NL1002251C1 - Kantelbare verwarmingsketel van het niet-condenserende type en warmte- wisselaar voor een dergelijke verwarmingsketel. - Google Patents

Description

Titel: Kantelbare verwarmingsketel van het niet- condenserende type en warmtewisselaar voor een dergelijke verwarmingsketel.

De uitvinding heeft betrekking op een verwarmingsketel van de in de aanhef van de hoofdconclusie beschreven soort. Een dergelijke verwarmingsketel is bekend uit het Duitse octrooischrift 23 18 658.

5 Deze bekende verwarmingsketel omvat een branderdek, een inrichting voor het daaraan vanaf de onderzijde toevoeren van gas en lucht en een daarboven opgestelde warmtewisselaar. Het branderdek wordt gevormd door een groot aantal zich evenwijdig aan elkaar, horizontaal uitstrekkende 10 buizen. De buizen zijn aan de buitenzijde voorzien van ribben, zodanig dat de ribben van nabij elkaar gelegen buizen steeds te zamen een reeks branderopeningen tussen de buizen vormen. Door de buizen wordt tijdens gebruik koelmiddel gevoerd, waardoor de ribben steeds een 15 temperatuur houden die ongeveer gelijk is aan de temperatuur van het koelmiddel. Het door de branderopeningen stromende gas-luchtmengsel verbrandt als gevolg daarvan met relatief lage vlamtemperatuur, waardoor het gehalte NQx in de rookgassen relatief laag blijft. De warmtewisselaar is 20 eveneens uitgevoerd als een aantal zich evenwijdig aan elkaar uitsrekkende, horizontale en watervoerende buizen. Deze buizen hebben een enigszins grotere waterdoorvoerende doorsnede en zijn evenals de buizen van het branderdek voorzien van uitwendige ribben voor het vergroten van het 25 warmte-overdragend oppervlak. De buizen van de warmtewisselaar en van het branderdek staan in open verbinding met elkaar en tijdens gebruik wordt water eerst door de warmtewisselaar geleid en vervolgens door de buizen van het branderdek gevoerd voor het koelen van het branderdek.

30 Met deze bekende verwarmingsinrichting wordt ten opzichte van atmosferische branders het voordeel bereikt dat een kleinere vlamhoogte kan worden bereikt, waardoor een enigszins kleiner bouwvolume voor de verwarmingsketel kan

100225 1 J

2 worden verkregen voor een gelijke capaciteit. Bovendien produceert deze verwarmingsketel tijdens gebruik rookgassen met een laag NOx gehalte, hetgeen milieutechnisch voordelig is. De vlamhoogte en de afstand tussen het branderdek en de 5 warmtewisselaar dient echter nog voldoende groot te zijn om te verhinderen dat de warmtewisselaar zich geheel of gedeeltelijk in de vlammen uitstrekt. Bovendien heeft het branderdek een relatief grote dikte, teneinde voldoende doorstroming van water mogelijk te maken. Daardoor is de 10 verwarmingsketel toch nog relatief volumineus. Deze verwarmingsketel heeft voorts het nadeel dat deze ingewikkeld is in vervaardiging en gebruik, met name door het grote aantal buizen en afdichtingen.

Bij deze bekende verwarmingsinrichting zijn de 15 buizen van het branderdek en de warmtewisselaar vervaardigd uit koper, staal of legeringen daarvan. Daardoor wordt een goede warmte-overdracht mogelijk bij buizen met een relatief dunne wanddikte, waarbij de verwarmingsketel toch voldoende warmtecapaciteit heeft. Dit materiaalgebruik en de vorm-20 geving hebben echter als nadeel dat de brander niet modulerend kan worden uitgevoerd, omdat de kans op oxidatie van het materiaal en/of dichtslibben van de branderopeningen en/of de ruimten tussen de ribben van de warmtewisselaar daarbij onaanvaardbaar hoog zou worden. Dit betekent een 25 aanzienlijke beperking van de toepassingsmogelijkheden van een dergelijke verwarmingsketel.

Een verder nadeel is dat de verwarmingsketel slechts in één positie kan worden opgesteld. De warmtewisselaar dient zich altijd boven het branderdek uit te strekken 30 teneinde een goede stroming respectievelijk circulatie van gas en lucht, verbrandingsgassen en water door de buizen te bewerkstelligen, alsmede een goede ontluchting van de verwarmingsketel. Dit heeft als belangrijk bezwaar dat deze verwarmingsketel bijvoorbeeld niet in bestaande behuizingen 35 of verwarmingsinstallaties kan worden ingebouwd die zijn ontworpen en/of samengesteld op basis van een andere verwarmingsketel, bijvoorbeeld met atmosferische brander.

tO 0225 1.

3

Vervanging door deze bekende verwarmingsketel zal derhalve voor de fabricant of de gebruiker steeds gepaard gaan met kostbare aanpassingen aan de bestaande behuizingen en/of installaties.

