumindest einen Brenner und eine, als Gebläse ausgebildete, Fördereinrichtung aufweisen, die ein Gemisch von Brennstoff (Gas) und Verbrennungsluft durch einen Gemischkanal des Heizgerätes zum Brenner fördert. Im Anschluss können die Verbrennungsprodukte zu einer Abgasanlage geführt werden, die einen heizgerätinternen Abgaskanal umfassen kann.
  • Das Gebläse kann ein für die Bereitstellung eines Verbrennungsluftstromes bzw. eines Volumenstromes eines Gemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft geeignetes Gebläse sein, beispielsweise ein Radial- oder Axialventilator. Insbesondere kann das Gebläse ein Radialventilator sein.
  • Radialventilatoren weisen in der Regel ein Radiallaufrad als Gebläserad auf und können ein Fluid (Luft) aus einer Richtung parallel zu einer Drehachse des Gebläserades ansaugen und in radialer Richtung ausblasen. Hierzu weisen Radialventilatoren häufig ein Gehäuse auf, in dem das Radiallaufrad gelagert ist und an dem eine Antriebseinrichtung (Elektromotor) das Radiallaufrad antreibend angeordnet sein kann. Das Gehäuse ist dabei in der Regel mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet, wobei zwei Gehäuseteile in axialer Richtung zusammensetzbar sein können. Häufig handelt es sich bei dem ersten Gehäuseteil um eine Motorplatte, auf der der Antriebsmotor befestigt sein kann. Das zweite Gehäuseteil kann insbesondere das Gebläserad umhausen.
  • Nach dem Stand der Technik wird eine Dichtungsanordnung in der Regel durch eine Nut im zweiten Gehäuseteil zur Aufnahme einer Dichtung und eine korrespondierende Dichtfläche am ersten Gehäuseteil realisiert. Die Dichtung kann dabei ein Dichtring aus einem elastischen Material (Elastomer, Gummi) sein. Es wurde herausgefunden, dass sich bei einem schlagartigen Druckanstieg im Rahmen eines Zündrückschlages ein Verformungsabstand zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil bilden kann. Der Begriff "Verformungsabstand" bezeichnet hierbei insbesondere eine Distanz bzw. einen Spalt zwischen beiden Gehäuseteilen im Bereich der Dichtungsanordnung (ggf. auch nur) während einer druckbedingten Verformung des Gehäuses, insbesondere bei einem Zündrückschlag. Der Dichtring kann aus der Nut austreten und sich, gegebenenfalls unterstützt durch den vom Gebläserad aufgebauten Druck im Gehäuse, in den Verformungsabstand zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil bewegen, oder auch gänzlich aus dem Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil austreten. Das Gehäuse weist im Ergebnis eine erhebliche Leckage auf, durch die das zu fördernde Gemisch aus Brennstoff und Verbrennungsluft austreten kann und zu Verpuffungen oder einer Flammenbildung außerhalb des Gehäuses des Gebläses führen kann.
  • Gemäß einer Idee der Erfindung wird die Dichtungsanordnung zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil derart ausgebildet, dass ein sich, beispielsweise im Rahmen eines Flammenrückschlages und damit verbundenen schlagartigen Druckanstieges im Gehäuse des Gebläses, ausbildender Verformungsabstand als axiale Relativbewegungen der Gehäuseteile zueinander, zumindest unter teilweiser Erhaltung der Dichtwirkung kompensiert werden kann.
  • Im Rahmen dieser Offenbarung bedeutet die Angabe zu einer Dichtfläche "axial bezogen auf die Drehachse des Gebläses", dass ein Normalenvektor der Dichtfläche (weitestgehend) in Richtung einer Drehachse des Gebläses ausgerichtet ist. Entsprechend bedeutet die Angabe zu einer Dichtfläche "radial bezogen auf die Drehachse", dass ein Normalenvektor der Dichtfläche radial ausgerichtet ist.
