DK162952B - Apparat til forbraending af en braendbar gas - Google Patents

Description

i

DK 162952B

Opfindelsen angår et apparat til forbrænding af en brændbar gas.

På grund af de store prisstigninger på naturgas (methan) 5 i de senere år har der været udfoldet betydelige bestræbelser på at forbedre effektiviteten af gaskedler til boliger og andre forbrugssteder. De fleste moderne gaskedler anvender elektronisk tænding i stedet for vågeblus for at undgå det uundgåelige gastab, som et sådant våge-10 blus medfører. Der er også kommet særdeles højeffektive gaskedler på markedet, og nogle af disse kedler anvender et impulssystem, hvori impulser af en gas og luftblanding antændes i et forbrændingskammer, medens andre beror på relativt komplicerede varmevekslere til at udnytte den 15 maximale varmemængde fra de forbrændingsprodukter, der dannes ved forbrændingen af naturgas. Sidstnævnte kedler er betydeligt mere effektive end de ældre kedler med vågeblus. εη typisk gaskedel med vågeblus kan således have en virkningsgrad på ca. 75% ved konstant drift og 65% ved 20 periodisk drift. Erstattes vågeblusset med enten direkte gnisttænding eller intermitterende vågeblus øges virkningsgraden ved periodisk drift imidlertid til ca. 70%.

Nogle af de tidligere omtalte højeffektive gaskedler har virkningsgrader på mellem 80-90% ved periodisk drift.

25

Selv om opmærksomheden i stor udstrækning har været rettet mod at forbedre gaskedlernes virkningsgrad, har mange gasforbrugere i deres bolig både en gaskedel til rumopvarmning og en gasvandvarmer, og det har vist sig, at ud-30 viklingsarbejdet med at forbedre disse gasvandvarmeres virkningsgrad har været relativt lille. Konstruktionen af gasvandvarmere til boligformål har således ændret sig relativt lidt inden for de sidste få år. De fleste gasvandvarmere til boligformål omfatter en cylindrisk vandtank, 35 som er forsynet med en isoleringskappe, og en gasbrænder, som støder mod vandtankens bund. Til aftræk for de forbrændingsprodukter, der dannes af den brændende gas, fin-

DK 162952 B

2 des en vertikal ledning, der strækker sig vertikalt op langs aksen af den cylindriske tank. Denne vertikale ledning tjener til at forøge udvekslingen af varme mellem forbrændingsprodukterne og vandet i tanken. Sådanne gas-5 vandvarmeres virkningsgrader ved henholdsvis konstant drift og periodisk drift er kun omkring 70% og 55%, dvs. betydeligt lavere end for ovennævnte gaskedler af den højeffektive type. Den totale virkningsgrad af de fleste gasforbrugeres gasforbrug er således markant formindsket 10 af de konventionelle gasvandvarmeres relativt lille virkningsgrad. Afvejes forholdet mellem de gasmængder, der medgår til henholdsvis kedlen og vandvarmeren i en typisk husholdning, vil gasforbrugets totale virkningsgrad i kombination i realiteten kun være ca. 66%. Der findes så-15 ledes et behov for at forøge virkningsgraden af gasvandvarmere for at forbedre den totale virkningsgrad af gasforbruget .

For at kunne afhjælpe ovennævnte ulemper ved de kendte 20 gaskedler og gasvandvarmere er der behov for en enkel enhed, der virker både som gaskedel til rumopvarmning og som gasvandvarmer.

Blandt tidligere forslag til at tilvejebringe en kombine-25 ret enhed af ovennævnte art kan nævntes patentskriftet GB-A-2 103 343. Denne engelske patentansøgning beskriver et apparat til at forbrænde en brændbar gas, hvorved ap-paratet omfatter et hus, som indvendigt har et væskekammer til væske, et i dette væskekammer anbragt væsketæt, 30 hult forbrændingskammerlegeme med et indre forbrændingskammer, en udstrømningsledning med et indløb, som er forbundet med forbrændingskammeret, og et udløb til forbrændingsprodukternes afstrømning fra apparatet, hvorved udstrømningsledningen omfatter en varmeveksler til udveks-35 ling af varme med de forbrændingsprodukter, der dannes ved forbrændingen i forbrændingskammeret, og denne varmeveksler omfatter en skrueformet sektion, der strækker sig

DK 162952 B

3 ned gennem væskekammeret, en gasbrænder, som er anbragt i forbrændingskammeret, og en blæser til at føre brændbar gas til gasbrænderen. Dette apparat anvender en konventionel brænder, som alene tilføres brændbar gas, og som 5 er omgivet af et forbrændingskammer, der tilfører den nødvendige luft til forbrændingen. Apparatets skrueformede sektion er desuden direkte forbundet med forbrændingskammeret.

10 Opfindelsen angår et apparat af samme type, som er beskrevet i ovennævnte britiske patentansøgning, men som anvender en ny form for varmeveksler til at forøge rumopvarmningssystemets virkningsgrad.

