NL7905978A - Warmtewisselaar, in het bijzonder voor een met gas gestookte verwarmingsinrichting. - Google Patents

Description

*-¾¾ *

BRINK LUCHTVERWARMING B.V., TE STAPHORST

Warmtewisselaar, in het bijzonder voor een met gas gestookte verwarmings-inrichting.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verwarmings-inrichting, omvattende een kast met daarin een warmtewisselaar, opgebouwd uit een aantal parallel op afstand van elkaar opgestelde elementen, die ieder bestaan uit een paar wanden, welke via flenzen aan de randen 5 met elkaar zijn verbonden, zich uitstrekken in langsrichting en van de voorzijde naar de achterzijde van de kast, welke elementen aan de onderzijde zijn voorzien van een verbrandingskamer met aan de voorzijde een opening voor een gasbrander,, aan de bovenzijde een verzamelruimte voor de verbrandingsgassen, en een tussenkamer, die de verbrandingsruimte 10 verbindt met de verzamelruimte.

Een soortgelijke, met gas gestookte verwarmingsinrichting is bekend uit het Nederlandse octrooischrift 124.559. Bij deze bekende verwarmingsinrichting stroomt de te verwarmen lucht van beneden naar boven tussen de warmtewisselelementen door. Bij deze bekende verwarmings-15 inrichting zijn de wanden van de tussenkamer van de warmtewisselelementen over de gehele lengte of hoogte op afstand van elkaar opgesteld, waarbij de wanden in bovenwaartse richting convergeren. De wanden van de tussenkamer zijn C-vormig in zijdelingse richting uitgebogen, waardoor deze bij temperatuursveranderingen vrij kunnen bewegen ten opzichte van het 20 vertikale middenvlak door de verbrandingskamer en de verzamelruimte, zodat ongewenste materiaalspanningen door de dikwijls optredende expansies en contracties kunnen worden vermeden. Ook wordt dankzij de C-vormige gedaante van de warmtewisselelementen de in opwaartse richting stromende lucht gedwongen van richting te veranderen, zodat het warmtecontact met 25 de wanden van het warmtewisselelement wordt verbeterd. Bij deze bekende warmtewisselaar, waarbij de brander onder in de warmtewisselelementen of leden is geplaatst, kunnen de verbrandingsgassen, die bij verbranding 790 59 78 2 van het gas ontstaan, vrijwel ongehinderd de warmte wis $Laar weer verlaten. Omdat de afgelegde weg kort is en de opening groot, blijft de stroomsnelheid van de verbrandingsgassen laag.De weerstand tegen de stroming van de verbrandingsgassen is bij de bekende verwarmingsin-5 richting laag, omdat deze verwarmingsinrichting is geconstrueerd voor een schoorsteen met een natuurlijke trek. Deze natuurlijke trek is dusdanig laag, dat een grotere weerstand van de warmtewisselaar tegen de stroming van de verbrandingsgassen problemen zou opleveren voor een volledige verbranding van het gas. Omdat de natuurlijke trek in verband met de 10 weersomstandigheden ook sterk kan variëren, kan een dergelijke ver warmingsinrichting dan ook alleen goed functioneren met gebruikmaking van een zogenaamde trekonderbreker, die standaard in de verwarmingsinrichting is ingebouwd. Een dergelijke trekonderbreker is in feite een open verbinding met de ruimte, waarin de verwarmingsinrichting is opge-15 steld, waardoor continu veel verwarmde binnenlucht uit de ruimte via de trekonderbreker en het daarmee gekoppelde schoorsteenkanaal verloren gaat.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel, de bezwaren van deze bekende verwarmingsinrichting op te heffen en het rendement van een 20 dergelijke verwarmingsinrichting te verbeteren.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat beide wanden van de tussenkamer van elk warmtewisselelement afwisselend vanaf beide zijranden over een gedeelte van de breedte zijn ingedeukt en over het ingedeukte gedeelte dicht met elkaar zijn verbonden en doordat op 25 de verzamelruimte voor de verbrandingsgassen aan de afvoerzijde een ventilator is aangesloten, die een geforceerde trek in het warmtewisselelement in stand kan houden.

Door toepassing van deze maatregelen worden de hete verbrandingsgassen gedwongen, in de tussenkamer van elk warmtewisselelement 30 meerdere malen heen en weer te stromen door een S-vormig kanaal, dat is gevormd door de indeukingen, die zich afwisselend vanaf beide zijranden van het element uitstrekken en eindigen op afstand van de tegenoverstaande zijrand en die in stromingsrichting van de verbrandingsgassen van beneden naar boven op afstand van elkaar zijn aangebracht.

35 Daardoor wordt de afgelegde weg van de verbrandingsgassen enige malen vergroot ten opzichte van die bij de bekende verwarmingsinrichting, waar- 790 5 9 78 + Μ.

