EP2051006A1 - Heizgerät - Google Patents

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Publication number
EP2051006A1
EP2051006A1 EP07020525A EP07020525A EP2051006A1 EP 2051006 A1 EP2051006 A1 EP 2051006A1 EP 07020525 A EP07020525 A EP 07020525A EP 07020525 A EP07020525 A EP 07020525A EP 2051006 A1 EP2051006 A1 EP 2051006A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
heater according
heat exchanger
housing
housing halves
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07020525A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Jäger
Markus Muschiol
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG filed Critical Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Priority to EP07020525A priority Critical patent/EP2051006A1/de
Publication of EP2051006A1 publication Critical patent/EP2051006A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H6/00—Combined water and air heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F23D14/04—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner
    • F23D14/10—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner with elongated tubular burner head
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/06—Portable or mobile, e.g. collapsible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/006—Air heaters using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1832—Arrangement or mounting of combustion heating means, e.g. grates or burners
    • F24H9/1836—Arrangement or mounting of combustion heating means, e.g. grates or burners using fluid fuel

Definitions

  • the invention relates to a heater according to the preamble of patent claim 1.
  • Such heaters are preferably used for heating of interiors or for heating water.
  • fuel gas e.g. Liquefied gas such as butane or propane
  • propane burned by a burner and the combustion heat is converted by a heat exchanger in the desired manner.
  • LPG-fueled heaters usually have a burner and a combustion chamber.
  • the combustion chamber is the actual reaction zone in which a gas-air mixture is burned.
  • the burner is located as a separate unit in or below the combustion chamber and has the task to provide the gas-air mixture.
  • a heat exchanger is arranged, which has the task of delivering the heat of the hot exhaust gases to another medium. For this purpose, it carries in its interior the hot exhaust gases from the burner or from the flame above the burner to a chimney-shaped outlet. On the outside of the heat exchanger, the medium to be heated is passed.
  • the heat exchanger housing can be formed by two housing shells, which are made for example of die-cast aluminum and, for example, held together by screws, rivets.
  • a heat exchanger is from the EP 0 976 990 A2 or from the DE 199 61 133 C1 Known, among other things, each describe a heat exchanger housing, which can be assembled from two housing shells.
  • the burner device On the walls of the heat exchanger may be formed inside or outside ribs to increase the effective area for heat transfer.
  • the burner device is constructed separately and attached to a connection point located on the lower side of the heat exchanger. Such an arrangement is for example from the DE 33 28 591 C1 known.
  • the invention has for its object to provide a heater with a heat exchanger and a burner device, which is particularly easy to provide in terms of manufacture and assembly.
  • a heater having a heat exchanger and a combustion device having a combustion chamber and a burner is characterized in that a wall surrounding the combustion chamber also forms at least part of a premix arrangement of the burner.
  • the premix arrangement of the burner is known per se and may comprise at least one component selected from the group fuel gas supply line, nozzle assembly, fuel gas inlet, Venturi tube, plenum, burner surface.
  • the fuel gas is blown - usually with the aid of a nozzle - in the burner device.
  • the fuel gas is mixed with the primary air.
  • a plenum is often provided, in which a calming of the gas flow takes place.
  • the plenum may be topped by a burner surface, e.g. a burner goggles are limited, through which the gas-air mixture can ascend. Above the burner surface then burns the gas-air mixture - optionally with the supply of secondary air - in the form of a flame.
  • At least one component of the burner device can be integrated in a housing of the heat exchanger. In this way the integration of functions into as few components as possible can be continued.
  • the housing of the heat exchanger can have at least two housing halves, which in the assembled state form at least part of the wall of the combustion chamber. It is then not necessary to provide a separate wall or housing for the combustion chamber. Rather, the heat exchanger housing can simultaneously surround the combustion chamber.
  • At least part of the premix arrangement of the burner device can be formed in the housing halves of the heat exchanger. This means that a particularly high degree of integration can be achieved, in which the housing halves of the heat exchanger - possibly in addition to the wall of the combustion chamber - also form essential parts of the burner or provide the required housing structure.
  • the part of the premix arrangement can be an integral part of the housing halves. This makes it possible to produce at least this part of the premix arrangement already with the production of the housing halves. Subsequent assembly of separate components of the premix arrangement can then be reduced or completely avoided.
  • At least one component of the premix assembly may be completely formed by the housing halves when the housing halves are joined together.
  • the burner device may have a main burner and a pilot burner.
  • the pilot burner is usually maintained for extended periods of operation and provides a small flame available, with the main burner can be ignited if necessary.
  • the burning pilot burner ensures that no gas can escape uncontrolled via the main burner unburned.
  • the combustion chamber may be defined, in addition to the wall, by a burner surface device formed between the housing halves of the heat exchanger, including but not limited to: has a burner surface.
  • the combustion chamber becomes e.g. have on their underside the burner surface through which the air-gas mixture enters. From the burner surface extending laterally walls that define the combustion chamber. In the upper part of the combustion chamber is open to the heat exchanger, so that the hot combustion gases can rise as unhindered in the heat exchanger.
  • the burner surface device may include a main burner field for the main burner and a Zündbrennerfeld for the pilot burner. This makes it possible to arrange main and pilot burners in a simple way next to each other.
  • a premix arrangement of the pilot burner can be formed simultaneously. Almost all components of the premix arrangement can already be formed by the housing halves, so that no additional components are required.
  • the burner surface means may comprise a sheet metal element which is insertable in grooves in the housing halves.