  • Der Verformungsabstand kennzeichnet dabei insbesondere eine (ggf. kurzzeitige und/oder reversible) Relativbewegung von erstem Gehäuseteil zum zweiten Gehäuseteil, der sich bei einem Flammenrückschlag ausbilden kann. Der Verformungsabstand kann für ein Referenzgebläse in einem Referenzheizgerät experimentell oder durch Auswertung erfasster realer Schadensbilder ermittelt werden. Der Verformungsabstand kann dabei von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst werden, insbesondere der Brennerleistung, der Ausgestaltung des Gehäuses des Gebläses (Wandstärke des Gehäuses sowie der Anzahl und/oder dem Abstand von Verbindungspunkten zwischen erstem und zweiten Gehäuseteil). Ein benötigter Verformungsabstand kann durch einen Drucktest oder auch Simulationsrechnungen bestimmt werden. Hierfür sollte der maximal bei dem auszulegenden Heizgerät bei einem Flammenrückschlag auftretende Druck bekannt sein.
  • Ein Verformungsabstand in einem Bereich von 1 mm [Millimeter] bis 3 mm kann bei vielen Heizgeräten eine Leckage durch einen Flammenrückschlag verhindern. Häufig kann auch ein Verformungsabstand in einem Bereich von 1 mm bis 2 mm ausreichen.
  • Die Dichtungsanordnung kann eine Dichtfläche aufweisen, die axial bezogen auf die Welle bzw. axial zur Drehachse des Gebläserades ausgerichtet ist. Sie kann als Dichtring in einer vertieften Nut angeordnet sein. Die vertiefte Nut kann eine Tiefe aufweisen, die zumindest um den Verformungsabstand größer als die Ausdehnung der Dichtung in Richtung der Drehachse des Gebläses ist. Zudem kann eine Rippe in die vertiefte Nut eingreifen und eine dichtende Verbindung zu der Dichtung, und damit von erstem und zweitem Gehäuseteil herstellen. Aufgrund der vertieften Nut und in Verbindung mit mindestens einer in die vertiefte Nut eingreifenden Rippe, kann wirkungsvoll verhindert werden, dass die Dichtung aufgrund eines sich einstellenden Verformungsabstandes aus der vertieften Nut austreten kann.
  • Die vertiefte Nut kann (nur) im zweiten das Gebläserad umhausenden Gehäuseteil angeordnet sein und die umlaufende Rippe kann am ersten Gehäuseteil vorgesehen sein. Insbesondere, wenn das erste Gehäuseteil als zumindest teilweise ebene Platte zur Anordnung des Antriebsmotors ausgebildet ist, kann die umlaufende Rippe eine Versteifung des ersten Gehäuseteils bewirken. Dieser vorteilhafte Synergieeffekt bewirkt eine Minderung des Verformungsabstandes, weil eine flächige Verformung (z.B. nach Art eines Ausbauchens) des ersten Gehäuseteils verhindert werden kann.
  • Die mindestens eine Rippe kann (zudem) federnd ausgebildet und dazu eingerichtet sein, einen eintretenden Verformungsabstand durch eine Federbewegung in dessen Richtung zu kompensieren. Dabei kann die Federbewegung einen Kontakt zwischen Dichtung und Dichtfläche der Rippe, und damit die Dichtwirkung der Dichtungsanordnung aufrechterhalten.
  • Die Dichtungsanordnung kann eine Dichtfläche aufweisen, die radial bezogen auf die Drehachse des Gebläses ausgerichtet ist, wobei die Dichtung in einer Nut des ersten Gehäuseteils angeordnet ist und die korrespondierende Dichtfläche des zweiten Gehäuseteils eine axiale Breite aufweist, die mindestens dem Verformungsabstand entspricht. Bei einem eintretenden Verformungsabstand kann die Dichtfläche sich in axialer Richtung relativ zum Dichtring bewegen, wobei die Dichtfläche durch deren axiale Breite in Kontakt mit der Dichtung bleibt, ohne dabei die Dichtwirkung zu verlieren.
