Die Erfindung betrifft eine Abgasvorrichtung für eine Brennerheizung in einem mobilen Raum.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Sicherheitsvorrichtung für den Betrieb von Heizgeräten oder anderen Geräten mit Gas- oder Flüssigkraftstoffbrennern, die in Wohn- oder Fahrgasträumen (Innenräume, mobilen Räume) von mobilen Einrichtungen eingesetzt werden. Derartige mobile Räume finden sich insbesondere in Wohnwagen, Reisemobilen oder Booten.

Für Heizgeräte werden allgemein zwei Bauarten von Brennern unterschieden, nämlich atmosphärische Brenner und Gebläsebrenner.

Atmosphärische Brenner beziehen ihre Verbrennungsluft selbsttätig aus der direkten Umgebung. Da die Brenner für die oben genannten Anwendungsfälle, insbesondere in Wohnwagen oder Reisemobilen, raumluftunabhängig sein müssen, werden die Brenner meist direkt an einer Außenwand bzw. am Boden im Inneren der Fahrgastzelle angeordnet und über einen Durchbruch mit der Umgebung verbunden, um von dort Verbrennungsluft zu beziehen. Die Verbrennungsluft wird dem Brenner zugeführt und im Brenner mit dem Brennstoff, z.B. Flüssiggas oder Flüssigkraftstoff vermischt.

Das Abgas wird in der Regel über ein flexibles Rohr zum Dach und dort mittels eines Kaminteils nach außen geführt. Aufgrund der heißen Abgase entsteht ein Kamineffekt, der eine selbsttätige Abfuhr der Abgase in Gang hält. Durch den Sog des Kamineffekts herrscht im Abgasrohr immer ein geringer Unterdruck, der ein Austreten von Abgasen aus dem Abgasrohr insbesondere auch an Schnittstellen bzw. Dichtfugen verhindert. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass kein Abgas in den Einbauraum bzw. die Fahrgastzelle gelangen kann. Weitere Sicherheitseinrichtungen sind dann nicht erforderlich.

Bei Gebläsebrennern wird die dem Brenner zugeführte Verbrennungsluft einerseits und die abzuführenden Abgase andererseits mit Hilfe eines Verbrennungsluftgebläses gefördert. Dadurch können größere Freiheiten bei Aufbau und Montage der Geräte erreicht werden. Z.B. können die Abgase über einen Seitenwandkamin auch auf Einbauhöhe des Geräts aus dem Gerät und dem Innenraum abgeführt werden, ohne dass es auf die oben geschilderte atmosphärische Wirkung (Kamineffekt) ankommt.

Bei bekannten Gebläsebrennern ist das Verbrennungsluftgebläse im Gerät angeordnet, was zur Folge hat, dass das Abgas mit Hilfe eines Überdrucks in der stromab von dem Verbrennungsluftgebläse liegenden Abgasleitung abgeführt wird. Dadurch besteht die Gefahr, dass bei einem Leck im Abgasrohr oder an einer Anschlussstelle des Abgasrohrs Abgase austreten und im schlimmsten Fall in den zu beheizenden Innenraum gelangen können.

Bei bekannten Geräten wird dieser Gefahr dadurch entgegengetreten, dass die dem Brenner zuzuführende Verbrennungsluft über ein zweites Rohr angesaugt wird, welches als Überrohr über dem Abgasrohr in Form einer Rohr-in-Rohr-Konstruktion angeordnet ist. Beim Ansaugen der Verbrennungsluft wird ein Unterdruck im Überrohr erzeugt, so dass bei einer Leckage des innenliegenden Abgasrohres die Abgase automatisch mit der Verbrennungsluft abgesaugt werden. Bei einem größeren Leck erlischt der Brenner selbstständig, da durch das Ansaugen von Abgasen der Frischluftanteil unter den erforderlichen Wert sinkt. Bei einer kleineren Leckage ändert sich hingegen lediglich der CO₂-Wert im Abgas.

