DK162463B - Vandvarmer til et straalingsopvarmet varmtvandsanlaeg - Google Patents

Description

i

DK 162463 B

Den foreliggende opfindelse angår en vandvarmer til et strålingsopvarmet varmtvandsanlæg og af den i indledningen til patentkravet angivne art.

Tidligere er der i US patentskrift nr. 4.442.799 5 omhandlet en strålingsopvarmet vandvarmer med en varmeveksler omfattende en cylindrisk kappe, i hvilken et gasfyret forbrændingselement er koncentrisk anbragt. Forbrændingselementet er forbundet med en varmekilde såsom en gas/luftblanding, som antændes inden i forbrændingselementet, idet de antændte 10 gasser passerer gennem elementet ind i den omgivende hule kappe. Anbragt ved en frigangsposition omkring forbrændingselementet findes et skrueformet opviklet rør, gennem hvilket vandet pumpes, hvilket vand således absorberer varmen, der udstråles fra forbrændingselementet.

15 I den sideløbende US patentansøgning nr. 730.388 er omhandlet en forbedret vandvarmerkonstruktion, hvor den indre kappe er udformet som en korrugeret væg, som derved danner en spiralbane for vandet og en lignende modsat rettet bane for strålevarmekilden.

20 Fra US patentskrift nr. 1.616.143 kendes en vandvar mer, hvor der centralt gennem en vandbeholder er anbragt et forbrændingsgasaftræk i form af et rør, som er koaksialt omgivet af et andet rør, der er åbent ved enderne, og hvor der mellem rørene spiralformet opviklet er anbragt en tråd, 25 som danner en spiralformet kanal for vandet, der opvarmes.

Centralt forneden i det inderste rør er anbragt en gasbrænder med radialt rettede stråleåbninger for den brændende gas samt koniske afbøjningslegemer langs længden af røret.

Endelig kendes fra CH patentskrift nr. 557.991 en 30 kedel til opvarmning af væsker, hvor der inden i et væskefyldt rum i kedelen findes et reaktionsrum med en gasgen-nemtrængelig fyldning, som består af en masse, der har den egenskab ved temperaturer over 1600"C at blive sat i en varmetilstand, ved hvilken størstedelen af den frigivne 35 varmeenergi overføres ved stråling i bølgeområdet fra 0,5 til 6 jum til varmevekslerfladerne.

2

DK 162463 B

Mens de to førstnævnte konstruktioner er yderst effektive og mere effektive end de tidligere kendte varmevekslingsarrangementer, er adskillige ulemper ikke blevet helt overvundet. For eksempel medfører anvendelsen af skrueformet 5 opviklet rør eller korrugeret indre kappe stadig store omkostninger, kompliceret opbygning og meget arbejde til samling og reparation.

Den tredie af de ovennævnte konstruktioner er ikke baseret på strålingsopvarmning men på konvektionsopvarmning 10 og er vanskelig for ikke at sige umulig at adskille for vedligeholdelse og reparation, mens den sidstnævnte kedel ikke er beregnet eller egnet til varmtvandsanlæg men til den kemiske industri.

Opfindelsens formål er at tilvejebringe en vandvarmer 15 af den i indledningen til patentkravet angivne art, som er simplere opbygget end de kendte og frembyder en forbedret virkningsgrad under driften, som navnlig kan fremstilles af dele, der let kan tilvejebringes eller fremstilles, og som let kan samles og adskilles.

20 Dette opnås ifølge opfindelsen ved det i den kende tegnende del af kravet angivne.

Ved den angivne anbringelse af forbrændingselementet opnås en virkningsgraden forøgende modstrøm mellem vandet og forbrændingsprodukterne, virkningsgraden øges også af de 25 langsgående ribber på indersiden af den indre kappe, mens den indre, porøse prop regulerer udstrømningen af forbrændingsgas og samtidig muliggør en meget effektiv varmeover-førsel mellem de varme gasser og de enkelte varmeoverførings-kanaler, der er dannet mellem ribberne og proppen. De ele-30 menter der indgår i vandvarmeren, findes enten på markedet eller kan let fremstilles af handelsgængse materialer og kan takket være den enkle opbygning af vandvarmeren let samles og adskilles.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere, 35 idet der henvises til tegningen, på hvilken 3

DK 162463 B

fig. 1 viser et delvis længdesnit gennem en udførelsesform for kedelen ifølge opfindelsen, fig. 2 kedelen set ovenfra i retningen 2-2 i fig. 1, fig. 3 et tværsnit gennem kedelen langs linien 3-3 i 5 fig. 1, og fig. 4 et længdesnit gennem kedelen langs linien 4-4 i fig. 1.

Som vist i fig. 1 og 2 omfatter varmeveksleren en kedel, der i almindelighed er angivet ved henvisningsbe-10 tegneisen 10, dannet af en ydre cylindrisk kappe 12 og en indre cylindrisk kappe 14, som er anbragt koncentrisk i afstand fra hinanden. Som vist i fig. 4 er enderne af begge kapper åbne og fastgjort i ringformede spalter hhv.