  • the burner surface is regarded as part of the premix arrangement, then another component in the form of the sheet metal element is required, which, however, can be manufactured in a convenient manner and then inserted between the housing halves.
  • the sheet metal element can be inserted from the outside into its end position even after the assembly of the housing halves of the heat exchanger.
  • the sheet metal element may have at least one lateral fold, which in turn has a fold. As a result, a high stability of the sheet metal element and thus safety against thermally induced deformations is achieved.
  • At least one of the lateral bends can have at least one secondary air opening through which secondary air is conducted into the combustion chamber above the burner surface.
  • a recess for an air duct assigned to the secondary air opening can be formed in at least one of the housing halves. Air is conducted from the environment to the secondary air opening via the air duct. The flow of the secondary air opening is effected in particular by the atmospheric effect in the combustion chamber.
  • the above-described folds on the sheet metal element can also be formed by separate parts which are mounted or inserted after the joining of the housing halves of the heat exchanger or simultaneously with the joining of the housing halves and the onset of the burner surface.
  • the burner surface can for smaller bends or beads in the longitudinal direction have, which serve as a guide for the sheet metal elements which carry the secondary air openings.
  • the burner surface device having the burner surface may further comprise at least one of the main burner panel forming sheet member, the igniter burner panel forming sheet member, the main burner panel and the pilot burner panel forming sheet member, a visor for observing and monitoring a flame by an operator, an igniter for igniting the flame and a flame monitor for monitoring the flame.
  • the burner surface device z. B. have a slide-in, z. B. is subsequently inserted between the housing halves of the heat exchanger.
  • the insertion plate may have corresponding openings for the main burner field and the Zündbrennerfeld.
  • the viewing window may be attached, the z. B. is formed by a heat-resistant glass or a corresponding plastic and allows a clear view into the combustion chamber, so that an operator of the heater can control whether the burner is working properly.
  • the ignition device for igniting the flame of the pilot burner or the main burner can be attached to the insertion plate.
  • the flame monitoring device ie z. B. to attach a thermal or optical flame sensor to the insertion plate to ensure automatic monitoring of the flame.
  • the burner surface device may have a concave surface to achieve better tightness between the pilot and main burner premix geometry as well as manufacturability.
  • the burner surface device is held in its functional position by the action of a spring device in order to achieve the desired tightness.
  • the burner surface can also have at least one edge in the longitudinal direction with two adjacent flat or curved surfaces in order to achieve improved tightness and manufacturability.
  • the burner surface can be provided with at least one elevated plateau, which gives the burner surface, if it is designed as a sheet metal element, more stability against thermal stresses.
  • the plateau can support the supply of secondary air to the gas passage openings, which are located on the plateau.
  • the burner and in particular the burner surface are in direct contact with the housing halves of the heat exchanger and thereby the contact surface is relatively large, a considerable part of the heat energy can be discharged from the burner and thus the surface to be cooled. This in turn means that even the area before the actual combustion chamber contributes to heat transfer and thus the exhaust gas temperatures lowered and the efficiency can be increased.
  • the burner surface device can be designed in such a way that it has an extension which forms a sealing surface for an insertion opening with multiple bevels.
  • the insertion opening is required to insert the burner surface between the two housing halves.
  • This extension can also be designed such that it forms the opening for a viewing window for the prescribed flame monitoring or operation indicator.
  • the viewing window are integrated with the burner surface device to be inserted.
  • accommodating bores can also be provided in said extension of the burner surface, at which, for example, a spark plug and a thermocouple for flame monitoring and ignition protection can be fastened.
  • Said extension may also be provided as a separate part in addition to the burner surface and thereby have a higher rigidity. It is possible to provide an ignition safety valve and a gas injection on the extension formed as an extension element, wherein the Zünd Anlagensventil can be protected from the heat radiation of the heat exchanger. It is thus possible to provide a completely pre-assembled and testable before installation unit on the necessary elements, such as spark plug, thermocouple, flame detector, etc. are provided. This unit can then be inserted in a simple manner in the already mounted heat exchanger.
  • the housing halves of the heat exchanger may be made by an aluminum die casting process. This method has already been proven in other heat exchanger housings. The hitherto known housing halves must be modified accordingly to also form the components for the Vormischanowskiaku the burner device.
  • At least a portion of the components of the premix assembly is hollowed in the housing shells.
  • At least part of the components formed in the housing shells is surrounded by an additional sealing edge in the region of a parting surface of the housing shells.
  • the sealing edge may e.g. run along the contour of a respective component and form an additional stage, which in turn engages in a recess in the opposite housing shell, thus achieving an improved sealing effect.
  • a heater is provided with a heat exchanger housing formed from at least two housing shells and a burner device, wherein at least essential components of the burner device are integrated into the housing shells of the heat exchanger.
  • combustion chamber is formed from a burner surface to be introduced between the housing shells and the already existing walls of the heat exchanger.
  • the sheaths of the air and gas supply are conditioned solely by the special shape of the heat exchanger shells and formed in their functional tube shape only when assembling the shells. As long as the two housing half shells of the heat exchanger so are not yet in the assembled state, there is consequently no combustion chamber and no pipe for air or gas supply as a separate Component.
  • This pipeline is formed only when assembling the opposing and preferably substantially mirror-symmetrical recesses in the half-shells to be joined together.
  • FIG. 1 Therefore, in a perspective view, only shows the lowermost part of a heat exchanger shell 1 of the heat exchanger, not shown above, which integrates the burner device.
  • a burner surface 2 is formed in the form of a perforated sheet, through which the gas-air mixture, which comes from a premix 3, passes into a combustion chamber, not shown above the burner surface 2 and there burns.
