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    • 专利摘要:
    Solchegasbeheizten Wärmegeräte, ausgebildetals Heizgeräteoder Warmwasserbereiter, besitzen typischerweise mindestens einenatmosphärischenGasbrenner (5), der innerhalb eines nahezu komplett geschlossenenVerbrennungsraumes (2) angeordnet ist und dem ein voll-vormischendesGas/Luft-Zufuhrsystem (8) mit einer Brenngas-Einschussdüse (10)zugeordnet ist, dessen Einlass fürdas Brenngas und die Verbrennungsluft außerhalb des Verbrennungsraumesam Wärmegerät angeordnetist.Bei bekannten derartigen Systemen entstehen im VerbrennungsraumSchwingungen, die sowohl akustisch als auch die Stabilität der Verbrennungstören.Umdies zu vermeiden, sieht die Erfindung vor, dass dem Einlass desGas/Luft-Zufuhrsystems (8) fürdie Verbrennungsluft eine schwingungsdämpfende mit mindestens einemLufteintritt (12, 12', 12'') versehene Luftzufuhr-Kammer (11, 11',11') vorgeschaltet ist, innerhalb der auch im Einlass-Bereich dieBrenngas-Einschussdüse(10) angeordnet ist.
    公开号:DE102004006091A1
    申请号:DE102004006091
    申请日:2004-02-07
    公开日:2005-09-01
    发明作者:Alexander Gröhl；Robert Hirsch；Klaas W. Roelfsema
    申请人:Schott AG；
    IPC主号:F02G1-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf ein gasbeheiztes Wärmegerät mit mindestens einem atmosphärischenGasbrenner, der innerhalb eines nahezu oder komplett geschlossenenVerbrennungsraumes angeordnet ist und dem ein voll-vormischendes Gas/Luft-Zufuhrsystemmit einer Brenngas-Einschussdüsezugeordnet ist, dessen Einlass fürdas Brenngas und die Verbrennungsluft außerhalb des Verbrennungsraumesam Wärmegerät angeordnet ist.
    [0002] Solchegasbeheizten Wärmegeräte, aufwelche sich die Erfindung bezieht, sind typischerweise gasbeheizteWarmwasserbereiter oder gasbeheizte Heizungsgeräte, wie für Industrieheizungen und Kamineim Haushaltsbereich.
    [0003] GasbeheizteWarmwasserbereiter sind in manigfaltigen Ausführungsformen und Leistungsstufenbei verschiedenen Anwendungen sowohl auf dem privaten als auch aufdem industriellen Sektor im Gebrauch.
    [0004] Solchegasbeheizten Warmwasserbereiter dienen beispielsweise zur Bereitstellungvon warmem Brauchwasser oder Warmwasser für Heizungen in Haushalten oderim industriellen Bereich.
    [0005] Einebesondere Form derartiger gasbeheizter Warmwasserbereiter stellendie sogenannten in USA gängigen „WaterHeater" dar, dietypischerweise das Duschwasser in Werkstätten oder dergleichen bereitstellen.Beispielsweise wird in der US 4,953,510 einsolcher „WaterHeater" beschrieben, deraus einem Speichertank zum Speichern von erhitztem Wasser besteht.Dieser Water Heater ist wiederum mit Einrichtungen zum Erhitzendes Wassers kombiniert. Die dabei am häufigsten verwendete Einrichtungzum Erhitzen des gespeicherten Wassers ist die, bei der ein offenliegender atmosphärischerGasbrenner bewirkt, dass die heißen Abgase einschließlich ihrerVerbrennungsprodukte gegen den Boden des Wasserspeichers gelangenund schließlichdurch ein langes Abgasrohr aufsteigen, welches sich durch den Mittelabschnittdes Speichertanks erstreckt. Bei diesem Typ eines Water Heaterstreten die im Abgasrohr nach oben strömenden heißen Gase mit den Innenflächen desRohres in Kontakt, währenddas Wasser im Speichertank mit der Außenfläche des Rohres in Kontakt steht.Währenddie Verbrennung fortschreitet, wird das Wasser innerhalb des Speichertanksdurch Wärmeleitung über dieWand des Abgasrohres erhitzt. Bei diesem Typ des Water Heaters istnormalerweise noch eine Längstrennwandinnerhalb des Abgasrohres angeordnet, um den Wirkungsgrad der Wärmeübertragungvon den heißen Verbrennungsgasen über dieWand des Abgasrohres auf das Wasser innerhalb des Speichertankszu verbessern. Weiterhin kann solch ein Water Heater ein thermischaktiviertes Ventil aufweisen, das die Verbrennung des Gasbrennersstoppt, wenn die Temperatur des Wassers innerhalb des Speicherseine vorgegebene Temperatur erreicht.
