NL8200384A - Condenserende ketel. - Google Patents

Description

*> i ** * V.O.3028

Titel;_Condenserende_ketel.

De uitvinding heeft betrekking op een ketel, in het bijzonder een CV-ketel, welke door'gieten uit licht metaal kan worden vervaardigd, met een verbrandingsruimte die aan de bovenzijde overgaat in een vuur-gang, die door een wand wordt gescheiden van een watergang, waarbij het 5 direkt boven de verbrandingsruimte gelegen deel van de vuurgang is uitgevoerd als primaire warmte-wisslaar met zich van de wand in de vuurgang uitstrekkende, het verwarmde oppervlak vergrotende uitsteeksels en waarbij het boveneinde van de primaire warmte-wisselaar is aangesloten op een secundaire warmte-wisselaar, waarin de rookgastemperatuur zover kan 10 worden verlaagd,dat daarin aanwezig vocht condenseert en condens-afvoer-middelen zijn aangebracht. _ .

Het voordeel van condenseren van vocht uit de, de primaire warmtewisselaar verlatende rookgassen is dat de verbrandingswaarde van het stookgas optimaal wordt benut omdat ook de condensatiewarmte, die tot 15 circa 10% van de verbrandingswaarde van aardgas kan bedragen en die anders via de schoorsteen verdwijnt, wordt benut voor het verwarmen van-water en daardoor voor ruimteverwarming.

Tot nu toe vormde de secundaire warmte-wisselaar bij voor ruimteverwarming gebruikte ketels een separaat onderdeel waar via een daartoe 20 aangebrachte leiding rookgassen aan worden toegevoerd. Nadelen, van dit systeem zijn in de eerste plaats van produktie-technische aard, verder de optredende leidingverliezen en bovendien een gecompliceerde tempera-tuurbewaking die nodig is omdat in elk van de warmte-wisselaars afzonderlijk de watertemperatuur moet worden gecontroleerd, ontluch tirigen 25 moeten worden aangebracht enz. enz.

De uitvinding beoogt een ketel waarbij deze bezwaren zijn vermeden .

Hiertoe is volgens de uitvinding de condenserende, secundaire warmte-wisselaar direkt boven en aansluitend op de primaire warmte-wisse-30 laar in dezelfde vuurgang aangebracht en is deze uitgevoerd met in de vuurgang reikende, het verwarmde oppervlak vergrotende uitsteeksels, wel- ' ke uitgaan van dezelfde wand als de uitsteeksels van de primaire warmtewisselaar en waarbij dezelfde watergang zowel deel uitmaakt van de primaire- als van de secundaire warmte-wisselaar.

8200384 4 /t -2- Ιη een nadere uitwerking van de uitvinding kan de secundaire warmte-wisselaar zijn uitgerust met het verwarmde oppervlak vergrotende uitsteeksels in de vorm van een of meer labyrinthtrajecten voor het • rookgas begrenzende, in hoofdzaak dwars op de stijgende rookgasstroom ge-5 orienteerde platen, waarvan althans een aantal is uitgevoerd als condens-•opvang- en afvoergoten. Het is duidelijk dat een dergelijk ontwerp een aanzienlijke constructieve vereenvoudiging betekent ten opzichte van bekende condenserende warmte-wisselaars waarbij in de warmte-wisselaar afzonderlijke opvang- en afvoermiddelen van speciaal materiaal moeten 10 zijn aangebracht. Door de uitvoering van de ketel volgens de uitvinding in licht metaal behoeft men in de warmte-wisselaar geen speciale corrosie-bestrijdende maatregelen te nemen.

Voor het geleiden van gevormd condens kan men de condensopvang-en afvoergoten uitrusten met opstaande randen en dergelijke condensgelei-15 ders, echter een constructief eenvoudige en bovendien giettechnisch gunstige oplossing is die, waarbij volgens de uitvinding althans de als condensopvang- en afvoergoten ingerichte platen aan hun bovenzijde met de wand waarvan zij uitsteken een hoek, kleiner dan 90° insluiten.

De platen vormen dan samen met de gekoelde wand waarvan zij van uitsteken 20 öeh gekoelde opvang- en af voer goot voor condens ,waarin het condens dicht tegen de gekoelde wand wordt geleid en derhalve geen gevaar bestaat voor verdampen-van het réeds gevormde, condens. .