15 Dette opnås, idet apparatet ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at gasbrænderen er hul med vægge, der omgiver et indre kammer, og åbninger, der gennembryder disse vægge således, at der dannes fluidkommunikation mellem gasbrænderens indre kammer og forbrændingskammeret uden 20 for gasbrænderen, at blæseren er indrettet til at føre en brændbar blanding af den brændbare gas og luft under tryk ind i gasbrænderens indre kammer, at blæseren desuden har et blandingsreguleringsorgan til regulering af blandingens gas/luft-forhold, at åbningerne i gasbrænderen er 25 dimensioneret således, at den brændbare blandings forbrænding i forbrændingskammeret uden for gasbrænderen ikke antænder den brændbare blanding i gasbrænderens indre kammer, og at varmeveksleren omfatter et stigrør, der strækker sig opad fra forbrændingskammeret, hvorved den 30 skrueformede sektion strækker sig nedefter fra stigrørets øvre sektion.

Apparatet ifølge opfindelsen til forbrænding af brændbar gas adskiller sig fra konventionelle gaskedler ved den 35 måde, hvorpå den brændbare gas og luft blandes. I konventionelle gaskedler strømmer ren gas ud af en eller flere gasdyser, hvorved den blandes med luft til en brændbar

DK 162952 B

4 blanding, der brænder i umiddelbar nærhed af gasdysen. I apparatet ifølge opfindelsen er den brændbare gas og luften på forhånd blandet til dannelse af en blandbar blanding, som dernæst drives ind i gasbrænderens indre kammer 5 (når det for det foreliggende apparats vedkommende nævnes, at den brændbare gasblanding "under tryk" føres ind i gasbrænderens indre kammer, menes blot, at den brændbare blanding tilgår det indre kammer ved et tryk, som er større end det tryk, der eksisterer umiddelbart uden for 10 gasbrænderen, således at den brændbare blanding vil strømme ud af gasbrænderen via dennes åbninger). Gasbrænderens åbninger er dimensioneret således, at forbrændingen af gassen rundt om gasbrænderen ikke vil kunne antænde den brændbare blanding i gasbrænderen, hvorved det 15 forhindres, at flammen slår tilbage i brænderen eller blæseren, eller at der opstår eksplosioner i disse. Den forudgående blanding af gas og luft, der opnås ved hjælp af apparatet ifølge opfindelsen, medfører, at gas/luft-forholdet kan styres præcist i modsætning til en konven-20 tionel kedel, hvor forholdet mellem gas og luft kun lader sig regulere i begrænset omfang, da det kun er brændbar gas, der strømmer ud af dysen. Reguleringen af gas/luft-forholdet er vigtigt for at opnå maksimum virkningsgrad af gasforbruget, da et merforbrug af luft ud over det, 25 der kræves til gassens forbrænding, blot fortynder forbrændingsprodukterne og reducerer disses temperatur, hvorved der finder en reduktion sted af varmevekslingen mellem forbrændingsprodukterne og en varmeveksler, der tjener til at fjerne varmen fra forbrændingsprodukterne 30 og tilføre den til steder, hvor der er behov for varmen.

For en fagmand inden for dette område vil det være kendt, at konventionelle gaskedler og vandvarmere trækker betydeligt mere luft gennem gasdyserne, end det kræves til en korrekt forbrænding af gassen, men hidtil har det ikke 35 været muligt effektivt at kunne regulere gas/luft-forhol-det for at undgå fortyndelse af forbrændingsprodukterne ved overskudsluft, og dette er en af de faktorer, der re-

DK 162952B

5 gulerer virkningsgraden af konventionelle gaskedler og vandvarmere. Konstruktionen af forbrændingskammeret i ap-paratet ifølge opfindelsen udelukker ikke fuldstændigt muligheden for, at der kan blive ført ekstra luft med den 5 brændbare blanding, der strømmer ud af gasbrænderen. Ved en særlig fordelagtig udførelsesform har forbrændingskammeret derfor ifølge opfindelsen ikke anden tilgang end gasbrænderen og ingen anden udgang end udstrømningsledningen, således at den luft, der kræves til forbrændin-10 gen, blandes i fuldt omfang med den brændbare gas, før denne tilføres gasbrænderen.

Som allerede nævnt vil blæseren i apparatet ifølge opfindelsen drive en blanding af brændbar gas og luft ind i 15 gasbrænderen. Blandingen af brændbar gas og luft kan fin de sted enten før eller efter blæseren, set i strømningsretningen; d.v.s. den brændbare gas kan blandes med luft før blæseren, og den resulterende blanding passere gennem denne, eller luften kan alternativt passere blæseren og 20 blandes med den brændbare gas efter denne og gasbrænderen. I førstnævnte tilfælde er det naturligvis af stor betydning, at blæseren ikke er af den type, der kan danne gnister eller lignende til antænding af den brændbare blanding af gas og luft, der passerer gennem blæseren; i 25 sidstnævnte tilfælde findes ikke sådanne restriktioner for den anvendte blæsertype.