  • Die Dichtungsanordnung kann eine Dichtfläche aufweisen, die axial bezogen auf die Drehachse des Gebläses ausgerichtet ist, wobei die Dichtung auch in radialer Richtung zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil angeordnet ist. Die Dichtung kann in einer Nut angeordnet sein, wobei eine Seite der Nut das erste Gehäuseteil und die (gegenüberliegende) zweite Seite der Nut das zweite Gehäuseteil bildet. Hierbei kann insbesondere das erste Gehäuseteil die radial äußere Seite der Nut bilden, wodurch ein Herausdrücken der Dichtung aus einem Zwischenraum zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil aufgrund einer Gasströmung oder eines Druckunterschiedes beim Auftreten eines Verformungsabstandes vermieden werden kann.
  • Das Heizgerät kann insbesondere ein wasserstoffbetriebenes Gasheizgerät sein.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann das Gebläse des Heizgerätes in einem Gemischkanal desselben angeordnet sein.
  • Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
  • Hier wird somit ein Heizgerät angegeben, welches die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise löst. Insbesondere trägt das Heizgerät zumindest dazu bei, die Beständigkeit eines Gebläses gegenüber auftretenden Flammenrückschlägen zu erhöhen und damit Außerbetriebnahmen und Reparaturen an einem Heizgerät zu vermeiden.
  • Zudem kann die Erfindung besonders einfach umgesetzt werden, da nur geringe bauliche Änderungen an einem Gehäuse eines Gebläses notwendig sind.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    ein hier vorgeschlagenes Gebläse für ein Heizgerät,
    Fig. 2
    ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und
    Fig. 3 bis Fig. 7
    Ausgestaltungen einer Dichtungsanordnung eines hier vorgeschlagenen Gebläses.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch ein Gebläse 2. Dieses kann ein Gehäuse 6 mit einem ersten Gehäuseteil 14 und einem zweiten Gehäuseteil 15 umfassen, die in einer Richtung einer Drehachse 22 des Gebläserades 18 zusammensetzbar sind. Das zweite Gehäuseteil 15 kann (im Wesentlichen bzw. allein) das Gebläserad 18 umhausen bzw. in Umfangsrichtung umgeben. Das Gebläserad 18 kann im Inneren des Gehäuses 6 in einer Drehrichtung 19 um die Drehachse 22 drehbar gelagert angeordnet und axial über eine Welle 24 mit einem Elektromotor 17 verbunden sein. Der Elektromotor 17 kann am ersten Gehäuseteil 14 angeordnet sein, das entsprechend auch als Motorplatte bezeichnet werden kann. Die Welle 24 kann abgedichtet durch das erste Gehäuseteil 14 geführt sein und das Gebläserad 18 antreiben. Das Gebläse 2 kann einen Gasstrom über einen Einlass 11 in einer Einlassrichtung 21, die einer Drehachse 22 des Gebläses 1 entsprechen kann, ansaugen und in einer Auslassrichtung 20 ausstoßen.
  • Eine Dichtungsanordnung 23 kann umlaufend zwischen erstem Gehäuseteil 14 und zweitem Gehäuseteil 15 eine dichtende Verbindung bewirken.
  • Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes (stationäres) Heizgerät 1. Dieses erhält Verbrennungsluft über eine Zuführung Verbrennungsluft 4 mittels eines Gebläses 2 und über ein Gasventil 5 ein Brenngas, beispielsweise Wasserstoff, das dem Volumenstrom Verbrennungsluft beigemengt wird. Das Verbrennungsgemisch aus Gas und Verbrennungsluft kann nunmehr über einen Gemischkanal 16 einem in einer Brennkammer 8 angeordneten Brenner 3 zugeführt werden. Die Brennkammer 8 kann einen oder mehrere Wärmetauscher umfassen, die, die beim Verbrennungsprozess entstehende Wärme auf einen, in einem Heizkreis zirkulierenden, Wärmträger übertragen können. Die Verbrennungsprodukte können über ein Abgasrohr 9 aus der Brennkammer 8 einer Abgasanlage 10 zugeleitet werden. Ein UV-Sensor 13 zur Flammenüberwachung kann, vor den hohen Temperaturen in der Brennkammer 8 geschützt, außen an der Brennkammer 8 angeordnet sein. Das Heizgerät 1 kann zudem ein Regel- und Steuergerät 7 aufweisen.
