NL8500253A - Verwarmingsketel. - Google Patents

Description

* ' 1 -1- 4

Verwarmingsketel

De uitvinding heeft betrekking op een verwarmingsketel bestaand uit een water voerend huis met een buisvormig in2etstuk, dat een potvormige, aan de zijde van de afvoer van een warmte-isolatieblok voorziene verbrandingskamer 5 en de in een rookgasverzamelkamer uitmondende verwarmingsgas- j kanalen bevat. !

Verwarmingsketels van de genoemde soort zijn algemeen j bekend. Met het oog op energiebesparing zijn tegenwoordig in de regel voor een bedrijfswijze in het zogenaamde 10 gebied van lage en zeer lage temperatuur de verwarmingsketels daarvoor speciaal uitgevoerd. Zoals ondertussen is gebleken, leidt dit enerzijds weliswaar tot de gewenste energie-* · besparingen en deze ketels zijn ook sterk beveiligd tegen condensatievorming maar anderzijds ontstaat een 15 bijzondere problematiek aan de zijde van de afvoer.

Wanneer men het volle nut van de bij lage en zeer lage temperatuur werkende ketel met het oog op lage verbrandingsgastemperaturen verkrijgen wil, zou het , zoals de ervaringen getoond hebben, gunstig zijn wanneer 20 men onder de telkens gegeven omstandigheden invloed zou kunnen uitoefenen op de temperatuur van het verbrandingsgas.

Wanneer een voldoend grote warmte-afname door de verwarming en bereiding van warm water plaats vindt, 25 voldoend langer werkingstijden voor de brander ontstaan en bovendien het geinstaleerde ketelvermogen niet te groot is, kan men de ketel zondermeer met de beoogde lage verbrandingsgas-temperaturen laten functioneren en heeft een optimaal nuttig effect. De schoorsteen 30 krijgt dan ook genoeg warmte en ook het verwarmingsvlak van de ketels, in het bijzonder de verwarmingsgas-kanalen worden warm genoeg. Wanneer echter de warmte-afname geringer is, wanneer dus bijvoorbeeld de bewoners van een huis om verwarmingsenergie te besparen de kleppen 35 van de verwarmingslichamen dicht draaien of smoren, ontstaan kortere werkingstijden van de branders, waardoor de schoorsteen niet genoeg warmte verkrijgt en eventueel 8500253 ___ ^ v * -2- ook de verwarmingsvlakken niet warm genoeg worden.

Gevaren voor het door-nat worden van de schoorsteen in verbinding met bovengenoemde bedrijfswijze kunnen echter ook optreden, wanneer deze niet genoeg geïsoleerd 5 is of wanneer een betrekkelijk lange afstand tussen de ketel en de schoorsteen-aansluiting, dat wil zeggen een lange afvoerbuis aanwezig is.

Aan de uitvinding ligt daarom het probleem ten grondslag door eenvoudige maatregelen aan de ketel ervoor te kunnen 10 zorgen, dat in kritische bedrijfsfasen, dat wil zeggen bijvoorbeeld bij betrekkelijk korte verbranderwerkingstijden, ook dan zo snel mogelijk voldoend hoge gastemperaturen ontstaan. Dit probleem is aan de verwarmingsketel van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding 15 opgelost, doordat in de aan de zijde van het isolatiéblok gelegen helft van de verbrandingskamer ten minste een opening is aangebracht, deze opening is voorzien van een afsluiting en deze als te openen of verwijderbare afsluiting is uitgevoerd. Daarbij zijn gunstige verdere 20 ontwikkelingen en practische uitvoeringsvormen mogelijk. Principieel is dus met deze oplossing de mogelijkheid gegeven de verbrandingskamer niet van te voren in het gebied van het isolatiéblok, dat wil zeggen aan zijn achtereind te voorzien van extra en te voren open afvoer-25 openingen, maar de voor een hogere verbrandingsgas- temperatuur zorgende openingen met voldoend grote dwarsdoorsnede in aanpassing aan heersende omstandigheden eenvoudig te kunnen openen. Deze mogelijkheid, die geen belangrijke verandering aan de ketel vereist, is in 30 zover van grote betekenis, dat gebleken is, dat men zonder zulke hulpinrichtingen niet in staat is met de op zichzelf wenselijke betrekkelijk lage verbrandings-gastemperatuur van moderne met olie of gas gestookte ketels principieel te opereren. In de overgangstijden 35 van de jaargetijden , dat wil zeggen bij zeer korte werkingstijden van de brander van slechts circa 4-5 minuten, krijgt de schoorsteen verbrandingsgassen met temperaturen in de orde van grote van slechts circa 100° c. '·. Het systeem van de verwarmingsketel met 40 zijn verwarmingsvlakken moet echter volledig verwarmd 8500253 -3- zijn en zich in de blijvende toestand bevinden, en het duurt ongeveer een half uur tot de maximale temperatuur van het verbrandingsgas ontstaat, dat wil zeggen dus de beoogde temperatuur van het verbrandingsgas voor 5 het normale bedrijf. Hoe korter de werkingstijd van de brander echter is, des te lager is de temperatuur van j het verbrandingsgas. Wanneer de ketel bijvoorbeeld te groot is ontworpen of wanneer te sterk verwarmingsenergie wordt bespaard, kan de warmte-afname zo gering zijn, j 10 dat de branders niet tot de noodzakelijk langere werkings- tijden komen en slechts gedurende korte tijd worden j ingeschakeld. Dan worden echter zelfs bij een bij zeer lage j temperatuur werkende ketel eventueel zelfs de verwarmings-vlakken vochtig en in de eerste plaats worden de schoorstenen 15 met vocht doortrokken. Zogezien is het van essentiele betekenis ketels van deze soort te voorzien van zodanige ! i eenvoudige hulp-inrichtingen, die waarborgen, dat bij het aanlopen van de brander een hogere temperatuur ontstaat en dan , wanneer het gehele systeem is verwarmd, dat 20 wil zeggen wanneer de ketel zich in de blijvende toestand bevindt en de beoogde verbrandingsgastemperatuur heeft bereikt, de ketel weer wordt omgeschakeld.

