NL1006456C2 - Warmtewisselaar en CV-ketel voorzien van een dergelijke warmtewisselaar. - Google Patents

Description

Titel: Warmtewisselaar en CV-ketel voorzien van een dergelijke warmtewisselaar

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar bestemd voor een centrale verwarmingsketel, welke warmtewisselaar is uitgevoerd als een monogietstuk uit in hoofdzaak aluminium, waarbij de warmtewisselaar is voorzien 5 van een aantal wanden, welke wanden enerzijds een watervoerend kanaal begrenzen en anderzijds een branderruimte begrenzen.

Een CV-ketel die is voorzien van een dergelijke warmtewisselaar is uit de praktijk bekend en wordt 10 bijvoorbeeld door aanvraagster in het verkeer gebracht onder type-aanduiding W21c ECO en W28c ECO. Het maximale vermogen van de bekende ketel bedraagt respectievelijk 21 kW en 28 kW. Een bijzonder voordeel van de bekende ketel is dat bijzonder compact is. De inbouwdiepte van de bekende ketel 15 bedraagt bijvoorbeeld 350 mm. Een ander voordeel van de warmtewisselaar uit de bekende ketel is dat deze is uitgevoerd als een monogietblok, zodat de vervaardiging daarvan relatief eenvoudig is.

Het vermogen van een CV-ketel wordt onder andere 20 bepaald de grootte van de brander, die is toegepast. Bij de bekende ketel is de brander, die in hoofdzaak cilindrisch is uitgevoerd, met een kops uiteinde eenzijdig, vrijdragend ondersteund. Wanneer een* groter vermogen vereist is, zou de lengte van de brander kunnen worden vergroot. Dit leidt 25 echter tot problemen bij de eenzijdige ophanging van brander. Bovendien wordt hierdoor de inbouwdiepte van de CV-ketel te groot.

Een andere mogelijkheid om het vermogen van de bekende ketel te vergroten, is het vergroten van de diameter 30 van de brander. Op zichzelf is dit mogelijk, echter, de hoeveelheid af te voeren rookgas gaat dan een probleem vormen. De bekende ketel is voorzien van een enkele rookgastrek. In deze enkele rookgastrek moet de temperatuur van de rookgassen zo ver mogelijk worden verlaagd, zodat 1006456 2 zoveel mogelijk warmte uit de rookgassen wordt overgedragen op het te verwarmen water. Teneinde tot een goede warmteoverdracht te komen strekken zich in de rookgastrek warmte-overdragend-oppervlak vergrotende pennen uit. Teneinde de 5 grotere hoeveelheid rookgas te kunnen afvoeren zou de doorsnede van de rookgastrek dienen te worden vergroot. Dit betekent dat, om een goede warmte-overdracht te kunnen behouden, de warmte-overdragend-oppervlak vergrotende pennen langer zouden moeten worden uitgevoerd. Dit is echter niet 10 mogelijk omdat tijdens het gieten van de warmtewisselaar het gesmolten aluminium dat in de holtes stroomt ter vorming van de pennen, reeds is gestold voordat het einde van de holte is bereikt. Het verder verlengen van de pennen is derhalve door giettechnische problemen niet mogelijk. Als gevolg van 15 de bovenbeschreven problematiek is het niet mogelijk om de diameter van de brander zonder meer te vergroten ter verhoging van het vermogen van de CV-ketel.

De uitvinding beoogt een warmtewisselaar die bestemd is voor een CV-ketel met een groter vermogen dan de bekende 20 CV-ketel, waarbij de beoogde warmtewisselaar bijzonder compact is en derhalve geschikt is voor een CV-ketel die, net als de bekende ketel, een geringe inbouwdiepte heeft.