Die Gebläsebrenner und der oben beschriebene Rohr-in-Rohr-Aufbau haben sich in der Praxis bewährt. Insbesondere wird durch die genannten Konstruktionsmerkmale ein Aufbau mit hohem Sicherheitsstandard erreicht.

Jedoch ist die Verbrennungslufttemperatur bei dem beschriebenen Aufbau stark an die Abgastemperatur gekoppelt, da der Rohr-in-Rohr-Aufbau einem Rohr-Wärmetauscher entspricht. Um die dadurch entstehenden Volumenstromschwankungen zu kompensieren, muss das Verbrennungsluftgebläse abhängig von der Verbrennungslufttemperatur geregelt werden.

Aus der EP 1 541 925 A1 ist eine Abgasvorrichtung für Wohnungen bekannt, bei der ein vertikaler Luftkanal einen Abgaskanal umschließt. An der Austrittsöffnung des Luftkanals ist eine Gebläseeinrichtung vorgesehen, die die Luft in die Umgebung fördert.

FR 1 334 908 A offenbart eine Abgasvorrichtung mit einer Gebläseeinrichtung, die eine Luftströmung erzeugt, innerhalb der ein Abgaskanal geführt wird.

Aus der FR 995 035 ist eine Abgasvorrichtung mit einem Kamin und einem zwischen dem Kamin und einer Ummantelung gebildeten Auswerfer bekannt. Weiterhin ist ein Gebläse vorgesehen, das durch eine Leitung verschmutzte Luft aus einem Maschinenraum ansaugt und durch eine Rohrleitung zu dem Auswerfer bläst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasvorrichtung anzugeben, bei der ebenfalls ein sicherer Betrieb von Heizgeräten oder anderen Geräten mit Gas- oder Flüssigkraftstoffbrennern erreicht wird, bei dem jedoch der Einfluss der Abgastemperatur verringert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abgasvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Nach der Erfindung weist eine Abgasvorrichtung für eine Brenneinrichtung in einem mobilen Raum auf: einen Abgaskanal zum Führen von Abgas von der Brenneinrichtung in die Umgebung, einen Luftkanal, der den Abgaskanal wenigstens teilweise umgibt und zur Umgebung hin geöffnet ist sowie eine in dem Luftkanal angeordnete Gebläseeinrichtung zum Erzeugen einer Luftströmung in dem Luftkanal. Die Luftströmung in dem Luftkanal weist eine Strömungsrichtung zur Umgebung hin auf. Insbesondere kann die Luftströmung in dem Luftkanal von der Brenneinrichtung zur Umgebung hin geführt werden.

Die Abgasvorrichtung kann eine Sicherheitsvorrichtung aufweisen, um das Abführen jeglichen Abgases aus dem Innenraum sicherzustellen.

Der Luftkanal ist somit nahe oder dicht benachbart an dem Abgaskanal angeordnet und umgibt den Abgaskanal wenigstens in Bereichen, an denen aus dem Abgaskanal Abgas, z.B. über Trenn- oder Anschlussflächen bzw. -fugen austreten kann. Die Gebläseeinrichtung stellt eine Luftströmung in Richtung zur Umgebung sicher, so dass aus dem Abgaskanal unerwünscht ausgetretenes und in den Luftkanal gelangtes Abgas sicher zur Umgebung abgeführt werden kann.

Die Luftströmung im Luftkanal ist unabhängig von einer Zuführung der Verbrennungsluft. Vielmehr ist für die Verbrennungsluftzuführung ein eigener Verbrennungsluftkanal vorgesehen, der separat angeordnet oder in die Abgasvorrichtung mit integriert werden kann.

Der Luftkanal und/oder der Abgaskanal können aus mehreren Kanalelementen zusammengesetzt sein. Es ist üblich, dass derartige Kanäle bzw. Luftführungen z.B. aus formstabilen Rohrelementen und flexiblen Schläuchen bzw. Rohren zusammengesteckt werden. Kanalelemente können aber auch Luftführungen oder Luftkanäle in Geometrien in Brennerheizungen sein.