Bij de oplossing volgens de uitvinding kan een bepaald deel van de verwarmingsgassen zonder de voorste omkeerrand 25 van de verbrandingskamer te moeten passeren, rechtstreeks in het resp. de betreffende onderste verwarmingsgaskanaal (-kanalen) komen, dat wil zeggen deze verwarmingsgassen koelen natuurlijk niet zo sterk af als het deel van de verwarmingsgassen die door de verwarmingsgaskanalen 30 over de gehele lengte stromen. Daarmede is een verhoging van de verbrandingsgastemperatuur, zoals gebleken is, zonder meer eveneens mogelijk. Verdere bijzonderheden r in dit opzicht worden nog nader toegelicht.

Openingen in verbrandingskamers zijn weliswaar bekend 35 (Duitse octrooischrift 3025651 en Duits gebruiksmodel 8013368), in beide gevallen hebben deze openingen echter geen afsluiting, die kan worden verwijderd resp. geopend, in de zin dat na verwijdering van de afsluiting door 8500253 , . _ / -4- een korresponderende brander-regeling de betreffende opening open blijft, afgezien van het feit dat de openingen volgens het Duits octrooischrift voor aan de verbrandings-kamers zijn aangebracht en bij de vaste brandstof ketel 5 volgens het Duitse gebruiksmodel slechts ertoe dienen het uittreden van een rookstroom bij het openen voor het bijvullen met de brandstoffen te verhinderen- Overigens gaat het daarbij niet om een verbrandingskamer in de onderhavige betekenis maar om de vulschacht voor de 10 vaste brandstoffen.

Ook bij de verbrandingskamer volgens het Duitse gebruiksmodel 8002621 zijn openingen aan de verbrandingskamer aangebracht, deze hebben echter geen afsluiting en moeten slechts voor het verbeteren van deCO-waarden 15 in het verbrandingsgas dienen.

Bovendien zijn deze openingen zo klein, dat daarmede geen aanmerkelijke invloed op een verhoging van de verbrandingsgastemperatuur in de zin van het onderhavige doel kan worden uitgeoefend.

20 De verwarmingsketel, zijn practische uitvoeringsvormen en gunstige verdere ontwikkelingen worden hieronder aan de hand van de tekening van uitvoeringsvoorbeelden nader toegelicht.

Daarin tonen schematisch 25 Fig. 1 in perspectief de in een verwarmingsketel plaatsbare potvormige verbrandingskamer;

Fig. 2 een doorsnede door de in een verwarmingsketel geplaatste verbrandingskamer;

Fig. 3 in doorsnede en in bovenaanzicht een andere . 30 uitvoeringsvorm;

Fig. 4 in doorsnede en in bovenaanzicht een verdere uitvoeringsvorm van de verbrandingskamer;

Fig. 5 in doorsnede en in bovenaanzicht een bijzondere uitvoeringsvorm; 35 Fig. 6 een doorsnede door een verwarmingsketel met de daarin geplaatste potvormige verbrandingskamer;

Fig. 7 een detail doorsnede door de de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm;

Fig. 8 het bovenaanzicht van een detail van de uitvoerings 8500253 c ----* -5- vorm volgens fig. 9?

Pig. 9 een doorsnede volgens de lijn over C/C in fig. 8?