  • the combustion chamber is laterally formed by the (not shown in this area) heat exchanger shells 1 and on its underside by the burner surface 2.
  • a groove 4 (running in this geometry in the longitudinal direction) is provided in the heat exchanger shell 1 in which the burner surface 2 is guided.
  • this mirror-symmetrical second heat exchanger shell also having a groove extending in the longitudinal direction.
  • additional guide grooves are also provided in the lower region of the burner surface 2, but not shown for reasons of clarity.
  • the burner device has a main burner 5 and a pilot burner 6, whose premix geometries are each formed in the heat exchanger shell 1.
  • the main burner 5 has a fuel gas inlet 7, in which fuel is injected via a nozzle, not shown.
  • the fuel gas entrains with primary air, which is guided together with the fuel gas through a Venturi tube 8.
  • the venturi is followed by - after a diversion - a plenum 9 that is closed at its top by the burner surface 2.
  • the burner surface 2 has numerous openings which form a main burner field 10 and through which the fuel gas-air mixture can flow.
  • pilot burner 6 which also has a fuel gas inlet 11, a venturi 12 and in the burner surface 2 a Zündbrennerfeld 13.
  • the premix arrangements for the main burner 5 and the pilot burner 6 are identified by the reference symbols 3a and 3b. They include the above components.
  • the nozzle not shown in the figures which may also be part of a nozzle block.
  • a fuel gas supply line and the nozzles or the nozzle can be integrated into the wall of the heat exchanger or be part of the heat exchanger.
  • the burner surface 2 comprises not only the main burner field 10 but also the (much smaller) Zündbrennerfeld 13, both burners 5, 6 operate on the same principle. Regardless of whether the heater is operated atmospherically or fan assisted, the fuel gas passes through the respective inlet into the premix arrangements 3a and 3b.
  • the longitudinal edges of the burner surface 2 are also provided with stops or folds 14 and / or folds.
  • These shutters 14 may be equipped with secondary air openings 15 to direct secondary air into the combustion zone (combustion chamber). Through these secondary air openings 15, secondary air passes from a behind the shutdown 14 in the longitudinal direction extending air duct 16 into the combustion chamber.
  • the tightness between the premix arrangements 3a and 3b of pilot burner 6 and main burner 5 can be improved by an additional spring element or by a concave curvature of the burner surface 2. Another way to ensure this tightness is the constructive introduction of a positive stage on the abutting half-shells. 1
  • the assembly of heat exchanger half shells 1 and burner surface 2 takes place either either by inserting the burner surface 2 in a heat exchanger half shell 1 and then placing the second heat exchanger half shell 1 or by longitudinal insertion of the burner surface 2 in the already assembled heat exchanger half shells 1.
  • the replacement of a burner surface 2 can be carried out in an analogous manner by their extraction, without causing the two heat exchanger half-shells 1 must be disassembled.
  • a viewing window can be provided in the outer wall of the heat exchanger in order to enable the visual function monitoring of the burner device and in particular the presence of a flame over the burner surface 2.
  • Such a viewing window can also be integrated into the sheet metal element of the burner surface 2, so that the viewing window can be inserted together with the burner surface 2 between the heat exchanger half shells 1 after joining the heat exchanger half shells 1.

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Abstract

Um eine Brennereinrichtung mit mindestens einer Brennkammer und mindestens einem eigentlichen Brenner (5) in den Gehäusebestandteilen (1) eines Wärmetauschers eines Heizgerätes zu integrieren und damit eine Material- und Kostenersparnis und gegebenenfalls eine Platzersparnis zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass mindestens eine Komponente (3a, 3b) der Brennereinrichtung im Gehäuse (1) des Wärmetauschers integriert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Heizgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Derartige Heizgeräte werden vorzugsweise zur Beheizung von Innenräumen oder auch zur Erwärmung von Wasser eingesetzt. Dazu wird Brenngas, z.B. Flüssiggas wie Butan oder Propan, durch einen Brenner verbrannt und die Verbrennungswärme durch einen Wärmetauscher in der gewünschten Weise gewandelt.
  • Mit Flüssiggas gespeiste Heizungen weisen üblicherweise einen Brenner sowie eine Brennkammer auf. Die Brennkammer ist die eigentliche Reaktionszone, in der ein Gas-Luft-Gemisch verbrannt wird. Der Brenner befindet sich als separate Einheit in bzw. unterhalb der Brennkammer und hat die Aufgabe, das Gas-Luft-Gemisch bereitzustellen. Oberhalb von Brenner und Brennkammer ist ein Wärmetauscher angeordnet, der die Aufgabe hat, die Wärme der heißen Abgase an ein anderes Medium abzugeben. Hierzu führt er in seinem Inneren die heißen Abgase vom Brenner bzw. von der Flamme oberhalb des Brenners bis hin zu einem kaminförmig ausgebildeten Auslass. An der Außenseite des Wärmetauschers wird das zu erwärmende Medium vorbeigeführt.
  • Das Wärmetauschergehäuse kann durch zwei Gehäuseschalen gebildet werden, die beispielsweise aus Aluminiumdruckguss hergestellt sind und z.B. durch Schrauben, Nieten etc. zusammengehalten werden. Ein derartiger Wärmetauscher ist aus der EP 0 976 990 A2 oder aus der DE 199 61 133 C1 bekannt, die jeweils unter anderem ein Warmetauschergehäuse beschreiben, das aus zwei Gehäuseschalen zusammengebaut werden kann.
