HEIZGERÄT UND VERWENDUNG EINES VERBINDUNGSELEMENTES

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Heizgerät (1) mit einem vormischenden Brenner (3) aufweisend ein rohrförmiges Verbindungselement (14) zwischen einem Gasventil (5) und einer Verbrennungsluftzuführung (4) des Heizgerätes (1), wobei in dem Verbindungselement (14) mindestens ein Bauteil (13) des Heizgerätes (1) angeordnet ist, ein erstes Ende (15) des Verbindungselementes (14) mit der Verbrennungsluftzuführung (4) verbunden ist, und in das zweite Ende (16) das mindestens eine Bauteil (13) in das Verbindungselement (14) eingebracht ist. Das mindestens eine Bauteil (13) kann aus folgender Gruppe ausgewählt sein:
- einer ansteuerbaren oder manuellen Einstelleinrichtung des Verbrennungsluftverhältnisses,
- ein Rückschlagventil,
- ein Sensor.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Heizgerät und eine Verwendung eines Verbindungselementes.

[0002] Vormischende Heizgeräte weisen in der Regel einen, in einer Brennkammer angeordneten, Brenner auf, dem ein Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft zugeführt und verbrannt wird. Die Verbrennungsprodukte können aus der Brennkammer über einen internen Abgaskanal des Heizgerätes einer Abgasanlage zugeführt werden.

[0003] Bei modernen Heizgeräten bestehen Bestrebungen einer kompakten Bauweise, um den Raumbedarf zu mindern. So ist es gelungen, übliche Heizgeräte zur Versorgung eines Wohnhauses oder eines Teilbereiches wandhängend auszuführen. Trotzdem besteht der Wunsch Heizgeräte noch kompakter auszuführen.

[0004] Die DE 103 26 267 B4 beschreibt eine Gasmischvorrichtung für einen Gasbrenner mit einer Gasarmatur, die über eine Gaszuleitung mit einem Mischraum verbunden ist. Es wird vorgeschlagen, in der Gaszuleitung und an dem Mischraum ein Linearisierungselement anzuordnen. Die Kompaktheit eines Heizgerätes kann somit jedoch nicht wesentlich verbessert werden.

[0005] Die DE 10 2009 056 140 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines modulierenden Vormischbrenner sowie einen Gasbrenner. Es wird vorgeschlagen, dass stromaufwärts einer Mischeinrichtung im Verbrennungsluftkanal eine Stromerzeugungseinheit, bestehend aus einer mit einem Generator gekoppelten Turbine, anzuordnen ist, die ein Spannungssignal erzeugt, das in einer Regeleinrichtung verarbeitet werden kann. Auch diese Ansätze können die Kompaktheit eines Heizgerätes nicht wesentlich verbessern.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilwiese zu lindern und insbesondere, ein Heizgerät vorzuschlagen, das eine sehr kompakte Bauweise aufweist.

[0007] Die Erfindung soll zudem einfach umzusetzen, einen sicheren Betrieb und eine lange Standzeit des Heizgerätes ermöglichen.

[0008] Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

[0009] Hierzu trägt ein Heizgerät mit einem vormischenden Brenner bei, aufweisend ein rohrförmiges Verbindungselement zwischen einem Gasventil und einer Verbrennungsluftzuführung des Heizgerätes, wobei in dem Verbindungselement mindestens ein Bauteil des Heizgerätes angeordnet ist. Weiter ist ein erstes Ende des Verbindungselementes mit der Verbrennungsluftzuführung verbunden und in das zweite Ende ist das Bauteil in das Verbindungselement eingebracht.

[0010] Bei dem Heizgerät kann es sich um ein Gasheizgerät handeln. Dieses kann eine, als Gebläse ausgebildete Fördereinrichtung umfassen, insbesondere ein Gebläse aufweisen, das einen Massestrom (oder Volumenstrom) Verbrennungsluft bzw. ein Verbrennungsgemisch aus Brennstoff (Brenngas) und Luft fördern kann. Die Verbrennungsluft kann dabei über eine Verbrennungsluftzuführung zugeführt werden. Ein Gasventil ist dazu eingerichtet, einen, einem vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnis entsprechenden Massestrom (oder Volumenstrom) Brenngas zuzusetzen. Anschließend kann das gebildete Verbrennungsgemisch über einen Gemischkanal einem Brenner des Heizgerätes zugeführt und dort verbrannt werden. Das Heizgerät kann hierfür einen pneumatischen oder elektronischen Gas-Luftverbund bilden.