Beim Zusammensetzen von Kanalelementen ergeben sich Trenn- bzw. Dichtfugen, an denen Abgas austreten kann. Daher sollte der Luftkanal den Abgaskanal wenigstens in einem Bereich umgeben, an dem in dem Abgaskanal eine Dichtfuge zwischen zwei Kanalelementen vorgesehen ist. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass es sich aufgrund des im Abgaskanal herrschenden Überdrucks nicht verhindern lässt, dass Abgas sich immer wieder Wege sucht, an denen es unerwünscht austreten kann. Dazu eignen sich verständlicherweise insbesondere derartige Dichtfugen. Daher kann es zweckmäßig sein, den Luftkanal derart zu gestalten, dass das an der jeweiligen Dichtfuge austretenden Abgas über den Luftkanal zur Umgebung, also zur Außenseite des zu beheizenden Raums hin abgeführt wird. Der Begriff Umgebung soll im Folgenden immer in diesem Sinne verstanden werden.

Bei einer Ausführungsform umgibt der Luftkanal den Abgaskanal radial vollständig und axial wenigstens in einem Abschnitt. Das radiale Umschließen des Abgaskanals durch den Luftkanal führt zu einer Rohr-in-Rohr-Anordnung, bei der sichergestellt wird, dass jegliches Abgas, dass den Abgaskanal in unvorhergesehener Weise verlässt, vom Luftkanal aufgenommen und abgeführt wird. Dementsprechend sollte der Abschnitt so gewählt werden, dass es für das Abgas keine weitere Möglichkeit gibt, unkontrolliert aus dem Abgaskanal zu entweichen. Bei dieser Rohr-in-Rohr-Konstruktion erfolgt dann die Luftströmung nicht, wie beim Stand der Technik, von der Umgebung zum Brenner, sondern umgekehrt, hin zur Umgebung.

Insbesondere kann der Luftkanal als Überrohr ausgebildet sein und den als Abgasrohr gestalteten Abgaskanal vollständig am Umfang umschließen.

Nach der Erfindung weist der Luftkanal einen stromauf von der Gebläseeinrichtung liegenden Unterdruckabschnitt (Saugabschnitt) und einen stromab von der Gebläseeinrichtung liegenden Überdruckabschnitt auf. Für die Gewährleistung der Sicherheit ist es zweckmäßig, wenn der Unterdruckabschnitt an den Abgaskanal herangeführt ist und austretendes Abgas aufnehmen kann. Der stromabliegende Überdruckabschnitt sollte lediglich zum Abgeben der im Luftkanal geführten Luft und gegebenenfalls der aus dem Abgaskanal ausgetretenen Abgasbestandteile nach außen an die Umgebung dienen.

Bei einer Ausführungsform sind der Unterdruckabschnitt und der Überdruckabschnitt wenigstens teilweise axial zueinander angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung von Unterdruck- und Überdruckabschnitt.

Der Unterdruckabschnitt und der Überdruckabschnitt können dann durch eine Trennwand voneinander getrennt sein und dadurch räumlich sehr nah zueinander axial platziert werden, um Bauraum zu sparen.

Der Unterdruckabschnitt und/oder der Überdruckabschnitt können wenigstens teilweise koaxial zu dem Abgaskanal angeordnet sein und den Abgaskanal wenigstens teilweise radial umgeben. Dadurch lässt sich die oben angegebene Rohr-in-Rohr-Konstruktion realisieren.

Nach der Erfindung weisen der Abgaskanal und der Überdruckabschnitt des Luftkanals jeweils eine Mündung auf, die in einen gemeinsamen Mischbereich führt. Dadurch ist es möglich, dass in dem Mischbereich das heiße Abgas mit der kühleren Luft des Luftkanals gemischt wird, um somit die Abgastemperatur zu senken. Es hat sich herausgestellt, dass eine Abgastemperatur von zunächst 200 bis 300 °C durch die Mischung mit der Luft aus dem Luftkanal auf einen Temperaturwert von unter 150 °C abgesenkt wird.