3 door de verbrandingsgassen hun warmte vollediger kunnen afgeven aan de tussen de elementen van beneden naar boven stromende, te verwarmen lucht.

Tevens wordt de stroomsnelheid van de verbrandingsgassen verhoogd, terwijl de warmtewisselende oppervlakken en dus de afmetingen van de 5 warmtewisselelementen gelijk blijven. De hogere stroomsnelheid van de verbrandingsgassen heeft een hogere warmteoverdrachtscoëfficiënt tussen de verbrandingsgassen en de wanden van het warmtewisselelement en dus een betere warmteoverdracht tot gevolg. Het verbrandingsrende-ment, dus het nuttig effect van de verwarmingsinrichting, kan daardoor 10 met tenminste 11% worden verbeterd ten opzichte van dat van de bekende verwarmingsinrichting. Deze verhoging van het rendement is afhankelijk van het aantal malen, dat de verbrandingsgassen heen en weer worden geleid en kan indien gewenst nog hoger worden gemaakt. Dit kan echter stuiten op het praktische bezwaar, dat de rookgassen bij verdere af-15 koeling gaan condenseren, hetgeen weer extra voorzieningen vereist.

De verwarmingsinrichting volgens de uitvinding heeft echter een grote weerstand tegen de stroming van de verbrandingsgassen door de warmtewisselelementen. Hierdoor kan de uit een aantal warmtewissel-elementen bestaande warmtewisselaar alleen worden toegepast met ge-20 bruikmaking van een verbrandingsgasventilator in plaats van de gebruike lijke natuurlijke schoorsteentrek. Dit houdt tevens in, dat de eerder genoemde trekonderbreker in het geheéL niet wordt toegepast. Hiermee wordt het voordeel bereikt, dat de zogenoemde stilstandsverliezen praktisch geheel komen te vervallen. Bij stilstand van de brander 25 draait de verbrandingsgasventilator namelijk niet, zodat door de grote weerstand van de warmtewisselelementen en de verbrandingsventilator, hoegenaamd geen warmte binnenlucht door de schoorsteen naar buiten verloren kan gaan. Bij de berekening van het rendement is het opgenomen electrisch vermogen van de verbrandingsgasventilator (+ 40 Watt) 30 reeds in mindering gebracht.

Een ander voordeel van het toepassen van een verbrandingsgasventilator is het feit, dat men kan volstaan met een kleinere diameter van het schoorsteenkanaal en een sterk vereenvoudigde schoorsteenconstructie, omdat men niet hoeft te voldoen aan alle zware eisen, die 35 worden gesteld aan een schoorsteenkanaal met natuurlijke trek. Hierdoor kan de schoorsteen aanzienlijk goedkoper worden uitgevoerd.

790 59 78 4

Omdat de verbrandingsgasventilator niet continu draait, is het noodzakelijk een electrische brander-ontsteking toe te passen. Dit heeft tevens het voordeel, dat hierdoor ook nog een belangrijke brandstofbesparing optreedt, in vergelijking met de nu algemeen toe-5 gepaste waakvlambrander, die het gehele jaar^brandt. Ook hierdoor wordt het gebruiksrendement van de verwarmingsinrichting verbeterd.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de verwarmingsinrichting volgens de uitvinding zijn de wanden van het in de verzamel-ruimte uitmondende bovenste deel van de tussenkamer voorzien van 10 tenminste één indeuking, die zich uitstrekt tussen twee punten, die op afstand van de zijranden van het warmtewisselelement liggen.

Dit leidt tot een vergroting van het verwarmende oppervlak van de warmtewisselelementen daar ter plaatse.

Bij een bijzonder doelmatige uitvoeringsvorm van de ver-15 warmingsinrichting, waarbij de wanden van de tussenkamer in zijde-.:.

lingse richting zijn uitgebogen en de tussenkamers van alle elementen in dezelfde richting zijn gekromd, zijn volgens de uitvinding de wanden van de tussenkamer van elk warmtewisselelement in zijdelingse richting S-vormig uitgebogen aan weerszijden van hét langsmiddenvlak 20 van het element.

Bij deze uitvoeringsvorm van de verwarmingsinrichting volgens de uitvinding wordt de van beneden naar boven tussen de warmtewisselelementen door stromende, te verwarmen lucht gedwongen, door een S-vormig kanaal te stromen, waardoor het contact met de 25 wanden van de warmtewisselelementen wordt verbeterd en een betere warmteoverdracht kan plaatshebben.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening met een uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht.

Fig. 1 is een perspectivisch aanzicht met weggelaten 30 delen, van een met gas gestookte verwarmingsinrichting volgens de uitvinding, voorzien van een aantal warmtewisselelementen.