16a,16b og 18a,18b udformet i et ringformet øvre dæksel 15 20 og et nedre dæksel 22, som holder den indre kappe 14 i en fikseret position i forhold til den ydre kappe 12 for derimellem at afgrænse et lukket, ringformet kammer 24 langs hele deres længde, i hvilket vand, som skal opvarmes , kan anbringes.

20 Det øvre og nedre dæksel 20 og 22 er fastgjort i fluidumtæt forhold til kapperne med et spændebånd 26 med et V-formet tværsnit, som passer i en omkredsrille 28 langs kanten af den ydre kappe og en affaset kant 30 på dækslet. Spændebåndet 26 strammes ved at trække enderne 32 af spæn-25 debåndet sammen med en gevindforsynet bolt 34. Det øvre og nedre spændebånd er identiske, og de er derfor ombyttelige. Bolten løsnes let og gør fjernelse af dækslet enkel, når kedelen skal demonteres for reparation. De nødvendige trykpakninger mellem dækslet og kapperne er simple O-rings-3° pakninger 36 lejret i rillerne 16a,16b og 18a,18b.

Fastholdt mellem de indvendige, mod hinanden vendende vægge af kapperne 12 og 14 findes en langstrakt, kontinuerlig, skrueformet opviklet tråd 38. Tråden 38 er af en sådan stivhed, at den bibeholder en fikseret anbringel- q c se, og er af en sådan diameter, at den samtidig ligger an mod overfladen af begge kapper. Som følge heraf danner den 4

DK 162463 B

O

med væggen i det indvendige kammer 24 en skrueformet kanal fra den ene ende af kedelen til den anden for strømning af fluidum som angivet ved pile A i fig. 1.

En tilgang 40 er tilvejebragt til indføring af koldt 5 vand gennem den ydre kappe 12 nær dens nedre ende, og en afgang 42 for opvarmet vand er ført gennem kappen nær dens øvre ende.

Et porøst forbrændingselement 44 med en tilgangshals 46 er passende monteret i en central frigangsposition 10 inden i den indre kappe 14. Halsen 46 af. forbrændingselementet er fastgjort i en flangelignende plade 48, som er lejret på et bryst 50, der omgiver et centralt hul 52 i det øvre dæksel 20. Monteret ovenpå dækslet 20 for fast at lejre flangepladen 48 findes en ledningsfitting 54, 15 som står i forbindelse med en ikke vist kilde for brændbar gas, der under tryk tvinges i retning af en pil B ind i forbrændingselementet 44 og gennem porøsiteten i dettes-vægkonstruktion, så at den udstråler radialt derfra. Som vist er ledningsfittingen 54 fastgjort til dækslet 20 med 20 skruebolte 56, og en passende pakning 58 er indskudt omkring halsen 46 for at tætne mod lækage af gas/luft eller forbrændingsprodukter. På denne måde er dækslet 20, forbrændingselementet 44, tilgangskanalen og ledningsfittingen 54 udformet som en enkelt enhed, der kan fjernes sam-25 let. På den anden side tillader fjernelse af boltene 56 alene fjernelse af ledningsfittingen 54, så at pakningen 58 og forbrændingselementet 44 let kan løftes ud gennem hullet 52 uden at forstyrre arrangementet af kedelkapperne 12 og 14 og/eller dækslet 20.

30 Formen af overfladerne af kapperne 12 og 14, som ligger udvendigt og indvendigt i forhold til kammeret 24, er ikke kritisk, og de kan være glatte, men det har vist sig, at der opnås forbedret varmeledningsevne, når den inderste overflade af den indre kappe 14 er udformet såle-35 des, at den har et antal langsgående og parallelle ribber 60, som tilvejebringer forbedrede varmeoverføringsover- 5

DK 162463 B

flader. Ribberne 60 bør være sortbeklædte eller anodise-rede, hvilket i høj grad forøger strålevarmeabsorptionsevnen navnlig i området grænsende til udstrålingsbrænderen 44 og oversiden af proppen 66. Den yderste overflade af 5 den ydre kappe er forsynet med forstørrede prægninger 64, der ligeledes strækker sig i længderetningen. Prægningerne 64 tilvejebringer forøget styrke og frembyder organer til befæstelse af spændebåndene 26 og til- og afgangsvandforbindelserne 40 og 42. Denne konstruktion eliminerer al 10 svejsning. Fortrinsvis er kedelen konstrueret af aluminium-ekstruderinger eller andre arter ekstruderinger til kapperne 12 og 14. Dækslerne 20 og 22 kan være støbte.

Proppen 66, som er fremstillet af keramisk eller metallisk materiale, er placeret inden i den indre kappe.