5 De uitvinding beoogt een verwarmingsketel van de in de aanhef van de hoofdconclusie beschreven soort, waarbij de genoemde nadelen zijn vermeden, met behoud van de voordelen daarvan. Daartoe wordt een warmtewisselaar volgens de uitvinding gekenmerkt door de maatregelen volgens het 10 kenmerkende deel van conclusie 1.

Een verwarmingsketel volgens de uitvinding, vervaardigd uit een lichtmetaal, zoals aluminium of een aluminiumlegering, waarbij de brander een branderdek heeft dat uit plaatvormig of gaasvormig materiaal is vervaardigd 15 en van het pre-mix type is biedt het voordeel dat het branderdek zich binnen de warmtewisselaar kan uitstrekken, relatief dicht bij althans een deel van die delen die tijdens gebruik de warmte moeten overdragen aan het water dat door het of elk waterkanaal stroomt. Het branderdek 20 houdt bij gebruik een relatief lage temperatuur, waardoor het percentage NOx in de rookgassen relatief laag wordt gehouden. Relatief laag betekent in deze bijvoorbeeld minder dan 40 ppm laag NOx en 40 ppm NOx. Het lichtmetaal biedt bovendien het voordeel dat, gezien ten opzichte van de 25 bekende verwarmingsinrichting met een vergelijkbare capaciteit, een relatief grote warmtemassa aanwezig is terwijl een dergelijke warmtewisselaar eenvoudig te vervaardigen is en zeer compact kan worden uitgevoerd.

Bij een pre-mix brander van het beschreven type 30 kunnen de vlammen tijdens gebruik ten opzichte van de bekende verwarmingsinrichting relatief kort worden gehouden terwijl de vlammen bovendien relatief vast zijn. Er bestaat geen gevaar dat de vlammen tijdens gebruik zullen terugslaan in de brander. Dit biedt het voordeel dat de brander in elke 35 stand kan worden opgesteld, bijvoorbeeld met het branderdek verticaal, hellend of zodanig dat de vlammen tijdens gebruik omlaag zijn gericht. Aangezien het of elk waterkanaal 1002251.

4 zodanig is uitgevoerd dat dit in elke gebruiksstand van de warmtewisselaar althans in hoofdzaak zeifontluchtend is en de verwarmingsinrichting van het niet-condenserende type is kan een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding daardoor 5 in nagenoeg elke stand worden opgesteld en aangesloten op een aanvoer- en retourleiding van een verwarmingscircuit, zonder dat daarbij tijdens gebruik gevaar optreedt voor disfunctioneren of beschadiging van de verwarmingsinrichting of de omgeving. Daarmee wordt het voordeel bereikt dat een 10 verwarmingsketel volgens de uitvinding in allerlei verschillende behuizingen en installaties kan worden ingebouwd, zonder dat daarvoor belangrijke en kostbare aanpassingen hoeven te worden uitgevoerd. Aangezien de brander dicht op en zelfs gedeeltelijk in de warmtewisselaar 15 is opgenomen en de warmtewisselaar voorts bijzonder compact is zal een bestaande behuizing nagenoeg altijd voldoende ruimte bieden voor een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding, waarbij slechts de aanvoer- en retourleiding, de rookgasafvoer en/of de gastoevoer eventueel aangepast hoeven 20 te worden. Doordat de brander met het branderdek in de warmtewisselaar is opgenomen is dit bovendien goed beschermd tegen beschadiging en vervuiling, waardoor een goede werking ook op langere termijn wordt verzekerd. De brander kan bij een warmtewisselaar volgens de uitvinding wel modulerend 25 worden uitgevoerd en gebruikt, aangezien de verwarmingsketel als gevolg van het gebruikte materiaal en de constructie daarvan geen nadeel ondervindt.

Een verwarmingsketel volgens de uitvinding wordt daarbij bij voorkeur bovendien gekenmerkt door de 30 maatregelen volgens conclusie 3.

De eerste en tweede warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen bieden het voordeel dat daarmee voor een betere warmte-overdracht tussen de rookgassen enerzijds en het water in het of elk waterkanaal anderzijds wordt 35 verbeterd. Door positionering van de eerste warmte- overdragend oppervlak vergrotende elementen tegenover het brandervlak van de brander wordt de directe stralingswarmte 10 0225 1.

