DK167631B1 - Opvarmningsindretning - Google Patents

Description

DK 167631 B1

OPVARMNINGSINDRETNING

Den foreliggende opfindelse vedrører en opvarmningsindretning, bestående af en brænder af den type, som har fuld 5 forudblanding og mekanisk træk og som har et blandingskammer, til hvilket der er forbundet en lufttilførselsledning og en brændstofforsyning, og hvilket blandingskammer har en forbrændingsplade, som er forsynet med gennemgangsåbninger og som støder op til et forbrændingskammer, i hvilket der 10 er placeret en varmeudveksler i en vis afstand fra forbrændingspladen, og gennem hvilken det medium, som skal opvarmes, passerer. Til forbrændingskammeret er der tilsluttet et aftræk.

15 Sådanne opvarmningsindretninger er kendte, for eksempel fra hollandsk patentansøgning nr. 7906458. Sådanne brændere arbejder med et bestemt gas/luft-blandingsforhold for at opnå en god forbrænding med det højest mulige udbytte. For at tilpasse varmeproduktionen til varmeefterspørgslen bliver 20 mængden af gas varieret, således at mængden af luft, der bliver tilført, også må varieres, for at man kan opnå det ønskede blandingsforhold. Det problem, som opstår ved en sådan modulationsstyring, består i, at ved en minimal belastning på opvarmningsindretningen, det vil sige, når der 25 kun bliver tilført en lille mængde brændstof og der som konsekvens heraf kun bliver tilført en lille mængde forbrændingsluft, vil varmeoverføringsfladen i varmeudveksle-ren være forholdsvis stor i forhold til mængden af aftræksgas, som passerer hen over den igennem opvarmningsindret-30 ningen. Resultatet af dette er, at ved den minimale belastning vil aftræksgasserne blive kølet i væsentlig grad, endda til ned under dugpunktet, så der optræder kondensation. Hvis udformningen ikke er egnet til kondensation, eller hvis kondensatet ikke kan udledes, fordi indretningen er 35 monteret på et sted, som er uegnet herfor, vil forekomsten af kondensation være et uønsket fænomen, der bør undgås.

UIV 10/00 I D I

2

Formålet med den foreliggende opfindelse er at frembringe en opvarmningsindretning af den i indledningen nævnte type, ved hvilken det ovennævnte problem er undgået på en simpel 5 og effektiv måde.

Dette formål bliver opnået ifølge opfindelsen derved, at der findes midler til at variere den effektive varmeover-føring fra aftræksgasserne til varmeudveksleren i afhængig-10 hed af belastningen på opvarmningsindretningen.

På denne måde kan overførslen af varme fra aftræksgasserne til varmeudveksleren blive reduceret, når opvarmningsindretningen fungerer ved den minimale belastning. Som resul-15 tat heraf vil aftræksgasserne ikke blive afkølet til en temperatur under deres dugpunkt, og der vil ikke forekomme nogen kondensation.

Ved en første udførelsesforra for indretningen ifølge opfin-20 delsen omfatter midlerne til at variere den effektive var-meoverførsel fra aftræksgasserne til varmeudveksleren en yderligere lufttilførselsledning, som fører ind i forbrændingskammeret i rummet mellem varmeudveksleren og forbrændingspladen, og der findes midler, som sikrer, at mængden 25 af luft, som gennem denne tilførselsledning bliver ført direkte ind i forbrændingskammeret, bliver reguleret i afhængighed af belastningen på opvarmningsindretningen.

Tilførsel af en yderligere mængde af luft direkte ind i 30 forbrændingskammeret, når. der er en lav belastning på opvarmningsindretningen, betyder, at aftræksgasserne bliver blandet med den koldere omgivende luft, før de kommer i kontakt med varmeudveksleren. Varmeudveksleren kommer således i kontakt med en volumenmæssigt større strøm af af-35 træksgasser med det resultat, at der bliver afgivet en mindre mængde varme per mængdeenhed af aftræksgasser. Den DK 167631 B1 3 tilførte omgivende luft skal blandes med aftræksgasserne på dette sted på en sådan måde, at temperaturen af disse aftræksgasser ikke falder under dugpunktet. Den større volumengennemstrømning gennem forbrændingskammeret eller den 5 kortere opholdstid for aftræksgasserne i forbrændingskammeret vil imidlertid få tabene i aftrækket til at vokse. Der vil blive gjort enhver indsats for at sikre, at dette tab i aftrækket ved en lav belastning på opvarmningsindretningen vil blive tilnærmelsesvis det samme som tabene i aftrækket 10 ved den maksimale belastning på opvarmningsindretningen, når der ikke bliver tilført omgivende luft til forbrændingskammeret .