    [0006] Umsowohl währendder Erhitzung des Wassers als auch nach dem Stoppen des VerbrennungsvorgangesWärmeverlusteaus dem Water Heater zu reduzieren, ist die Außenfläche des Speichertanks typischerweisemit einem Wärmeisolationsmaterial abgedeckt.
    [0007] Einezunehmende Verschärfungder Gesetzgebung hinsichtlich Vermeidung von Unfällen, wenn insbesondere entflammbareDämpfein den offenen Verbrennungsbereich gelangen, sowie hinsichtlich Verbesserungder Abgaswerte, führenzu einer Entwicklung auf dem Feld der Water Heater, die einen nahezukomplett geschlossenen Verbrennungsraum (Brennkammer) vorsieht,in welchem ein vollvormischender Gasbrenner, ein sogenannter Pre-Mix-Brenner,angeordnet ist.
    [0008] Einderartiger Water Heater wird in der US 5,875,739 beschrieben. Den Aufbau und die Anordnung des Pre-Mix-Brennersin dem geschlossenen Brennraum zeigt die 4 der vorliegenden Anmeldung, die dervorgenannten US-Schrift entnommen ist. Diese Figur zeigt einen Ausschnittaus einem Water Heater mit einem Wassertank 1 und einemnahezu geschlossenen Brennraum 2, an dem ein Abgasrohr 3 angeschlossenist, das sich mittig durch den Wassertank 1 erstreckt.Brennraum 2 und Wassertank 1 sind durch Wärmeisolationen 4 thermischgegenüberder Umgebung isoliert. Im Brennraum 2 ist ein atmosphärischerPre-Mix-Brenner 5 angeordnet, bestehend aus einer Mischkammer 6 undeiner sphärischausgebildeten Brennermatte 7. An die Mischkammer 6 istein Venturi-Rohr 8 angeschlossen,das sich durch die Wärmeisolation 4 hindurchbis an die Außenfläche desWater Heaters erstreckt. Innerhalb der dabei gegebenen Außenöffnung 9 isteine Düse 10 für die Zufuhrdes Brenngases angeordnet. Beim Einströmen des Gases in das Venturi-Rohr 8 wird aufgrundder strömungstechnischenWirkung dieses Rohres Primärluft über dieAußenöffnung 9 angesaugt,die dann in der Mischkammer 6 mit dem Brenngas durch Verwirbelungweiter vermischt wird.
    [0009] Eineweitere Ausbildung eines Water Heaters mit einem vollvormischendenatmosphärischen Gasbrennerist durch die US 2003/0111 023 A1 bekannt geworden. Der daraus bekannteGasbrenner 5 mit einer ebenen rechteckigen Brennermatte 7 istin 5 der vorliegendenAnmeldung dargestellt, die der vorgenannten US-Schrift entnommen worden ist. DieseFigur zeigt die Mischkammer 6 mit dem angeformten Venturi-Rohr 8 einschließlich derZuführung 10 für das Brenngasund die Zuführungen 9 für die Primärluft.
