DE19711141C2 - Heizgerät mit einem durch ein Brennstoff-Luftgemisch gespeisten Brenner - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Heizgerät nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bei derartigen Heizgeräten soll die unmittelbare Einführung eines Teilstroms der angesaugten Luft in die Brennkammer der Kondensatbildung im Abgasweg entgegenwirken, die insbesondere im unteren Leistungsbereich des Brenners auftreten kann. Bei einem bekannten Heizgerät der gattungsmäßigen Art (EP 0 493 345 A2) ist der Bypaß-Kanal so gesteuert, daß er vollkommen geschlossen ist, wenn der Brenner mit der größten Leistung arbeitet, während er bei der kleinsten Brennerleistung ganz geöffnet ist. Die Steuerung des Bypaß-Kanals erfolgt abhängig von der Wassertemperatur im Wärmeübertrager, von der auf die jeweilige Brennerleistung und Abgastemperatur geschlossen wird. Diese Lösung erfordert einen temperaturgesteuerten Aktivator, z. B. einen Schrittmotor, der den Fertigungsaufwand erhöht und zusätzlichen Einbauraum benötigt, der insbesondere in den kompakten Wandheizgeräten nur knapp bemessen ist.

In der DE-OS 24 29 501 ist ein gebläseunterstütztes Heizgerät dargestellt, bei dem mit Hilfe einer im Abgasschacht angeordneten Ventilanordnung eine leistungsabhängige Steuerung der Verbrennungsluft möglich ist. Damit wird die Aufgabe gelöst, die Verbrennungsluftzufuhr für den Brenner zu verändern, ohne die Drehgeschwindigkeit der Turbine des Ventilators zu ändern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie keine zusätzlichen Bauelemente, wie Fühler, Stellglieder und dergleichen, sowie keinen nennenswerten Einbauraum benötigt und trotzdem auf einen die Abgastemperatur maßgeblich beeinflussenden Betriebsparameter reagiert, nämlich auf die Förderleistung des Gebläses, dessen Drehzahl wärmebedarfsabhängig gesteuert ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.

Eine ohne externe Elemente zur Druckerfassung auskommende Ausführung ergibt sich, wenn der wirksame Strömungsquerschnitt des Bypaß-Kanals von der Differenz der Drücke in der Brennkammer und im Luftkasten gesteuert ist.

Zur Überwachung des Bypaß-Kanals kann einfach und platzsparend ein Ventilglied vorgesehen sein, das mit voneinander abgekehrten, den Drücken in der Brennkammer und im Luftkasten ausgesetzten Wandflächen versehen ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung wird dem insbesondere bei Wandheizgeräten kleiner Leistung vorhandenen Bedürfnis gerecht, den Regelbereich des Brenners zu erweitern und bei kleiner Leistungsanforderung die An- und Abschalthäufigkeiten des Brenners zu verringern.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die inneren Funktionsteile einer Wandheiztherme in Vorderansicht und Fig. 2 vergrößert den im Kreis X liegenden Bereich der Wandheiztherme nach Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Wandheiztherme hat einen Gasbrenner 10, der auf einem eine Vormischkammer 12 umschließenden Gehäuseteil 14 befestigt ist. Über dem Gasbrenner 10 sind eine Brennkammer 16 und darüber ein Wärmeübertrager 18 für zu erhitzendes Wasser angeordnet. Der Gasbrenner 10, die Brennkammer 16 und der Wärmeübertrager 18 sind von einem Brennschacht 20 umgeben, wobei zwischen dessen Innenwand und dem Außenrand des Gasbrenners 10 ein Ringspalt 22 gebildet ist. Über dem Wärmeübertrager 18 ist ein Sammelgehäuse 24 für das Abgas und darauf ein Gebläse 26 befestigt, das in ein Abgasrohr 28 fördert.

Das Gehäuseteil 14 hat einen seitlichen Flansch 30 mit einer Lufteintrittsöffnung 32, die in die Vormischkammer 12 führt. Diese ist außerdem über ein Absperrventil 34 und ein Regelorgan 36 für den Zuführdruck des Gases mit einem nicht mehr dargestellten Gasanschlußstutzen verbunden. Eine Steuerleitung 40 führt den Druck an einer Meßstelle in der Luftzuführung zur Vormischkammer 12 zu einem Verbundregler im Gerät, der über eine zweite Steuerleitung 42 und das Regelorgan 36 ein optimales Verhältnis der beiden Verbrennungskomponenten bei jedem Betriebszustand sicherstellt.

Die beschriebenen Baugruppen sind von einem Luftkasten 44 umgeben, durch den das Abgasrohr 28, die zum Gasanschlußstutzen führende Leitung und die nicht näher bezeichneten Anschlußrohre des Wärmeübertragers 18 hindurchgeführt sind. Der Luftkasten 44 umschließt zusammen mit einer in der Zeichnung weggelassenen Vorderwand die Teile bis auf einen Ringspalt 46 um das Abgasrohr 28, über welchen das Gebläse 26 die Verbrennungsluft in den Luftkasten 44 saugt. Die Verbrennungsluft strömt dann zwischen Luftkasten 44 und Brennschacht 20 gebildeten Ringraum 48, von wo sie über die Lufteintrittsöffnung 32 in die Vormischkammer 12 und zum Gasbrenner 10 gelangt. Durch die Sogwirkung des Gebläses 26 strömt das Verbrennungsgas in den Wärmeübertrager 18 und von dort als Abgas in das Abgasrohr 28.