Ifølge en foretrukken udførelsesform for opfindelsen er den 15 ekstra lufttilførselsledning en grenledning fra lufttilførselsledningen, som fører til brænderen.

Ifølge opfindelsen er forbrændingskammeret ved den ydre pe-20 riferi forsynet med en ledning, til hvilken lufttilførselsledningen er forbundet, og som står i forbindelse med forbrændingskammeret gennem et antal indgangsporte i forbrændingskammerets væg. Herved bliver den ekstra omgivende luft indført i forbrændingskammeret på en sådan måde, at den 25 bliver jævnt fordelt, hvorved der bliver frembragt en homogen blanding, som strømmer forbi varmeudveksleren.

Midlerne til regulering af mængden af luft, som tilføres forbrændingskammeret, kan fortrinsvis udgøres af en styre-30 ventil, der er monteret i den ekstra lufttilførselsledning, og som bliver styret ved hjælp af temperaturen af de afgående aftræksgasser.

Ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen kan midlerne 35 til at variere den effektive varmeoverførsel fra aftræksgasserne til varmeudveksleren bestå af en skillevæg, som er 4 UK ib/bJi d1 placeret i forbrændingskammeret og som strækker sig i det væsentlige i strømningsretningen for aftræksgasserne, således at den deler den del af forbrændingskammeret, der indeholder varmeudveksleren, i to afdelinger; en afdeling som 5 har en åben forbindelse til aftrækket, og en anden afdeling som kan afspærres overfor aftrækket ved hjælp af en ventil, der bliver styret i afhængighed af belastningen på opvarmningsindretningen .

10 Opfindelsen vil blive forklaret mere detaljeret under henvisning til tegningen, på hvilken; fig. 1 viser en første udførelsesform for opfindelsen, og 15 fig. 2 viser en anden alternativ udførelsesform for op findelsen.

Fig. 1 og 2 viser en opvarmningsindretning til opvarmning af et medium, angivet i sin helhed ved henvisningsbetegnel-20 sen 1, og omfattende en brænder, som består af et blandingskammer 2, til hvilket der er forbundet en lufttilførselsledning 3 og en brændstoftilførselsledning 4 på den ene side, og som er afgrænset til den anden side af en forbrændingsplade 5, der er forsynet med gennemgangs åbninger. I 25 blandingskammeret er der i nogen afstand fra forbrændingspladen 5 placeret en perforeret plade 6, som kan fordele gas/luft-blandingen jævnt og som kan dæmpe eventuelle turbulenser.

30 Forbrændingspladen afgrænser til den anden side et forbrændingskammer 7, som indeholder en varmeudveksler i form af et med finner forsynet rør, gennem hvilket det medium strømmer, der skal opvarmes. Forbrændingskammeret er endvidere forsynet med et aftræk 9, og en yderligere perforeret 35 plade 10 er anbragt mellem aftrækket 9 og varmeudveksleren 8 med det formål at opnå en jævn strømning af aftræksgas- DK 167631 B1 5 serne forbi varmeudveksleren 8.

For at opnå mekanisk frembragt træk gennem opvarmningsindretningen er lufttilførselsledningen 3 forbundet til en 5 blæser 11, medens en styreventil 12 er placeret i lufttilførselsledningen for at regulere mængden af luft, som bliver tilført brænderen. Brændselstilførselsledningen er også forsynet med en gas-styreventil 13. Styreventilerne 12 og 13 bliver styret uafhængigt af hinanden, således at den 10 ønskede gas/luft-blanding altid bliver tilført brænderen. Denne modulationsstyring kan udføres på forskellige måder, der i og for sig er kendte og derfor ikke behøver at blive omtalt yderligere her.

15 Lufttilførselsledningen 3 fører til blandingskammeret 2 gennem en indgangsdyse 3a med en mundingsdel 3b. Gasledningen har også en udmunding nær ved denne mundingsdel. En deleplade 14 er placeret i blandingskammeret i en vis afstand fra mundingsdelen.