Teoretisk skal den luftmængde, der blandes med den brændbare gas før tilgangen til gasbrænderen svare til den 30 teoretiske mængde, der kræves til fuldstændig forbrænding af den brændbare gas. I praksis vil det imidlertid være formålstjenligt at arbejde med et lille luftoverskud for at kunne kompensere for kortvarige svingninger i forholdet mellem gas og luft som følge af svingninger i gas-35 trykket og lignende. Luftmængden, der blandes med den brændbare gas for at danne den brændbare blanding, er derfor fortrinsvis mellem 1-1,2, især ca. 1,1 gange den

DK 162952B

6 luftmængde eller anden oxygen-indeholdende gas, der støkiometrisk kræves til fuldstændig forbrænding af den brændbare gas.

5 Det har også vist, at gasbrænderens geometriske form er af stor betydning i apparatet ifølge opfindelsen. Ved en særlig foretrukken udførelsesform har apparatets forbrændingskammer og gasbrænder i hovedsagen form af et par ko-aksiale cylindre, og åbningerne i gasbrænderen er anbragt 10 i dennes cylindriske væg for at kunne brænde den brændbare blanding i en cylindrisk flammefront omkring gasbrænderen. Denne cylindriske flammefront medfører, at der opnås en særdeles god varmeoverførsel fra flammen til den cylindriske væg i forbrændingskammeret, der, når appara-15 tet er i brug, er neddykket i væske i væskekammeret, således at der opnås en meget effektiv varmeoverførsel fra flammen til denne væske. Såfremt den cylindriske brænder har en endevæg, kan denne enten være forsynet med åbninger eller ikke være forsynet med åbninger, d.v.s. den cy-20 lindriske brænder kan have åbninger alene i sidevæggen eller i både denne og endevæggen. Også andre former for gasbrænderen kan anvendes; f.eks. kan gasbrænderen være konisk, keglestubformet eller halvkugleformet eller have form af en halvkugle, som skæres af et plan, der er pa-25 rallel med bundfladen.

Imidlertid har det vist sig, at en cylindrisk gasbrænder med åbninger alene i sidevæggen er den mest effektive form. For at sikre en god varmeoverførsel til forbræn-30 dingskammerets væg har den del af forbrændingskammeret, der omgiver gasbrænderen, fortrinsvis i hovedsagen samme form som brænderen. Det er klart, at den cylindriske flammefront, der kan opnås, når apparatet anvender en cylindrisk gasbrænder, naturligvis ikke kan opnås ved en 35 konventionel gasbrænder, hvor ren brændbar gas udsendes fra dysen, da den flammefront, der dannes af sådan en gasbrænder, altid vil være i hovedsagen konisk. Ved en

DK 162952B

7 neden for under henvisning til tegningen nærmere beskrevet særlig foretrukken udførelsesform ifølge opfindelsen har forbrændingskammeret form af en cylinder med en oven på denne anbragt opad konvergerende keglestub, udstrøm-5 ningsledningens indløb er forbundet med den smalle ende af forbrændingskammerets keglestubafsnit, gasbrænderen har form af en cylinder, der i det væsentlige er koaksial med forbrændingskammerets cylindriske afsnit, og gasbrænderens åbninger er anbragt i gasbrænderens cylindriske 10 væg for at kunne brænde den brændbare blanding i en cylindrisk flammefront omkring gasbrænderen.

Apparatet ifølge opfindelsen omfatter også en særlig type udstrømningsledning til at opnå en meget effektiv varme-15 overførsel fra forbrændingsprodukterne til væsken i væskekammeret. Den del af udstrømningsledningen, der virker som varmeveksler, har et stigrør, der strækker sig opad fra forbrændingskammeret, og en skrueformet sektion, der strækker sig nedefter fra stigrørets øvre ende. Det har 20 vist sig, at der med denne form for udstrømningsledning opnås den mest effektive varmeoverførsel fra forbrændingsprodukterne til væsken i væskekammeret, idet den skrueformede sektions hældning nedefter bidrager til at forhøje varmeoverførselskoefficienten ved konvektion (da 25 varmevekslerens koldeste sidst i strømningsretningen liggende sektion er i berøring med det koldeste vand, som ligger i væskekammerets nederste del) og derfor til højere virkningsgrad af varmeveksleren. Den nederste ende af udstrømningsledningens skrueformede sektion er fortrins-30 vis anbragt tæt ved væskekammerets nederste del. Da det vand, der varmes op af udstrømningsledningen, er tilbøjelig til at stige op i væskekammeret, er det formålstjenligt, at varmevekslerens nedre ende forløber tæt ved væskekammerets nederste del for at sikre, at der ikke under 35 varmeveksleren efterlades en større kold væskemængde, der derved ville forblive uopvarmet.