Die Mündung des Luftkanals und die Mündung des Abgaskanals können unmittelbar aneinander angrenzen, um die Mischung des Luftstroms mit dem Abgasstrom wirkungsvoll zu unterstützen.

Insbesondere kann die Mündung des Luftkanals die Mündung des Abgaskanals radial, d.h. über den gesamten Umfang umgeben. Dadurch bildet sich zunächst auch ein kühlerer Schutzmantel aus dem Luftstrom des Luftkanals, der den innenliegenden heißeren Abgaskanal umgibt.

Die Gebläseeinrichtung kann in der Nähe der Mündung des Luftkanals angeordnet sein. Die Mündung des Luftkanals entspricht gleichzeitig auch dem Ende des Luftkanals. Es ist anzustreben, dass die Gebläseeinrichtung möglichst nahe am Ende des Luftkanals platziert ist, um stromauf von der Gebläseeinrichtung einen möglichst großen Unterdruckabschnitt zu erreichen. Nur der Unterdruckabschnitt ist geeignet, entweichendes Abgas aus dem Abgaskanal aufzunehmen.

Dementsprechend sollte die Länge des Überdruckabschnitts minimal im Bezug auf den Innenraum, also möglichst gering sein.

Der Mischbereich kann von der Umgebung durch ein Austrittsgitter getrennt sein. Das Austrittsgitter ist zur Umgebung hin angeordnet und verhindert das Eindringen von Schmutz, Regenwasser etc. Außerdem stellt es eine Sicherheitseinrichtung dar, die verhindert, dass der an der Mündung des Abgaskanals austretende heiße Abgasstrom Schaden an Mensch und Umgebung anrichten kann.

Nach der Erfindung bilden der sich an die Mündung anschließende Teil des Abgaskanals, der Überdruckabschnitt, ein Teil des Unterdruckabschnitts und die Gebläseeinrichtung eine bauliche Einheit. Sowohl der Abgaskanal als auch der Unterdruckabschnitt werden in der Praxis meist durch mehrere Rohrelemente gebildet, die zusammengesteckt bzw. in geeigneter Weise miteinander fixiert sind. Jeweils die am weitesten stromab liegenden Teile des Abgaskanals und des Unterdruckabschnitts können zusammen mit der Gebläseeinrichtung und dem verhältnismäßig kurzen Überdruckabschnitt die bauliche Einheit bilden, die sehr einfach als Ganzes montiert werden kann.

Vorzugsweise kann die bauliche Einheit von außen an eine Fahrzeug-Wandung montiert werden, wenn die Abgasvorrichtung in einem Fahrzeug, wie z.B. einem Wohnwagen oder einem Reisemobil eingesetzt wird. Dadurch ergeben sich bessere Abdichtmöglichkeiten.

Ein Heizungssystem kann mit der beschriebenen Abgasvorrichtung ausgestattet werden, wobei die Brenneinrichtung in einer Heizeinrichtung mit einer Brennkammer vorgesehen ist und der Abgaskanal einen Abgasstrom von der Brennkammer zu der Umgebung führt. Das Heizungssystem kann zum Beheizen von Luft oder von Wasser geeignet sein. Das Heizungssystem kann in einer mobilen Einheit, also insbesondere einem Wohnwagen oder einem Reisemobil oder einem Boot eingesetzt werden.

Der Luftkanal kann zwischen der Heizeinrichtung und der Umgebung verlaufen und im Bereich der Heizeinrichtung wenigstens an einen Teil der Brenneinrichtung angrenzen. Dadurch ist es möglich, dass auch Abgas, das direkt an der Brenneinrichtung bzw. in der Heizeinrichtung, also noch vor Eintreten in den Abgaskanal entweicht, durch den Luftkanal abgeführt wird.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen senkrechten Schnitt durch eine Abgasvorrichtung;

Fig. 2

einen horizontalen Schnitt durch die Abgasvorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3

eine Außenansicht der Abgasvorrichtung;

Fig. 4

eine Innenansicht der Abgasvorrichtung; und

Fig. 5

einen senkrechten Schnitt durch eine Gebläseeinrichtung der Abgasvorrichtung.