    [0010] Eshat sich gezeigt, dass bei vorgenannten gasbeheizten Wärmegeräten miteinem atmosphärischen,voll-vormischenden Gasbrenner in einem nahezu komplett geschlossenenVerbrennungsraum, es zu Druckverhältnissen im Verbrennungsraum kommt,die Resonanzen erzeugen, die das System in Schwingungen versetzen.Diese Resonanz-Schwingungen haben mit Nachteil zur Folge, dass – keinestabile bzw. homogene Verbrennung mit niedrigen Abgaswerten möglich ist – akustischstark wahrnehmbare störendeGeräuscheentstehen – einRückschlagender Flamme durch das Brennermedium hindurch, bedingt durch Turbulenzen imVerbrennungsraum, möglichist.
    [0011] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete gasbeheizteWärmegerät so auszubilden,dass Resonanzen verhindert werden, so dass das zugehörige Gas-Brennersystem geräuschfreiund verbrennungs-stabil betrieben werden kann.
    [0012] DieLösungdieser Aufgabe gelingt bei einem gasbeheizten Wärmegerät mit mindestens einem atmosphärischenGasbrenner, der innerhalb eines nahezu oder komplett geschlossenenVerbrennungsraumes angeordnet ist und dem ein voll-vormischendesGas/Luft-Zufuhrsystem mit einer Brenngas-Einschussdüse zugeordnetist, dessen Einlass fürdas Brenngas und die Verbrennungsluft außerhalb des Verbrennungsraumesam Wärmegerät angeordnet ist,gemäß der Erfindungdadurch, dass dem Einlass des Gas/Luft- Zufuhrsystems für die Verbrennungsluft eineschwingungsdämpfendemit mindestens einem Lufteintritt versehene Luftzufuhr-Kammer vorgeschaltetist, innerhalb der auch im Einlass-Bereich die Brenngas-Einschussdüse angeordnetist.
    [0013] DieseschwingungsdämpfendeLuftzufuhrkammer, die in Anlehnung an den bekannten zur Klang- bzw.Schallanlalyse verwendeten akustischen Resonator, auch Helmholtz-Resonatorgenannt wird, ist hinsichtlich ihres Volumens und ihrer Konfigurationso ausgebildet, dass ihre Resonanzfrequenz auf die im Verbrennungsraumentstehende Schwingung bzw. stehende Welle abgestimmt ist und diesedurch Interferenz auslöscht,zumindest stark dämpft.
    [0014] Dadurchkönnensich im Verbrennungsraum keine Resonanz-Schwingungen aufschwingen, so dass dasGas-Brennersystem geräuschfreiund verbrennungsstabil betrieben werden kann.
    [0015] WeitereVorteile sind: • definierte Luftzuführung • keineBeeinflussung des Gaseinschusses durch Luftbewegungen, da der Gaseinschuß innerhalb desRaumes liegt. Somit wird sichergestellt, dass die Verbrennung nichtnegativ beeinflusst wird • dadie Verbrennungsluft definiert zugeführt wird, ist eine Verbesserungder Verbrennungsgütefeststellbar • amBoden befindlicher Staub kann nicht angesaugt werden, da die Verbrennungsluftzuführung nachoben geführtwerden kann.
    [0016] Ausgestaltendeund weiterbildende Merkmale der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnetsowie ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
    [0017] Anhandvon drei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindungnäher beschrieben.
