ITMI970894A1

ITMI970894A1 - HEATER

Info

Publication number: ITMI970894A1
Application number: IT97MI000894A
Authority: IT
Inventors: Albin Kehl; Dobromil Debowski; Manfred Oehrlein; Ewald Oesterle; Volker Porzer; Andreas Mueller
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1996-05-09
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 1998-10-17
Also published as: DE19618646A1; FR2748550B1; IT1298694B1; FR2748550A1

Description

Riscaldatore Heater

Stato della tecnica State of the art

L'invenzione prende spunto da un riscaldatore secondo il genere delle rivendicazioni indipendenti. In un riscaldatore noto di questo genere (DE-G 92 16 605.9) sono disposte sulle pareti laterali della camera di combustione aperture che producono nella camera di combustione all'altezza delle aperture una compensazione di pressione con l'ambiente del riscaldatore. Con ciò l'eccesso di aria primaria necessario per questo tipo di bruciatori può essere mantenuto entro certi limiti. The invention is inspired by a heater according to the type of the independent claims. In a known heater of this type (DE-G 92 16 605.9) there are openings on the side walls of the combustion chamber which produce pressure compensation in the combustion chamber at the height of the openings with the environment of the heater. With this, the excess primary air necessary for this type of burner can be kept within certain limits.

Vantaggi dell'invenzione Advantages of the invention

La disposizione secondo invenzione con le caratteristiche qualificanti della prima rivendicazione indipendente ha il vantaggio che l'aspirazione di aria primaria dovuta alla compensazione di pressione nella zona di combustione è costante per tutte le gamme di potenza del bruciatore, e quindi la premiscelazione iperstechiometrica (coefficiente di aria primaria λ > 1) è limitata a valori che impediscono una formazione di CO dovuta all'intenso raffreddamento della miscela gas combustibilearia. Mediante la limitazione dell'aspirazione di aria primaria viene inoltre impedito un comportamento di combustione instabile, che si esprime tra l'altro in un sollevamento della fiamma dalla superficie del bruciatore. The arrangement according to the invention with the qualifying characteristics of the first independent claim has the advantage that the primary air intake due to the pressure compensation in the combustion zone is constant for all the power ranges of the burner, and therefore the hyperstichiometric premixing (coefficient of primary air λ> 1) is limited to values that prevent the formation of CO due to the intense cooling of the fuel gas mixture. By limiting the primary air intake, an unstable combustion behavior is also prevented, which is expressed, among other things, by raising the flame from the burner surface.

Mediante un corrispondente dimensionamento del bruciatore e della camera di combustione le aperture necessarie per una compensazione di pressione risultano in maniera vantaggiosa fra la camera di combustione e la parete della camera di combustione. Con ciò si ottiene una disposizione costruttivamente semplice, ma molto efficace delle aperture, nella quale è possibile rinunciare a operazioni onerose quali l'esecuzione delle aperture nella parete termoisolata della camera di combustione. By means of a corresponding dimensioning of the burner and the combustion chamber, the openings required for pressure compensation are advantageously located between the combustion chamber and the combustion chamber wall. With this, a constructively simple but very effective arrangement of the openings is obtained, in which it is possible to dispense with costly operations such as making the openings in the heat-insulated wall of the combustion chamber.

La disposizione secondo invenzione con le caratteristiche qualificanti della seconda rivendicazione indipendente ha il vantaggio, in particolare in interazione con la predetta disposizione delle aperture secondo invenzione, che viene impedita una fuoriuscita della miscela gas combustibile-aria accesa tramite le aperture previste per la compensazione di pressione. In particolare con l'impiego di gas liquido quale combustibile, la cui densità relativa è maggiore di quella dell'aria, viene impedito con la disposizione delle aperture nella regione della zona di combustione che la miscela gas combustibile-aria accesa fuoriesca all'esterno tramite queste aperture. The arrangement according to the invention with the qualifying characteristics of the second independent claim has the advantage, in particular in interaction with the aforementioned arrangement of the openings according to the invention, that a leakage of the ignited fuel gas-air mixture is prevented through the openings provided for pressure compensation. . In particular, with the use of liquid gas as fuel, whose relative density is greater than that of air, the arrangement of the openings in the region of the combustion zone prevents the fuel gas-ignited air mixture from escaping to the outside through these openings.