DK 162952 B

8

Den afkøling af forbrændingsprodukterne, der finder sted i udstrømningsledningens varmeveksler, kan medføre kondensation af væske fra forbrændingsprodukterne. Af indlysende grunde må dette kondensat på en eller anden måde 5 kunne tømmes ud af udstrømningsledningen. Til dette formål har udstrømningsledningen i apparatet ifølge opfindelsen fortrinsvis en kondenslås til udladning af kondensat, der dannes ved afkøling af forbrændingsprodukterne i varmeveksleren, og denne kondenslås omfatter en første 10 ledning, der strækker sig nedefter fra den skrueformede sektions nedre ende, en anden ledning, der strækker sig opefter fra den første lednings nedre ende, og en udtømningsledning, der strækker sig nedefter fra et område tæt ved forbindelsen mellem den første og anden ledning, og 15 som omfatter en U-bøjning til at opsamle kondensvand og forhindre, at der slipper forbrændingsprodukter ud gennem udtømningsledningen.

Til apparatet ifølge opfindelsen vil der naturligvis nor-20 malt høre en væsketilgangsledning til at forsyne væskekammeret med væske. En del af denne væsketilgangsledning er fortrinsvis i berøring med en del af den uden for væskekammeret liggende del af udstrømningsledningen således, at der overføres varme fra de forbrændingsprodukter, 25 der strømmer gennem udstrømningsledningen til væsken i væsketilgangsledningen.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, der viser et lodret snit gennem apparatet 30 ifølge opfindelsen.

Apparatet 10 omfatter et i det væsentlige cylindrisk hus eller vandtank 12 af konventionel art, bortset fra den manglende centrale lodrette udløbsledning. Som for en 35 konventionel gasvandvarmer er tanken 12 omgivet af en udvendig cylinder 14, og en ringformet isolationskappe 16 er anbragt imellem tanken 12 og den udvendige cylinder 14

DK 162952 B

9 til formindskelse af tankens varmetab. Den øverste ende af den udvendige cylinder 14 er aflukket af en endeplade 18, og isolationskappen 16 opfylder også rummet imellem endepladen 18 og den hosliggende øverste endevæg af tan-5 ken 12 for at formindske varmetabet fra tankens endevæg.

Den nederste ende af den udvendige cylinder 14 strækker sig nedad forbi enden af tanken 12 og er lukket af en bundplade 20, der hviler på et gulv eller en anden passende understøtningsflade for hele apparatet. En foring 10 22 af samme isolationsmateriale som kappen 16 er anbragt oven over bundpladen 20 for at formindske dennes varmetab.

Til den nederste endevæg 24 af tanken 12 er der fastgjort 15 et drænrør 26 med en håndbetjent ventil 28, der normalt er lukket, men som kan åbnes til udtømning af tanken 12.

Under normal drift er tanken 12 helt fuld af vand. Det centrale parti af den nederste endevæg 24 er plan og har en central cirkulær åbning, der er omgivet af en plan 20 flange 30, der danner en del af den nederste endevæg af et forbrændingskammer 32. Forbrændingskammeret 32 ligger helt inden i tanken 12 og har en cylindrisk/konisk form med den cirkulære plade 30 som grundflade. En cylinderformet sidevægsektion 34 strækker sig opad fra periferien 25 af pladen 30, og en øverste, opad hældende keglestubformet sektion 36 strækker sig op fra den cylinderf ormede sektion 34. De forskellige sektioner af forbrændingskammeret 32 omslutter et cylindrisk/konisk forbrændingskammer 38. Inde i forbrændingskammeret 38 er anbragt en gas-30 brænder 40, der er udformet som en hul cylinder, der er lukket ved sin øverste ende, men er åben ved sin nederste ende. Gasbrænderen 40 strækker sig nedad gennem den centrale cirkelformede åbning i den nederste endevæg 24 og har en flange 42, der strækker sig radialt udad under 35 flangen 30. Den cylinderformede væg af gasbrænderen 40 har et stort antal små huller til at tilvejebringe en fluidumforbindelse imellem det indre af den hule cylin-

DK 162952B

10 derformede gasbrænder 40 og forbrændingskammeret 38 uden for brænderen.

Under drift af apparatet tilføres der en brændbar blan-5 ding af naturgas og luft under tryk til det indre af gasbrænderen 40 fra en blæser 46, der er anbragt imellem den nederste endevæg 24 af tanken 12 og grundpladen 20. Til skabelse af en gastæt forbindelse mellem kompressoren 46 og det indre af gasbrænderen 40 har kompressoren ved sin 10 udløbsende en flange 47, der kan fastgøres til flangen 42 for gasbrænderen 40. Flangen 30 er forsynet med fire ækvidistant beliggende gevindstudse 44, der strækker sig nedad gennem (ikke viste) boringer i flangerne 42 og 47 på gasbrænderen 40 og blæseren 46. Bolte 42 er indskruet 15 på de nederste ender af studsene 44 til samling af flangerne 30, 42 og 47 og dannelse af en gastæt forbindelse mellem blæseren 46 og det indre af gasbrænderen 40. Der kan naturligvis indsættes (ikke viste) pakskiver imellem flangerne 30, 42 og 47 til opnåelse af tætsluttende pak-20 ninger.

