專利名稱：燃氣加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個具有權(quán)利要求1前序部分所述特征的燃氣加熱裝置。
上述類型的燃氣加熱裝置是已公知的。它們具有一個由氣態(tài)的能量載體提供的熱力源。作為氣態(tài)的能量載體例如可以應用天然氣、或液化燃氣等。這種熱力源具有一個燃燒器，通過它，燃氣被燃燒。由此產(chǎn)生的熱力能被輸送到一個熱交換器，借助它，一種介質(zhì)，例如水或空氣被加熱。這種燃氣加熱裝置，通常作為熱水加熱裝置用于產(chǎn)生生活、工業(yè)熱水或者作為組合加熱裝置用于產(chǎn)生一個房屋的熱量供給(熱水，取暖供熱)，它們具有電動的輔助裝置。這些輔助裝置，如燃燒器點火裝置，電磁閥，控制電子器件，循環(huán)泵等等，都是用于燃氣加熱裝置的驅(qū)動運行，監(jiān)測和控制或調(diào)節(jié)的，并且在以后總體被稱為輔助裝置。
為了滿足這種輔助裝置的電能需求，已經(jīng)公知的是，該燃氣加熱裝置即可以連接在供能電網(wǎng)上，或者也可以裝備一個可更換的和/或可再充電的電儲能器。此外，也公知的是應用熱電轉(zhuǎn)換裝置，下面稱之為熱-電-發(fā)生器，其在燃氣加熱裝置內(nèi)部與一個熱源和一個冷卻源相連接。由于在此種情況下于熱-電-發(fā)生器上形成的溫度差，就可產(chǎn)生一個電壓，其可用于驅(qū)動所述的輔助裝置。
在應用熱-電-發(fā)生器時，為了其有效的利用，在熱源和冷卻源之間有一個大的溫度差是所希望的，因為，這個大溫度差對于通過熱-電-發(fā)生器制備必需的電功率來說具有積極的影響。在燃氣加熱裝置中，熱力源的廢氣熱流就可提供作為用于熱-電-發(fā)生器的熱源。但是，由此產(chǎn)生的缺點是，在廢氣中達到的溫度可超過熱-電-發(fā)生器之熱源的最大允許溫度。另一方面，在燃氣加熱裝置啟動之后，該熱-電-發(fā)生器的熱源應該盡可能迅速地置于一個必需的運行溫度上，以便使熱力慣性減小到一個最小值上，因為，這種熱慣性會影響處于燃氣加熱裝置啟動和通過該熱-電-發(fā)生器制備必要的電功率之間的時間期限。
具有權(quán)利要求1所列特征內(nèi)容的本發(fā)明燃氣加熱裝置的優(yōu)點是，在燃氣加熱裝置中提供的最大溫度也可用于控制該熱-電-發(fā)生器，同時這個熱-電-發(fā)生器不會被加熱到超過其最大允許的運行溫度。因為該熱-電-發(fā)生器與熱力源是通過一個可控的熱載體相連接的，為該熱-電-發(fā)生器提供的熱量可以適應燃氣加熱裝置的運行條件。這樣，特別在燃氣加熱裝置啟動時就可以使熱-電-發(fā)生器的熱源很迅速地置于其運行溫度上。另外，可以通過可控的熱載體，使該燃氣加熱裝置的功率波動得到補償，同時，不會對由熱-電-發(fā)生器制備必需的電功率產(chǎn)生重要的影響。
本發(fā)明有利的結(jié)構(gòu)變型方案可由從屬權(quán)利要求中限定的特征方案獲得。
下面，借助附圖中的實施例對本發(fā)明作詳細解釋。其中

圖1是一個熱-電-發(fā)生器之第一實施例配置示意圖；圖2和圖3是圖1之配置的俯視示意圖；圖4是一個熱-電-發(fā)生器之第二實施例配置示意圖；和圖5至7是一個熱-電-發(fā)生器之另一實施例配置示意圖；在圖1中以側(cè)視圖示意表明一個燃氣加熱裝置(Gastherme)10，其中僅描述了用于解釋本發(fā)明的基本部件，因為，燃氣加熱裝置的結(jié)構(gòu)和性能是一般公知的。該燃氣加熱裝置10具有一個在燃燒室12中安置的燃燒器14，它與一個氣體輸送管道相連接。該燃燒器14安置在燃燒室12的下邊端部處，因此，在點燃的燃燒器14情況下，由在此處表示的燃燒火焰16發(fā)出的熱廢氣因為其熱力學機理而向上方升流。這種熱廢氣的排放熱流則被導送通過一個未描繪的熱交換器，由該熱流通過一個管道18將流動的水加熱。此外，該管道18例如是從一個冷水入口20開始以螺旋形圍繞該熱交換器安置的，并在圖1中未描述的熱水出口結(jié)束。
該燃氣加熱裝置10具有一個熱-電-發(fā)生器22，其具有熱力的連接觸點24和26以及未描述的電連接觸點。該熱力連接觸點26與一個燃氣加熱裝置10的散熱件連接。因此，該熱力連接觸點26例如與在冷水入口20附近的管道18導熱地接觸。因此，管道18形成了該熱-電-發(fā)生器22的散熱件。