5 van de vlammen en van eventueel het brandervlak op optimale wijze overgedragen aan die eerste warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen, terwijl bij doorvoer van de verhitte rookgassen door de rookgasgang voor een optimale 5 uitwisseling van warmte tussen de rookgassen enerzijds en de tweede warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen anderzijds, en daarmee met het water in het of elk waterkanaal verder wordt verbeterd. Op deze wijze kan een warmtewisselaar voor een verwarmingsketel volgens de uitvinding 10 bijzonder compact worden uitgevoerd, terwijl toch een zeer groot warmte-overdragend oppervlak wordt verkregen en bovendien een relatief grote materiaalmassa, hetgeen warmte-technisch voordelig is. Door de eerste en tweede warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen mee te gieten 15 met de warmtewisselaar is een warmtewisselaar volgens de uitvinding eenvoudig te vervaardigen en bovendien treedt geen verlies op in een contactvlak tussen de warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen en de wand van de warmtewisselaar.

20 In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een verwarmingsketel volgens de uitvinding gekenmerkt door de maatregelen volgens conclusie 5.

Op deze wijze kan een bijzonder platte warmtewisselaar, en daarmee een compacte, eenvoudig in een 25 behuizing op te nemen verwarmingsketel worden verkregen, terwijl een brander met een relatief groot brandervlak kan worden toegepast. Juist bij een niet-condenserende verwarmingsketel is dit voordelig aangezien de lengte van de rookgasgang relatief kort kan worden gehouden, aangezien de 30 rookgassen niet tot onder het condensatiepunt mogen worden afgekoeld. Door de rookgasgang te voorzien van labyrintvormige doorgangen wordt een intensief contact verzorgd tussen de rookgassen en ten minste de tweede warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen, waardoor bij 35 die relatief korte rookgasgang toch voldoende warmte-uitwisseling plaatsvindt. Een verder, in het bijzonder giettechnisch en onderhoudsmatig voordelig aspect is dat de 10 02251.

6 brander bij wegnemen een relatief grote opening vrijgeeft, waardoor reiniging van de binnenruimte van de warmtewisselaar, indien noodzakelijk, eenvoudig mogelijk is en bovendien in de gietmal lossing van ten minste de eerste 5 warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen tegenover de brander eenvoudig te bereiken is. Doordat de rookgasgang relatief kort en breed is kan ook deze, indien nodig, eenvoudig worden gereinigd.

In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm wordt 10 een verwarmingsketel volgens de uitvinding voorts gekenmerkt door de maatregelen volgens conclusie 8.

Op deze wijze kan een verwarmingsketel worden verkregen met bijzonder kleine buitenmaten en toch een grote capaciteit, welke bovendien eenvoudig aan te brengen is in 15 allerlei verschillende behuizingen. Immers, door de relatief platte, rechthoekige vorm en kleine buitenafmetingen is de verwarmingsketel altijd kleiner qua afmetingen dan bestaande verwarmingsketels met gelijke capaciteit, terwijl bovendien de positie van de verwarmingsketel binnen de behuizing vrij 20 te kiezen is, al naar gelang de beschikbare ruimte, de positie van de aan- en afvoerleiding van het verwarmings-circuit c.q. de gewenste positie van aan- en afvoerstompen daarvoor en de positie van de aanvoerleiding voor het gas.

Door de warmtewisselaar in hoofdzaak vierkant uit te 25 voeren met een ten opzichte van de vierkantsmaat een geringe dikte wordt de verwarmingsketel bijzonder eenvoudig en multifunctioneel inzetbaar.

In een verdere voordelige uitvoeringsvorm wordt een verwarmingsketel volgens de uitvinding voorts gekenmerkt 30 door de maatregelen volgens conclusie 11.

De positionering van de aan- en afvoeraansluit-stompen op ten opzichte van de buitenzijde van de warmtewisselaar ongeveer diagonaal tegenover elkaar liggende posities, is bij elke stand van de warmtewisselaar, en 35 daarmee van de verwarmingsketel één van de aansluitstompen gelegen op een hoogte boven de andere aansluitstomp. Deze hoger gelegen aansluitstomp kan dan bijvoorbeeld steeds 1002251» 7 worden gebruikt als aansluitstomp voor de retourleiding van het daarop aan te sluiten verwarmingscircuit, terwijl de tegenoverliggende aansluitstomp dan kan worden gebruikt als aansluitstomp voor de aanvoerleiding van het verwarmings-5 circuit. Lucht in het water in het waterkanaal zal de neiging vertonen naar de bovenste aansluitstomp te stromen en kan daar eenvoudig worden afgevoerd, waardoor de zelfontluchtende werking van de verwarmingsketel verder wordt verhoogd.

10 Verdere voordelige uitvoeringsvormen zijn onder meer beschreven in de volgconclusies.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een verwarmingsinrichting, uitgerust met een verwarmingsketel volgens de uitvinding en een warmtewisselaar, kennelijk 15 geschikt voor gebruik in een verwarmingsketel of -inrichting volgens de uitvinding.