20 I udførelsesformen, der er vist i fig. 1, findes der en grenledning 15, som udgår fra ledningen 3 og er forbundet til en kanal 16, som løber rundt om forbrændingskammeret og gennem et antal indgangsporte 17 er forbundet med området i 25 forbrændingskammeret mellem forbrændingspladen 5 og varme-udveksleren.

Grenledningen 15 er forsynet med en styreventil 18, der regulerer mængden af luft, som bliver tilført forbrændings-30 kammeret i afhængighed af belastningen på opvarmningsindretningen.

Ventilen 18 kan styres på forskellige måder, for eksempel som vist på tegningen ved hjælp af en temperatursensor i de 35 udgående aftræksgasser. I stedet for at ventilen 19 bliver styret af temperaturen af aftræksgasserne, kan styringen af 6 DK Ί6/63Ί Bl ventilen 19 også ske i afhængighed af volumenmålinger eller trykmålinger af aftræksgasserne.

Styringen af ventilen 18 kan også ske, hvis dette ønskes, 5 ved hjælp af en temperatursensor i mediet i varmeudveksle-ren, eller i afhængighed af voluminet af gas.

Mængden af ekstra luft fra omgivelserne, som tilføres til forbrændingskammeret, kan blive reguleret ved indstilling 10 af ventilen 18 (eller/og ventilen 12).

Den totale styring af indretningen kan for eksempel udføres som følger, under forudsætning af at blæseren 11 fortsætter med at rotere med konstant hastighed: 15 ved maksimal belastning på indretningen er ventilen 18 lukket og ventilen 12 åben, medens gasventilen 13 er fuldt åben; 20 - når der er en nedgang i belastningen (varmeefter- spørgslen), bliver ventilen 12 lukket en lille smule; - mængden af luft, som strømmer gennem den perforerede plade 3b, synker, således at der bliver et lavere trykfald 25 hen over denne; gasventilen 13 bliver styret på basis af ændringerne i denne trykforskel, og når trykforskellen synker, bliver gasventilen 13 lukket en lille smule. Alt i alt bliver så-30 ledes kun et. lille volumen af gas/luft-blandingen tilført til brænderen; på grund af nedgangen i mængden af aftræksgasser vil temperaturen af disse gå ned i aftrækket 9, hvilket bliver 35 registreret af sensoren 19; DK 167631 B1 7 sensoren 19 får ventilen 18 til at åbne sig lidt, således at ekstra luft bliver tilført gennem åbningerne 17 ind i forbrændingskammeret. Volumenet af aftræksgas bliver som følge heraf øget, hvilket resulterer i en stigning af 5 temperaturen af aftræksgassen. Der vil blive gjort enhver indsats for at sikre en aftræksgastemperatur, der er så høj som den ved den maksimale belastning på opvarmningsindretningen, således at udgangseffekten er praktisk taget den samme ved begge belastningsbetingelser.

10

Fig. 2 viser en anden udførelsesform for opfindelsen, ved hvilken de samme dele er angivet med de samme henvisningsbetegnelser. I stedet for en ekstra lufttilførselsledning til forbrændingskammeret 7 indeholder kammeret en skillevæg 15 20, som strækker sig i det væsentlige i samme retning som strømningen af aftræksgasserne. Skillevæggen strækker sig fra aftrækket 9 til en vis afstand fra forbrændingspladen 5 og deler forbrændingskammeret 7 i to afdelinger 7a og 7b. Afdelingen 7a har en åben forbindelse til aftrækket 9, me-20 dens afdelingen 7b kan aflukkes i forhold til aftrækket ved hjælp af en ventil 21. Ventilen 21 kan for eksempel blive styret ved hjælp af en temperatursensor 22, der måler temperaturen af aftræksgasserne. Som et alternativ kan ventilen for eksempel blive styret på basis af luftmængden, som 25 strømmer ind i blandingskammeret gennem pladen 3b, eller, på basis af den tilførte mængde af gas.

Skillevæggen 20 deler også varmeudveksleren 9 i to dele 8a og 8b. Det er tydeligt, at varmeudvekslerens del 8a kun ar-30 bejder en lille smule eller overhovedet ikke, når ventilen 21 er lukket, hvilket er tilfældet, når opvarmningsindretningen fungerer ved lav belastning. Da den effektive varme-overførsel fra aftræksgasserne til mediet, som skal opvarmes, i denne belastningstilstand er reduceret, vil aftræks-35 gasserne ikke blive afkølet til under deres dugpunkt.