15 Det foretrækkes, at proppen befinder sig i en prespasning tæt imod kanterne af ribberne 60 inden i den indre kappe, idet den strækker sig opad fra den nedre eller fjerne ende modsat forbrændingselementet. Proppen forhindrer hurtig undslipning af den brændende kerne af udblæsningsgasser fra 20 den indre kappe 14. Det nedre dæksel 22 er forsynet med en forbrændingsgasafgang 68. Proppen 66 regulerer undslipningen af udblæsningsgas, mens den samtidig muliggør en meget effektiv varmeoverførsel mellem de varme gasser og de enkelte, langsgående krennellerede varmeoverføringskanaler dannet af 25 ribberne 60 og proppen 66 (fig. 3). Denne virkning reducerer kedelens størrelse. Når der anvendes en keramisk prop, får den brændende gas proppen til selv at blive varm og gløde, hvilket forøget varmen inden i den indre kappe. Gassen afkøles, når den passerer omkring proppen og strømmer ud gennem 30 afgangen 68 gennem det nedre dæksel 22 i retning af en pil C. Kedelvand og brændende gas er i modstrøm.

Selv om den beskrevne opbygning er forskellig fra den, der er beskrevet i US patentskrift nr. 4.442.799 og den sideløbende patentansøgning, er den grundlæggende funk-35 tion af varmeveksleren en lignende, så at yderligere detaljer vedrørende forbrændingselementer, prop og vandstrømning vil 6

DK 162463 B

fremgå for fagmanden ved henvisning til disse skrifter. Udformningen af den ydre kappe 12 og den indre, ribbeforsynede kappe 14 tilvejebringer ligeledes en yderligere fordel ved at reducere trykkravene til vandstrømmen og blæseren, 5 der forsyner brænderen 44 med gas/luftblandingen, hvilket formindsker driftsomkostninger og fremstillingsomkostninger sammenlignet med det nævnte patentskrift.

Som det vil forstås, og som det er beskrevet i det nævnte US patentskrift nr. 4.442.799 og den sideløbende 10 ansøgning, omfatter driften af forbrændingselementet 44 antændelse af forbrændingsgasserne med det resultat, at der ved eller nær omkredsen af overfladen af elementet 44 forekommer den nævnte forbrændingsreaktion, som giver sig udtryk ved glødning af det porøse legeme. Som en følge heraf be-15 finder de radialt strømmende forbrændingsgasser sig ved en forhøjet temperatur, ved hvilken der kan bevirkes en varme-overførsel til et strømmende varmevekslings-flu-idum såsom vand placeret i kammeret 24.

Som det allerede er bemærket, adskiller den forelig-20 gende opfindelse sig fra det kendte apparat ved at tilvejebringe en dobbeltkappet" varmeveksler, hvor både den indre og den ydre kappe er dannet af enkelte metalrør med åbne ender. Som det tydeligst ses af fig. 4, vil det bemærkes, at fluidumstrømningshastigheden under driften er en sådan, 25 at hele kammeret 24, som er dannet mellem den indre og ydre kappe, er fyldt med fluidum, som passerer i kontakt med den ydre overflade af den indre kappe og bevirker var-meledning gennem hele overfladen. Fladen eller tykkelsen af den i kammeret 24 indeholdte fluidumsøjle er forholds-vis lille, så at varmeledning fra den indre kappe sker ret hurtigt, og hele vandmassen i kammeret 24 er hele tiden underkastet varmeoverførsel.

Under driften antager fluidet, som skal opvarmes, et skrueformet strømningsmønster og formindsker derved

O

7

DK 162463 B

virkningen af de isolerende grænselag og tilvejebringer en stor varmeoverførsel.

Kedelen kan være omsluttet af et isolationslag, der ligger an imod den ydre overflade af den ydre kappe, og et 5 omgivende, dekorativt hus.

10 15 20 25 30 35

Claims (1)

1. DK 162463 B 8 PATENTKRAV. Vandvarmer til et strålingsopvarmet varmtvandsanlæg, hvilken vandvarmer indbefatter en ydre, cylindrisk kappe (12) og en koncentrisk i denne anbragt indre, cylindrisk 5 kappe (12), idet kapperne (12,14) har åbne ender, som er lukkede ved hjælp af aftagelige dæksler (20,22), som sammen med kapperne (12,14) begrænser et vandkammer (24) mellem kapperne, og hvor den ydre kappe (12) er forsynet med en vandtilgang (40) ved sin ene ende og en vandafgang (42) ved 10 sin anden ende, idet en i skrueform opviklet tråd (38) er anbragt i vandkammeret (24) mellem kapperne (12,14) for at tilvejebringe en skrueformet passage i vandkammeret (24) fra vandtilgangen (40) til vandafgangen (42), hvilken tråd (38) har en diameter, som svarer til afstanden mellem kap-15 perne (12,14), kendetegnet ved, at et forbrændingselement (44) er anbragt, så det strækker sig ind i den indre kappe (14) fra dens ved vandafgangen (42) beliggende ende, at den indre kappe (14) på sin inderside har et antal langsgående ribber (60) til forøgelse af varmeoverførings-20 overfladen, og at en porøs prop (66) er anbragt inden i den indre kappe (14), hvilken prop (66) ligger an imod ribberne (66) og kappens inderside.