Per non ostacolare il funzionamento delle aperture per la compensazione di pressione da una parte, e impedire con sicurezza una fuoriuscita della miscela gas combustibile-aria dall'altra, gli ostacoli al flusso formano in maniera vantaggiosa una copertura a labirinto insieme alle aperture. In order not to hinder the operation of the pressure compensation openings on the one hand, and to safely prevent a leakage of the fuel gas-air mixture on the other, the flow obstacles advantageously form a labyrinth cover together with the openings.

Un primo esempio di esecuzione di una copertura a labirinto viene formato in maniera vantaggiosa mediante prolungamenti laterali della piastra del bruciatore e piastre disposte parallele a distanza, ove le estremità libere dei prolungamenti laterali e le piastre si sovrappongono parzialmente, e le piastre sono disposte al disotto della piastra del bruciatore. A first embodiment of a labyrinth cover is advantageously formed by lateral extensions of the burner plate and plates arranged parallel at a distance, where the free ends of the lateral extensions and the plates partially overlap, and the plates are arranged below. of the burner plate.

Il secondo esempio di esecuzione di una copertura a labirinto è realizzato in un pezzo, ove le aperture sono disposte in una lamiera di schermatura realizzata contemporaneamente quale ostacolo al flusso. In caso di lavori di manutenzione e di riparazione sul bruciatore o sul riscaldatore nel suo complesso è possibile montare o smontare la lamiera di schermatura a innesto in maniera particolarmente semplice. The second example of embodiment of a labyrinth cover is made in one piece, where the openings are arranged in a shielding plate made at the same time as an obstacle to the flow. For maintenance and repair work on the burner or the heater as a whole, the plug-in shield plate can be mounted or dismounted very easily.

A causa della realizzazione in un pezzo a innesto della copertura a labirinto fra le pareti laterali della camera di combustione e il bruciatore a gas non è necessaria alcuna modifica costruttiva dei componenti bruciatore-camera di combustione. Possono quindi essere utilizzati componenti standard, per i quali non sussistono ulteriori costi di produzione. Due to the one-piece construction of the labyrinth cover between the side walls of the combustion chamber and the gas burner, no structural modification of the burner-combustion chamber components is necessary. Standard components can therefore be used, for which there are no additional production costs.

Disegno Drawing

Due esempi di esecuzione sono raffigurati nel disegno e illustrati più dettagliatamente nella seguente descrizione, con indicazione di ulteriori vantaggi. La figura 1 mostra un riscaldatore raffigurato schematicamente in vista prospettica secondo un primo esempio di esecuzione. La figura 2 un particolare X ingrandito secondo la figura 1, la figura 3 una vista in pianta su un secondo esempio di esecuzione, la figura 4 una vista laterale del secondo esempio di esecuzione, e la figura 5 una vista in pianta secondo una sezione lungo la linea I - I nella figura 4. Two examples of embodiment are shown in the drawing and illustrated in more detail in the following description, with indication of further advantages. Figure 1 shows a heater schematically represented in perspective view according to a first embodiment example. Figure 2 an enlarged detail X according to Figure 1, Figure 3 a plan view of a second embodiment, Figure 4 a side view of the second embodiment, and Figure 5 a plan view according to a section along the line I - I in figure 4.