DK 167631 B1 8

Varmeoverførslen fra aftræksgasserne til varmeudveksleren kunne som et muligt alternativ (ikke vist) blive reduceret ved en nedsættelse af gennemstrømningsmængden af det medium, der skal opvarmes, gennem varmeudveksleren. Dette 5 kunne for eksempel blive opnået ved i ledningen for dette medium at placere et regulerbart modstandselement, som bliver styret ved hjælp af temperaturen af aftræksgassen. Dette ville betyde, at ved en lav belastning på mediet vil der strømme mindre medium gennem varmeudveksleren, og af-10 træksgasserne vil således blive kølet mindre ned.

Claims (9)

1. Opvarmningsindretning bestående af en brænder af den type, som har fuld forudblånding og mekanisk træk og som 5 har et blandingskammer (2), til hvilket der er forbundet en lufttilførselsledning (3) og en brændselstilførselsledning (4), hvilket blandingskammer har en forbrændingsplade (5), der er forsynet med gennemgangsåbninger og som støder op til et forbrændingskammer (7), i hvilket der findes en var- 10 meudveksler (8) i en vis afstand fra forbrændingspladen, og som gennemstrømmes af et medium, der skal opvarmes, hvorhos der findes et aftræk (9), som er tilsluttet til forbrændingskammeret, kendetegnet ved, at der findes midler (15,16,17,18,19,3b,12,13,20) til at variere den 15 effektive varmeoverførsel fra aftræksgasserne til varme-udveksleren i afhængighed af belastningen på opvarmningsindretningen .

2. Opvarmningsindretning ifølge krav 1, kendeteg- 20 net ved, at midlerne til at variere den effektive varmeoverførsel fra aftræksgasserne til varmeudveksleren (8) består af en ekstra lufttilførselsledning (15), som er forbundet med forbrændingskammeret (7) i området mellem varme-udveksleren og forbrændingspladen (5), og at der findes 25 midler (18, 19) til at sikre, at mængden af luft, der bliver tilført gennem denne tilførselsledning (15), bliver reguleret i afhængighed af belastningen på opvarmningsindretningen.

3. Opvarmningsindretning ifølge krav 2, kendeteg net ved, at lufttilførselsledningen til forbrændingskammeret er en grenledning (15), som udgår fra lufttilførselsledningen (3) til brænderen.

4. Opvarmningsindretning ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at forbrændingskammeret (7) DK 167631 B1 10 ved den ydre periferi er forsynet med en kanal (16), til hvilken lufttilførselsledningen er forbundet, og som står i forbindelse med forbrændingskammeret gennem et antal indløbsporte (17), der er placeret i forbrændingskammerets 5 væg.

5. Opvarmningsindretning ifølge kravene 2-4, kendetegnet ved, at lufttilførselsledningen (15) til forbrændingskammeret er forsynet med en styreventil (18), som 10 bliver styret i afhængighed af temperaturen af de afgivne aftræksgasser.

6. Opvarmningsindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at midlerne til at variere den effektive var- 15 meoverføring fra aftræksgasserne til varmeudveksleren be står af en skillevæg (20), som er placeret i forbrændingskammeret (7) og som strækker sig i det væsentlige i strømningsretningen for aftræksgasserne og deler den del af forbrændingskammeret, der indeholder varmeudveks leren, i to 20 afdelinger (7a, 7b), hvor den ene afdeling (7a) har en åben forbindelse til aftrækket (9), og den anden afdeling (7b) kan afskæres fra aftrækket ved hjælp af en ventil (21), som bliver styret i afhængighed af belastningen på opvarmningsindretningen . 25

7. Opvarmningsindretning ifølge krav 6, kendetegnet ved, at ventilen er styret ved hjælp af temperaturen af de afgivne aftræksgasser.

8. Opvarmningsindretning ifølge krav 1, kendeteg net ved, at midlerne til at variere den effektive var-meoverførsel fra aftræksgasserne til varmeudveksleren består af et regulerbart modstandselement, som er placeret i ledningen for det medium, der skal opvarmes, og som regule- 35 rer gennemstrømningen af dette medium gennem varmeudveksle-ren i afhængighed af belastningen på opvarmningsindretnin- DK 167631 B1 11 gen.

9. Opvarmningsindretning ifølge krav 8, kendetegnet ved, at modstandselementet bliver reguleret i af-5 hængighed af temperaturen af de afgivne aftræksgasser.