Fig. 2 is een schematisch vooraanzicht van één warmtewissel- 790 5 9 78 5 •element en fig. 3 is een schematisch zijaanzicht van het warmtewisselele-ment volgens fig. 2.

De verwarmingsinrichting 1 is voorzien van een kast 2, die 5 aan het ondereinde is voorzien van een inlaatopening 3 voor de te ver warmen lucht en aan het boveneinde van een ui tlaatopening 4 voor de verwarmde lucht. Een door een ingebouwde electromotor 5 aangedreven ventilator 6 transporteert de lucht van beneden naar boven door de kast 2.

10 In de kast 2 is een ruimte 7 aanwezig, waarin de warmtewisse laar 8 volgens de uitvinding is opgesteld. De warmtewisselaar 8 is opgebouwd uit een aantal elementen of leden 9, die volgens de uitvinding, zoals duidelijk uit fig. 3 blijkt, in langsrichting, dus in hoogte-richting van de kast 2 of ruimte 7, S-vormig zijn gekromd. Daarbij b 15 het middelste gedeelte van het element naar weerszijden verplaatst ten opzichte van een vertikaal middenvlak 10, dat het bovenste gedeelte en het onderste gedeelte van het element overlangs middendoor deelt.

Aan de onderzijde van elk element 9 is een opening 11 van een verbrandingsruimte of -kamer 12 aangebracht, in welke ruimte een brander 20 13 is gemonteerd. Elk element 9 is aan de bovenzijde voorzien van een opening 14,die uitmondt in een verzamelruimte of -kamer 15 voor de verbrandingsgassen, welke verzamelruimte 15 aan de bovenzijde is aangesloten op een verbrandingsgasventilator 16, die dient om de weerstand tegen de stroming van de verbrandingsgassen van beneden naar boven door 25 de warmtewiselementen 9 te overwinnen. De ventilator 16 stuwt de ver brandingsgassen in een afvoer 17 naar boven.

Elk warmtewisselelement 9 bestaat uit plaatmetalèn wanden 18 en 19 op afstand van elkaar, die langs de randen 20 t/m 23 naar elkaar toe zijn gebogen en zijn voorzien van een plat randdeel, welke 30 randdelen aan elkaar zijn bevestigd, bijvoorbeeld door lassen of solde ren.

In elk warmtewisselelement 9 is een ruimte gevormd, die bestaat uit de verbrandingskamer 12,uit een tussenkamer 24 en uit een bovenste rook^gasverzameldeel 25 van de tussenkamer, welk deel 25 uit-35 mondt in de verzamelruimte 15. De wanden 18 en 19 convergeren naar elkaar toe vanaf de verbrandingskamer 12 tot aan het bovenste deel 25 van de 7905078

Claims (4)

1. Verwarmingsinrichting, omvattende een kast met daarin 790 5 9 78 een warmtewisselaar, opgebouwd uit een aantal parallel op afstand van elkaar opgestelde elementen, die ieder bestaan uit een paar wanden, welke via flenzen aan de randen met elkaar zijn verbonden, zich uitstrekken in langsrichting en van de voorzijde naar de achterzijde van 5 de kast, welke elementen aan de onderzijde zijn voorzien van een verbrandingskamer met aan de voorzijde een opening voor een gasbrander, aan de bovenzijde een verzamelruimte voor de verbrandingsigassen, en een tussenkamer, die de verbrandingsruimte verbindt met de verzamelruimte, met het kenmerk, dat beide wanden (18, 19) van de tussenkamer (24) van 10 elk warmtewisselelement (9) afwisselend vanaf beide zijranden (21, 23) over een gedeelte van de breedte (b) zijn ingedeukt en over het ingedeukte gedeelte (26) dicht met elkaar zijn verbonden en dat op de verzamelruimte (15) voor de verbrandingsgassen aan de afvoerzijde een ventilator (16) is aangesloten, die een geforceerde trek in het warmte-15 wissélelement (9) in stand kan houden.

2. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de wanden van het in de verzamelruimte (15) uitmondende bovenste deel (25) van de tussenkamer (24) zijn voorzien van tenminste één indeuking (28), die zich uitstreKt tussen twee punten (29), die op af- 20 stand van de zijwanden (21, 23) van het warmtewisselelement (9) liggen.

3. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de wanden van de tussenkamer in zijdelingse richting zijn uitgebogen en de tussenkamers van alle elementen in dezelfde richting zijn gekromd, met het kenmerk, dat de wanden (18, 19) van de tussenkamer (24) 25 van elk warmtewisselelement (9) in zijdelingse richting S-vormig zijn uitgebogen aan weerszijden van het langsmiddenvlak (10) van het element.

4. Verwarmingsinrichting, in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekening. 7905978