DE3640281A1 - Heizvorrichtung, insbesondere fuer fluessige oder gasfoermige brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung, insbesondere für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit mindestens einem an eine Brennstoff-Zuleitung angeschlossenen bzw. anzuschließenden Brenner, der in einem Brennraum angeordnet ist, welcher mit einem Wärmeaustausch-System verbunden ist, in dem die diesem aus dem Brennraum zuströmenden Verbrennungsgase ihre Wärme auf ein Heizmedium übertragen.

Es sind bereits Heizvorrichtungen dieser Art bekannt, die mit einem Brenner für einen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff ausgerüstet sind. Das Wärmeaustausch-System dieser bekannten Heizvorrichtungen, in dem die im Brennraum des Brenners entstandenen heißen Verbrennungsgase ihre Wärme an das Heizmedium abgeben, ist mit gesonderten, voneinander getrennten Durchgangsräumen bzw. -leitungen für das Verbrennungsgas und für das aufzuheizende Medium (Heizmedium) versehen, die zwecks Wärmeaustausch aneinander angrenzen bzw. einander umgeben. Der Brennraum ist daher nur mit dem Durchgangsraum bzw. den Leitungen für die Verbrennungsgase verbunden, die den Wärmeaustauscher über einen Abluftauslaß verlassen. Der Wärmeaustausch zwischen Verbrennungsgasen und Medium ist bei den bekannten Heizvorrichtungen demnach nur mittelbar über die Begren­ zungswandungen der getrennten Durchgangsräume möglich.

Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, mit geringem technischen Aufwand eine betriebssichere und leicht zu wartende Heizvorrichtung mit gegenüber den bekannten Heizvorrichtungen verbessertem Wirkungsgrad zu schaffen.

Die Erfindung besteht darin, daß das Wärmeaustausch-System im wesentlichen aus einem mit dem zu beheizenden Medium (Heizmedium) gefüllten bzw. zu füllenden Behälter besteht, innerhalb dessen Medium-Aufnahmeraum mindestens ein Brenner-Brennraum zumindest mit seinem Verbrennungsgas- Auslaß, vorzugsweise jedoch mit seinem gesamten Brennraum, derart angeordnet ist, daß die Verbrennungsgase in den Medium-Aufnahmeraum bzw. das darin befindliche zu behei­ zende Medium einleitbar sind, und der einen Abluftauslaß für die Verbrennungsgase aufweist, wobei Brennerauslaß und Abluftauslaß so gegenüber dem Medium-Aufnahmeraum des Behälters angeordnet sind, daß in den Medium-Aufnah­ meraum einströmendes Verbrennungsgas nur nach Durchgang durch diesen Raum bzw. wärmeaustauschenden Durchstreichen von in diesem Raum befindlichen Medium zum Abluftauslaß gelangen kann.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind die Raumbe­ heizung, die Warmwasserbereitung und industrielle Heiz­ prozesse. Jedoch ist die Erfindung auch auf jedem anderen Gebiet anwendbar, auf dem Heizvorrichtungen der in Be­ tracht kommenden Art benutzt werden. Insbesondere ist die Erfindung auch in Verbindung mit geeigneten Brennern für feste Brennstoffe, die Verbrennungsgase liefern, benutzbar.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von zwei Ausfüh­ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Diese zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittzeichnung durch eine einfache Ausführungsform einer Heizvorrichtung, welche das Grundprinzip der Arbeitsweise der Vorrichtung veranschaulicht und

Fig. 2 eine schematische Schnittzeichnung durch eine weiter ausgebaute Ausführungsform einer Heiz­ vorrichtung.