[0011] Der Brenner des Heizgerätes kann dabei in einer Brennkammer angeordnet ein. Diese kann eine Brennertür aufweisen, durch die eine Zuführung des Verbrennungsgemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft in einen Brennerhohlraum eines gleichfalls an der Brennertür angeordneten Brenners erfolgen. An bzw. in der Brennertür sind häufig weitere Bauteile, wie beispielhaft Sensoren oder Elektroden einer Flammenüberwachung, angeordnet.

[0012] Das Heizgerät kann auch zur Verbrennung von Wasserstoff bzw. einem wasserstoffhaltigen Gemisch aus Brenngasen eingerichtet sein. Hierzu kann der Brenner des Heizgerätes eine Flammensperre aufweisen, beispielsweise in einem Brennerhohlraum beabstandet zu einer Brenneroberfläche angeordnet. Eine Flammensperre kann insbesondere auftretende Flammenrückschläge (Rückzündungen), also eine Flammenausbreitung in Richtung des Gemischkanals des Heizgerätes verhindern.

[0013] Eine Zuführung des Brenngases in den Massestrom Verbrennungsluft kann in eine Verbrennungsluftzuführung über ein Verbindungselement erfolgen. Derartige Verbindungselemente sind von Heizgeräten nach dem Stand der Technik bekannt und dort häufig als Rohrstück ausgebildet, bei dem ein erstes Ende mit der Verbrennungsluftleitung verbunden ist und ein zweites Ende, beispielsweise mit einem Stopfen, verschlossen ist.

[0014] Gemäß einer Ausgestaltung kann das Verbindungselement ein Teil einer monolithischen Mischeinrichtung, umfassend eine Drosseleinrichtung (Venturi) zur Bildung eines pneumatischen Gas-Luftverbundes sein. Die monolithische Mischeinrichtung kann beispielsweise mit einem Aluminium-Druckgussverfahren hergestellt sein, Die Ausbildung des zu verschließenden zweiten Endes des Verbindungselementes kann dabei durch den Produktionsprozess bedingt sein. Eine derartige monolithische Mischeinrichtung kann somit einen, mit der Verbrennungsluftleitung zu verbindenden, Lufteinlass, einen mit dem Gemischkanal zu verbindenden Gemischauslass, einen zur Verbindung mit dem Gasventil eingerichteten Gaseinlass im Verbindungselement sowie eine Öffnung im zweiten Ende des Verbindungselementes aufweisen.

[0015] Die Erfindung schlägt vor, dass ein erstes Ende des Verbindungselementes mit der Verbrennungsluftzuführung verbunden ist und über das zweite Ende ein Bauteil in das Verbindungselement eingebracht ist. Vorteilhaft ist das Bauteil so für Reparaturen oder einen Austausch zugänglich. Dabei versteht sich, dass das Bauteil dichtend in das Verbindungselement einzubringen ist oder das Verbindungselement anderweitig gasdicht zu verschließen ist, um ein Austreten von Brenngas zu verhindern, beispielsweise mittels eines Verschlusselementes.

[0016] Hierbei bedeutet die Formulierung, wonach das Bauteil in dem Verbindungselement angeordnet ist, dass dieses vollständig im Inneren des Verbindungselementes angeordnet ist. Beispielsweise kann das Bauteil in einem Verschlusselement zum gasdichten Verschließen des zweiten Endes des Verbindungselementes verankert sein und in das Verbindungselement hineinragen. Sofern notwendig kann ein Anschluss, insbesondere ein Anschlusskabel, das Verschlusselement durchdringen und so aus dem Verbindungselement geführt werden. Das Bauteil kann auch im Verbindungselement selbst verankert sein. Beispielsweise ein Rückschlagventil der Gaszuführung kann im Verbindungselement derart angeordnet sein, dass es dessen gesamten inneren Querschnitt des Verbindungselementes gasdicht einnimmt und eine Strömung nur in einer Strömungsrichtung zulässt.