Ter verduidelijking van de uitvinding zullen uitvoeringsvoorbeelden van een verwarmingsketel en een verwarmingsinrichting, onder verwijzing naar de tekening, 20 worden beschreven. Daarin toont:

Fig. 1 een eerste aanzicht van eën verwarmingsketel volgens de uitvinding;

Fig. 2 A-D elk een doorgesneden aanzicht van een verwarmingsketel, volgens de lijn II - II in fig. 1, in een 25 viertal onderscheiden gebruiksposities;

Fig. 3 A-D elk een doorgesneden aanzicht van een verwarmingsketel, volgens de lijn III - III in fig. 2, in een viertal onderscheiden gebruiksposities; en

Fig. 4 een schematische weergave van een 30 verwarmingsinrichting, uitgerust met een verwarmingsketel volgens de uitvinding.

In fig. 1 is een aanzicht weergegeven van een verwarmingsketel 1, voorzien van een warmtewisselaar 2 met daarin een brander 3. Aan een van de brander 3 afgekeerd 35 einde van de warmtewisselaar 2 is voorts een rookgasafvoer-kap 4 aangebracht, voorzien van een aansluitstuk 5 voor een schoorsteen of dergelijke, niet weergegeven rookgasafvoer.

1002251.

8

De warmtewisselaar 2 is voorzien van een eerste 6 en tweede aansluitstomp 7 voor opname van de verwarmingsketel 1 in een verwarmingscircuit 8, zoals getoond in fig. 4. Dit zal nog nader worden beschreven.

5 Zoals duidelijk blijkt uit fig. 2 A-D en 3 A-D kan een verwarmingsketel 1 volgens de uitvinding in verschillende gebruiksstanden worden opgesteld, waarbij telkens één van de aansluitstompen 6 of 7 is gelegen op een niveau hoger dan de andere aansluitstomp 7 of 6 of althans 10 op hetzelfde niveau. De warmtewisselaar 2 omvat een gegoten lichtmetalen behuizing 9 welke een in hoofdzaak rechthoekige doosvorm heeft. De behuizing 9 omvat een eerste zijwand 10 en een daar tegenover gelegen tweede zijwand 11, beide ongeveer even groot en met een rechthoekige of ongeveer 15 vierkante vorm. De eerste 10 en tweede zijwand 11 zijn onderling aan twee tegenover elkaar gelegen zijranden verbonden door eerste 12 en tweede kopwand 13, terwijl een eindwand 14 de eerste 10 en tweede zijwand 11 en de eerste 12 en tweede kopwand 13 verbindt aan de van de 20 rookgasafvoerkap 4 afgekeerde zijde.

In de eerste zijwand 10 is nabij de eindwand 14 voorzien van een ongeveer rechthoekig venster 15 dat zich over nagenoeg de gehele breedte van de zijwand 10 uitstrekt. Het venster heeft een hoogte, dat wil zeggen een afmeting in 25 de lengterichting van de warmtewisselaar evenwijdig aan de zijwanden 10, 11, en de kopwanden 12, 13, haaks op de eindwand 14, die ongeveer overeenkomt met de halve hoogte van de betreffende eerste zijwand 10. Deze richting wordt als lengterichting aangeduid omdat dit zoals nog zal blijken 30 tijdens gebruik de stromingsrichting is van de rookgassen door de warmtewisselaar 2. Daarmee wordt niet gesteld dat dit noodzakelijkerwijs de grootste afmeting is van de warmtewisselaar 2 of van het venster 15.

Het achter het venster 15 gelegen gedeelte van de 35 binnenruimte van de warmtewisselaar 2 vormt een brander- ruimte 16. Tegenover het venster 15 is de tweede zijwand 11 voorzien van een reeks zich haaks op het vlak van de tweede 10 02 251., 9 zijwand 11 evenwijdig aan elkaar en aan de lengterichting van de warmtewisselaar 2 uitstrekkende schotten 17, welke schotten 17 eerste warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen vormen en zijn meegegoten tijdens het gieten van 5 de warmtewisselaar 2. De onderlinge afstand tussen de schotten 17 is bijvoorbeeld ongeveer gelijk aan de dikte daarvan, terwijl de hoogte van de schotten 17 bijvoorbeeld ongeveer gelijk is aan de halve afstand tussen de eerste 10 en tweede zijwand 11 in de branderruimte 16.

10 Het zich boven de branderruimte 16 tussen de twee zijwanden 10, 11 en kopwanden 12, 13 uitstrekkende deel van de binnenruimte van de warmtewisselaar 2 vormt een rookgasgang 18. in deze rookgasgang 18 strekken zich vanaf de eerste 10 en tweede zijwand 11 in rijen en kolommen 15 opgestelde nokvormige, nokken 19 te noemen tweede warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen uit, ongeveer evenwijdig aan elkaar en haaks op de lengterichting van de warmtewisselaar. De nokken 19 hebben een zodanige lengte dat deze elkaar nabij het middenlangsvlak van de rookgasgang 18 20 nagenoeg raken. Naast elkaar gelegen rijen nokken 19 zijn steeds zodanig versprongen opgesteld dat tegenover een doorgang tussen twee nokken 19 in één rij in de daarnaast gelegen rijen steeds een nok 19 is opgesteld. Daardoor dienen de rookgassen tijdens gebruik steeds een labyrint-25 vormig pad tussen de nokken 19 af te leggen. Daardoor wordt voor een intensief contact gezorgd tussen de rookgassen en de nokken 19.