  • An den Wänden des Wärmetauschers können innen oder außen Rippen ausgebildet sein, um die wirksame Fläche zur Wärmeübertragung zu vergrößern. Bei bekannten Flüssiggasheizungen wird die Brennereinrichtung separat aufgebaut und an einer an der unteren Seite des Wärmetauschers befindlichen Anschlussstelle befestigt. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der DE 33 28 591 C1 bekannt.
  • Allen bekannten Anordnungen aus Wärmetauscher und Brennereinrichtung ist gemeinsam, dass diese getrennte bauliche Einheiten bilden, die in getrennten Prozessen gefertigt werden und beim Zusammenbau eines merklichen Zeitaufwands für die Montage der einzelnen Komponenten bedürfen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizgerät mit einem Wärmetauscher und einer Brennereinrichtung anzugeben, das hinsichtlich Herstellung und Montage besonders einfach bereitzustellen ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Heizgerät nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein Heizgerät mit einem Wärmetauscher und einer eine Brennkammer und einen Brenner aufweisenden Brennereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine die Brennkammer umgebende Wandung auch wenigstens einen Teil einer Vormischanordnung des Brenners bildet.
  • Damit wird es möglich, wenigstens die Brennkammer und den Brenner integral zusammenzufassen und nicht mehr als getrennte Bauelemente herstellen und montieren zu müssen. Die die Brennkammer in irgendeiner Weise umgebende Wandung wird derart vergrößert oder erstreckt, dass sie auch einen Teil der Funktionen der Vormischanordnung des Brenners bildet.
  • Die Vormischanordnung des Brenners ist an sich bekannt und kann wenigstens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe Brenngaszuleitung, Düsenstock, Brenngaseinlass, Venturirohr, Plenum, Brenneroberfläche, aufweisen. Über den Brenngaseinlass wird das Brenngas - meist mit Hilfe einer Düse - in die Brennereinrichtung eingeblasen. Dabei kann zusätzlich zur Verbrennung dienende Primärluft in den Brenngaseinlass hineingezogen werden. In dem sich an den Brenngaseinlass anschließenden Venturirohr wird das Brenngas mit der Primärluft vermischt. Am Auslauf des Venturirohrs ist häufig ein Plenum vorgesehen, in dem eine Beruhigung der Gasströmung erfolgt. Das Plenum kann insbesondere an seiner Oberseite durch eine Brenneroberfläche, z.B. eine Brennerbrille, begrenzt werden, durch die das Gas-Luftgemisch aufsteigen kann. Oberhalb von der Brenneroberfläche verbrennt dann das Gas-Luftgemisch - gegebenenfalls unter Zuführung von Sekundärluft - in Form einer Flamme.
  • Mindestens eine Komponente der Brennereinrichtung kann ein einem Gehäuse des Wärmetauschers integriert sein. Auf diese Weise lässt sich die Integration von Funktionen in möglichst wenige Bauelemente fortsetzen.
  • Insbesondere kann das Gehäuse des Wärmetauschers wenigstens zwei Gehäusehälften aufweisen, die im zusammengefügten Zustand wenigstens einen Teil der Wandung der Brennkammer ausbilden. Es ist dementsprechend dann nicht erforderlich, für die Brennkammer eine eigene Wandung bzw. ein eigenes Gehäuse bereitzustellen. Vielmehr kann das Wärmetauschergehäuse gleichzeitig auch die Brennkammer umgeben.
  • Wenigstens ein Teil der Vormischanordnung der Brennereinrichtung kann in den Gehäusehälften des Wärmetauschers ausgebildet sein. Das bedeutet, dass ein besonders hoher Integrationsgrad erreicht werden kann, bei dem die Gehäusehälften des Wärmetauschers - gegebenenfalls zusätzlich zu der Wandung der Brennkammer - auch noch wesentliche Teile des Brenners bilden bzw. die dafür erforderliche Gehäusestruktur bereitstellen.
  • Der Teil der Vormischanordnung kann integraler Bestandteil der Gehäusehälften sein. Dies ermöglicht es, wenigstens diesen Teil der Vormischanordnung bereits mit der Fertigung der Gehäusehälften herzustellen. Eine nachfolgende Montage von separaten Komponenten der Vormischanordnung kann dann reduziert bzw. völlig vermieden werden.
  • Wenigstens eine Komponente der Vormischanordnung kann vollständig durch die Gehäusehälften gebildet werden, wenn die Gehäusehälften zusammengefügt sind.
  • Die Brennereinrichtung kann einen Hauptbrenner und einen Zündbrenner aufweisen. Der Zündbrenner wird üblicherweise auch über längere Zeiträume im Betrieb gehalten und stellt eine kleine Flamme zur Verfügung, mit der bei Bedarf der Hauptbrenner entzündet werden kann. Zudem gewährleistet der brennende Zündbrenner, dass kein Gas unkontrolliert über den Hauptbrenner unverbrannt entweichen kann.
  • Die Brennkammer kann zusätzlich zu der Wandung durch eine zwischen den Gehäusehälften des Wärmetauschers ausgebildete Brenneroberflächeneinrichtung definiert sein, die u.a. eine Brenneroberfläche aufweist. So wird die Brennkammer z.B. an ihrer Unterseite die Brenneroberfläche aufweisen, durch die das Luft-GasGemisch eintritt. Von der Brenneroberfläche erstrecken sich seitlich Wände, die die Brennkammer begrenzen. Im oberen Bereich ist die Brennkammer offen zu dem Wärmetauscher hin, damit die heißen Verbrennungsgase möglichst ungehindert in den Wärmetauscher aufsteigen können.