Blæseren 46 er af konventionel art, eksempelvis en vinge-pumpe eller en ventilator, der skal kunne pumpe en brændbar gas uden risiko for eksplosion, såfremt blandingen af 25 naturlig gas og luft finder sted opstrøms for kompressoren. Kompressoren 46 drives af en (ikke vist) elektromotor.

Blæseren 46 indtrækker luften fra en luftindløbsledning 30 48. Dennes (ikke viste) indløbsende er fortrinsvis an bragt uden for bygningen, i hvilken apparatet er installeret, så at den indtrukne luft bliver ukonditioneret yderluft og ikke allerede konditioneret luft. Det parti af ledningen 48, der ligger op imod hovedparten af appa-35 ratet 10, omfatter en vandret gren, der afsluttes oven over den øverste endeplade 18, en lodret gren, der strækker sig nedad imellem de cylinderformede vægge af tanken 11

DK 162952B

12 og den udvendige cylinder 14 inden i isolationskappen 16, samt en anden vandret gren, der strækker sig hen til indløbet for blæseren 46. (Ledningen 48 kan eventuelt udformes som en simpel vandret ledning, der strækker sig 5 ud fra blæseren 46 som en slags udvidelse af den viste anden vandrette gren). Ledningen 48 består af polyvinyl-chlorid og har ingen ud fra den cylinder formede væg af den udvendige cylinder 14 ragende dele, der kunne beskadiges under transport eller efter installationen af skø-10 desløse håndværkere.

En håndbetjent spjældventil 50 er anbragt i den anden vandrette gren af røret 48 (men kan også anbringes i den lodrette gren af ledningen 48) til justering af gas/luft-15 forholdet i blandingen fra blæseren 46 til gasbrænderen 40, hvilken ventil 50 er tilgængelig via et (ikke vist) aftageligt panel i den udvendige cylinder 14, ud for hvilket der naturligvis er tilvejebragt en tilsvarende åbning i isolationskappen 16. Placeringen af ventilen 50 20 skal muliggøre en let justering af ventilen af installatøren, men vanskeliggøre en senere tilgængelighed for andre personer for at sikre, at uøvede personer ikke forsøger at justere ventilstillingen, hvilket kunne resultere i en ufuldstændig forbrænding af naturgassen eller 25 andre uønskede følger. Naturgassen tilføres blæseren 46 via en gasledning 52, der er forsynet med en gasventil 53. Ledningen 52 skærer den anden vandrette gren af røret 48 umiddelbart ud for indløbet til kompressoren 46.

30 Foruden gasbrænderen 40 indeholder forbrændingskammeret 38 en elektrisk tændanordning 54 af konventionel art, der anvendes på konventionel måde til antænding af den brændbare gas/luft-blanding, der strømmer ud fra gasbrænderen 40, og en konventionel flammesensor 56, der tjener til at 35 overvåge, at den fra gasbrænderen 40 udstrømmende gas/-luft-blanding er blevet korrekt antændt af tændanordnin-gen 54. Flammesensoren 56 beskrives nærmere nedenfor.

DK 162952 B

12 (Eventuelt kan tændanordningen 54 og flammesensoren 56 kombineres i et enkelt organ, der kan foretage begge funktioner).

5 De ved forbrænding af gas/luft-blandingen i forbrændings-kammeret 38 frembragte forbrændingsprodukter passerer gennem en udløbsledning, der omfatter en varmeveksler, der omfatter et stigrør 58, der er forbundet med den øverste smalle ende af og strækker sig lodret opad fra 10 den keglestubformede sektion 36 af forbrændingskammeret 32, og en skruelinieformet sektion 60, der strækker sig nedad fra den øverste ende af stigrøret 58. Stigrøret 58 ligger langs aksen af tanken 12, og aksen af den skruelinief ormede sektion 60 falder sammen med denne akse. Det 15 har vist sig, at denne udformning af varmeveksleren tilvej ebringer en meget effektiv varmeoverføring fra forbrændingsprodukterne til vandet i tanken 12, fordi den nedadgående form af den skruelinieformede sektion 60 bidrager til en større konvektionsvarmeoverføringskoeffi-20 cient (da den koldeste nedstrøms sektion af varmeveksleren er i berøring med det koldeste vand ud for bunden af tanken 12) og derved til en højere virkningsgrad af varmeveksleren. Det bemærkes, at den nederste ende af den skruelinieformede sektion 60 ligger tæt ved tanken 12’s 25 bund 24. Da det af varmeveksleren opvarmede vand søger at stige op i tanken 12, er det ønskeligt, at den nederste ende af varmeveksleren strækker sig ud for bunden af tanken 12 for at sikre, at der ikke efterlades en større mængde koldt vand under varmeveksleren og dermed undgår 30 opvarmningen. Forbrændingsprodukterne forlader den nederste ende af varmevekslerens skruelinieformede sektion 60 og passerer igennem et yderligere parti, der virker som en kondensatopfanger, og som omfatter en første lodret sektion 60, der strækker sig nedad fra den nederste ende 35 af den skruelinieformede sektion 60 igennem bunden 24 af tanken 12, en kort vandret strækning 64, der strækker sig ind i isolationskappen 16, og en anden, lang lodret sek- 13

DK 162952B

tion 66, der strækker sig lodret opad fra den vandrette sektion 64 gennem isolationsmaterialet 16 og igennem en åbning i den øvers te endeplade 18. Fra den øverste ende af den anden lodrette sektion 66 fører en vandret sektion 5 68 forbrændingsprodukterne ud af den bygning, i hvilken apparatet er installeret.