    [0018] Eszeigen:
    [0019] 1 einAusführungsbeispieleines atmosphärischenGasbrenners füreinen gasbeheizten Warmwasserbereiter, der innerhalb eines nahezugeschlossenen Verbrennungsraumes angeordnet ist und dem ein voll-vormischendes Venturi-Gas/Luft-Zufuhrsystemzugeordnet ist, wobei dem außerhalbdes Verbrennungsraumes liegenden Einlaß des Zufuhrsystems für die Verbrennungslufteine erste, quaderförmigeAusführungsformeiner schwingungsdämpfendenLuftzufuhrkammer vorgeschaltet ist, mit einer Draufsicht im FigurenteilA und einer Seitenansicht im Figurenteil B,
    [0020] 2 ineiner Draufsichtdarstellung eine zweite, teilringförmige Ausführungsformder vorgeschalteten Luftzufuhrkammer,
    [0021] 3 ineiner stark schematisierten Draufsichtdarstellung eine dritte, rohrförmige Ausführungsformder vorgeschalteten Luftzufuhrkammer,
    [0022] 4 ineiner Längsschnitt-Darstellungeinen bekannten, sogenannten Water Heater mit einem voll-vormischendenGasbrenner mit sphärischer Brennfläche, und
    [0023] 5 ineiner isometrischen Darstellung eine weitere Ausführungsformeines bekannten voll-vormischenden Gasbrenners mit ebener Brennfläche.
    [0024] Die 1 zeigtin zwei Figurenteilen A, B ein erstes Ausführungsbeispiel eines atmosphärischen Gasbrenners 5,der hier entsprechend dem bekannten Gasbrenner nach 5 ausgebildetist. Als atmosphärischeGasbrenner bezeichnet man üblicherweisesolche Brenner, die ohne Gebläse-Unterstützung dasBrenngas verbrennen. Dieser Gasbrenner 5 ist innerhalbeines nahezu oder komplett geschlossenen Verbrennungsraumes 2 einesWärmegerätes, beispielsweiseeines Water Heaters wie in 4, angeordnet,wobei der Einfachheit halber von dem Verbrennungsraum nur seineWandung 2a dargestellt ist, die beispielsweise auch durcheine Türin der Wandung gebildet sein kann.
    [0025] DerGasbrenner 5 weist eine ebene rechteckige Brennermatteoder Brennerplatte 7 auf, die durch übliche, einschlägige Komponetengebildet wird, z.B. durch eine Brennermatte aus keramischen Fasern,die unter der Marke CERAMAT® bekannt ist. Die Brennermattekann auch rund, oval oder freie Formen haben. Auch ist möglich, dasssie aus Metallfasern oder keramischen Steinen besteht.
    [0026] DieBrennermatte/-platte 7 deckt eine Mischkammer 6 ab,an welche ein Venturi-Rohr 8 angeformt oder angeschlossenist. Die Zufuhr des Brenngases erfolgt über einen Zuführ-Kanal 10a,dessen unteres Ende in eine Brenngas-Einschussdüse 10 einmündet, diedas Brenngas in das Venturirohr 8 einschießt. DenLufteinlassöffnungenam Venturi-Rohrist eine quadertörmigeKammer 11 vorgeschaltet, welche einen seitlichen Lufteintritt 12 für die Verbrennungsluftaufweist und in welche auch die Gaseinschuß-Düse 10 einmündet. DieseLuftzufuhr-Kammer 11 besitzt ein definiertes Volumen, typischerweisemindestens 2,5 Liter, das eine im Verbrennungsraum in Resonanz entstehendeGeräuschwelledämpft,so dass keine störendenakustischen Schwingungen entstehen und die Verbrennung stabil bleibt.Je nach Anwendung kann das Volumen auch geringer sein.
    [0027] Einderartiges Gebilde wird in der Akustik auch als Helmholtz-Resonator bezeichnet.
    [0028] In 1 istdie Luftzufuhr-Kammer 11 quaderförmig ausgebildet. Die erfindungsgemäß dem Venturi-Rohr 8 vorgeschalteteLuftzufuhr-Kammer kannauch eine andere Gestalt haben. Bei der Ausführungs-Form nach 2 ist einesich beidseitig zur Gaseinschuß-Düse 10 erstreckende,die Verbrennungsraum bzw. Heizgeräte-Wandung 2a partiellumhüllendekanalartige Luftzufuhrkammer 11' mit beidseitigen Lufteintritts-Öffnungen 12' und einem rechteckigenQuerschnitt dargestellt. Diese Luftzufuhr-Kammer ist in ihrer Mittean die Eintrittsöffnung 8a desVenturi-Rohres 8 angeschlossen. In diesem Anschlussbereichmündetauch die Gaseinschussdüse 10 ein.