[0017] Das zweite Ende des Verbindungselementes kann (nach einem Einbringen des mindestens einen Bauteils) auf beliebige Art und Weise gasdicht verschlossen sein, beispielsweise mit einem Verschlusselement, das unter anderem eingeschraubt, gepresst oder geklebt werden kann. Das Verschlusselement kann dabei als Deckel oder Stopfen ausgebildet sein. Alternativ kann das zweite Ende auch durch Einbringen einer aushärtenden Verschlussmasse (beispielsweise ein Dichtstoff oder Montagekleber) verschlossen werden.

[0018] Gemäß einer Ausgestaltung kann die Verbrennungsluftzuführung und das Brenngasventil und/ oder eine Leitung vom Brenngasventil zum Verbindungselement (etwa) parallel angeordnet sein und das Verbindungselement (etwa) senkrecht zu Verbrennungsluftzuführung und Brenngasventil und/ oder der Leitung vom Brenngasventil zum Verbindungselement ausgerichtet sein und das Verbindungselement in Strömungsrichtung des Heizgerätes gesehen vor der Fördereinrichtung in die Verbrennungsluftzuführung münden.

[0019] Gemäß einer Ausgestaltung kann das Verbindungselement an dem zweiten Ende einen Befestigungssitz für das Bauteil aufweisen. Der Befestigungssitz kann beispielsweise durch eine Nut oder einen auskragenden Bereich begrenzt sein oder einen anderen Innendurchmesser als das Verbindungselement aufweisen. Der Befestigungssitz kann auch ein Gewinde sein.

[0020] Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Bauteil die Zuführung des Massestromes Brenngas sichert, überprüft oder unterstützt.

[0021] Bei dem Bauteil kann es sich insbesondere um ein Bauteil handeln, dass die Funktion des Gasventils überwacht und/ oder unterstützt. Beispielhaft kann das Bauteil aus folgender Gruppe ausgewählt sein:

• Einer ansteuerbaren oder manuellen Einstelleinrichtung des Verbrennungsluftverhältnisses. Dabei kann die ansteuerbare Einstelleinrichtung ein Schrittmotor des Gasventils sein und die manuelle Einstelleinrichtung eine Einstellschraube.
• Ein Rückschlagventil, das ein Rückströmen von Brenngas in Richtung des Gasventils verhindert.
• Ein Sensor, beispielsweise ein Temperatursensor, Drucksensor und/ oder ein Durchflusssensor für das zuzuführende Brenngas.

[0022] Gemäß einer Ausgestaltung kann das Bauteil ein Schrittmotor oder eine manuelle Einstelleinrichtung sein, die in Wirkverbindung mit einem im Verbindungselement verschieblich angeordneten Stellelement steht. Das Stellelement kann insbesondere dazu eingerichtet sein, einen für den Massestrom zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitt und so den zuzusetzenden Massestrom Brenngas einzustellen. Somit kann ein Teil der Funktionalität des Gasventils, ein Einstellen eines vorgegebenen Massestromes Brenngas, in das Verbindungselement integriert werden. Dabei kann eine manuelle Einstelleinrichtung über das zweite Ende des Verbindungselementes zugänglich sein.

[0023] Gemäß einer Ausgestaltung kann das als Rohrstück ausgebildete Verbindungselement (weitestgehend) gerade ausgeführt sein und ggf. einen T-Anschluss zur Verbindung mit dem Gasventil umfassen.

[0024] Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Verwendung eines Verbindungselementes des Gasventils zu einer Verbrennungsluftzuführung zur Umhausung eines Bauteils eines Heizgerätes vorgeschlagen. Bei dem Bauteil kann es sich dabei insbesondere um ein Bauteil handeln, das die Funktion es Gasventils überprüft oder unterstützt.

[0025] Die Erläuterungen zum Heizgerät können auch zur näheren Charakterisierung der Verwendung herangezogen werden, und umgekehrt.

[0026] Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.