In het venster 15 is een brander 20 aangebracht. De brander 20 omvat een rondlopende langswand 21 welke 30 afsluitend aanligt tegen de rand 22 van het venster 15, eventueel onder tussenkomst van een niet getoonde pakking.

De brander 20 heeft een gebogen branderdek 23, dat met zijn buitenste langsrand vrij verschuifbaar is opgenomen in schuifcoulissen 24. De schuifcoulissen 24 strekken zich 35 langs de gehele naar de binnenruimte van de warmtewisselaar gekeerde langsrand van de langswand 21 uit. Het branderdek 23 kan daardoor vrij vervormen, evenwijdig aan het eigen 10 0225 1.

10 vlak, waardoor spanningen in de brander worden vermeden of althans tot een minimum worden beperkt. Van belang is dat het branderdek 23 is voorzien van een groot aantal relatief kleine branderopeningen, bijvoorbeeld cirkel- of sleuf-5 vormig, waarbij de branderopeningen verschillende grootten kunnen hebben en onregelmatig verdeeld kunnen zijn. Onder het branderdek 23 kunnen bovendien drukverdelingsmiddelen zijn opgenomen. Een dergelijke brander biedt het voordeel dat stabiele vlammen kunnen worden verkregen met zeer korte 10 vlamlengte. De voordelen daarvan zullen nog nader worden toegelicht. Een dergelijke brander is op zichzelf bekend en wordt algemeen toegepast in verwarmingsketels van het condenserende type.

Het branderdek 23 van de brander 20 is in de 15 getoonde uitvoeringsvorm enkel gekromd, waarbij de convexe zijde is gericht naar de schotten 17. De kromtestraal R van het branderdek 23 is gelegen in een vlak evenwijdig aan de lengterichting van de warmtewisselaar 2 en is zodanig gekozen dat het midden van de brander 20 enigszins voorbij 20 het verlengde van de eerste wand 10 van de rookgasgang 18 reikt, terwijl de langwand 21 daar juist achter ligt. De gemiddelde afstand tussen het branderdek 23 en de naar de brander gekeerde zijde van de schotten is ongeveer gelijk aan de halve afstand tussen de eerste 10 en de tweede 25 zijwand 11.

Aan de buitenzijden van de eerste 10 en tweede zijwand 11 is een waterkanaal 25 opgenomen dat bijvoorbeeld zig-zag verloopt tussen de eerste 6 en tweede aansluits-tomp 7. Het waterkanaal 25 heeft ter hoogte van de 30 schotten 17 een grotere dwarsdoorsnede dan ter hoogte van de rookgasgang 18. De reden hiervoor zal nog nader worden toegelicht. Als gevolg van de positie van de brander 20 strekt het waterkanaal 25 zich slechts ter hoogte van de rookgasgang tegen zowel de eerste 10 als de tweede 35 zijwand 11 uit. De eerste aansluitstomp 6 is aan de van de eindwand 14 afgekeerde zijde nabij een hoek van de eerste zijwand 10 aangebracht, de tweede aansluitstomp 7 is aan de 10 02251# 11 nabij de eindwand 14 gelegen zijde nabij een hoek van de tweede zijwand 11 aangebracht. De eerste 6 en tweede aan-sluitstomp liggen bij diagonaal tegenoverliggende hoeken van de doosvormige warmtewisselaar 2, waardoor steeds één van de 5 aansluitstompen 6, 7 de bovenste is, zoals reeds beschreven aan de hand van fig. 2 en 3. Elke aansluitstomp 6, 7 omvat ten minste twee aansluitopeningen 40, 41, welke steeds in twee een onderlinge hoek insluitende vlakken zijn gelegen.

De eerste aansluitopening 40 ligt bijvoorbeeld evenwijdig 10 aan de eerste en/of tweede zijwand 10, 11, de tweede sluitopening evenwijdig aan één der kopwanden 12, 13. Daardoor is steeds een aansluitopening beschikbaar die voor de ontluchting gunstig is gelegen. Overigens kan het waterkanaal 25 zich ook op andere wijze langs of rond de warmte-15 wisselaar 2 uitstrekken, bijvoorbeeld in hoofdzaak alzijdig.

Een verwarmingsketel 1 kan in een verwarmings-circuit 8 worden opgenomen in de in fig. 4 getoonde wijze.