    [0029] Beider weiteren, in 3 dargestellten Ausführungsformist die Luftzufuhr-Kammer 11'' mit dem Lufteintritt 12'' rohrförmig mit verschiedenen Rohrabschnittenausgebildet, wobei die Rohrabschnitte unterschiedliche Durchmesseraufweisen, um auf einer möglichstkurzen Strecke einen Helmholtz-Resonator, d.h. Bedingungen für die Kompensationder Resonanzschwingungen im Brennraum 2, zu schaffen.
    [0030] WeitereKonfigurationen der Luftzufuhrkammern sind denkbar, d.h. die Formist letztlich frei, wenn nur überdas Volumen und die Konfiguration die dämpfenden Resonanzbedingungenerfülltsind.
    [0031] DieLuftzufuhr-Kammer kann ein separates Bauteil sein, das in geeigneterWeise mit dem Venturi-Rohr und/oder dem Verbrennungsraum und/oder derVerbrennungsraumtürverbunden ist, wie z.B. durch Verschrauben, Schweißen, Verkleben,Nieten etc.
    [0032] DieLuftzufuhr-Kammer kann auch mit dem Venturi-Rohr als einstückiges Bauteilausgebildet sein.
    [0033] DieLuftzufuhrkammer kann schließlichBestandteil des Verbrennungsraumes sein, z.B. bei Wasserbereiterneinschließlichder Water Heater in der Isolation des Verbrennungsraumes integriert sein.
    [0034] Diefür dieLuftzufuhr-Kammern verwendeten Werkstoffe können sein: Aluminium,Edelstahl, Kunststoffe, d.h. alle Werkstoffe, welche die Möglichkeitder einfachen Herstellung wie Tiefziehen, Schweißen, Pressen, Spritzgießen usw.ermöglichen.
    [0035] Gemäß einerweiteren Ausführungsformder Erfindung kann die Brenngas-Versorgung, d.h. die Gaseinschuss-Düse und diezugehörigeGaszuführung 10a,in der Luftzufuhr-Kammer integriert sein.
    [0036] Diejeweilige Luftzufuhr-Kammer kann auch mehr als zwei Lufteintritts-Öffnungen aufweisen. Sie kannKlappen aufweisen, die bei bestimmten Bedingungen, z.B. bei starkerVerschmutzung durch Staub/Schmutz/Oel, das Abschalten des Gerätes bewirken.Es könnenweiterhin einstellbare Klappen vorgesehen sein, die es ermöglichen,die Luftzufuhr an verschiedene Leistungsbereiche des Gasbrennersbzw. verschiedene Gassorten anzupassen.
    [0037] Diejeweilige Luftzufuhr-Kammer kann austauschbare oder leicht reinigbareSchmutzfänger, insbesonderein Form von Gittern besitzen, die verhindern, dass Staub/Schmutz/Öl nichtan den Brenner gelangt.
    [0038] Inden Figuren ist ein Venturi-Rohr 8 als Mischrohr dargestellt.Als Mischstrecke könnenauch andere bekannte Konfigurationen, insbesondere Mischrohre, vorgesehensein.
    [0039] Esversteht sich, dass anstelle des in den 1 – 3 dargestelltenvoll-vormischenden Gasbrenners vom Typ der 5 auch anders ausgebildete,voll-vormischende Gasbrenner zum Einsatz kommen können.