[0027] Hier werden somit ein Heizgerät und eine Verwendung eines Verbindungselementes angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Heizgerät und die Verwendung zumindest dazu bei, kleine Bauformen von Heizgeräten zu ermöglichen. Zudem kann eine Standzeit des in das Verbindungselement einzubringenden mindestens einen Bauteils gesteigert werden, da diese nicht mit korrosiven Medien, wie Wasser oder Sauerstoff, in Berührung kommt. Zudem kann das durch das Verbindungselement strömende Brenngas eine Kühlung des mindestens einen Bauteils bewirken.

[0028] Als weiterer Vorteil erfordert die Erfindung nur unwesentliche bauliche Änderungen an einem Heizgerät. So ist bei vielen Heizgeräten nach dem Stand der Technik ein geeignetes Verbindungselement bereits vorhanden, so dass auch eine Nachrüstung eines (zusätzlichen) Bauteils durch die Erfindung ermöglicht werden kann.

[0029] Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1:

ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und

Fig. 2 und 3:

eine Darstellung eines Verbindungselementes mit Gasventil.

[0030] Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Dieses kann über eine Verbrennungsluftleitung 4 Verbrennungsluft durch eine Fördereinrichtung 2 ansaugen und über ein Gasventil 5 ein Gas aus einer Gaszuführung 21, beispielsweise Wasserstoff, dem angesaugten Massestrom Verbrennungsluft zusetzen. Das Verbrennungsgemisch 20 aus Brennstoff und Verbrennungsluft kann nunmehr über einen Gemischkanal 11 einem, in einer Brennkammer 8 angeordneten, Brenner 3 zugeführt werden. Die Verbrennungsprodukte können über einen Abgaskanal 9 aus der Brennkammer 8 einer Abgasleitung (Abgasanlage) 10 zugeführt werden. Der Brenner 3 ist an einer Brennertür 6 befestigt, in der auch eine Flammenüberwachung 12 angeordnet sein kann, beispielsweise ein UV-Sensor. Der UV-Sensor kann, vor den hohen Temperaturen des Brenners 3 geschützt, außerhalb der Brennkammer 8 angeordnet sein. Das Heizgerät kann zudem ein Regel- und Steuergerät 7 aufweisen. Das Heizgerät 1 kann zur Verbrennung von Wasserstoff als Brennstoff eingerichtet sein.

[0031] Es wird darauf hingewiesen, dass die Darstellung gemäß Fig. 1 rein schematisch ist und keinen Rückschluss auf Position oder Anordnung der Bauteile im Heizgerät bzw. zueinander ermöglicht. So kann insbesondere die Verbrennungsluftleitung 4 zumindest teilweise parallel zur Abgasleitung 10 verlaufen.

[0032] Fig. 2 zeigt beispielhaft ein Verbindungselement 14 des Heizgerätes 1 das einen Massestrom Brenngas vom Gasventil 5 zur Verbrennungsluftzuführung 4 leitet. Das Verbindungselement 14 umfasst ein erstes Ende 15, das mit der Verbrennungsluftzuführung 4 verbunden ist. In ein zweites Ende 16 des Verbindungselementes 14 ist ein Bauteil 13 einbringbar bzw. eingebracht. In der Fig. 2 ist das Bauteil 13 beispielhaft ein Temperatursensor 17. Als T-Anschluss ist das Gasventil 5 mit dem Verbindungselement 14 verbunden. Das Verbindungselement 14 kann dabei Teil einer monolithischen Mischeinrichtung 22 sein, die einen Lufteinlass zur Verbindung mit der Verbrennungsluftleitung 4, einen Gaseinlass zur Verbindung mit dem Gasventil 5, einen Gemischauslass zur Verbindung mit dem Gemischkanal 11 sowie ein zweites Ende 16 des Verbindungselementes 14 als weitere Öffnung aufweisen, in die, wie hier vorgeschlagen, ein Bauteil 13 eingebracht werden kann und die gasdicht zu verschließen ist.