Descrizione degli esempi di esecuzione Description of the execution examples

La figura 1 mostra un riscaldatore 10 raffigurato schematicamente, che presenta un alloggiamento 12, nel quale è disposto uno scambiatore di calore 16 sollecitato dai gas di combustione caldi di un bruciatore a gas 14 per un mezzo da riscaldare. Lo scambiatore di calore 16 è, come generalmente noto, uno scambiatore di calore a lamelle, nel quale la serpentina che reca l'acqua di riscaldamento è dotata di lamelle 17 per l'ingrandimento della superficie di trasmissione del calore. Il bruciatore a gas 14 è un bruciatore atmosferico iperstechiometrico premiscelante (coefficiente di aria primaria λ>1), nel quale la quantità d'aria necessaria per una combustione con eccesso d'aria viene addotta esclusivamente tramite iniettori 18 previsti allo scopo sul bruciatore a gas 14. Il gas addotto sotto pressione ai singoli iniettori 18 tramite singoli ugelli 20 di un tubo distributore di gas 22 viene miscelato con l'aria aspirata contemporaneamente, e giunge a una piastra del bruciatore 24 con la quale termina il bruciatore a gas 14. La piastra del bruciatore 24 dispone di più file di aperture di uscita 26, tramite le quali la miscela gas combustibile-aria entra in una camera di combustione 28, e viene accesa tramite un dispositivo di accensione non raffigurato. La camera di combustione 28 è delimitata verso il basso mediante la piastra del bruciatore 24, verso l'alto mediante lo scambiatore di calore 16, e perimetralmente mediante due pareti laterali 30, 32, nonché mediante una parete posteriore 34 e una parete anteriore asportabile non raffigurata. Il bruciatore a gas 14 dispone di un dispositivo di raffreddamento realizzato quale tubo di raffreddamento 35 che raffredda il bruciatore 14, e in particolare la piastra del bruciatore 24, e quindi da una parte mantiene costanti le resistenze aerodinamiche in funzione della temperatura determinanti per l'aspirazione d'aria primaria, e dall'altra limita la temperatura della fiamma a valori poveri di sostanze nocive. Figure 1 shows a heater 10 shown schematically, which has a housing 12, in which a heat exchanger 16 is disposed, stressed by the hot combustion gases of a gas burner 14 for a medium to be heated. The heat exchanger 16 is, as generally known, a finned heat exchanger, in which the coil carrying the heating water is equipped with fins 17 for enlarging the heat transmission surface. The gas burner 14 is an atmospheric hyperstichiometric premix burner (primary air coefficient λ> 1), in which the quantity of air necessary for combustion with excess air is supplied exclusively through injectors 18 provided for this purpose on the gas burner 14. The gas fed under pressure to the individual injectors 18 through individual nozzles 20 of a gas distributor pipe 22 is mixed with the air sucked in at the same time, and reaches a burner plate 24 with which the gas burner 14 ends. burner plate 24 has several rows of outlet openings 26, through which the fuel gas-air mixture enters a combustion chamber 28, and is ignited by means of an ignition device not shown. The combustion chamber 28 is delimited downwards by the burner plate 24, upwards by the heat exchanger 16, and on the perimeter by two side walls 30, 32, as well as by a rear wall 34 and a non-removable front wall. pictured. The gas burner 14 has a cooling device realized as a cooling tube 35 which cools the burner 14, and in particular the burner plate 24, and therefore on the one hand keeps the aerodynamic resistances constant as a function of the temperature, which are decisive for the primary air intake, and on the other hand it limits the flame temperature to values low in harmful substances.

Fra le due pareti laterali 30, 32 della piastra del bruciatore 24 e il bruciatore a gas 14 sono realizzate aperture 36, indicate di seguito quali intercapedini 36, che stabiliscono un collegamento aperto fra la camera di combustione 28 e l'ambiente del riscaldatore 10. In queste intercapedini 36 sono disposte sulle pareti laterali 30, 32 della camera di combustione 28 piastre 38, 40. I lati della piastra del bruciatore 24 rivolti verso le pareti laterali 30, 32 della piastra del bruciatore 24 presentano regioni 42, 44 di seguito denominate prolungamento 42, 44 laterale della piastra del bruciatore 24, che non sono dotate di aperture di uscita 26. Le estremità libere del prolungamento 42, 44 laterale e le estremità libere delle piastre 38, 40 disposte al disotto della piastra del bruciatore 40 si sovrappongono parzialmente, sicché permane un collegamento aperto fra la camera di combustione 28 e l'ambiente esterno del riscaldatore. Openings 36 are formed between the two side walls 30, 32 of the burner plate 24 and the gas burner 14, hereinafter referred to as cavities 36, which establish an open connection between the combustion chamber 28 and the environment of the heater 10. Plates 38, 40 are arranged on the side walls 30, 32 of the combustion chamber 28 in these cavities 36. The sides of the burner plate 24 facing the side walls 30, 32 of the burner plate 24 have regions 42, 44, hereinafter referred to as lateral extension 42, 44 of the burner plate 24, which are not equipped with outlet openings 26. The free ends of the lateral extension 42, 44 and the free ends of the plates 38, 40 arranged below the burner plate 40 partially overlap so that an open connection remains between the combustion chamber 28 and the external environment of the heater.