Das Brennaggregat der in den Zeichnungen dargestellten Heizvorrichtungen besteht aus einem Brenner 4 an sich bekannter Bauart, der an eine rohrförmige Zuleitung 8 für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff angeschlossen bzw. anzuschließen ist und nach Zündung mittels einer (nicht dargestellten) Zündvorrichtung diesen Brennstoff mit einer Flamme 2 innerhalb eines Brennraumes 1 ver­ brennt, der bei den dargestellten Ausführungsformen von einem umgekehrt angeordneten Trichter 1 A umgrenzt ist, welcher an seinem oberen offenen Ende mit einer Zuleitung 9 für Verbrennungsluft oder ein anderes sauer­ stoffhaltiges Brenngas verbunden ist, in welche die Verbrennungsluft bzw. das Brenngas mittels eines Gebläses 10 mit Überdruck hereingedrückt wird. Zwischen dem Gebläse 10 und dem Trichter 1 A ist ein Rückschlagventil 11 (z. B. eine Rückschlagklappe) in die Zuleitung 9 eingebaut. Ein Zünd- und Flammüberwachungssystem 3 befindet sich innerhalb des Trichters 1 A, der an seiner weiten, unteren Öffnung mit einem gasdurchlässigen Abschluß 1 B versehen ist, z. B. einem gasdurchlässigen Filter oder einen sieb­ artigen Gebilde. Der Trichter 1 A ist mit seinem verjüngten Ende nach oben und seinem weiten Ende nach unten gerichtet in senkrechter Anordnung in einem als Aufnahmeraum 6 für das zu beheizende Medium ausgebildeten Innenraum eines Behälters 7 angeordnet, der mit dem aufzuheizenden Medium, hier einem flüssigen Heizmedium, nämlich Wasser, (nahezu) gefüllt ist.

Die Heizvorrichtung arbeitet wird folgt:

Der durch die Zuleitung 8 geführte Brennstoff wird zusammen mit der vom Gebläse 10 über die Leitung 9 einge­ blasenen Verbrennungsluft vom Brenner 4 in der Flamme 2 zu Verbrennungsgas verbrannt, welches den vom Trichter 1 A, 1 B umgrenzten Brennraum 1 füllt und unter der Wirkung des Überdruckes in Form von Heizgasbläschen 5 durch das im Mediumaufnahmeraum 6 befindliche Medium, hier Wasser, aufsteigt. Während des Durchgangs der Heizgasbläs­ chen durch das Medium geben diese ihre Wärme an das Medium ab, wodurch sich der Wärmeaustausch vollzieht. Bei Brenner­ ausfall schaltet die Überwachungseinrichtung 3 automatisch die Zufuhr von Brennstoff und von Verbrennungsluft ab.

Das aufgewärmte Medium kann über in Fig. 1 nicht darge­ stellte, in Fig. 2 mit 18 und 19 bezeichnete Ab- und Rückführleitungen einem Heizungs-Zirkulationskreislauf zugeführt werden und aus diesem wieder in den Wärmeaus­ tauscher zurückgeführt werden. Die Vorrichtung kann jedoch auch, ohne Anschluß an Medium-Ab- und Rückführleitungen, zur direkten Beheizung benutzt werden, z. B. als Raum- Heizkörper ausgebildet sein.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 ist als zentrale Heizvorrich­ tung für ein Heizungs-Zirkulationskreislaufsystem ausgebil­ det und zu diesem Zweck über mindestens je eine von oben in den Medium-Aufnahmeraum 6 eingeführte Medium-Ableitung 18 bzw. Medium-Rückführleitung 19 mit dem Eingang bzw. Aus­ gang des Heizungskreislaufes verbunden bzw. zu verbinden. Die Ableitung 18 mündet in den wärmeren, oberen Bereich des Medium-Aufnahmeraumes 6 ein und die Rückführleitung 19 in dessen kälteren, unteren Bereich. Die Zufuhr von frischem Heizmedium erfolgt, gesteuert über einen Niveau­ regler, über die Zuleitung 12.

Wie in Fig. 2 für den oberen Teil des Medium-Aufnahmeraumes 6 angedeutet, ist dieser auf seine ganze oder einen Teil seiner Höhe als konventioneller Wärmeaustauscher ausge­ bildet, indem in ihm mindestens ein geschlossenes Leitungs­ system 13 für ein weiteres Heizmedium angeordnet ist, auf das Wärme sowohl von den vorbeiströmenden Heizgasbläschen 5 als auch vom Medium in Raum 6 übertragen wird. Mittels einer solchen geschlossenen Wärmeaustauschleitung 13 kann ein Medium zusätzlich zu dem im Raum 6 befindlichen Medium aufgeheizt werden, das nicht unmittelbar mit dem Brennstoff in Berührung kommen soll, wie z. B. Trinkwasser. Die Ab- und Rückleitung des Mediums in der Leitung 13 erfolgt über nicht dargestellte Leitungen.