[0033] Fig. 3 zeigt analog zu Fig. 2 ein Verbindungselement 14, in das ein Schrittmotor 18 zur Steuerung des zuzusetzenden Massestromes Brenngas (und damit des Verbrennungsluftverhältnisses (Lambda) der Verbrennung) angeordnet ist. Der Schrittmotor kann ein Stellelement 19 umfassen, das eine Öffnungsposition der Verbindung des Gasventils 5 einstellen kann. Mit anderen Worten kann das Stellelement 19 den Strömungsquerschnitt der Verbindung bzw. des T-Anschlusses des Gasventils 5 an das Verbindungselement 14 und damit den Massestrom Brenngas einstellen. Auch dieses Verbindungselement 14 kann Teil einer monolithischen Mischeinrichtung 22 sein.

[0034] Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Verbindungselemente 14 werden so oder in ähnlicher Form bereits an Heizgeräten 1 nach dem Stand der Technik eingesetzt. Daher ist eine Umsetzung der vorliegenden Erfindung einfach und unkompliziert möglich.

Bezugszeichenliste

[0035] 

1

Heizgerät

2

Fördereinrichtung

3

Brenner

4

Verbrennungsluftleitung

5

Gasventil

6

Brennertür

7

Regel- und Steuergerät

8

Brennkammer

9

Abgaskanal

10

Abgasleitung

11

Gemischkanal

12

Flammenüberwachung

13

Bauteil

14

Verbindungselement

15

erstes Ende

16

zweites Ende

17

Temperatursensor

18

Schrittmotor

19

Stellelement

20

Verbrennungsgemisch

21

Gaszuführung

22

monolithische Mischeinrichtung

Ansprüche

1. Heizgerät (1) mit einem vormischenden Brenner (3) aufweisend ein rohrförmiges Verbindungselement (14) zwischen einem Gasventil (5) und einer Verbrennungsluftzuführung (4) des Heizgerätes (1), wobei in dem Verbindungselement (14) mindestens ein Bauteil (13) des Heizgerätes (1) angeordnet ist, ein erstes Ende (15) des Verbindungselementes (14) mit der Verbrennungsluftzuführung (4) verbunden ist, und in das zweite Ende (16) das mindestens eine Bauteil (13) in das Verbindungselement (14) eingebracht ist.

2. Heizgerät (1) nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement (14) ein gerades Rohrstück ist.

3. Heizgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Verbrennungsluftzuführung (4) und Brenngasventil (5) und/ oder eine Leitung vom Brenngasventil (5) zum Verbindungselement (14) parallel angeordnet sind und das Verbindungselement senkrecht zu Verbrennungsluftzuführung (4) und Brenngasventil (5) und/ oder der Leitung vom Brenngasventil (5) zum Verbindungselement (14) angeordnet ist und das Verbindungselement (14) in Strömungsrichtung des Heizgerätes (1) gesehen vor der Fördereinrichtung (2) in die Verbrennungsluftzuführung (4) mündet.

4. Heizgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (14) an dem zweiten Ende (16) einen Befestigungssitz für das Bauteil (13) aufweist.

5. Heizgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Bauteil (13) die Zuführung des Massestromes Brenngas sichert, überprüft oder unterstützt.

6. Heizgerät nach Anspruch 5, wobei das mindestens eine Bauteil (13) ausgewählt aus folgender Gruppe ist:

- einer ansteuerbaren oder manuellen Einstelleinrichtung des Verbrennungsluftverhältnisses,

- ein Rückschlagventil,

- ein Temperatursensor (17).

7. Heizgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bauteil (13) ein Schrittmotor (18) oder eine manuelle Einstelleinrichtung ist und in Wirkverbindung mit einem im Verbindungselement (14) verschieblich angeordneten Stellelement (19) steht, und das Stellelement (19) dazu eingerichtet ist, einen für den Massestrom Brenngas zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitt einzustellen und so den zuzusetzenden Massestrom Brenngas zu steuern.

8. Heizgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Verbindung zum Gasventil (5) weitestgehend senkrecht in das Verbindungselement (14) mündet.

9. Heizgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (14) Teil einer monolithischen Mischeinrichtung (22) ist.

10. Verwendung eines Verbindungselementes (14) des Gasventils (5) zu einer Verbrennungsluftzuführung (4) zur Umhausung eines Bauteils (13) eines Heizgerätes (1).

Zeichnung