Verder kunnen de platen zijdelings hellen en kan bij een laagste punt een condensafvoeraansluiting zijn aangebracht. Aldus wordt effec-25 tief verhinderd dat eenmaal gevormde condenscpde primaire warmte-wisselaar terugvalt.

Voor een betere koeling van de . rookgas-labyrinthgangen kunnen in de ruimten tussen opeenvolgende platen in de secundaire warmte-wisselaar vingervormige uitsteeksels zijn aangebracht.

30 Volgens de uitvinding kan in de watergang door horizontale schot ten een labyrinthtraject zijn gevormd met een koud-waterinlaat aan de bovenzijde en een warm-waterafvoer aan de onderzijde, waarbij in de zone van de secundaire warmte-wisselaar, waar condensatie bij voorkeur dient plaats te vinden, de als condensopvang- en afvoergoten uitgevoer-35 de platen zo veel mogelijk direkt tegenover waterlabyrintgangen liggen.

8200384 -3- * t

Door het relatief koude water eerst de secundaire warmte-wisse-laar en daarna pas de primaire warmte-wisselaar te laten passeren, kan de temperatuur in de secundaire warmte-wisselaar zover worden verlaagd dat condensatie wordt geïnitieerd. Deze condensatie moet bij voorkeur 5 niet in de onderste regionen van.de secundaire warmte-wisselaar optreden omdat hier de kans bestaat dat. gevormd condens op de primaire warmtewisselaar terugvalt. Teneinde zoveel mogelijk te bevorderen dat condensatie optreedt in een hiervoor gekozen zone van de secundaire warmtewisselaar, bijvoorbeeld de middenzone daarvan, zorgt men ervoor dat in 10 deze zone de condensopvang- en afvoerplaten optimaal worden gekoeld, hetgeen wordt bereikt door het wanddeel, waar deze platen vanuit gaan, aan de achterzijde direct met stromend water te koelen. - ·

Bij de ketel volgens de uitvinding kan de watergang die reeds deel uitmaakt van de primaire en de secundaire warmte-wisselaar, zich 15 aan de onderzijde van de primaire warmte-wisselaar voortzetten als een de verbrandingsruimte begrenzende watermantel voor het verwarmen van het doorstromende water door stralingswarmte.

Volgens de uitvinding kunnen de verbrandingsruimte,., de beide warmte-wisselaars en de watergangen met twee zijwanden een enkel giet-20 stuk vormen, hetgeen uit produktietechnische overwegingen een vereenvoudiging betekent en ook uit constructief oogpunt gunstig is. Twee van dergelijke eenheden kunnen met de open zijde naar elkaar toegekeerd, tot een ketellichaam.. worden verenigd.

Het is echter ook mogelijk, in het bijzonder voor uitvoering van 25 de ketel als wandketel, de open zijde van het gietstuk af te sluiten door een holle dekselwand die als primaire luchttoevoer met een inlaat aan de bovenzijde en een uitlaat aan de onderzijde is uitgevoerd. Aldus wordt de primaire verbrandingslucht in het traject door het deksel in tegenstroom met de rookgasstroom voorverwarmd. In deze optimale uit-30 voeringsvorm kan de ketel volgens de uitvinding met gering gewicht worden vervaardigd voor een capaciteit van 8-16 kW .

8200384 -4-

Ter verduidelijking van de uitvinding zal, onder verwijzing naar de tekening, een uitvoeringsvoorbeeld van de ketel worden beschreven.

Fig. 1 is een zijaanzicht van de ketel; fig. 2 is een vooraanzicht van de ketel volgens fig. 1 met weg-5 lating van het deksel; fig. 3 is een doorsnede volgens de lijn. IIX-IIX in fig. 1; fig. 4 is een doorsnede volgens de lijn IV-IV in fig. 2 en fig. 5 is éenbovenaanzichtvande ketel met weglating van de ventilator.

10 Volgens de tekening bestaat de ketel uit een gietstuk 1 dat door een deksel 2 afsluitbaar is en waarop een ventilator 3 voor rookgasafvoer kan worden aangebracht. De ketel wordt in de praktijk toegepast in een warmte-isolerende mantel die in de tekening verder niet is weergegeven .