該熱-電-發(fā)生器22的熱力連接觸點24通過一個熱載體28與一個燃氣加熱裝置10的熱源相連接，熱載體28由一種良好導熱材料制成。作為熱源的是由燃燒器14發(fā)出的熱廢氣，亦即，燃氣加熱裝置10的熱力源。對此，該熱載體28例如被構(gòu)造成桿狀，并伸入到燃燒室12中，為的是，使由燃燒火焰16產(chǎn)生的熱廢氣經(jīng)過該熱載體28。與該熱載體28對應設(shè)有一個熱傳導裝置30，它是圍繞一個固定點32水平可擺動安置的。該熱傳導裝置30可以例如由一個板件構(gòu)成，其通過一個雙金屬件34與熱-電-發(fā)生器22的熱力連接觸點24相連接。
在圖1中表示的結(jié)構(gòu)配置可完成下面的，借助圖2和3表示的功能。在圖2和圖3中以俯視示意圖分別描繪了熱力連接觸點24，熱載體28，熱傳導裝置30以及雙金屬件34。在這個描繪圖中，為了簡明起見，其余的在圖1中已述的部件被省去了。
在圖2中表明了該熱傳導裝置30的原始位置。這個原始位置例如是在燃氣加熱裝置10關(guān)閉時給出的。在燃燒器14點燃以后，燃燒火焰16的熱廢氣則向上升流并因此將熱載體28加熱。由于該廢氣相對較高的溫度，(其可達1000℃)通過熱載體28的熱傳導，使熱力連接觸點24被加熱至其運行溫度Tx。通過使熱廢氣經(jīng)由熱載體28直接向熱力連接觸點24進行熱傳遞，這個運行溫度Tx可很快地被達到，因此，該熱-電-發(fā)生器22的熱慣性是很小的。
因為該熱-電-發(fā)生器22的熱力連接觸點26同時與管道18為熱傳導連接，該管道18在燃氣加熱裝置10的接通運行狀態(tài)時被冷水所流過，所以在熱力連接觸點24和26之間并在相對短的時間內(nèi)產(chǎn)生一個足夠大的溫度差，這個溫度差對于通過該熱-電-發(fā)生器22在此短的時間期限內(nèi)提供一個必需的電功率來說是足夠的了。
在燃氣加熱裝置10之繼續(xù)運行時，該電連接觸點24則通過一個借助熱載體28實現(xiàn)的熱傳導被加熱，并且可被加熱超過它的最大允許的運行溫度Tmax。為了防止這一點，該熱力連接觸點24的瞬時運行溫度Tx則通過雙金屬件34被截取并被轉(zhuǎn)換成與雙金屬片34連接的熱傳導裝置30之圍繞固定點32的擺動運動。隨著運行溫度Tx的升高，該熱傳導裝置30則圍繞固定點32在熱載體28的下方水平地回轉(zhuǎn)，因此，燃燒火焰16與熱載體28的直接接觸作用，換句話說，由火焰16發(fā)出的熱廢氣與熱載體28的直接接觸作用就減至最小。因此，在俯視圖中看到的熱載體28與燃燒器14或與其燃燒火焰16的覆蓋度則隨著升高的運行Tx而減小。依此，實現(xiàn)一個對從燃燒火焰16或從其發(fā)出的熱廢氣到熱載體28的熱輸送之節(jié)流作用，這樣，也就實現(xiàn)了一個向熱力連接觸點24節(jié)流的熱輸送。因此，通過這種可擺動的熱傳導裝置30，就可根據(jù)該熱-電-發(fā)生器22之熱力連接觸點24的運行溫度Tx實現(xiàn)一個對熱載體28的控制作用，其中，這個熱傳導裝置30總會允許一個大的較多或少的廢氣熱流到達該熱載體28上。
在按規(guī)定應用燃氣加熱裝置10的時候，特別在帶有功率調(diào)節(jié)器的加熱裝置情況下，可以考慮燃燒器14一個可改變的熱功率，并因此考慮由此發(fā)出的熱廢氣流的一個可改變的熱功率。如果燃燒器14的熱功率減小時，則會產(chǎn)生廢氣熱流的下降并因此一個較小的向熱載體28的熱排放，所以，該熱力連接觸點24的運行溫度Tx也下降。由此，該與連接觸點24連接的雙金屬片34被冷卻，并且該熱傳導裝置30會朝其原始位置的方向回轉(zhuǎn)，這樣，如在俯視圖中看出的，熱載體28與燃燒器14的覆蓋度又會增大亦即用相應較大的表面積承受廢氣熱流。因此，基于這個較大的表面積和較小的廢氣熱流溫度，通過熱載體28的熱傳導作用又可以被維持。而這個熱傳導作用對于保持連接觸點24之最佳的運行溫度Tx是必需的。這樣，根據(jù)燃燒器14的熱功率并通過熱力連接觸點24的運行溫度Tx就可實現(xiàn)一個對熱載體28的控制。