  • Fig. 3 zeigt beispielhaft und schematisch eine Dichtungsanordnung 23 des Gebläses 2. Eine vertiefte Nut 29 zur Aufnahme einer Dichtung 26, die als Dichtring ausgebildet sein kann, hat eine vorbestimmte Tiefe 32. Die Tiefe 32 der vertieften Nut 29 kann (mindestens) der Summe von (erwartbarem oder vorbestimmten) Verformungsabstand 25 und der Ausdehnung der Dichtung 26 in Richtung der Drehachse 22 entsprechen. Eine am ersten Gehäuseteil 14 angeformte Rippe 28 kann mindestens eine, dem Verformungsabstand 25 entsprechende, Ausdehnung in Richtung der Drehachse 22 aufweisen und in die vertiefte Nut 29 eingreifen, so dass eine axial (bezogen auf die Drehachse 22) ausgerichtete Dichtfläche 30 an der Dichtung 26 anliegt.
  • Fig. 4 zeigt die Dichtungsanordnung 23 aus Fig. 3 nach dem Eintreten eines Verformungsabstandes 25, beispielsweise ausgelöst durch einen Flammenrückschlag und einem damit verbundenen Druckanstieg im Gehäuse 6 des Gebläses 2. Die Rippe 28 ist teilweise aus der vertieften Nut 29 ausgetreten, kann diese jedoch in der Nut 29 halten, so dass eine (gewünschte) begrenzte Dichtwirkung erhalten bleiben kann.
  • Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung der Dichtung 26 mit einer Dichtlippe 27, die insbesondere in Verbindung mit einer radial ausgerichteten Dichtfläche 31 einen Toleranzausgleich bieten kann und die die Erhaltung der Dichtwirkung beim Auftreten eines Verformungsabstandes 25 verbessern kann.
  • Fig. 6 zeigt eine Ausgestaltung der Dichtungsanordnung 23 mit einer radial ausgerichteten Dichtfläche 31 am ersten Gehäuseteil 14. Beim Auftreten eines Verformungsabstandes 25 in Richtung der Drehachse 22 bleibt die Dichtung 26 in Kontakt mit der radial ausgerichteten Dichtfläche 31 und somit kann die Dichtwirkung auch beim Auftreten eines Verformungsabstandes 25 erhalten bleiben. Hierfür kann die radial ausgerichtete Dichtfläche 31 eine axiale Breite 12 aufweisen, die größer als der Verformungsabstand 25 ist.