Der Behälter 7 kann zusätzlich zum Heizmedium zumindest teilweise mit einem wärmespeichernden Material 21, z. B. mit Steinen, Sand und dergl. gefüllt sein. Durch entspre­ chende Auswahl dieses Materials kann das Aufsteigen der Heizgasbläschen behindert werden, wodurch die Wärmeaus­ tauschzeit verlängert werden kann, so daß damit der Wärme­ austausch regelbar ist.

Der Behälter 7 ist gemäß Fig. 2 allseits mit einer Isolier­ ummantelung 20 umgeben, durch welche die Zu- und Ableitungen hindurchgeführt sind. Der Niveauregler ist so eingestellt, daß der Raum 6 bis zu einem solchen Pegel mit dem Medium aufgefüllt ist, daß zwischen der Mediumoberfläche und der oberen Innenfläche der Wärmeisolierung 20 ein Gas- Sammelraum 6 A freibleibt, in den ein durch die Ummantelung 20 hindurchgeführter Abluftkanal 16 einmündet, der oberhalb des Behälters 7 als Wärmeaustauscher zur Vorwärmung der Verbrennungsluft oder des Brenngases ausgebildet, indem ein Leitungssystem 15 für die Zufuhr von Verbrennungsluft oder Brenngas in ihm angeordnet ist, das über eine Verbin­ dungsleitung 17 an das Gebläse 10 angeschlossen ist, so daß die Verbrennungsluft bzw. das Brenngas von der Restwärme des aus dem Behälter 7 entweichenden Abgases vorgewärmt wird, bevor sie bzw. es vom Gebläse 10 angesaugt und mittels dieses in den Verbrennungsraum 1 eingeblasen wird. Das Kondensat aus dem Kanal 16 fällt in den Behälter 7 zurück. Im unteren Ende des Kanals 16 befindet sich ein Katalysator 14.

Die Gebläseleistung kann in Abhängigkeit von der Gaszufuhr mittels an sich bekannter Vorrichtungen regelbar sein.

Im Verbrennungsgas-Ausgangsbereich, d. h. bei den darge­ stellten Ausführungsformen im unteren Brennerbereich, kann das Gehäuse 1 A mit Durchgangsschlitzen oder Öffnungen für den Durchtritt von Verbrennungsgasen versehen sein. Insbesondere kann der Randbereich geschlitzt sein. Durch derartige Gasdurchgangsöffnungen kann der Gasbläschen- Austritt intensiviert werden.

Ein unterer Abschluß 1 B für die Brennraumwandung 1 A kann entfallen, wenn keine Verunreinigung des Heizmediums durch feste Bestandteile des Brennstoffs zu befürchten ist.

Die Brennraumwandung kann eine beliebige geeignete andere als die dargestellte trichterförmige bzw. kegelstumpf­ förmige Gestalt haben, z. B. eine glockenförmige Gestalt oder jede beliebige andere geeignete Haubenform. Eine Brennraumwandung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, weil bei hinreichend großem Druck des zugeführten Brenn­ gases (z. B. Preßluft) der Brennraum 1 auch nur vom Gas­ druck gegenüber dem Medium im Raum 1 abgegrenzt werden kann.

Es können auch mehrere Brenner innerhalb des Brennraumes 1 bzw. mehrere Brennräume innerhalb des Behälters 7 vor­ handen sein.

Die Erfindung ist auch anwendbar für Heizvorrichtungen, bei denen die wärmeübertragenden Verbrennungsgase mittels eines Brenners für festen Brennstoff erzeugt werden.