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] Gasbeheiztes Wärmegerät mit mindestens einem atmosphärischenGasbrenner (5), der innerhalb eines nahezu oder komplettgeschlossenen Verbrennungsraumes (2) angeordnet ist unddem ein voll-vormischendes Gas/Luft-Zufuhrsystem (8) mit einerBrenngas-Einschussdüse(10) zugeordnet ist, dessen Einlass für das Brenngas und die Verbrennungsluftaußerhalbdes Verbrennungsraumes am Wärmegerät angeordnetist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einlass des Gas/Luft-Zufuhrsystems (8)für dieVerbrennungsluft eine schwingungsdämpfende mit mindestens einemLufteintritt (12, 12', 12'') verseheneLuftzufuhr-Kammer (11, 11', 11'')vorgeschaltet ist, innerhalb der auch im Einlass-Bereich die Brenngas-Einschussdüse (10)angeordnet ist.
    [2] Wärmegerät nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgeschaltete Luftzufuhr-Kammer(11, 11', 11'') ein definiertes, an die jeweiligeAnwendung angepasstes inneres Volumen besitzt, das typischerweiseim Bereich von 2,5 Liter liegt.
    [3] Wärmegerät nach Anspruch1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgeschaltete Luftzufuhr-Kammer(11) quaderförmigausgebildet ist und seitlich mindestens eine Lufteintritts-Öffnung (12)besitzt.
    [4] Wärmegerät nach Anspruch1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgeschaltete Luftzufuhr-Kammer(11') kanalartig,sich beiseitig zum Einlass des vormischenden Gas/Luft-Zufuhrsystemserstreckend und dabei die Wandung (2a) des Verbrennungsraumespartiell umhüllendmit Lufteintrittsöffnungen(12') anjeder Seite, ausgebildet ist.
    [5] Wärmegerät nach Anspruch1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgeschaltete Luftzufuhr-Kammer(11'') rohrförmig ausgebildetist.
    [6] Wärmegerät nach Anspruch5, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Luftzufuhr-Kammer (11'') Abschnitte mit unterschiedlichenDurchmessern aufweist.
    [7] Wärmegerät nach einemder Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhrkammer (11, 11', 11'') ein separates Bauteil ist, dasmit dem vormischenden Gas/Luft-Zufuhrsystem(8) und/oder der Wandung des Verbrennungsraumes oder derzugehörigenTür verbundenist.
    [8] Wärmegerät nach einemder Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhr-Kammer (11, 11', 11'') einstückig mit dem vormischendenGas/Luft-Zufuhrsystem (8) verbunden ist.
    [9] Wärmegerät nach einemder Ansprüche1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenngas-Versorgung mitGaseinschuss-Düse(10 und zugehörigerGaszuführung(10a) in der Luftzufuhr-Kammer integriert ist.
    [10] Wärmegerät nach einemder Ansprüche1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftzufuhr-Kammer verstellbareKlappen angebracht sind.
    [11] Wärmegerät nach einemder Ansprüche1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftzufuhr-Kammer Schmutzfänger angebrachtsind.
    [12] Wärmegerät nach einemder Ansprüche1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das voll-vormischende Gas/Luft-Zufuhrsystem alsVenturi-Rohr (8) ausgebildet ist.
    [13] Wärmegerät nach einemder Ansprüche1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es als Heizgerät ausgebildetist.
    [14] Wärmegerät nach einemder Ansprüche1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es als Warmwasserbereiter,insbesondere als Water Heater, ausgebildet ist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-01| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-06-29| 8364| No opposition during term of opposition|
    2008-01-03| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: CERAMAT, S. COOP., ASTEASU, GIPUZKOA, ES |
    2008-01-03| 8328| Change in the person/name/address of the agent|Representative=s name: FUCHS PATENTANWAELTE, 65201 WIESBADEN |
    2014-09-02| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2014-12-11| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20140902 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    AU2005200428A| AU2005200428B2|2004-02-07|2005-02-02|Gas-fired heating apparatus|
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