  • Fig. 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Dichtungsanordnung 23. Diese kann eine axiale ausgerichtete Dichtfläche 30 umfassen. Die Dichtung 26 kann, auch in radialer Richtung zwischen erstem Gehäuseteil 14 und zweitem Gehäuseteil 15 angeordnet sein. Hierbei kann die Dichtung 26 als in einer Nut 29 angeordnet verstanden werden, wobei eine Seitenwand der Nut 29 vom ersten Gehäuseteil 14 und die andere Seite der Nut 29 vom zweiten Gehäuseteil 15 gebildet werden kann. Das erste Gehäuseteil 14 kann insbesondere die radial äußere seitliche (radiale) Begrenzung der Dichtung 26 bilden, wodurch ein Herausdrücken der Dichtung 26 aus einem Zwischenraum zwischen erstem Gehäuseteil 14 und zweitem Gehäuseteil 15 aufgrund einer Gasströmung oder eines Druckunterschiedes beim Auftreten eines Verformungsabstandes 25 vermieden werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizgerät
    2
    Gebläse
    3
    Brenner
    4
    Zuführung Verbrennungsluft
    5
    Gasventil
    6
    Gehäuse
    7
    Regel- und Steuergerät
    8
    Brennkammer
    9
    Abgasrohr
    10
    Abgasanlage
    11
    Einlass
    12
    axiale Breite
    13
    UV-Sensor
    14
    erstes Gehäuseteil
    15
    zweites Gehäuseteil
    16
    Gemischkanal
    17
    Elektromotor
    18
    Gebläserad
    19
    Drehrichtung
    20
    Auslassrichtung
    21
    Einlassrichtung
    22
    Drehachse
    23
    Dichtungsanordnung
    24
    Welle
    25
    Verformungsabstand
    26
    Dichtung
    27
    Dichtlippe
    28
    Rippe
    29
    (vertiefte) Nut
    30
    axial ausgerichtete Dichtfläche
    31
    radial ausgerichtete Dichtfläche
    32
    Tiefe (Nut)

Claims (8)

  1. Heizgerät (1) mit einem Gebläse (2), aufweisend ein, um eine Drehachse (22) drehbares, Gebläserad (18) und ein Gehäuse (6), umfassend zumindest ein erstes Gehäuseteil (14) und ein zweites Gehäuseteil (15), die in Richtung der Drehachse (22) unter Einbeziehung einer Dichtungsanordnung (23) zusammensetzbar sind, wobei die Dichtungsanordnung (23) dazu eingerichtet ist, die Dichtwirkung auch bei einem eintretenden Verformungsabstand (25) in Richtung der Drehachse (22) zwischen erstem Gehäuseteil (14) und zweitem Gehäuseteil (15) zumindest teilweise aufrechtzuerhalten.
  2. Heizgerät (1) nach Anspruch 1, wobei die Dichtungsanordnung (23) eine Dichtfläche (30) aufweist, die axial bezogen auf die Drehachse (22) ausgerichtet ist und eine Dichtung (26) in einer vertieften Nut (29) angeordnet ist, wobei die vertiefte Nut (29) eine Tiefe (32) aufweist, die mindestens um den Verformungsabstand (25) größer als eine Ausdehnung der Dichtung (26) in Richtung der Drehachse (22) ist und mindestens eine Rippe (28) in die vertiefte Nut (29) eingreift und an der Dichtung (26) anliegt.
  3. Heizgerät (1) nach Anspruch 2, wobei die Rippe (28) am ersten Gehäuseteil (14) angeordnet und dazu eingerichtet ist, das erste Gehäuseteil (14) mechanisch zu versteifen.
  4. Heizgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rippe (28) in Richtung der axial ausgerichteten Dichtfläche (30) federnd ausgebildet und dazu eingerichtet ist, den Verformungsabstand (25) durch eine Federbewegung zu kompensieren.
  5. Heizgerät (1) nach Anspruch 1, wobei die Dichtungsanordnung (23) eine Dichtfläche (31) aufweist, die radial bezogen auf die Drehachse (22) ausgerichtet ist, wobei eine Dichtung (26) in einer Nut (29) des ersten Gehäuseteils (14) angeordnet ist und eine korrespondierende Dichtfläche (31) des zweiten Gehäuseteils (15) eine axiale Breite (12) aufweist, die mindestens dem Verformungsabstand (25) entspricht.
  6. Heizgerät (1) nach Anspruch 1, wobei die Dichtungsanordnung (23) eine Dichtfläche (30) aufweist, die axial bezogen auf die Drehachse (22) ausgerichtet ist, wobei die Dichtung (26) auch in radialer Richtung zwischen erstem Gehäuseteil (14) und zweitem Gehäuseteil (15) angeordnet ist.
  7. Heizgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dichtungsanordnung (23) eine Dichtlippe (27) umfasst, die in Richtung der Dichtfläche (30, 31) federnd auskragt.
  8. Heizgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gebläse (2) in einem Gemischkanal (16) des Heizgerätes (1) angeordnet ist.
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