15 Het gietstuk 1 begrenst een verbrandingsruimte 4. In fig. 1 is een openings voor een brander weergegeven. De verbrandingskamer 4 zet zich aan de bovenzijde .voort in een vuurgang 6 waarin een primaire warmte-wisselaar 7 en een secundaire warmte-wisselaar 8 zijn gevormd door het warmtewisseloppervlak vergrotende prismatische uitsteeksels 9 20 in de primaire warmte-wisselaar 7 en in de secundaire warmte-wisselaar 8 een samenstel van vingervormige uitsteeksels 10 en uitsteeksels 11 in de vorm van platen.

Alle uitsteeksels 9, 10 en 11 strekken zich uit vanaf een vuurgang-wand 12 die de scheiding vormt met een zich achter de warmte-wisselaars 25 7 en 8 uitstrekkende watergang 13, waarin (zie fig. 3) door schotten 14 labyrinthgangen 15 zijn begrensd. De watergang heeft een koud-waterin-laat 16 en een warm-waterafvoer 17, beide gevormd in zijwanden 18 van het gietstuk 1. Bij voorkeur is de watergang 13 aan de onderzijde van · de primaire warmte-wisselaar 7 voortgezet en vormt een de verbrandings-30 ruimte 4 begrenzende watermantel 13'.

In de secundaire warmte-wisselaar 8 zijn de plaatvormige uitsteeksels 11 onder een hoek et, kleiner dan 90° opgesteld ten opzichte van de wand 12. Bovendien hellen zij vanuit het midden van de ketel zijdelings onder een hoek β, waarbij de platen 11 beurtelings op afstand van de 35 zijwanden 18 eindigen en op de zijwanden 18 aansluiten. Direkt 8200384 -5- boven de plaatsen waar platen 11 op de zijwanden 18 aansluiten zijn condensafvoeraansluitingen 19 gevormd.

De platen 11 begrenzen in de secundaire warmte-wisselaar 8 een rook-gas-labyrinthtraj eet met een ingang 20 midden boven de primaire warmte-5 wisselaar 7 en een rookgasuitgang 21 waarop (zie fig. 1) een ventilator 3 aansluit.

De positie van de schotten 14 en de labyrinthgangen 15 in de watergang 13 zijn op het niveau van de secundaire warmte-wisselaar zodanig gepositioneerd ten opzichte van de rookgasdoorgangen 22, dat 10 in de zone van de secundaire warmte-wisselaar 8 waar condensatie van in het rookgas aanwezig vocht bij voorkeur dient plaats te vinden, de als eondensopvang- en afvoergoten functionerende platen 11 aan de achterzijde van de wand 12 zoveel mogelijk direkt worden gekoeld door in water-labyrinthgangen 15 stromend water.

15 De condensatiezone in de secundaire warmte-wisselaar 8 is bij voorkeur de middenzone van deze warmte-wisselaar. Immers het benedendeel van de secundaire warmte-wisselaar, direkt boven de primaire warmtewisselaar 7 is hiervoor minder geschikt omdat het risico van terugval van condens op de primaire warmte-wisselaar in deze zone aanwezig is.

20 De bovenste zone is evenmin ideaal omdat hierbij de kans groot is dat de condensatie niet volledig is en derhalve condens via de schoorsteen wordt afgevoerd.

Niettemin zijn in de tekening overal waar condens zou kunnen optreden afvoeraansluitingen 19 getekend.

25 Uit twee gietstukken 1 kan een ketel worden samengesteld door de gietstukken met de open zijden tegen elkaar te plaatsen en door lassen met elkaar te verbinden.

Het is evenwel mogelijk één gietstuk te gebruiken voor een ketel, die als uitvoering als wandketel reeds een grote capaciteit kan hebben.

30 De open zijde van het gietstuk 1, tegenover de.wand 12 kan dan worden afgesloten door een dekselwand 2 (zie fig. 1) die hol is uitgevoerd met een ingang 23 en een uitgang 24 welke in de verbrandingsruimte 4 uitmondt. Het deksel 2 kan dan dienen als aanvoerkanaal voor een primair verbrandingskanaal die dan in tegenstroom met de opstijgende rookgassen 35 wordt aangevoerd en in het traject in het deksel 2 door de stijgende rookgassen wordt voorverwarmd.