Een aanvoerleiding 50 en een retourleiding 51 van het verwarmingscircuit 8 worden op respectievelijk de 20 eerste 6 en tweede aansluitstomp 7 aangesloten. Het verwarmingscircuit 8 is schematisch weergegeven door een radiator 52 tussen de aanvoer- en retourleiding. Uiteraard kan dit op allerlei verschillende wijzen worden uitgevoerd.

De brander 20 wordt aangesloten op een 25 ventilator 53, waarin via een gasleiding 54 gas wordt toegevoerd dat wordt gemengd met (primaire) lucht 55. Het aldus verkregen gas-luchtmengsel wordt onder druk toegevoerd aan de brander 20 en door de branderopeningen in het branderdek 23 geperst, waarna het op het branderdek 23 aan 30 de naar de branderruimte 16 gekeerde zijde tot ontbranding wordt gebracht. De vlammen die tijdens de ontbranding boven het branderdek 23 ontstaan zijn stabiel als gevolg van het gekozen brandertype en hebben een korte vlamhoogte en een hoge temperatuur. Kort dient in deze begrepen te worden in 35 de orde van grootte van de afstand tussen het branderdek en de daar naartoe gekeerde zijde van de schotten 17. Dit 1002251.

12 betekent dat de vlammen de schotten 17 niet of slechts beperkt raken.

Tijdens de verbranding ontstaan rookgassen met een hoge temperatuur. Deze worden langs en tussen de schotten 17 5 gevoerd, alwaar de rookgassen langzaam worden afgekoeld, onder overdracht van een relatief gering deel van de warmte via de schotten 17 aan het waterkanaal 30. Deze langzame afkoeling van de rookgassen in ten minste de brander-ruimte 16 heeft een gunstige invloed op de emissies van de 10 verwarmingsketel. Doordat de vlammen kort zijn is de verbrandingstijd van het gas-luchtmengsel kort, hetgeen een gunstige invloed heeft op de emissie van met name NOx, terwijl bovendien de hoge vlamtemperatuur een gunstige invloed heeft op de emissie van met name CO. Aangezien ter 15 hoogte van de branderruimte 16 slechts weinig warmte aan de rookgassen wordt onttrokken wordt daar ook weinig warmte aan het water in het waterkanaal 25 overgedragen. Doordat het waterkanaal 25 daar een grotere doorstromingdoorsnede heeft wordt toch een gunstige warmte-overdracht bereikt.

20 Door gebruik te maken van een brander 20 zoals in het voorgaande beschreven kan verrassenderwijs worden afgezien van het koelen van het branderdek c.q. de vlamvoet, zonder dat daardoor een onaanvaardbare verslechtering van de emissies van de verwarmingsketel ontstaat. Hierdoor wordt 25 het belangrijke voordeel bereikt ten opzichte van de bestaande verwarmingsketel zoals in de inleiding beschreven, dat de brander aanmerkelijk eenvoudiger en vlakker kan worden uitgevoerd, hetgeen bijzonder veel ruimtewinst biedt, welke ruimtewinst nog wordt versterkt door de kleinere 30 vlamhoogte, waardoor de afstand tussen het branderdek 23 en het tegenoverliggende deel van de warmtewisselaar (de schotten 17) kan worden beperkt.

De enigszins afgekoelde rookgassen worden vanuit de branderruimte 16 de rookgasgang 18 ingevoerd en stromen daar 35 tussen de nokken 19 door, onder afgifte van een groot deel van de nog resterende warmte. Deze warmte wordt overgedragen aan het water in het waterkanaal 25, terwijl de afgekoelde 10 0 2 i 5 1.

13 rookgassen worden afgevoerd, via de rookgasafvoerkap 4 naar de schoorsteen. Aangezien de rookgassen niet tot onder het condensatiepunt worden afgekoeld, hetgeen wordt bereikt door onder meer de relatief geringe lengte van de rookgasgang 18, 5 treedt geen condensatie op in de warmtewisselaar.

De brander 20 kan bij een verwarmingsketel 1 volgens de uitvinding modulerend worden gestuurd. Weliswaar bestaat de kans dat tijdens het moduleren van de brander 20 tussen bijvoorbeeld 30 en 100% condensaat ontstaat maar dit is bij 10 een verwarmingsketel volgens de uitvinding verrassenderwijs geen bezwaar, aangezien het gebruikte lichtmetaal daarvan geen hinder ondervindt, de werking van de warmtewisselaar daar ook op de lange duur althans nagenoeg niet door wordt beïnvloed en bovendien het condensaat eenvoudig verdwijnt 15 tijdens verder gebuik van de inrichting.