Fig. 10 een doorsnede volgens de lijn D/D in fig. 7; 5 Fig. 11 in aanzicht . een andere uitvoeringsvorm en

Fig. 12 een verdere uitvoeringsvorm.

Zoals uit figuur 6 blijkt, is de potvormige verbrandings-kamer 10 op bekende wijze in de vrije ruimte tussen de langsribben 71 van de verwarmingsketel 11, die de 10 verwarmingsgaskanalen 6 indelen, aangebracht en aan het aan de afvoer-zijde gelegen eind voorzien van een isolatieblok 12 van vuurvast materiaal (bijvoorbeeld door zuigen vast geworden keramisch materiaal).

Volgens fig. 1 is nu in het onderste gebied van i 15 de verbrandingskamer 10 de langsuitsparing 13 aangebracht, die gevormd wordt, doordat het afgesneden plaatgedeelte slechts aan de twee korte zijden a en aan de langszijde b wordt doorgeponst en dan het uitgeponste plaatvlak als strook 14 al naar behoefte meer of minder naar buiten i 20 wordt gebogen. In dezelfde zin kunnen ook twee stroken 14' worden uitgeponst en naar buiten gebogen, die dan | in een kanaal 6 of, zoals in figuur 2 weergegeven, in | twee kanalen 6 radiaal steken, waarbij de naar binnenstekende stroken 14' zich uitstrekken langs de verwarmings-25 gaskanaal-ribben 7.

In fig. 3 is verduidelijkt een wel met streep lijnen aangeduid, dat in het bodemgebied van de verbrandingskamer 10 ook verscheidene langsuitsparingen 13 naast elkaar kunnen worden aangebracht.

30 Verder is het mogelijk in de geest van fig. 4 verscheidene corresponderend uitgeponste stroken 141' voor een langsuitsparing aan te brengen, waarbij dan telkens volgens noodzakelijke verbrandingsgastemperatuur een of twee of al de stroken 14'* radiaal naar buiten 35 worden gezet. Een in deze zin beoogde en mogelijke openings-afmeting waarbij de branderregeling en de afvoerverhoudingen in aanmerking worden genomen, is ook gegeven doordat men volgens fig. 5 voor de langsuitsparing 13 een corresponderende verschuifbare afschermingsplaat 15, min 40 of meer - de uitsparing 13 bedekkend aanbrengt.

8500253 ___^ -6-

Ψ V

De figuren 7 tot 12 hebben betrekking op verdere uitvoeringsvormen, waarbij met zo eenvoudig mogelijke uitvoeringen en maatregelen voor een beoogde aanpassing van de verbrandingsgastemperatuur kan worden gezorgd.

5 Zoals uit fig. 7 blijkt, is de verbrandingskamerwand 10' en wel in het onderste gebied voorzien van ten minste één opening 16, die echter door de omtreksrand van het isolatieblok 12 gesloten is, dat „in dit geval de afsluiting 17 direct zelf vormt. Volgens fig. 10 zijn bij voorkeur 10 verscheidene openingen 16, die een dwarsdoorsnede grootte van telkens ongeveer ten minste 1 cm2 hebben, in de wand 10' van de verbrandingskamer aangebracht. Wanneer nu de heersende omstandigheden bij het regelen van de brander (niet weergegeven) het vereisen, wordt het isolatie-15 blok 12 eenvoudig in het gebied van eerst slechts één opening 16 op passende wijze open gesneden resp. open geboord en zonodig vindt hetzelfde plaats aan verscheidene ef al.ds aanwezige openingen 16.

In de geest van de figuren 8, 9 en 11, 12 kan een 20 dergelijke beoogde openingsaanbrenging ook op andere wijze plaats vinden resp. kunnen de daarvoor noodzakelijke voorzorgsmaatregelen op andere wijze worden getroffen.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 8 is slechts de verbrandingskamerwand 10’ in de zin van de weergave 25 met de openingsomtrek doorgeponst, waarbij het openingspons-vlak 18 op de plaats 19 met de verbrandingskamerwand 10' blijft verbonden. Eventueel kunnen ook daartegenover liggend één of twee smalle, gemakkelijk door te snijden verbindingsstukken 19' blijven staan. Zonodig worden 30 dan de openingssponsvlakken 18, zoals in fig. 9 is verduidelijkt, eenvoudig naar boven in de verbrandingskamer 10 . omhoog gezet.

Al-naar de constructieve omstandigheden kunnen de openingen 16 echter ook, zoals in fig. 11 is weergegeven, 35 in het onderste gebied van het isolatieblok 12 van te voren zijn aangebracht en met een geschikt scherm 20 zijn gesloten, indien het isolatieblok 12 moeilijk te boren zou zijn of open te snijden, wat het geval zijn kan, wanneer ander materiaal dan het genoemde gemakkelijk 40 snijd - of openboorbare materiaal voor het isolatieblok 8500253 - - -.Jr -7- 12 wordt gebruikt. Het scherm 20 kan dan in het gebied van de openingen 16 zijn voorzien van afbuigbare stroken 21.