(Eventuelt kan den lodrette sektion 66 og/eller den vandrette sektion 68 helt udelades). Placeringen af den anden 10 lodrette sektion 66 inde i isolationskappen 16 tjener til at forhindre en tilfældig beskadigelse af den anden lodrette sektion, som beskrevet for luftindløbsledningen 48.

En vandtilgangsledning 70 for tanken 12 passerer igennem 15 en åbning i den øverste endeplade 18 og derefter lodret nedad inden i den anden lodrette sektion 66 af udløbsledningen, langs den første vandrette sektion 64 af udløbsledningen og derefter lodret opad igennem en åbning i bunden 24 af tanken 12 og ind i dennes indre. Disposi-20 tionen af vandtilgangsledningen 70 i sektionerne 66 og 64 muliggør en modstrømning af vandet igennem ledningen 70 i forhold til forbrændingsprodukternes udstrømning gennem sektionerne 66 og 64 og muliggør en varmeveksling mellem forbrændingsprodukterne og vandet til forvarmning af det 25 i tanken 12 indstrømmende vand og en yderligere afkøling af forbrændingsprodukterne til forøgelse af apparatets virkningsgrad. Vandtilgangsledningen 70 har på det sted, hvor den træder ind i udstødningsledningen, en U-formet bøjning 72, der formindsker tendensen for det vand, der 30 er opvarmet ved varmevekslingen, fra at stige op i det over den øverste endeplade 18 liggende parti af vandtilgangsledningen 70. En sådan tilbagestrømning af vand er naturligvis uønsket, da den ville føre til varmetab og derved nedsætte apparatets virkningsgrad. Endvidere kunne 35 den resulterende lækning af varmt vand ind i koldtvands-systernet skabe uønskede ændringer af vandtemperaturen.

DK 162952 B

14

Den afkøling af forbrændingsprodukterne, der optræder i varmeveksleren 58, 60 og i udstrømningsåbningen bevirker en kondensation af væske fra forbrændingsprodukterne, og det resulterende kondensat passerer ind i den første 5 vandrette sektion 64. Den af sektionerne 62, 64 og 66 dannede U-form virker således som en kondensatopfanger.

En drænledning 74 strækker sig nedad fra den første vandrette sektion 64 til uddræning af kondensatet fra denne. Drænledningen 74 har en U-formet bøjning under den første 10 vandrette sektion 64, der hurtigt opfyldes med kondensat, når apparatet er i drift, og kondensatet i den neder s te del af U-bøj ningen virker som en væskelås til at forhindre en udstrømning af forbrændingsprodukterne gennem drænledningen 74. Den (ikke viste) udløbsende af drænled-15 ningen 74 er forbundet med en passende drænledning.

Som nævnt virker apparatet 10 både som en vandvarmer og en rumopvarmningsovn. En vandudløbsledning 76 strækker sig fra det indre af tanken 12 gennem tankens øverste en-20 devæg og igennem den øverste endeplade 18. Vandudløbsledningen 76 virker til at frembringe varmt vand til husholdningsbrug, som skematisk vist ved en afgreningsled-ning. En anden grenledning 80 strækker sig ud fra vandudløbsledningen 76 med en kort strækning over den øverste 25 endeplade 18 og virker som vandtilgangsledning til at tilføre varmt vand fra tanken 12 til vandindløbet af en rumopvarmningsenhed, der omfatter en anden varmeveksler i form af en slange 82, der er anbragt inden i et rør 84, som udgør en del af rørsystemet af et konventionelt rum-30 opvarmningssystem med en tvungen luftcirkulation. Der presses luft ind over slangen 82 ved hjælp af en termostatstyret blæser 86 (kun vist skematisk). Vand strømmer ud fra slangen 82 og føres tilbage til tanken 12 via en vandreturledning 88, der griber ind i vandtilgangslednin-35 gen 70 en kort strækning oven over den øverste endeplade 18. Derved strømmer der vand tilbage fra slangen 82 til tanken 12 gennem den sektion af vandtilgangsledningen 70,

DK 162952 B

15 der ligger inden i udstrømningsledningens sektioner 66 og 64 i modstrøm til og modtagende varme fra forbrændingsprodukterne, der strømmer igennem disse sektioner af ud-strømningsledningen. Det forstås, at apparatet 10 også 5 kan benyttes i forbindelse med en fodpanelradiator eller en anden type varmtvandsrumopvarmningsanlæg.