在圖4中表明了另一個可控熱載體28之結(jié)構(gòu)配置的實施例變型。那些和在前述附圖中相同的構(gòu)件，盡管有部分變異的結(jié)構(gòu)，但為了更好的理解，都標有相同的編號并不再解釋。
在圖4中表示的實施例情況下，該熱載體28本身被構(gòu)造為雙金屬件36并可繞固定點32在垂直方向上擺動地安置。在原始狀態(tài)，亦即在燃氣加熱裝置10關(guān)閉時，該熱載體28處于其在圖4中水平位置表示的原始位置上。依此，該熱載體28處在相對靠近燃燒器14的位置。在燃氣加熱裝置10接通運行時，該熱載體28直接承受到廢氣熱流的加熱，因此，該熱載體28實現(xiàn)一個相對快速的加熱作用；并且，這個熱載體28由于在該熱載體28和熱力連接觸點24之間較大的溫度梯度就會在相對短的時間內(nèi)將連接觸點24帶至其運行溫度Tx上。隨著升高的運行溫度Tx，設(shè)置為雙金屬片36的熱載體28就會圍繞固定點32向上擺動，因此，相對于燃燒器14的間距就被擴大。這樣，熱載體28被安置在燃燒室12內(nèi)的一個區(qū)域中，其中，該廢氣熱流的溫度是減小的，為的是，在熱載體28和熱力連接觸點24之間的熱梯度被減小，這樣，向連接觸點24的熱輸送也減小。依此，同樣可確保，該熱力連接觸點24不會被加熱超過該熱-電-發(fā)生器22之最大的運行溫度Tmax。
該熱力連接觸點26又以熱傳導方式與在冷水進口20附近的管道18相連接。一個通過管道18流動的介質(zhì)，特別是水就通過一個熱交換器38被加熱并從一個熱水出口40作為生活、工業(yè)熱水排出。
按照另一個未描述的實施例，這個在圖4中表示的，設(shè)置為雙金屬片36的熱載體28可以不是一個垂直的擺動運動而是設(shè)置為一個圍繞固定點32的水平擺動運動，這樣，這個熱載體可從燃燒器14的廢氣熱流中移出，并因此，排除了一個對熱-電-發(fā)生器22不允許的加熱作用。
總之，用相對簡單的措施就能實現(xiàn)將熱力連接觸點24快速加熱到一個運行溫度Tx上，而這個運行溫度Tx還被保持在熱-電-發(fā)生器22的一個最大允許的運行溫度Tmax之下方。按照這種雙金屬片34或36的結(jié)構(gòu)配置或安排設(shè)置，就可依據(jù)運行溫度Tx或者說燃燒器14的熱功率實現(xiàn)一個對熱載體28的控制作用。這種結(jié)構(gòu)配置的熱力慣性也是很小的，因為，熱載體28的質(zhì)量是很小的，并且這個熱載體通過其可控制性而可以承受一個和燃氣加熱裝置10的運行狀態(tài)或者說與熱-電-發(fā)生器22的運行狀態(tài)相適應的溫度、因此，在熱-電-發(fā)生器的熱源和該熱力連接觸點24之間的熱梯度也可以最佳地被調(diào)節(jié)，所以，就可獲得一個快速的到達運行Tx的加熱作用。
在圖5中，表明了另一個實施例變型，其中，對于相同的構(gòu)件也設(shè)有相同的編號。此處，該熱力連接觸點24通過一個熱載體42與位于熱水出口40附近的管道18相聯(lián)接，該熱載體42構(gòu)成一個熱交換器44。該熱載體42在燃燒室12內(nèi)部承受燃燒器14的廢氣熱流加熱。通過使熱載體42耦合連接在熱力連接觸點24上并通過熱交換器44耦合連接在管道18上，就可使通過廢氣熱流接收的熱量不僅可傳輸?shù)綗崃B接觸點24上而且可傳輸?shù)焦艿?8上。這種由廢氣熱流所放出的熱量是取決于燃燒器14的運行工況的。這個燃燒器14則又通過流經(jīng)管道18的流量而加以決定，亦即，流量越大，燃燒器14的熱功率越高。通過改變?nèi)紵?4的熱功率，廢氣熱流的溫度也就變化，因此，排放到熱載體上的熱量也就改變。通過熱交換器44將熱載體42耦合連接到管道18上，就可確保，熱-電-發(fā)生器22的最大運行溫度Tmax不會被超過。如果由廢氣熱流排放到熱載體42上的熱量超過了對于連接觸點24所允許的最高值，則多余的熱量通過熱交換器14自動地傳輸?shù)焦艿?8去。此處，該熱載體42是依據(jù)燃氣加熱裝置10的結(jié)構(gòu)情況如此安置的，即，在燃氣加熱裝置10為最大功率時也不可能發(fā)生一個對熱-電-發(fā)生器22之最大運行溫度Tmax的超越；并且在該燃氣加熱裝置10之最小熱功率時還可達到熱-電-發(fā)生器22之必需的運行溫度Tx。