Het is echter ook mogelijk dergelijke stroken 21, zoals in fig. 12 is verduidelijkt, rechtstreeks uit 5 naar boven gebogen delen van de verbrandingskamerwand 10 te vormen, die zich normaal nog iets over het isolatie-blok 12 uit naar achteren uitstrekt.

Verder is het mogelijk onder inachtneming van de noodzakelijke verhoging van de verbrandingsgastemperatuur 10 de openingen 16 voor het rechtstreekse wegstromen van J

voldoende hoeveelheden verwarmingsgassen met hoge j i

temperatuur, die dus nog de verwarmingsgaskanalen afkoelend I

moeten passeren, te vervaardigen, doordat men in het betreffende gebied hetzij de verbrandingskamerwand 10'of 15 het isolatieblok 12 openboort resp. opensnijdt, wat betekent,dat : het materiaal van de verbrandingskamerwand 10' resp. van het isolatieblok 12 in het gebied van de openingen 16 de afsluiting 17 eerst zelf vormt.

Alleen zich oriënterend op fig. 7, is het overigens 20 ook zonder meer'voorstelbaar· en regelbaar, dat men de aanwezige openingen 17 ook gericht meer of minder vrij maakt, doordat men het isolatieblok 12 axiaal onder meer of minder grote vrijmaking van de openingen 17 meer of minder naar achter verplaatst en in de geschikte 25 stand opnieuw vastzet.

Het gaat er dus bij al de uitvoeringsvormen principieel en essentieel om de verbrandingskamer 10 niet van te voren in het gebied van het isolatieblok 12, dat wil zeggen aan zijn achtereind te voorzien van extra en 30 van te voren open afvoeropeningen maar de openingen, die zorgen voor een hogere verbrandingsgastemperatuur, met voldoend grote dwarsdoorsnede pas in aanpassing aan de heersende omstandigheden te kunnen openen.

___^ 8500253

Claims (9)

1. Verwarmingsketel, bestaand uit een water voerend huis met een buisvormig inzetstuk, dat een potvormige, aan de afvoer-zijde van een warmte-isolatieblok voorziene verbrandingskamer en de in een rookgasverzamelkaraer 5 uitmondende verwarmingsgaskanalen bevat, met het kenmerk , dat in de aan de zijde van het isolatieblok liggende helft van de verbrandingskamer (10)ten minste een opening (16) is aangebracht, deze opening (16)is voorzien van een afsluiting en deze is uitgevoerd als 1Ó een afsluiting die moet worden geopend of verwijderbaar is.

2. Verwarmingsketel volgens conclusie 1,met het kenmerk , dat de afsluiting is uitgevoerd in de vorm van de langsuitsparing(13) en het vlak van de uitsparing in de vorm van ten minste een strook (14,.141) is uitgevoerd, 15 die uit de verbrandingskamerwand (10') afbuigbaar is.

3. Verwarmingsketel volgens conclusie 1, m e t het kenmerk , dat de opening (16) is voorzien van een instelbare afschermingsplaat (15).

4. Verwarmingsketel volgens conclusie 1,.m e t het 20 kenmerk >dat de afsluiting 17 van de opening uit het isolatieblok (12) van de verbrandingskamer (10) is gevormd.

5. Verwarmingsketel volgens conclusie 4, m e t het kenmerk , dat het isolatieblok (12) ten opzichte 25 van de opening (16) verstelbaar in de verbrandingskamer (10) is aangebracht.

6. Verwarmingsketel volgens conclusie 1, m e t het kenmerk , dat de afsluiting (17) is gevormd uit het openingsponsvlak (18), dat op ten minste één plaats 30 (19) met de verbrandingskamerwand (10') blijft verbonden. 8500253 . - -9-

7. Verwarmingsketel volgens conclusie 12,met het kenmerk , dat de ten minste ene opening (16) in het warmte-isolatieblok (12) is aangebracht en de afsluiting (17) voor de ten minste ene opening (16) van het isolatieblok 5 (12) is uitgevoerd in de vorm van een scherm (20).

8. Verwarmingsketel volgens één van de conclusies 1 tot 7, met het kenmerk, dat het dwarsdoorsnede-vlak van de ten minste ene opening (16) een grootte heeft van ten minste 1 cm2. 10

9. Verwarmingsketel volgens één van de conclusies 1 tot 8,met het kenmerk, dat de ten minste ene opening (16) met zijn afsluiting in het onderste gebied van de verbrandingskamer (10) is aangebracht. i 8500253 _ ^