Durante il funzionamento del riscaldatore la spinta statica termica dei gas di combustione salenti verso l'alto produce una depressione nella camera di combustione 28, mediante la quale nella camera di combustione 28 giunge ulteriore aria, di seguito denominata aria di by-pass 45, tramite le intercapedini 36. Le intercapedini 36 sono dimensionate in modo che la resistenza aerodinamica per l'aria di by-pass sia minore che per l'aria primaria giungente alla combustione tramite gli iniettori 18. Con ciò è assicurato che nel bruciatore a gas 14 a regolazione continua della potenza non giunga alla combustione ulteriore aria primaria tramite gli iniettori 18 indipendentemente dalla potenza momentaneamente impostata. Poiché la caduta di pressione tramite lo scambiatore di calore 16 scende in maniera lineare con la portata in volume dei gas di combustione salenti verso l'alto, tuttavia la differenza di pressione causata dalla spinta statica nella camera di combustione 28 rimane pressoché costante con un carico parziale, dalle intercapedini 36 giunge aria di by-pass 45 nella camera di combustione 28 in particolare con il funzionamento a carico parziale del bruciatore a gas 14. Mediante l'aria di bypass 45 viene impedito che, in particolare con il funzionamento a carico parziale, venga aspirata troppa aria primaria tramite il bruciatore 14. Con ciò viene contrastata una formazione di CO dovuta all'intenso raffreddamento della miscela gas combustibilearia. Inoltre il gas di scarico che giunge in uno scarico dei gas (non raffigurato) tramite lo scambiatore di calore 16 viene diluito mediante l'aria di by-pass 45, e quindi il punto di rugiada del gas di scarico viene abbassato. La diluizione del gas di scarico impedisce la formazione di condensa nello scarico dei gas . During the operation of the heater, the static thermal thrust of the rising combustion gases produces a vacuum in the combustion chamber 28, through which further air arrives in the combustion chamber 28, hereinafter referred to as by-pass air 45, through the air spaces 36. The air spaces 36 are sized so that the aerodynamic resistance for the by-pass air is lower than for the primary air reaching the combustion through the injectors 18. This ensures that in the gas burner 14 a continuous regulation of the power does not reach the combustion of further primary air through the injectors 18 regardless of the power momentarily set. Since the pressure drop via the heat exchanger 16 falls linearly with the volume flow of the rising combustion gases, however, the pressure difference caused by the static thrust in the combustion chamber 28 remains almost constant with a load partial load, by-pass air 45 reaches the combustion chamber 28 from the air spaces 36, in particular with partial load operation of the gas burner 14. By means of the bypass air 45, it is prevented that, in particular with partial load operation , too much primary air is drawn in through the burner 14. This prevents the formation of CO due to the intense cooling of the fuel gas mixture. Furthermore, the exhaust gas arriving in a gas exhaust (not shown) via the heat exchanger 16 is diluted by the by-pass air 45, and thus the dew point of the exhaust gas is lowered. Diluting the exhaust gas prevents condensation from forming in the exhaust gas.

All'accensione della miscela gas combustibile-aria nella camera di combustione 28 avviene una forte espansione in volume, con la quale l'impulso della miscela accesa si propaga in tutte le direzioni. I prolungamenti laterali 42, 44 e le piastre 38, 40 rappresentano un ostacolo al flusso, e indeboliscono l'impulso parziale rivolto verso il basso finché la miscela gas combustibile-aria accesa non giunge verso l'esterno tramite le intercapedini 36. When the fuel gas-air mixture is ignited, a strong expansion in volume occurs in the combustion chamber 28, with which the pulse of the ignited mixture propagates in all directions. The lateral extensions 42, 44 and the plates 38, 40 represent an obstacle to the flow, and weaken the partial impulse directed downwards until the fuel gas-ignited air mixture reaches outwards through the air spaces 36.