De warmtewisselaar volgens de uitvinding is hiertoe uitgevoerd als een monogietstuk uit in hoofdzaak aluminium, 25 waarbij de warmtewisselaar is voorzien van een aantal wanden, welke wanden enerzijds een watervoerend kanaal begrenzen en anderzijds een branderruimte en ten minste twee parallelle rookgastrekken begrenzen, welke rookgastrekken zich uitstrekken vanaf de branderruimte, waarbij de 30 branderruimte is bestemd voor het daarin opnemen van een brander, waarbij de wanden die de branderruimte en de rookgastrekken begrenzen watergekoeld zijn doordat het watervoerende kanaal zich daarlangs uitstrekt, waarbij het watervoerende kanaal zodanig is uitgevoerd dat het met een 35 enkele, eendelig uitgevoerde gietkern kan worden gevormd.

1 0 0 6 4 56 3

Doordat de warmtewisselaar is uitgevoerd als een monogietstuk kan het op relatief snelle en efficiënte wijze worden vervaardigd. Door de aanwezigheid van meer dan één rookgastrek kan een grotere hoeveelheid rookgas worden 5 afgevoerd, terwijl de doorsnede van de rookgastrekken klein kan blijven, zodat ten opzichte van de doorstroomdoorsnede toch een relatief groot warmte-overdragend-oppervlak wordt verkregen. Als gevolg van de grotere hoeveelheid rookgas die kan worden afgevoerd, kan een grotere brander worden 10 toegepast met een groter vermogen. Vermogens tot ca. 30 kW per rookgastrek behoren bij de warmtewisselaar volgens de uitvinding tot de mogelijkheid. Aangezien er bij de warmtewisselaar volgens de uitvinding nu sprake is van parallelle rookgastrekken, die bij voorkeur naast elkaar 15 zijn gelegen, kan de geringe inbouwdiepte waarover de bekende CV-ketel beschikte worden gehandhaafd. Met de warmtewisselaar volgens de uitvinding kan derhalve een CV-ketel worden verschaft met een groter vermogen dan de bekende CV-ketel terwijl dezelfde mate van compactheid wordt 20 bereikt, met name met betrekking tot de inbouwdiepte.

Doordat de wanden die de branderruimte en de rookgas trekken begrenzen watergekoeld zijn, wordt een optimale overdracht van warmte op het te verhitten water verkregen, terwijl bovendien de warmtewisselaar op efficiënte wijze wordt 25 gekoeld, zodat deze nergens oververhit raakt. De eendelige gietkem maakt het vervaardigen van de gietkern en het plaatsen van de gietkem in de gietvorm relatief eenvoudig, zodat ook de vervaardiging van de warmtewisselaar relatief eenvoudig is en daardoor op economisch gunstige wijze kan 3 0 plaatsvinden.

Een nadere uitwerking van de uitvinding, die bestemd is om het rendement te vergroten van een CV-ketel, die is voorzien van een warmtewisselaar volgens de uitvinding, kan elke rookgastrek van de warmtewisselaar zijn voorzien van 35 twee tegenover elkaar gelegen wanden die zijn voorzien van zich in hoofdzaak loodrecht op de wanden uitstrekkende, 1006456 4 warmte-overdragend-oppervlak vergrotende pennen die in de betreffende rookgastrek reiken.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een CV-ketel voorzien van een warmtewisselaar volgens de uitvinding. Het 5 spreekt vanzelf dat een dergelijke CV-ketel beschikt over de voordelen die hierboven zijn genoemd met betrekking tot de warmtewisselaar.

Nadere uitwerkingen van de uitvinding zijn beschreven in de volgconclusies en zullen aan de hand van een 10 uitvoeringsvoorbeeld, onder verwijzing naar de tekening, verder worden verduidelijkt.

Fig. 1 toont een perspectief-aanzicht van een uitvoeringsvoorbeeld van een warmtewisselaar volgens de uitvinding;

15 fig. 2 toont een doorsnede aanzicht over vlak II-II

uit fig. 1; en fig. 3 toont een perspectief-aanzicht van het principe van de waterzijdige kern die bestemd is ter vorming van het watervoerende kanaal van de warmtewisselaar volgens 20 de uitvinding.