  • Die Brenneroberflächeneinrichtung kann neben einem Hauptbrennerfeld für den Hauptbrenner auch ein Zündbrennerfeld für den Zündbrenner aufweisen. Dies ermöglicht es, Haupt- und Zündbrenner in einfacher Weise nebeneinander anzuordnen.
  • Durch das Zusammenfügen der Gehäusehälften kann gleichzeitig eine Vormischanordnung des Zündbrenners ausgebildet sein. Dabei können nahezu sämtliche Komponenten der Vormischanordnung bereits durch die Gehäusehälften gebildet werden, so dass keine zusätzlichen Bauelemente erforderlich sind.
  • Allerdings kann die Brenneroberflächeneinrichtung ein Blechelement aufweisen, das in Nuten in den Gehäusehälften einsetzbar ist. In diesem Fall ist also - wenn die Brenneroberfläche als Bestandteil der Vormischanordnung angesehen wird - ein weiteres Bauelement in Form des Blechelements erforderlich, welches jedoch in bequemer Weise gefertigt und danach zwischen die Gehäusehälften eingesetzt werden kann.
  • Das Blechelement kann insbesondere auch nach dem Zusammenfügen der Gehäusehälften des Wärmetauschers von außen in seine Endposition eingeschoben werden.
  • Des Weiteren kann das Blechelement mindestens eine seitliche Abkantung aufweisen, die ihrerseits wiederum einen Falz aufweist. Dadurch wird eine hohe Stabilität des Blechelements und damit Sicherheit gegenüber thermisch bedingter Verformungen erreicht.
  • Mindestens eine der seitlichen Abkantungen kann wenigstens eine Sekundärluftöffnung aufweisen, durch die Sekundärluft in die Brennkammer oberhalb von der Brenneroberfläche geführt wird.
  • Zu diesem Zweck kann in wenigstens einer der Gehäusehälften eine Ausnehmung für einen der Sekundärluftöffnung zugeordneten Luftleitkanal ausgebildet sein. Über den Luftleitkanal wird Luft aus der Umgebung zu der Sekundärluftöffnung geführt. Die Strömung der Sekundärluftöffnung erfolgt insbesondere durch die atmosphärische Wirkung in der Brennkammer.
  • Die oben beschriebenen Abkantungen an dem Blechelement können auch durch separate Teile gebildet werden, die nach dem Fügen der Gehäusehälften des Wärmetauschers oder auch zeitgleich mit dem Fügen der Gehäusehälften und dem Einsetzen der Brenneroberfläche montiert oder eingeschoben werden. Die Brenneroberfläche kann dafür kleinere Abkantungen bzw. Sicken in Längsrichtung aufweisen, die den Blechelementen, die die Sekundärluftöffnungen tragen, als Führung dienen.
  • Durch das Zusammenfügen des die zwei Gehäusehälften aufweisenden Wärmetauschergehäuses mit der Brenneroberfläche kann gleichzeitig der der Sekundärluftöffnung zugeordnete Luftleitkanal ausgebildet sein.
  • Anstelle des Blechelements kann auch ein anderes Bauelement verwendet werden, um die Brenneroberfläche zu realisieren.
  • Die die Brenneroberfläche aufweisende Brenneroberflächeneinrichtung kann darüber hinaus wenigstens eine der folgenden Komponenten aufweisen: ein das Hauptbrennerfeld bildendes Blechelement, ein das Zünderbrennerfeld bildendes Blechelement, ein das Hauptbrennerfeld und das Zündbrennerfeld bildendes Blechelement, ein Sichtfester zum Beobachten und Überwachen einer Flamme durch einen Bediener, eine Zündeinrichtung zum Zünden der Flamme und eine Flammüberwachungseinrichtung zum Überwachen der Flamme.
  • Somit kann die Brenneroberflächeneinrichtung z. B. ein Einschubblech aufweisen, das z. B. nachträglich zwischen die Gehäusehälften des Wärmetauschers eingeschoben wird. Das Einschubblech kann entsprechende Öffnungen für das Hauptbrennerfeld und das Zündbrennerfeld aufweisen. An dem Einschubblech kann das Sichtfenster befestigt sein, das z. B. durch eine hitzebeständiges Glas oder einen entsprechenden Kunststoff gebildet wird und eine freie Sicht in die Brennkammer ermöglicht, so dass ein Bediener des Heizgeräts kontrollieren kann, ob der Brenner ordnungsgemäß arbeitet.
  • Zudem kann an dem Einschubblech die Zündeinrichtung zum Zünden der Flamme des Zündbrenners oder des Hauptbrenners befestigt sein. Ebenso ist es möglich, die Flammüberwachungseinrichtung, also z. B. einen thermischen oder optischen Flammfühler an dem Einschubblech zu befestigen, um eine automatische Überwachung der Flamme zu gewährleisten.
  • Die Brenneroberflächeneinrichtung kann eine konkav ausgebildete Oberfläche aufweisen, um eine bessere Dichtheit zwischen der Zünd- und der Hauptbrenner-Vormischgeometrie sowie Herstellbarkeit zu erreichen.
  • Ebenso ist es möglich, dass die Brenneroberflächeneinrichtung durch die Wirkung einer Federeinrichtung in ihrer Funktionsstellung gehalten wird, um die gewünschte Dichtigkeit zu erreichen.
  • Alternativ zu der konkaven Wölbung kann die Brenneroberfläche auch wenigstens eine Kante in Längsrichtung mit zwei angrenzenden planen oder gewölbten Flächen aufweisen, um eine verbesserte Dichtheit und Herstellbarkeit zu erreichen.