Le figure 3, 4 e 5 mostrano un secondo esempio di esecuzione di un ostacolo per il flusso, di seguito denominato lamiera di schermatura 46, disposto invece della piastra 40 fra la parete laterale 30 e la piastra del bruciatore 24. Una lamiera di schermatura 46 realizzata uguale, corrispondentemente simmetrica speculare, è disposta fra la parete laterale 32 e la piastra del bruciatore 24. La lamiera di schermatura 46 è innestabile sul tubo di raffreddamento 35 del bruciatore a gas 14 con l'aiuto di elementi 48. Su un lato superiore 50 della lamiera di schermatura 46 sono praticate aperture 52 a finestra, tramite le quali giunge dall'esterno aria di by-pass 45 nella camera di combustione 28 analogamente al primo esempio di esecuzione. La lamiera di schermatura 46 è applicata in modo che il lato superiore 50 della lamiera di schermatura 46 termini con la piastra del bruciatore 24 . Una regione di deflessione 54 successiva alle aperture 52 a finestra è ripiegata in modo che sia realizzato un tratto 56 parallelo al lato superiore 50 della lamiera di schermatura 46, che tramite un'ulteriore deflessione si trasforma nella regione realizzata quali elementi a innesto 48. Il tratto 56 impedisce, analogamente alle piastre 38, 40, che la miscela gas combustibilearia accesa giunga all'esterno tramite le aperture 52. Figures 3, 4 and 5 show a second embodiment of an obstacle to the flow, hereinafter referred to as the shielding plate 46, placed instead of the plate 40 between the side wall 30 and the burner plate 24. A shielding plate 46 the same design, correspondingly mirror symmetrical, is arranged between the side wall 32 and the burner plate 24. The shield plate 46 can be inserted onto the cooling tube 35 of the gas burner 14 with the aid of elements 48. On an upper side 50 of the shielding plate 46 there are window openings 52, through which the by-pass air 45 reaches the combustion chamber 28 from the outside, similarly to the first example of embodiment. The shield plate 46 is applied so that the upper side 50 of the shield plate 46 ends with the burner plate 24. A deflection region 54 subsequent to the window openings 52 is folded in such a way that a section 56 parallel to the upper side 50 of the shield plate 46 is formed, which by further deflection is transformed into the region formed as plug-in elements 48. section 56 prevents, similarly to the plates 38, 40, that the ignited fuel gas mixture reaches the outside through the openings 52.

Claims

Claims 1. Heater with a burner, in which combustion occurs with hyperstechioometric premixing, with a burner plate containing a plurality of outlet openings for the fuel gas-air mixture and a combustion chamber, formed substantially by the walls of the combustion chamber , a heat exchanger and the burner, where openings are provided for limiting the intake of primary air between the combustion chamber and the atmosphere, characterized by the fact that the openings (36, 52) are arranged in the areas adjacent to the region the fuel gas-air mixture escapes.

2. Heater according to claim 1, characterized in that the openings (36, 52) are arranged between at least one wall of the combustion chamber (30, 32, 34) and the burner (14).

3. Heater with a burner, in which combustion takes place with hyperstechioometric premixing, with a burner plate, which contains a plurality of outlet openings for the fuel gas-air mixture and a combustion chamber, formed substantially by the walls of the combustion chamber. combustion, a heat exchanger and the burner, where openings are provided for limiting the intake of primary air between the combustion chamber and the atmosphere, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that at or in the openings (36, 52) there are obstacles to the flow (38, 42, 40, 44, 46).

4. Heater according to claim 3, characterized in that the obstacle (s) to the flow (38, 42, 40, 44, 46) together with the openings (36, 52) form a labyrinth cover.

5. Heater according to claim 3 or 4, characterized in that the flow obstacle (s) (38, 42, 40, 44) consist of a region (42, 44) of the burner plate (24) and a plates (38, 40) arranged parallel at a distance, where the free ends of the regions (42, 44) and the plates (38, 40) partially overlap, and the plates (38, 40) are arranged below the burner plate (24).

6. Heater according to claim 5, characterized in that a flow obstacle (38, 42, 40, 44) is respectively arranged between the side wall (30, 32) of the combustion chamber (28) and the burner (14) .

7. Heater according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flow obstruction (s) (46) are made in one piece.

8. Heater according to claim 7, characterized in that the openings (52) are arranged in a shielding plate (46) formed as an obstacle to the flow, which is inserted between at least one wall of the combustion chamber (30, 32, 34 ) and the burner (14), and which prevents the fuel gas-air mixture from escaping to the outside through the openings (52).

Heater according to claim 7 or 8, characterized in that a shield plate (46) is respectively arranged between the side wall (30, 32) of the combustion chamber (28) and the burner (14).