Doordat de verwarmingsketel niet condenserend is, het waterkanaal 25 zich zodanig tussen de aansluitstompen 6, 7 uitstrekt dat dit zelfontluchtend is, temeer daar steeds één der aansluitstompen 6, 7 zich op een hoger niveau 20 bevindt dan de andere aansluitstomp 7, 6 en doordat gebruik wordt gemaakt van een pre-mix brander 20/ terwijl secundaire luchttoevoer wordt verhinderd en de warmtewisselaar compact is gevormd uit een lichtmetaal, kan de verwarmingsketel in elke stand worden opgesteld met gelijke effectieve werking 25 en gunstige emissie-karakteristiek. Daardoor, alsmede als gevolg van de gunstige buitenmaten, kan een verwarmingsketel volgens de uitvinding als vervanging dienen voor bestaande verwarmingsketels, in bestaande behuizingen en/of verwarmingsinrichtingen. Dit betekent bijvoorbeeld ook voor 30 fabricanten van verwarmings systemen dat in een produktielijn een verwarmingsketel volgens de uitvinding eenvoudig zonder of met slechts geringe aanpassingen in de reeds gebruikelijk gevoerde behuizingen kan worden geplaatst en als alternatief voor de gebruikelijke verwarmingsketels kan worden aan-35 geboden.

Ter illustratie wordt een voorbeeld gegeven van de afmetingen en emissiewaarden van een verwarmingsketel 1 10 02251.

14 volgens de uitvinding, welke afmetingen en waarden geenszins als beperkend dienen te worden uitgelegd.

Een verwarmingsketel volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd met een warmtewisselaar van ongeveer 270 5 mm breed, 250 mm hoog en 100 mm diep, met een rookgasgang-doorsnede-oppervlak van ongeveer 50 mm bij 240 mm en een lengte van 90 mm, waarbij de brander een brandervlak heeft met een oppervlak van 112 mm bij 200 mm, waarbij de verwarmingsketel een capaciteit kan hebben van 24 kW. De 10 verwarmingsketel kan een rendement hebben van 90% of meer bij 40 ppm low NOx en 40 ppm NOx, of minder.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de in de beschrijving en de tekeningen weergegeven uitvoerings-voorbeelden. Vele variaties daarop zijn mogelijk.

15 Zo kan de warmtewisselaar een andere buitenvorm hebben, bijvoorbeeld enkel of dubbel gekromd, waarbij de vorm van de brander daaraan kan zijn aangepast. Bovendien kan de brander bijvoorbeeld zijn voorzien van een gaasvormig branderdek en met of zonder verschillende drukverdelings-20 middelen. In plaats van of te zamen met de ventilator voor de brander kan een rookgaszijdige ventilator zijn aangebracht, in of nabij de rookgasafvoerkap. De warmtewisselaar is bij voorkeur eendelig vervaardigd, maar kan tevens uit twee of meer delen zijn samengebouwd. De eerste 25 en tweede warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen kunnen anders zijn uitgevoerd, bijvoorbeeld alle als nokken of als schotten, of andere combinaties daarvan, afhankelijk van onder meer de gewenste afkoelsnelheid in de brander-ruimte en de rookgasgang. Voorts kunnen de rookgasgang en de 30 branderruimte anders ten opzichte van elkaar zijn aangebracht. Het waterkanaal kan enkel of meervoudig worden uitgevoerd, waarbij steeds verschillende verwarmingscircuits op verschillende waterkanalen kunnen worden aangesloten.

Deze en vele andere aanpassingen wrden geacht binnen 35 het raam van de uitvinding te vallen.

10 0 2 2.' 1

Claims (14)

1. V 'i ï 31.. uitstrekt en in een derde stand waarbij de lengte-as helt ten opzichte van de horizontaal en de verticaal.

1. Verwarmingsketel van het niet-condenserende type, omvattende een warmtewisselaar en een brander, waarbij de warmtewisselaar is voorzien van ten minste één waterkanaal dat aansluitbaar is tussen een aanvoerleiding en een 5 retourleiding van een verwarmingscircuit, waarbij aansluiten toevoermiddelen zijn voorzien voor het tijdens gebruik nabij de brander toevoeren van een brandbaar gas en lucht, waarbij de brander een branderdek omvat dat is ingericht voor het bij verbranding van een gas-luchtmengsel verzorgen 10 van rookgassen met een relatief laag gehalte aan NOx, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar in hoofdzaak door gieten is vervaardigd uit lichtmetaal, waarbij de brander van het pre-mix type is met ten minste één van een groot aantal relatief kleine branderopeningen voorzien branderdek en zich 15 met althans het branderdek binnen de warmtewisselaar uitstrekt, zodanig dat tijdens gebruik een gas-luchtmengsel onder druk wordt aangevoerd en tot verbranding wordt gebracht aan de naar de binnenzijde van de warmtewisselaar gekeerde zijde daarvan en waarbij het of elk waterkanaal 20 zodanig is uitgevoerd dat het in elke gebruiksstand van de warmtewisselaar althans in hoofdzaak zeifontluchtend is, één en ander zodanig dat de verwarmingsketel in verschillende ten opzichte van elkaar een hoek insluitende gebruiksstanden kan worden opgesteld.