8200384 -6- ψ w

Het zal duidelijk zijn dat de uitvoering niet is beperkt tot het gegeven uitvoeringsvoorbeeld'. Wezenlijk voor de uitvinding is dat de secundaire warmte-wisselaar zich in dezelfde vuurgang direkt boven de primaire warmte-wisselaar bevindt en de mogelijkheid het samenstel van 5 verbrandingsruimte 4, primaire warmte-wisselaar 7, secundaire warmtewisselaar 8 en watergang 13 als een gietstuk te vervaardigen.

8200384

Claims (10)

1. Kietel, in het bijzonder CV-ketel welke door gieten, in het bijzonder uit licht metaal kan worden vervaardigd, met een verbrandingsruimte die aan de bovenzijde overgaat in een vuurgang, die door een wand wordt gescheiden van een watergang, waarbij het direct boven de verbrandings-5 ruimte gelegen deel van de vuurgang is uitgevoerd als primaire warmtewisselaar met zich van de wand in de vuurgang uitstrekkende, het verwarmde oppervlak vergrotende uitsteeksels en waarbij het boveneinde van de primaire warmte-wisselaar is aangesloten op een secundaire warmtewisselaar, waarin de rookgastemperatuur zover kan worden verlaagd, dat 10 daarin aanwezig vocht condenseert en condens-afvoermiddelen zijn aangebracht, met het kenmerk, dat de condenserende, secundaire warmte-wisselaar direkt boven en aansluitend op de primaire warmte-wisselaar in dezelfde vuurgang is aangebracht en is uitgevoerd met in de vuurgang reikende, het verwarmde oppervlak vergrotende uitstreeksels, welke uit-15 gaan van dezelfde wand als de uitsteeksels van de primaire warmte-wisselaar en waarbij dezelfde watergang zowel deel uitmaakt van.de primaire als van de secundaire warmte-wisselaar.

2. Ketel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de secundaire warmte-wisselaar is uitgerust.met het verwarmde oppervlak vergrotende 20 uitsteeksels in de vorm van een of meer labyrinthtrajecten voor het rookgas begrenzende, in hoofdzaak dwars op de stijgende rookgasstroom geórienteerde platen, waarvan althans een aantal is uitgevoerd als condensopvang- en afvoergoten.

3. Ketel volgens conclusie 2, met'het kenmerk, dat althans de als 25 condensopvang- en afvoergoten ingerichte platen aan hun bovenzijde met de wand, waarvan zij uitsteken, een hoek .kleiner dan 90“ insluiten.

4. Ketel volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de platen zijdelings hellen en bij hun laagste punt hun condensafvoeraansluiting is aangebracht.

5. Ketel volgens een van de conclusies 2 t/m 4, met het kenmerk, dat in ruimten tussen opeenvolgende platen vingervormige uitsteeksel zijn aangebracht. 8200384 r a A -8-

6. Ketel volgens een van de voorgaande conclusies/ met het kenmerk, dat in de watergang door horizontale schotten een labyrinttraject is gevormd met een koud-wat'erinlaat aan de bovenzijde en een warm-wateraf-voer aan de onderzijde, waarbij in de zone van de secundaire warmte- 5 wisselaar, waar condensatie bij voorkeur dient plaats te vinden, de als condensopvang- en afvoergoten uitgevoerde platen zoveel mogelijk direkt tegenover waterlabyrinthgangen liggen.

7. Ketel volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de watergang zich aan de onderzijde van de primaire warmte-wisselaar 10l voortzet als een de verbrandingsruimte begrenzende watermantel.

8. Ketel volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verbrandingsruimte, de beide warmte-wisselaars en de watergang met zijwanden één gietstuk vormen.

9. Ketel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat twee gietstukken 15 tot een ketellichaam verenigbaar zijn.

10. Ketel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het gietstuk afsluitbaar is door een holle dekselwand die als primaire luchttoevoer met een inlaat aan de bovenzijde en een uitlaat die aan de onderzijde in . de verbrandingsruimte uitmondt, is uitgevoerd. % l » 8200384