  • Des Weiteren kann die Brenneroberfläche mit wenigstens einem erhaben ausgeführten Plateau versehen sein, das der Brenneroberfläche dann, wenn sie als Blechelement ausgeführt ist, mehr Stabilität gegenüber Temperaturspannungen verleiht. Zudem kann das Plateau das Zuführen von Sekundärluft zu den Gasdurchtrittsöffnungen, die sich auf dem Plateau befinden, unterstützen.
  • Dadurch, dass der Brenner und insbesondere die Brenneroberfläche in direktem Kontakt mit den Gehäusehälften des Wärmetauschers stehen und dabei die Kontaktfläche relativ groß ist, kann ein beträchtlicher Teil der Wärmeenergie aus dem Brenner abgeleitet werden und somit die Oberfläche gekühlt werden. Dies führt wiederum dazu, dass auch schon der Bereich vor der eigentlichen Brennkammer zur Wärmeübertragung beiträgt und somit die Abgastemperaturen gesenkt und der Wirkungsgrad erhöht werden.
  • Die Brenneroberflächeneinrichtung kann derart ausgeführt werden, dass sie eine Verlängerung aufweist, welche mehrfach abgekantet eine Dichtfläche für eine Einschuböffnung bildet. Die Einschuböffnung ist erforderlich, um die Brenneroberfläche zwischen die beiden Gehäusehälften einzuschieben. Diese Verlängerung kann auch derart ausgebildet sein, dass sie die Öffnung für ein Sichtfenster zur vorgeschriebenen Flammüberwachung bzw. Betriebsanzeige bildet. So kann z.B. das Sichtfenster mit der einzuschiebenden Brenneroberflächeneinrichtung integriert werden.
  • Des Weiteren können in der genannten Verlängerung der Brenneroberfläche auch Aufnahmebohrungen vorgesehen sein, an denen z.B. eine Zündkerze und ein Thermoelement für die Flammüberwachung und Zündsicherung befestigbar sind.
  • Die genannte Verlängerung kann auch als separates Teil zusätzlich zu der Brenneroberfläche vorgesehen sein und dadurch eine höhere Steifigkeit aufweisen. Dabei ist es möglich, an der als Verlängerungselement ausgebildeten Verlängerung ein Zündsicherungsventil und eine Gaseindüsung vorzusehen, wobei das Zündsicherungsventil vor der Wärmeabstrahlung des Wärmetauschers geschützt werden kann. Es ist somit möglich, eine komplett vormontierbare und vor dem Einbau prüfbare Einheit vorzusehen, an der notwendige Elemente, wie z.B. Zündkerze, Thermoelement, Flammwächter etc. vorgesehen sind. Diese Einheit lässt sich dann in einfacher Weise in dem bereits montierten Wärmetauscher einschieben.
  • Die Gehäusehälften des Wärmetauschers können durch ein Aluminium-Druckgießverfahren hergestellt sein. Dieses Verfahren hat sich bereits bei anderen Wärmetauschergehäusen bewährt. Die bisher bekannten Gehäusehälften müssen dementsprechend modifiziert werden, um auch die Komponenten für die Vormischanordnung der Brennereinrichtung zu bilden.
  • Wenigstens ein Teil der Komponenten der Vormischanordnung ist in den Gehäuseschalen hohlförmig ausgebildet. Durch Zusammenfügen der Gehäuseschalen bilden sich damit Hohlräume oder Kanäle, die die Funktion der Vormischanordnung erfüllen.
  • Wenigstens ein Teil der in den Gehäuseschalen ausgebildeten Komponenten ist im Bereich einer Trennfläche der Gehäuseschalen durch eine zusätzliche Dichtkante umgeben. Die Dichtkante kann z.B. entlang der Kontur einer jeweiligen Komponente verlaufen und eine zusätzliche Stufe bilden, die ihrerseits wiederum in eine Vertiefung in der gegenüberliegenden Gehäuseschale eingreift und so eine verbesserte Dichtwirkung erzielt.
  • Es wird somit ein Heizgerät mit einem aus mindestens zwei Gehäuseschalen gebildeten Wärmetauschergehäuse und einer Brennereinrichtung angegeben, wobei zumindest wesentliche Komponenten der Brennereinrichtung in die Gehäuseschalen des Wärmetauschers integriert sind.
  • Dieses Konstruktionsmerkmal wird vorzugsweise dadurch erfüllt, dass die Brennkammer aus einer zwischen die Gehäuseschalen einzubringenden Brenneroberfläche und den bereits vorhandenen Wandungen des Wärmetauschers gebildet wird.
  • Ferner werden die Ummantelungen der Luft- und Gaszufuhr allein durch die besondere Ausformung der Wärmetauscherschalen bedingt und in ihrer funktionsgemäßen Rohrform erst beim Zusammenfügen der Schalen ausgebildet. Solange sich die beiden Gehäusehalbschalen des Wärmetauschers also noch nicht im zusammengebauten Zustand befinden, existiert demzufolge auch noch gar keine Brennkammer und auch keine Rohrleitung für Luft- oder Gaszufuhr als separates Bauteil. Diese Rohrleitung entsteht erst beim Zusammenfügen der einander gegenüberliegenden und bevorzugt im Wesentlichen spiegelsymmetrischen Aussparungen in den zusammenzufügenden Halbschalen.
  • Durch diese bauliche Ausgestaltung erübrigt sich insgesamt die Notwendigkeit wesentlicher separater Komponenten der Brennereinrichtung.
  • Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figur näher erläutert. Für das Verständnis der erfindungswesentlichen Merkmale ist die Darstellung des eigentlichen Wärmetauschers in seiner Gesamtheit nicht notwendig.
  • Figur 1 zeigt daher in perspektivischer Darstellung lediglich den die Brennereinrichtung integrierenden untersten Teil einer Wärmetauscherschale 1 des darüber gelegenen, nicht dargestellten Wärmetauschers.
  • Mit dieser als Gehäusehälfte dienenden Wärmetauscherschale 1 ist eine zweite, nicht dargestellte und im Wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildete Wärmetauscherschale verbindbar, um den Wärmetauscher und gleichzeitig wesentliche Teile der Brennereinrichtung beim Zusammenfügen der beiden Wärmetauscherhalbschalen 1 zu bilden.
  • In dem dargestellten Teil der Wärmetauscherschale 1 ist eine Brenneroberfläche 2 in Gestalt eines gelochten bzw. perforierten Blechs ausgebildet, durch das hindurch das Gas-Luft-Gemisch, das aus einer Vormischanordnung 3 kommt, in eine nicht näher dargestellte Brennkammer über der Brenneroberfläche 2 gelangt und dort verbrennt. Die Brennkammer wird seitlich durch die (in diesem Bereich nicht dargestellten) Wärmetauscherschalen 1 und an ihrer Unterseite durch die Brenneroberfläche 2 gebildet.
  • Für diese Formgebung ist in der Wärmetauscherschale 1 eine (in dieser Geometrie in Längsrichtung verlaufende) Nut 4 vorgesehen, in der die Brenneroberfläche 2 geführt wird. Entsprechendes gilt für die nicht dargestellte, hierzu spiegelsymmetrische zweite Wärmetauscherschale mit ebenfalls einer in Längsrichtung verlaufenden Nut. Für eine verbesserte Führung und Abdichtung sind ferner zusätzliche Führungsnuten im unteren Bereich der Brenneroberfläche 2 vorgesehen, jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
  • Die Brennereinrichtung weist einen Hauptbrenner 5 und einen Zündbrenner 6 auf, deren Vormischgeometrien jeweils in der Wärmetauscherschale 1 ausgebildet sind.
  • Im Einzelnen weist der Hauptbrenner 5 einen Brenngaseinlass 7 auf, in dem über eine nicht gezeigte Düse Brenngas eingeblasen wird. Das Brenngas reißt Primärluft mit, die gemeinsam mit dem Brenngas durch ein Venturirohr 8 geführt wird. An das Venturirohr schließt sich - nach einer Umleitung - ein Plenum 9 an, dass an seiner Oberseite durch die Brenneroberfläche 2 abgeschlossen ist. Die Brenneroberfläche 2 weist zahlreiche Öffnungen auf, die ein Hauptbrennerfeld 10 bilden und durch die das Brenngas-Luft-Gemisch strömen kann.
  • Eine entsprechende Gestaltung findet sich für den Zündbrenner 6, der ebenfalls einen Brenngaseinlass 11, ein Venturirohr 12 und in der Brenneroberfläche 2 ein Zündbrennerfeld 13 aufweist.
  • Die Vormischanordnungen für den Hauptbrenner 5 und den Zündbrenner 6 werden mit den Bezugszeichen 3a und 3b gekennzeichnet. Sie umfassen die oben genannten Komponenten.
  • Zu dem Brenngaseinlass 7 gehört im weiteren Sinne auch noch die in den Figuren nicht gezeigte Düse, welche auch Bestandteil eines Düsenstocks sein kann. Bei einer nicht in den Figuren dargestellten Variante können auch eine Brenngaszuleitung und die Düsen bzw. der Düsenstock in die Wandung des Wärmetauschers integriert sein bzw. Bestandteil des Wärmetauschers sein.
  • Die Brenneroberfläche 2 umfasst neben dem Hauptbrennerfeld 10 auch das (wesentlich kleinere) Zündbrennerfeld 13, wobei beide Brenner 5, 6 nach demselben Prinzip arbeiten. Unabhängig davon, ob das Heizgerät atmosphärisch oder gebläseunterstützt betrieben wird, gelangt durch den jeweiligen Einlass das Brenngas in die Vormischanordnungen 3a und 3b.
  • Um ein Verziehen der Brenneroberfläche 2 bei den systembedingt hohen Temperaturen zu verhindern, sind ferner die Längskanten der Brenneroberfläche 2 mit Abstellungen bzw. Abkantungen 14 oder/und Falzen versehen. Diese Abstellungen 14 können mit Sekundärluftöffnungen 15 bestückt sein, um Sekundärluft in die Verbrennungszone (Brennkammer) zu leiten. Durch diese Sekundärluftöffnungen 15 hindurch gelangt Sekundärluft aus einem hinter der Abstellung 14 in Längsrichtung verlaufenden Luftleitkanal 16 in die Brennkammer.
  • Die Dichtheit zwischen den Vormischanordnungen 3a und 3b von Zündbrenner 6 und Hauptbrenner 5 kann durch ein zusätzliches Federelement oder auch durch eine konkave Wölbung der Brenneroberfläche 2 verbessert werden. Eine weitere Möglichkeit, diese Dichtheit zu gewährleisten, ist das konstruktive Einbringen einer formschlüssigen Stufe auf den aneinander anliegenden Halbschalen 1.