Die Figuren 1 bis 5 zeigen jeweils Ansichten und Schnitte der gleichen Abgasvorrichtung. Sie werden daher teilweise gemeinsam beschrieben.

Der generelle Aufbau der Abgasvorrichtung wird nachfolgend insbesondere anhand der Figuren 1 und 2 erläutert.

Ein als Abgaskanal dienendes Abgasrohr 1 ist am Umfang von einem Luftkanal 2 umgeben. Der Luftkanal 2 teilt sich in einen Unterdruckabschnitt 2a und einen Überdruckabschnitt 2b auf. Der Unterdruckabschnitt 2a und der Überdruckabschnitt 2b umgeben das Abgasrohr 1 am Umfang. Zwischen dem Unterdruckabschnitt 2a und dem Überdruckabschnitt 2b ist ein als Gebläseeinrichtung dienendes Radialgebläse 3 angeordnet, welches Luft aus dem Unterdruckabschnitt 2a ansaugt und in den Überdruckabschnitt 2b drückt. Dementsprechend entsteht in dem Luftkanal eine Luftströmung mit der Strömungsrichtung A (siehe Pfeil).

Das Radialgebläse 3 wird von einem Gebläsemotor 4 angetrieben.

Das Abgasrohr 1 führt in das Innere eines z.B. Wohn- oder Fahrgastraums in einem Wohnwagen, Reisemobil oder Boot oder ähnlichem zu einer Brenneinrichtung (Brenner) einer nicht dargestellten Heizeinrichtung, die links von der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Abgasvorrichtung anzuordnen wäre. Dementsprechend strömt Abgas in Pfeilrichtung B vor den Brenneinrichtung in das Abgasrohr 1 und tritt an einer Mündung 5 aus dem Abgasrohr 1 aus, um in die in den Figuren 1 und 2 rechts liegende Außenumgebung zu gelangen.

Die Mündung 5 ist durch ein Austrittsgitter 6 geschützt, das zum einen das Eintreten von Feuchtigkeit oder Schmutz in das Abgasrohr verhindern und zum anderen eine direkte Ausströmung des Abgases in die Umgebung vermeiden soll.

Mit Hilfe des Austrittsgitters 6 wird ein Mischbereich 7 gebildet, in den auch der Überdruckabschnitt 2b über eine Mündung 8 einmündet.

In dem Mischbereich 7 vermischt sich somit das heiße Abgas aus dem Abgasrohr 1 mit der vom Radialgebläse 3 über den Überdruckabschnitt 2b ausgeblasenen kühleren Luft. Dadurch wird die Abgastemperatur signifikant abgesenkt, so dass das Abgas schließlich mit einer geringeren, unkritischen Temperatur über das Austrittsgitter 6 in die Umgebung austreten kann.

Der im Verhältnis zu dem Überdruckabschnitt 2b wesentlich längere Unterdruckabschnitt 2a des Luftkanals 2 umgibt das Abgasrohr 1 weitgehend vollständig. So ist in den Figuren 1 und 2 lediglich ein Kunststoffstutzen des Unterdruckabschnitts 2a gezeigt, auf dessen stromauf gelegenes Ende z.B. noch ein flexibles Rohr aufgeschoben werden kann, das schließlich bis zu der nicht gezeigten Heizeinrichtung bzw. der Brenneinrichtung geführt wird.