在圖6和圖7中表明了具有被控制的熱載體28的燃氣加熱裝置10另外實施例變型方案。其結(jié)構(gòu)和作用方式是與已經(jīng)在圖1中描述的燃氣加熱裝置10相類似的，因此，相關(guān)的內(nèi)容請參閱已述的說明書。
代替(圖1)中的熱傳導裝置30，該熱載體28設(shè)有一個散熱裝置46。該散熱裝置46用一熱導板48構(gòu)成，它一方面與熱載體28相接觸，另一方面與散熱件接觸。該熱導板48可以例如與熱載體28為一體式結(jié)構(gòu)或者借助適當?shù)拇胧┮詿醾鲗Х绞焦潭ǖ竭@個熱載體28上。該熱導板48連接在熱載體28的一位置上，在從燃燒器14的熱流方向上觀看時該位置處于熱力連接觸點24之后邊。該散熱件，按照圖6表明的實施例，是由一個燃燒室12的殼體50構(gòu)成的，與其以熱傳導方式連接著熱導板48。按照圖7表明的實施例變型，該散熱件由管道18構(gòu)成，該管道被一種要加熱的介質(zhì)或一種燃燒室12冷卻用的介質(zhì)所流過。
在圖6和7表明的燃氣加熱裝置10之運行期間，該熱載體28通過燃燒火焰16或由其發(fā)出的熱廢氣而被很快地加熱。因為，熱載體28是由較小質(zhì)量的良好熱導體材料制成的，故熱-電-發(fā)生器22的熱力連接觸點24在相對短的時間內(nèi)被加熱到其運行溫度Tx上。如果運行溫度Tx達到該熱-電-發(fā)生器22之最大的運行溫度Tmax時，則通過散熱裝置46實現(xiàn)一個多余熱量的排放。因為在熱力連接觸點24之區(qū)域內(nèi)的熱載體28和在圖1中為殼體50和在圖2中為管道18的散熱件之間，存在一個溫度差，故通過熱導板48實現(xiàn)一個使熱載體28散熱的作用。
該熱載體28通過燃燒器14并通過在熱力連接觸點24和燃燒火焰16或熱廢氣之間的溫度差獲得一個熱吸收和一個向熱-電-發(fā)生器排放熱形式的熱排出以及一個通過熱導板48的熱散發(fā)。通過選擇熱載體28和熱導板48的幾何結(jié)構(gòu)，特別是通過熱載體28之適當?shù)臒釋M截面，或者說熱導板48之熱導橫截面就可以如此地設(shè)置熱力連接觸點24上的溫度范圍，即在燃氣加熱裝置10之開始時，該熱力連接觸點24很迅速地到達其運行溫度Tx并在該燃氣加熱裝置之持續(xù)運行時，該熱-電-發(fā)生器22的最大運行溫度Tmax不會被超過。通過配置這種熱導途徑和熱導橫截面就可以實現(xiàn)，在熱力連接觸點24上，通過熱載體28導入的熱量相等于通過熱-電-發(fā)生器22和熱導板48所排出的熱量。其中，通過熱導板48的熱散出作用只有當熱-電-發(fā)生器22達到其運行溫度Tx時或者說該運行溫度Tx接近最大的運行溫度Tmax時才起作用。如已經(jīng)在另外的實施例變型中描述的那樣，此處也可確保一個快速地達到運行溫度Tx并且可防止一個對最大運行溫度Tmax的超越。
權(quán)利要求
1.燃氣加熱裝置，具有一個由氣體提供的熱力源(燃燒器)；將由熱力源提供的熱能轉(zhuǎn)換為加熱一種介質(zhì)、特別是水的裝置；用于使燃氣加熱裝置運行的電動輔助裝置和一個為輔助裝置制備電能的熱-電-發(fā)生器；其熱源由所述熱力源構(gòu)成并且該熱-電-發(fā)生器與燃氣加熱裝置的散熱件處于作用連接，其特征在于該熱-電-發(fā)生器(22)的熱源與所述的熱力源通過一個可控制的并用于溫度限界的熱載體(28,42)相連接。
2.按權(quán)利要求1所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該熱載體(28,42)一方面與熱一電一發(fā)生器(22)的一個熱力連接觸點(24)相連接；另一方面承受一個由燃燒器(14)發(fā)出的廢氣熱流的熱作用。
3.按前述權(quán)利要求之一所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該熱載體(28)由較小質(zhì)量的良好導熱材料制成。
4.按前述權(quán)利要求之一所述的燃氣加熱裝置，其特征在于與熱載體(28)對應設(shè)置一個熱導裝置(30)，通過它，熱載體(28)之承受廢氣熱流的端部與燃燒器(14)的覆蓋度是可以改變的。