Claims (13)

1. Heizvorrichtung, insbesondere für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, mit mindestens einem, an eine Brennstoff-Zuleitung (8) angeschlossenen bzw. anschließ­ baren Brenner (4), der in einem Brennraum (1) angeordnet ist, welcher mit einem Wärmeaustauscher-System verbunden ist, in dem die diesem aus dem Brennraum (1) zuströmen­ den Verbrennungsgase ihre Wärme auf ein Heizmedium übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeaus­ tausch-System im wesentlichen aus einem mit dem zu beheizenden Medium (Heizmedium) gefüllten bzw. zu fül­ lenden Behälter (7) besteht, innerhalb dessen Medium- Aufnahmeraum (6) mindestens ein Brenner-Brennraum (1) zumindest mit seinem Verbrennungsgas-Auslaß (1 B), vor­ zugsweise jedoch mit seinem gesamten Brennraum (1), derart angeordnet ist, daß die Verbrennungsgase in den Medium-Aufnahmeraum (6) bzw. das darin befindliche Medium einleitbar sind, und der einen Abluftauslaß (16) für die Verbrennungsgase aufweist, wobei Brenner-Auslaß (1 B) und Abluftauslaß (16) so gegenüber dem Medium-Auf­ nahmeraum (6) des Behälters (7) angeordnet sind, daß in den Medium-Aufnahmeraum (6) einströmendes Verbrennungs­ gas nur nach Durchgang durch diesen Raum (6) bzw. wärme­ austauschendem Durchstreichen von in diesem Raum (6) befindlichem Medium zum Abluftauslaß (16) gelangen kann.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Brenner (4) in senkrechter Anordnung mit seiner von einer Verbrennungsluft- bzw. Brenngas- Zuleitung (9) umgebenen Brennstoff-Zuleitung (8) so inner­ halb des Medium-Aufnahmeraumes (6) bzw. des darin befind­ lichen Mediums angeordnet ist, daß sein Brennraum (1) sich im unteren Behälterbereich befindet.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Brennraum (1) sich in einem Gehäuse (1 A) befindet, das mit einer Öffnung gasdicht mit der Zuleitung (9) für Verbrennungsluft oder Brenngas verbunden ist und das sich zu einer Verbrennungsgas-Auslaßöffnung (1 B) hin konisch erweitert.

4. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennergehäuse (1 A) die Form eines Kegelstumpfes hat.

5. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennergehäuse (1 A) hauben- oder glockenförmig ist.

6. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennergehäuse (1 A) am Verbrennungsgasauslaß mit einem gasdurchlässigen Abschluß (1 B) versehen ist, z. B. mit einem gasdurchlässigen Filter oder Sieb-Verschluß.

7. Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, das Brennergehäuse (1 A) im Auslaßbereich, vorzugsweise am Auslaßrand, mit Gasdurchtritts-Schlitzen oder dergl. Öffnungen versehen ist.

8. Heizvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Medium-Aufnahme­ raum (6) mindestens eine gegenüber dem in diesem Raum befindlichen Medium geschlossene Wärmeaustauscherleitung (13) für ein weiteres Medium angeordnet ist, deren Zu- und Ab­ leitung aus dem Behälter (7) herausgeführt sind.

9. Heizvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Niveauregler im Medium-Aufnahmeraum (6), welcher den Mediumpegel in diesem Raum (6) durch Steuerung des Mediumzuflusses über eine Medium-Zuführleitung (12) auf ein vorgegebenes, vorzugs­ weise einstellbares Niveau einregelt.

10. Heizvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine an den Eingang eines Heizungs-Zirkulationssystems angeschlossene bzw. anschließbare, in den wärmsten (oberen) Bereich des Mediumaufnahmeraumes (6) einmündende Medium-Ableitung (18) sowie durch mindestens eine an den Ausgang des Heizungs- Zirkulationssystems angeschlossene bzw. anschließbare, in den kältesten (unteren) Bereich des Raumes (6) einmün­ denden Medium-Rückführleitung (19).

11. Heizvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine den Wärmeaustausch-Behäl­ ter (7) umgebende, mit Durchlässen für die Zu- und Ablei­ tungen (8, 9, 12, 16, 18, 19) versehene Isolierummantelung (20), zwischen deren oberer Innenfläche und der Mediumober­ fläche ein Abluftsammelraum (6 A) freibleibt, in den der Abluftkanal (16) einmündet.

12. Heizvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Medium-Aufnahme­ raum (6) zusätzlich zum Medium noch eine über seine ganze Ausdehnung oder einen Teil derselben verteilte Füllung (21) aus wärmespeicherndem Material aufweist.

13. Heizvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Abluftkanal (16) an­ geordnete Wärmeaustauscherleitung (15) zur Vorwärmung der Verbrennungsluft bzw. des Brenngases mittels der Restwärme der Abluft.