Die Drehzahl des Gebläses 26 ist wärmebedarfsabhängig gesteuert, so daß das Gebläse das erste Glied in der Steuerkette für die Brennerleistung ist. Dabei nimmt mit sinkender Wärmeanforderung die Gebläsedrehzahl ab, wodurch der Abgasmengenstrom verringert und die Verweilzeit des Gases im Wärmeübertrager 18 und im Abgasrohr 28 verlängert wird. Neben einer vorteilhaften, zügigen Erwärmung des Abgasrohres 28 ist damit der Nachteil verbunden, daß das Abgas an den Wandungen stark abkühlt und die Neigung zur Kondensatbildung zunimmt.

Um diesem Nachteil zu begegnen, wird mit sinkender Wärmeanforderung und kühler werdendem Abgas eine Teilmenge der vom Gebläse 26 geförderten Verbrennungsluft um die Vormischkammer 12 und den Gasbrenner 10 herum direkt in die Brennkammer 16 eingesaugt, ohne am eigentlichen Verbrennungsprozeß teilzunehmen. Diese Luftmenge nimmt Feuchtigkeit aus dem Abgas auf und setzt den Taupunkt des aus dem Wärmeübertrager 18 austretenden Abgas-Luftgemisches wie gewünscht herab. Wie nachstehend näher beschrieben, wird der Strömungsquerschnitt des direkt in die Brennkammer 16 führenden Luftweges in Abstimmung mit der Förderleistung des Gebläses 26 so gesteuert, daß auch im unteren Leistungsbereich ein ausreichend hoher Wirkungsgrad sichergestellt ist.

Der direkt in die Brennkammer 16 führende Luftweg geht über den Ringspalt 22, der zwischen dem Gasbrenner 10 und dem Brennschacht 20 gebildet ist. Dem Ringspalt 22 vorgelagert ist ein Kranz von Bohrungen 50 in einem Ringflansch 52, der an das Gehäuseteil 14 angeformt ist und den Brennschacht 20 nach unten abschließt. Der wirksame Strömungsquerschnitt der Bohrungen 50 ist durch scheibenförmige Ventilglieder 54 überwacht, die an feststehenden Zapfen 56 verschiebbar gelagert sind. Jedes Ventilglied 54 hat eine etwa dem Brennkammerdruck p₁ ausgesetzte obere Seitenfläche 58, der eine dem Druck p₂ im Luftkasten 44 ausgesetzte untere Seitenfläche 60 gegenüberliegt.

Beim Betrieb des Gasbrenners 10 an der unteren Leistungsgrenze nehmen die Ventilglieder 54 unter dem überwiegenden Einfluß der Schwerkraft ihre in Fig. 2 dargestellte Lage ein, in welcher die Bohrungen 50 voll geöffnet sind. Dabei gelangt ein Hauptstrom a der Verbrennungsluft über die Lufteintrittsöffnung 32 in die Vormischkammer 12, während ein der Abgastrocknung dienender Nebenstrom b durch die Bohrungen 50 und den Ringspalt 22 unmittelbar in die Brennkammer 16 gelangt. Bei im Nennlastbetrieb mit hoher Drehzahl laufendem Gebläse 26 hebt die Druckdifferenz p₁ - p₂ zwischen Brennkammer 16 und Luftkasten 44 die Ventilglieder 54 bis zu der die Bohrungen 50 schließenden Anlage an den Ringflansch 52 an. In diesem, eine Abgastrocknung nicht erfordernden Betriebszustand wird das gesamte Ansaugvolumen der Verbrennungsluft über die Lufteintrittsöffnung 32 in die Vormischkammer 12 gefördert und dem Verbrennungsvorgang zugeführt.

Anstelle der beschriebenen einfachen Ausführung der Ventilglieder 54 mit Zwei-Punkt-Funktion könnten die Teile auch so ausgebildet sein, daß sich eine stetige Steuerfunktion des über die Bohrungen 50 und den Ringspalt 22 führenden Bypaß-Kanals ergibt.

Claims (3)

1. Heizgerät mit einem durch ein Brennstoff-Luftgemisch gespeisten Brenner und einem wärmebedarfsabhängig gesteuerten Gebläse, das die Verbrennungsluft durch einen den Brenner, eine Brennkammer und einen Wärmeübertrager umgebenden Luftkasten in eine Vormischkammer und das Verbrennungsgas aus der Brennkammer durch den Wärmeübertrager fördert, und ferner mit einem die Vormischkammer und den Brenner umgehenden Bypass-Kanal, durch den ein gesteuerter Teilstrom der geförderten Luft in die Brennkammer gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (26) im Abgasweg angeordnet ist, und daß der wirksame Strömungsquerschnitt des Bypass-Kanals (22, 50) abhängig von dem in der Brennkammer (16) herrschenden Druck gesteuert ist.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Strömungsquerschnitt des Bypaß-Kanals (22, 50) von der Differenz der Drücke (p₁) in der Brennkammer (16) und (p₂) im Luftkasten (44) gesteuert ist.

3. Heizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypaß-Kanal (22, 50) durch ein Ventilglied (54) überwacht ist, daß mit voneinander abgekehrten, den Drücken in der Brennkammer (16) und im Luftkasten (44) ausgesetzten Wandflächen (58, 60) versehen ist.