5.按前述權(quán)利要求之一所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該熱導裝置(30)在熱載體(28)和燃燒器(14)之間可水平地擺動。
6.按前述權(quán)利要求之一所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該熱導裝置(30)與一個雙金屬片(34)相連接，它的溫度基礎(chǔ)是連接觸點(24)
7.按權(quán)利要求1至3之一所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該熱載體(28,42)本身構(gòu)成一個溫度限界裝置。
8.按權(quán)利要求1至3和7之一所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該熱載體(28)是可從廢氣熱流中擺動出的。
9.按權(quán)利要求8所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該熱載體(28)是可垂直擺動的，因此，其離燃燒器(14)的間距被擴大。
10.按權(quán)利要求8或9之一所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該熱載體(28)設(shè)置為雙金屬片(36)的結(jié)構(gòu)。
11.按權(quán)利要求10所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該雙金屬片(36)的溫度基礎(chǔ)是由連接觸點(24)構(gòu)成的。
12.按權(quán)利要求1至3之一所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該熱載體(42)是一個熱交換器(44)；它一方面與連接觸點(24)相耦合連接；另一方面與一個被要加熱的介質(zhì)所流過的管道(18)相耦合連接并且該熱交換器被廢氣熱流施加熱載荷。
13.按權(quán)利要求1至3之一所述的燃氣加熱裝置，其特征在于與熱載體(28)對應設(shè)置一個散熱裝置(46)，借助它，一些從熱載體(28)來的、熱-電-發(fā)生器(22)所不需要的熱量就被輸送到一個散熱件去。
14.按權(quán)利要求13所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該散熱件是燃燒室(12)的一個殼體(50)。
15.按權(quán)利要求13所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該散熱件是管道(18)。
16.按權(quán)利要求13至15之一所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該散熱裝置(46)是一個熱導板(48)，它一方面與熱載體(28)以熱傳導方式相連接；另一方面與散熱件也以熱傳導相連接。
17.按權(quán)利要求16所述的燃氣加熱裝置，其特征在于該連接位置處于熱導板(48)和熱載體(28)之間并在熱傳導方向上觀看時位于熱-電-發(fā)生器(22)之熱力連接觸點(24)之后。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個燃氣加熱裝置,其具有:一個由氣體提供的熱力源(燃燒器);將由熱力源提供的熱能轉(zhuǎn)換為加熱一介質(zhì),特別是水的裝置;用于驅(qū)動該燃氣加熱裝置的電動輔助裝置和一個為輔助裝置制備電能的熱－電－發(fā)生器;它的熱源由熱力源構(gòu)成并與燃氣加熱裝置的散熱件處于作用連接。還規(guī)定,熱－電－發(fā)生器(22)的熱源與所述熱力源通過一個可控的并用于溫度限界的熱載體(28,42)相連接。
文檔編號F24H1/10GK1216097SQ97193756
公開日1999年5月5日 申請日期1997年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月10日
發(fā)明者威廉·阿姆賴因, 弗朗茨·施穆克爾, 貝努爾夫·格斯林, 克勞斯－沃爾夫?qū)す?申請人:羅伯特·博施有限公司