Figuur 1 toont een uitvoeringsvoorbeeld van de warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding. Zoals duidelijk zichtbaar is, is de warmtewisselaar 1 uitgevoerd als een monogietstuk uit in hoofdzaak aluminium. De warmtewisselaar 25 is voorzien van een aantal wanden 2, 3, 4 welke wanden enerzijds een watervoerend kanaal 5 begrenzen en anderzijds een branderruimte 6 en twee parallelle rookgastrekken 7, 8. De rookgastrekken 7, 8 strekken zich uit vanaf de branderruimte 6. De branderruimte 6 is bestemd voor het 30 daarin opnemen van een brander. De wanden 2, 3, 4 die de branderruimte 6 en de rookgastrekken 7, 8 begrenzen zijn watergekoeld doordat het watervoerende kanaal 5 zich daarlangs uitstrekt. Het watervoerende kanaal 5 is zodanig uitgevoerd dat het met een enkele, ééndelig uitgevoerde 35 gietkern 9, die is weergegeven in figuur 3, kan worden gevormd. Elke rookgastrek 7, 8 is voorzien van twee 1006456 5 tegenover elkaar gelegen wanden 2, 3 die zijn voorzien van zich in hoofdzaak loodrecht op de wanden uitstrekkende, warmtewisselend-oppervlak vergrotende pennen 10 die in de betreffende rookgastrek 7, 8 reiken. Het stroomsysteem van 5 het watervoerende kanaal kan worden beschouwd als een serieschakeling van een aantal parallelle kanaaldelen. Ter verklaring hiervan verwijs ik naar figuur 3 die weliswaar de kern weergeeft met behulp waarvan het watervoerende kanaal wordt gevormd, maar die tevens kan worden beschouwd als een 10 weergave van het watervoerende kanaal zelf. Water dat afkomstig is uit een centraal verwarmingsleidingsstelsel treedt de warmtewisselaar binnen nabij de onderzijde ter plaatse van pijl R. Aldaar zet het zijn weg voort in een invoerdeel 5a van het watervoerende kanaal 5. Nabij de 15 achterzijde van de warmtewisselaar 1 splitst het kanaal 5a zich in twee gescheiden kanaaldelen 5b, 5c. Een dergelijke splitsing is duidelijk zichtbaar weergegeven in figuur 2. In kanaal 5b bevindt zich een schot 11 dat het warmte water dwingt weer naar voren te stromen om vervolgens omhoog te 20 stijgen en weer terug naar achteren te stromen. Vanaf de achterzijde stroomt het water vervolgens in een gemeenschappelijk kanaaldeel 5d dat de beide rookgastrekken 7, 8 van elkaar scheidt. Ook in het kanaal 5d bevindt zich een schot 12 dat ervoor zorgt dat het water eerst naar voren 25 stroomt en vervolgens naar boven om daarna weer naar achteren te stromen, zodat het water vanaf daar zich weer kan splitsen en naar twee volgende gescheiden deelkanalen 5b' en 5c' kan stromen. Dit proces herhaalt zich nogmaals waarna het water via 5b' ' ' en 5c"' stroomt in een 30 gemeenschappelijk kanaal 5E van waaruit het water naar de ingang A van het centraal verwarmingsleidingsstelsel stroomt. Met een dergelijke uitvoering van het watervoerende kanaal 5 wordt bewerkstelligd dat alle wanden van de rookgastrekken en de branderruimte gekoeld zijn met water, 35 zodat een optimaal rendement wordt verkregen en alle onderdelen van de warmtewisselaar voldoende gekoeld blijven.

1006456 6

Teneinde een gemakkelijke reiniging van de rookgastrekken en een goede toegankelijkheid van de de branderruimte 6 te bewerkstelligen zijn deze branderruimte 6 en de rookgastrekken 7, 8 vanaf althans één zijde S toegankelijk.

5 De zijde S is duidelijk aangegeven in figuur 2. Tevens blijkt duidelijk uit figuur 2 dat het watervoerende kanaal 5 een in hoofdzaak m-vormige doorsnede heeft, gezien in een richting, loodrecht op een horizontaal dwarsdoorsnedevlak II-II dat zich ter hoogte van de rookgastrekken 7, 8 10 bevindt.