Dimensionerne af apparatet 10 varierer naturligvis væsentligt som funktion af forskellige faktorer, især det 10 ønskede termiske udbytte. Et typisk husholdningsapparat til frembringelse af 29,3 kilowatt kan omfatte en tank 12 med et rumfang på ca. 150 1 og en diameter på ca. 45 cm.

3

Under stabil drift vil en sådan enhed forbruge 2,83 m 3 naturgas pr. time og ca. 310 m luft pr. time, under for-15 udsætning af, at luftmængden indstilles til den optimale værdi på ca. 10% over den støkiometrisk påkrævede værdi til forbrænding af gassen. Gas/luft-blandingen presses af kompressoren 46 ved et tryk på ca. 10 cm vandsøjle ind i det indvendige kammer af gasbrænderen 40. Det bemærkes, 20 at dette driftstryk er væsentligt større end det tryk, der anvendes til at tilføre luft til de fleste gasovne, fordi strømningsmodstanden fra åbningerne i gasbrænderen og fra varmeveksleren 58, 60 kræver et væsentligt større driftstryk. Det cylinderformede parti af gasbrænderen 40 25 har en længde på ca. 10 cm og en diameter på ca. 5,5 cm.

De øverste 7,5 cm af gasbrænderens cylinderformede væg er perforeret med åbninger med en diameter på ca. 0,9 mm (som dog kan variere inden for området 0,5-1,5 mm), hvilke huller er fordelt som en rektangulær rist med mellem-30 rum på ca. 1,8 mm. Åbningerne danner linier parallelle med aksen af den cylinderformede gasbrænder 40 og cirkler omkring gasbrænderen. Varmevekslerens skruelinieformede sektion 60 består af et rør af rustfrit stål med en diameter, der ikke overstiger 5 cm, og med en total længde 35 på ca. 9 m.

DK 162952 B

16

Det har vist sig, at en enhed på 29,3 kilowatt med de ovennævnte dimensioner har en stabil virkningsgrad på over 95%, og forsøg viser, at den årstidbestemte virkningsgrad eller driftsvirkningsgraden af apparatet er ca.

5 90%. Som følge af apparatets simple udformning er det væ sentligt mindre kostbart at bygge end andre konventionelle højeffektive gasovne og gasvandvarmeranlæg. De forbrændingsprodukter, der forlader apparatet, har et lille nitrogenoxid-indhold, sandsynligvis som følge af de nær-10 mest støkiometriske forbrændingsbetingelser i forbrændingskammeret 38, der er muliggjort ved reguleringsmuligheden for gas/luft-forholdet. Apparatet kræver ingen skorsten, men forbrændingsprodukterne fra udløbsledningen kan afkastes gennem korrosionsmodstandsdygtige rør gennem 15 enhver passende ydervæg af den bygning, i hvilken apparatet er installeret. Det bemærkes, at den kombinerede stabile virkningsgrad af vand- og rumopvarmningen på ca.

95% er større end for hidtil tilgængelige kombinerede anlæg.

20

Om ønsket kan varmeslangen 82, røret 84 og blæseren 86 naturligvis erstattes af et eller flere konventionelle vandfyldte radiatorer til rumopvarmningsformål, idet der i figuren blot er vist et system med tvungen luftcirku-25 lation af den enkle grund, at dette system er det mest anvendte til rumopvarmning. Det er klart, at det ved anvendelse af vandfyldte radiatorer vil være nødvendigt at forsyne vandudløbsledningen 76 eller returledningen 88 med en cirkulationspumpe for at få vandet til at cirkule-30 re gennem radiatorerne. (Selv om det ikke er vist i figuren, vil en cirkulationspumpe sædvanligvis også være nødvendig i et system med tvungen luftcirkulation).

Alle de væsentligste af apparatet 10’s egenskaber er al-35 lerede blevet beskrevet. For at opnå den størst mulige driftsikkerhed under anvendelse i boliger er det hensigtsmæssigt, at apparatet er forsynet med diverse sik-

DK 162952B

17 kerhedsindretninger til at afbøde eventuelle fejl i udstyret og usædvanlige driftsbetingelser. Som allerede nævnt, er forbrændingskanuneret 38 forsynet med en flammesensor 56 til at opdage, hvis der ingen flamme findes som 5 følge af enten fejl i tændanordningen 54 eller mangelfuld tilførsel af fornødne gasmængder, fordi blæseren 46 ikke virker tilfredsstillende. Opdager flammesensoren, at der ingen flamme findes, mens blæseren 46 skulle være i gang, tjener sensoren 56 til at lukke en kontakt (ikke vist), 10 som slår blæseren fra. Tilsvarende er luftindløbsledningen 48 forsynet med en tryksensor (ikke vist) i nærheden af blæseren 46' s indsugning. Når blæseren arbejder normalt forekommer der en væsentlig sugning i luftindløbsledningen 48, og hvis sugningen i denne ledning er util-15 strækkelig, betyder det, at blæseren ikke arbejder korrekt, og i dette tilfælde tjener tryksensoren derfor til at slå blæseren fra. Tryksensoren tjener også til at slå blæseren fra, hvis undertrykket i ledningen 48 bliver for stort, fordi luftindtaget til ledningen er blevet til-20 stoppet af sammenstyrtet materiale eller andet materiale.