  • Der Zusammenbau aus Wärmetauscherhalbschalen 1 und Brenneroberfläche 2 erfolgt wahlweise entweder erst durch Einfügen der Brenneroberfläche 2 in eine Wärmetauscherhalbschale 1 und anschließendes Aufsetzen der zweiten Wärmetauscherhalbschale 1 oder durch in Längsrichtung erfolgendes Einschieben der Brenneroberfläche 2 in die bereits zusammengefügten Wärmetauscherhalbschalen 1. Der Austausch einer Brenneroberfläche 2 kann in analoger Weise durch deren Herausziehen erfolgen, ohne dass dabei die beiden Wärmetauscherhalbschalen 1 auseinandermontiert werden müssen.
  • Weiterhin kann ein Sichtfenster in der Außenwand des Wärmetauschers vorgesehen werden, um die visuelle Funktionsüberwachung der Brennereinrichtung und insbesondere das Vorhandensein einer Flamme über der Brenneroberfläche 2 zu ermöglichen.
  • Ein derartiges Sichtfenster kann auch in das Blechelement der Brenneroberfläche 2 integriert werden, so dass sich das Sichtfenster zusammen mit der Brenneroberfläche 2 zwischen die Wärmetauscherhalbschalen 1 nach Zusammenfügen der Wärmetauscherhalbschalen 1 einschieben lässt.

Claims (24)

  1. Heizgerät mit einem Wärmetauscher und einer eine Brennkammer und einen Brenner (5) aufweisenden Brennereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Brennkammer umgebende Wandung auch wenigstens einen Teil einer Vormischanordnung (3) des Brenners (5) bildet.
  2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormischanordnung (3) des Brenners (5) wenigstens eine Komponente aufweist, ausgewählt aus der Gruppe Brenngaszuleitung, Düsenstock, Brenngaseinlass (7), Venturirohr (8), Plenum (9), Brenneroberfläche (2).
  3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Komponente der Brennereinrichtung in einem Gehäuse (1) des Wärmetauschers integriert ist.
  4. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Wärmetauschers mindestens zwei Gehäusehälften (1) aufweist, die beim Zusammenfügen wenigstens einen Teil der Wandung der Brennkammer ausbilden.
  5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Vormischanordnung (3) der Brennereinrichtung in den Gehäusehälften (1) des Wärmetauschers ausgebildet ist.
  6. Heizgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Vormischanordnung (3) integraler Bestandteil der Gehäusehälften (1) ist.
  7. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Komponente der Vormischanordnung (3) vollständig durch die Gehäusehälften (1) gebildet wird, wenn die Gehäusehälften (1) zusammengefügt sind.
  8. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennereinrichtung einen Hauptbrenner (5) und einen Zündbrenner (6) aufweist.
  9. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer zusätzlich zu der Wandung durch eine zwischen den Gehäusehälften (1) des Wärmetauschers ausgebildete Brenneroberflächeneinrichtung (2) definiert ist.
  10. Heizgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenneroberflächeneinrichtung (2) neben einem Hauptbrennerfeld (10) für den Hauptbrenner (5) auch ein Zündbrennerfeld (13) für den Zündbrenner (6) aufweist.
  11. Heizgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch Zusammenfügen der Gehäusehälften (1) gleichzeitig die Vormischanordnung (3b) des Zündbrenners (6) ausgebildet ist.
  12. Heizgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenneroberflächeneinrichtung (2) ein Blechelement aufweist, das zwischen die Gehäusehälften (1), insbesondere in Nuten (4) in den Gehäusehälften (1) einsetzbar ist.
  13. Heizgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechelement nach dem Zusammenfügen der Gehäusehälften (1) des Wärmetauschers von außen in seine Endposition einschiebbar ist.
  14. Heizgerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechelement (2) mindestens eine seitliche Abkantung (14) aufweist.
  15. Heizgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkantung einen Falz aufweist.
  16. Heizgerät nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der seitlichen Abkantungen (14) mindestens eine Sekundärluftöffnung (15) aufweist.
  17. Heizgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das die Brenneroberflächeneinrichtung (2) wenigstens eine der folgenden Komponenten aufweist:
    - ein das Hauptbrennerfeld (10) bildendes Blechelement;
    - ein das Zündbrennerfeld (13) bildendes Blechelement;
    - ein das Hauptbrennerfeld (10) und das Zündbrennerfeld (10) bildendes Blechelement;
    - ein Sichtfenster zum Beobachten und Überwachen einer Flamme durch einen Bediener;
    - eine Zündeinrichtung zum Zünden der Flamme;
    - eine Flammüberwachungseinrichtung zum Überwachen der Flamme.
  18. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer der Gehäusehälften (1) eine Ausnehmung für einen der Sekundärluftöffnung (15) zugeordneten Luftleitkanal (16) ausgebildet ist.
  19. Heizgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass durch Zusammenfügen des die zwei Gehäusehälften (1) aufweisenden Wärmetauschergehäuses mit der Brenneroberflächeneinrichtung (2) gleichzeitig der der Sekundärluftöffnung (15) zugeordneter Luftleitkanal (16) ausgebildet ist.
  20. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenneroberflächeneinrichtung (2) eine konkav ausgebildete Oberfläche aufweist.
  21. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dass die Brenneroberflächeneinrichtung (2) durch die Wirkung einer Federeinrichtung in ihrer Funktionsstellung gehalten wird.
  22. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehälften (1) des Wärmetauschers durch ein Aluminium-Druckgießverfahren hergestellt sind.
  23. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Komponenten der Vormischanordnung (3) in den Gehäuseschalen (1) hohlförmig ausgebildet ist.
  24. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der in den Gehäuseschalen (1) ausgebildeten Komponenten im Bereich einer Trennfläche der Gehäuseschalen (1) durch eine zusätzliche Dichtkante umgeben ist.
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