Der gesamte Unterdruckabschnitt 2a sollte daher so gestaltet werden, dass er sämtliche Bereiche des Abgasrohrs 1, aber auch gegebenenfalls noch des Brenners in der Heizeinrichtung umgibt. Dabei ist dabei darauf zu achten, dass insbesondere auch beim Starten der Heizeinrichtung durch Druckstöße Abgas an verschiedenen Stellen der Heizeinrichtung entweichen und zu einer Beeinträchtigung im Innenraum führen kann. Dementsprechend ist sicherzustellen, dass sämtliche Dichtfugen, Trennfugen, Öffnungen etc., an denen Abgas unkontrolliert bei einem entsprechenden Überdruck im System austreten kann, von dem Unterdruckabschnitt 2a umgeben sind bzw. mit diesem in Strömungsverbindung stehen. Auf diese Weise wird das unerwünscht aus dem Abgasrohr 1 und anderen Einheiten austretende Abgas über den Unterdruckabschnitt 2a aufgrund der Wirkung des Radialgebläses 3 abgesaugt und schließlich über den Überdruckabschnitt 2b in die Umgebung ausgeblasen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind der Unterdruckabschnitt 2a und der Überdruckabschnitt 2b wenigstens in einem bestimmten Bereich axial zueinander fluchtend angeordnet. Um eine Trennung der Abschnitte zu erreichen, ist eine Trennwand 9 vorgesehen, die als Schott dient und den Unterdruckabschnitt 2a von dem Überdruckabschnitt 2b abtrennt. Die Trennwand 9 kann einstückig mit dem Abgasrohr 1 ausgebildet sein.

Sowohl der Luftkanal 2 als auch das Abgasrohr 1 können aus mehreren Teilelementen gebildet werden, auch wenn z.B. das Abgasrohr 1 in den Figuren lediglich als ein Stück dargestellt ist. Zu beachten ist jedoch, dass das Abgasrohr 1 in Richtung der Brenneinrichtung eine deutlich größere Länge haben wird, als in den Figuren gezeigt.

Die gesamte Abgasvorrichtung kann - wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt - als eine Einheit in eine Fahrzeugwand 10 eines Wohnwagens oder Reisemobils oder einer anderen mobilen Einrichtung eingesetzt werden.

Dazu ist eine aus einem robusten und schlagzähen Kunststoff hergestellte Einbauschale vorgesehen, in die die Komponenten eingesetzt bzw. an die die Komponenten befestigt werden können. Hierzu gehören neben dem Radialgebläse 3 und dem Gebläsemotor 4 auch das Abgasrohr 1 und Elemente des Luftkanals 2.

Die über den Luftkanal 2 abgeführte Luft gewährleistet nicht nur ein sicheres Abführen von unerwünscht austretendem Abgas. Zudem besteht auch bei geeigneter Gestaltung der Brenneinrichtung bzw. der Heizeinrichtung die Möglichkeit, kritische Bereiche wirksam zu kühlen.

Fig. 3 zeigt die Außenansicht mit dem Austrittsgitter 6, das auf die Fahrzeugwand 10 aufgesetzt ist.

Fig. 4 zeigt die rückwärtige Ansicht der Abgasvorrichtung von innen.

Dabei ist insbesondere ein Einströmstutzen 11 erkennbar, über den Frischluft aus der Umgebung als Verbrennungsluft zu der Brenneinrichtung geführt werden kann. In der Brenneinrichtung wird die über den Einströmstutzen 11 zugeführte Frischluft in bekannter Weise mit Brennstoff (Flüssiggas, Flüssigkraftstoff) vermischt und verbrannt. Dadurch wird erreicht, dass die zur Verbrennung verwendete Verbrennungsluft nicht aus dem zu beheizenden Innenraum, sondern aus der Umgebung zugeführt wird.

Der Einströmstutzen 11 ist somit Bestandteil eines Verbrennungsluftkanals, der zusätzlich zu dem Luftkanal 2 vorgesehen ist. Während die Luft in dem Luftkanal 2 zur Umgebung hin strömt, strömt die Luft in dem in den Figuren nicht näher gezeigten Verbrennungsluftkanal aus der Umgebung in das Innere.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist der Einströmstutzen 11 in die Baueinheit der oben beschriebenen Abgasvorrichtung integriert.

Fig. 5 zeigt zur Ergänzung eine Schnittdarstellung des Radialgebläses 3 und des Gebläsemotors 4 im Einbauzustand in der Fahrzeugwand 10, analog zu den anderen Figuren.