25 30 35

Claims (7)

1. Apparat (10) til forbrænding af en brændbar gas, som 5 omfatter: et hus (12), som indvendigt har et væskekammer til væske; et i væskekammeret anbragt hult, væsketæt forbrændings-10 kammer legeme (32) med et indre forbrændingskammer (38); en udstrømningsledning (58, 60, 62, 64, 66, 68) med et indløb, som er forbundet med forbrændingskammeret (38), og et udløb til forbrændingsprodukternes afstrømning fra 15 apparatet, hvorved udstrømningsledningen (58, 60, 62, 64, 66, 68) omfatter en varmeveksler (58, 60) til udveksling af varme med de forbrændingsprodukter, der dannes ved forbrændingen i forbrændingskammeret (38), og denne varmeveksler (58, 60) omfatter en skrueformet sektion (60), 20 der strækker sig ned gennem væskekammeret; en gasbrænder (40), som er anbragt i forbrændingskammeret (38); og 25 en blæser (46) til at tilføre gasbrænderen (40) brændbar gas, kendetegnet ved, at 30 gasbrænderen er hul med vægge, der omgiver et indre kammer, og åbninger, der gennembryder disse vægge således, at der dannes fluidkommunikation mellem gasbrænderens (40) indre kammer og forbrændingskammeret uden for gasbrænderen (40); blæseren (46) er indrettet til at føre en 35 brændbar blanding af den brændbare gas og luft under tryk ind i gasbrænderens (40) indre kammer; blæseren (46) har et blandingsreguleringsorgan (50) til regulering af bian- DK 162952 B dingens gas/luft-forhold; åbningerne i gasbrænderen (40) er dimensioneret således, at den brændbare blandings forbrænding i forbrændingskanuneret uden for gasbrænderen ikke antænder den brændbare blanding i gasbrænderens (40) 5 indre kammer; og varmeveksleren (58, 60) omfatter et stigrør (58), der strækker sig opad fra forbrændingskammeret, hvorved den skrueformede sektion (60) strækker sig nedefter fra stigrørets (58) øvre ende.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forbrændingskanuneret (38) ikke har anden tilgang end gasbrænderen (40) og ingen anden udgang end udstrømningsledningen (58, 60, 62, 64, 66, 68).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at blandingsreguleringsorganet (50) er indrettet til at danne en brændbar blanding med en luftmængde på 1-1,2 gange den luftmængde, der kræves til fuldstændig forbrænding af gassen i den brændbare blanding. 20

4. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved, at forbrændingskammeret har form af en cylinder (34), der går over i et opad konvergerende keglestubafsnit (36), at udstrømningsledningens (58, 60, 25 62, 64, 66, 68) indløb er forbundet med den smalle ende af forbrændingskammerets (38) keglestubafsnit (36), at gasbrænderen (40) har form af en cylinder, der i det væsentlige er koaksial med forbrændingskammerets (38) cylindriske afsnit, og at gasbrænderens (40) åbninger er 30 anbragt i gasbrænderens (40) cylindriske væg med henblik på at kunne brænde den brændbare blanding i en cylindrisk omkring gasbrænderen (40) liggende flammefront.

5. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-4, k e n- 35 detegnet ved, at gasbrænderens (40) åbninger har en diameter i området mellem 0,5-1,57 mm og er fordelt på en rektangulær rist med en indbyrdes afstand på ca. 1,78 mm. DK 162952 B

6. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-5, kendetegnet ved, at udstrømningsledningen omfatter en kondenslås (62, 64, 66, 74) til dræning af kondensat, der dannes ved afkøling af forbrændingsprodukterne i var- 5 meveksleren (58, 60), og at denne kondenslås (62, 64, 66, 74. omfatter en første ledning (62), der strækker sig nedefter fra den skrueformede sektions nedre ende, en anden ledning (66), der strækker sig opefter fra den første lednings (64) nedre ende, og en udtømningsledning (74), 10 der strækker sig nedefter fra et område tæt ved forbindelsen mellem den første og anden ledning (64, 66), og som omfatter en U-bøjning til at opfange kondensvand og forhindre, at der slipper forbrændingsprodukter ud gennem udtømningsledningen (74). 15

7. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-6 med en væsketilgangsledning (70) til at forsyne væskekammeret med væske, kendetegnet ved, at en del af væsketilgangsledningen (70) er i berøring med en del af den 20 uden for væskekammeret liggende del af udstrømningsledningen således, at der overføres varme fra de forbrændingsprodukter, der strømmer gennem udstrømningsledningen (58, 60, 62, 64, 66, 68) til væsken i væsketilgangsledningen (70). 25 30 35