2. Verwarmingsketel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verwarmingsketel tijdens gebruik ten minste in een eerste stand opstelbaar is waarbij een lengte-as daarvan zich ongeveer verticaal uitstrekt, waarbij de brander zich nabij de boven- of onderzijde van de warmtewisselaar 30 uitstrekt, in een tweede stand opstelbaar is waarbij de lengte-as zich ongeveer horizontaal uitstrekt en de brander zich nabij de boven- of onderzijde van de verwarmingsketel

3. Verwarmingsketel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar in hoofdzaak doosvormig is 5 en is voorzien van een branderruimte en een rookgasgang, welke rookgasgang aansluitbaar is op een rookgasafvoer, waarbij de brander zich ten minste met het branderdek in de branderruimte uitstrekt, waarbij tegenover althans een deel van het branderdek eerste warmte-overdragend oppervlak 10 vergrotende elementen zijn voorzien en in de rookgasgang tweede warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen zijn voorzien, welke eerste en tweede elementen zich vanaf de binnenzijde van de wand van de warmtewisselaar uitstrekken en bij voorkeur zijn meegegoten, waarbij het of elk 15 waterkanaal zich aan de buitenzijde van de wand uitstrekt ten minste langs in hoofdzaak de eerste en tweede warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen.

4. Verwarmingsketel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het of elk waterkanaal ter hoogte van de eerste warmte- 20 overdragend oppervlak vergrotende elementen een groter doorstroomoppervlak heeft dan ter hoogte van de tweede warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen.

5. Verwarmingsketel volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar een in hoofdzaak recht- 25 hoekige blokvorm heeft, omvattende een eerste en een tegenoverliggende tweede zijwand, welke een oppervlak hebben dat relatief groot is ten opzichte van de overige wanden, waarbij de rookgasgang zich nabij een eerste einde en de branderruimte zich nabij het tegenoverliggende tweede einde 30 tussen de eerste en tweede zijwand uitstrekt over nagenoeg de gehele breedte van de warmtewisselaar, waarbij de tweede warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen één of meer labyrintvormige rookgasdoorvoerpaden vormen, waarbij de brander in de eerste zijwand is aangebracht en waarbij de 35 eerste warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen zich ten minste vanaf de tweede zijwand uitstrekken. 10 02 251.

6. Verwarmingsketel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de eerste warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen ten minste een aantal schotten omvatten, welke zich in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar uitstrekken, 5 ongeveer haaks op de tweede zijwand en ongeveer in een richting tussen het eerste en tweede einde van de warmtewisselaar.

7. Verwarmingsketel volgens één der conclusies 3-6, met het kenmerk, dat het branderdek ten minste een breedte heeft 10 die ongeveer overeenkomt met de breedte van de rookgasgang en een oppervlak dat in de orde van grootte ligt van het oppervlak van de binnenwand dat is voorzien van de tweede warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen.

8. Verwarmingsketel volgens conclusie 7 en één der 15 conclusies 5 of 6, met het kenmerk, dat het branderdek ongeveer rechthoekig is en een breedte heeft die ongeveer overeenkomt met de breedte van de eerste zijwand en een hoogte heeft die ten minste ongeveer gelijk is aan de halve hoogte van de eerste zijwand.

9. Verwarmingsketel volgens één der conclusies 5-8, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar in ten minste één aanzicht ongeveer vierkant is, waarbij de totale dikte van de warmtewisselaar kleiner is dan de hoogte en breedte daarvan.

10. Verwarmingsketel volgens één der conclusies 3-9, met het kenmerk, dat de gemiddelde afstand tussen het brander-vlak en de daar naartoe gekeerde einden van de eerste warmte-overdragend oppervlak vergrotende elementen niet kleiner is dan de halve hoogte van de eerste warmte-30 overdragend oppervlak vergrotende elementen en bij voorkeur ongeveer gelijk is aan de hoogte daarvan.

11. Verwarmingsketel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het of elk waterkanaal zich tussen een eerste en tweede aansluitstomp uistrekt, welke 35 aansluitstompen ten opzichte van de warmtewisselaar in hoofdzaak diagonaal tegenover elkaar zijn aangebracht, zodanig dat steeds op de tijdens gebruik boven gelegen T0 C22Ü1 aansluitstomp de aanvoerleiding van het verwarmingscircuit aansluitbaar is.

12. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat elke aansluitstomp ten minste twee in onderling 5 een hoek insluitende vlakken gelegen aansluitopeningen omvat.

13. Verwarmingsinrichting, voorzien van een verwarmingsketel volgens één der voorgaande conclusies.

14. Warmtewisselaar, kennelijk bestemd voor gebruik in een 10 verwarmingsketel of verwarmingsinrichting volgens één der voorgaande conclusies. 10 12221.-