Het is duidelijk dat de uitvinding niet is beperkt tot het beschreven uitvoeringsvoorbeeld maar dat diverse wijzigingen binnen het raam van de uitvinding mogelijk zijn. Zo kan bijvoorbeeld de warmtewisselaar zijn voorzien van 15 drie of meer rookgastrekken en kan in plaats van een cilindervormige branderkamer 6 een branderruimte met een andere vorm worden toegepast.

1006456

Claims (8)

1. Warmtewisselaar bestemd voor een centrale verwarmingsketel, welke warmtewisselaar (1) is uitgevoerd als een monogietstuk uit in hoofdzaak aluminium, waarbij de warmtewisselaar is voorzien van een aantal wanden (2, 3, 4), 5 welke wanden enerzijds een watervoerend kanaal (5) begrenzen en anderzijds een branderruimte (6) en ten minste twee parallelle rookgastrekken (7, 8) begrenzen, welke rookgastrekken (7, 8) zich uitstrekken vanaf de branderruimte (6), waarbij de branderruimte (6) is bestemd 10 voor het daarin opnemen van een brander, waarbij de wanden (2, 3, 4) die de branderruimte (6) en de rookgastrekken (7, 8. begrenzen watergekoeld zijn doordat het watervoerende kanaal (5) zich daarlangs uitstrekt, waarbij het watervoerende kanaal (5) zodanig is uitgevoerd dat het met 15 een enkele, eendelig uitgevoerde gietkern (9) kan worden gevormd.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elke rookgastrek (7, 8) is voorzien van twee tegenover elkaar gelegen wanden (2, 3) die zijn voorzien van zich in 20 hoofdzaak loodrecht op de wanden uitstrekkende, warmtewisselend oppervlak vergrotende pennen (10) die in de betreffende rookgastrek (7, 8) reiken.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het stroomsysteem van het watervoerende kanaal 25 (5) kan worden beschouwd als een serieschakeling van een aantal parallelle kanaaldelen.

4. Warmtewisselaar volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het watervoerende kanaal (5) is voorzien van een enkel invoerdeel (5a) dat zich splits in twee eerste gescheiden 30 kanaaldelen (5b, 5c), welke eerste gescheiden kanaaldelen (5;b,· 5c) samenkomen in een eerste gemeenschappelijk kanaaldeel (5d), welke eerste gemeenschappelijk kanaaldeel (5d) zich splitst in een twee volgende gescheiden kanaaldelen (5b', 5c'), welke volgende kanaaldelen (5b', 1006456 5c') samenkomen in een volgend gemeenschappelijk kanaaldeel (5d’), waarbij het patroon van een gemeenschappelijk kanaaldeel (5d) en twee daarop aansluitende gescheiden kanaaldelen (5b, 5c) zich een aantal maal herhaalt, waarbij 5 een laatste gemeenschappelijk kanaaldeel (5e) uitmondt in een afvoeropening.

5. Warmtewisselaar volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar (1) is voorzien van twee parallelle rookgastrekken (7, 8) die onderling van elkaar zijn 10 gescheiden door een tweetal wanden (3) die tevens de gemeenschappelijke kanaaldelen (5d, 5d'), afgezien van het laatste gemeenschappelijke kanaaldeel, begrenzen.

6. Warmtewisselaar volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de branderruimte (6) en de 15 rookgastrekken (7, 8) vanaf althans één zijde (s) toegankelijk zijn.

7. Warmtewisselaar volgens conclusie 5 en 6, met het kenmerk, dat het watervoerende kanaal (5) een in hoofdzaak m-vormige doorsnede heeft, gezien in een richting, loodrecht 20 op een horizontaal dwarsdoorsnedevlak (II-II), dat zich ter hoogte van de rookgastrekken (7, 8) bevindt.

8. Centrale verwarmingsketel voorzien van een warmtewisselaar (1) volgens één der conclusies 1-7. 1006456