NL8702021A - Verwarmingsbuis. - Google Patents

Description

* VO 9297 - 1 -

Titel: Verwarmingsbuis

De uitvinding beeft betrekking op een verwarmingsbuis voor bet af geven van middels een doorgeleid fluïdum aangevoerde warmte.

Dergelijke verwarmingsbuizen worden bijvoorbeeld toege-5 past in warenhuizen voor het kweken van gewassen. Algemeen bekend zijn daarbij verwarmingsbuizen met een in hoofdzaak cirkelvormige dwarsdoorsnede, waarbij de diameter van die verwarmingsbuizen is afgestemd op het benodigde verwarmend oppervlak. Een nadeel van een dergelijke verwarmingsbuis is de relatief grote waterinhoud 10 daarvan, waardoor het systeem traag reageert, indien om warmte wordt gevraagd of juist niet meer om warmte wordt gevraagd. Het eerste geval doet zich voor bij bijvoorbeeld zonsondergang, waardoor de temperatuur in een warenhuis vrij -snel kan dalen. Een dergelijke temperatuursdaling is snel te constateren middels een 15 thermostaat, die vervolgens het verwarmingssysteem inschakelt.

Aleer evenwel alle verwarmingsbuizen, die totale lengten kunnen hebben van enkele honderden meters, op de gewenste temperatuur zijn gebracht kan er voor optimale groeiomstandigheden te veel tijd verloren zijn gegaan. Bovendien kan het inschakelen van de 20 verwarmingsketel na een langere stilstandsperiode en het dan meteen op volle capaciteit belasten condensatie in de ketel en zodoende versnelde slijtage door corrosie tot gevolg hebben.

Getracht is dit nadeel op te vangen met behulp van mengkleppen, die de keteltemperatuur niet te snel te zeer laten dalen. Een ver-25 groting van zowel de kosten als de traagheid van het systeem is hier evenwel het gevolg van. Bij het door de thermostaat gestuurd uitschakelen van de verwarming heeft de relatief grote waterinhoud 8702021 - 2 - Ψ t t het nadeel van een nog aanwezige aanmerkelijk grote hoeveelheid warmte, die in feite nutteloos wordt af gegeven, hetgeen uit kosten- en energiebesparingsoogpunt bijzonder onaantrekkelijk is.

Teneinde de waterinhoud van de verwarmingsbuizen te ver-5 minderen zijn reeds van een cirkelvorm afwijkende dwarsdoorsneden voorgesteld, zoals een driehoekige of een zandlopervorm. Hoewel hiermee onder instandhouding van de gewenste grootte van het verwarmend oppervlak een verkleining van de waterinhoud is te bewerkstelligen, zijn ook die oplossingen niet optimaal gebleken, omdat 10 deze weer hun eigen nadelige effecten met zich brachten. Bij het afwijken van een cirkelvormige dwarsdoorsnede wordt het stromingspatroon in de verwarmingsbuis ongunstig beïnvloed. Enerzijds kan er sprake zijn van een vergrote weerstand, die overigens tevens een gevolg is van de kleinere waterinhoud waardoor het water met 15 hogere snelheid moet worden rondgepompt teneinde eenzelfde hoeveelheid warmte te kunnen toevoeren en afgeven; anderzijds van dode hoeken in het dwarsdoorsnedeprofiel, dat wil zeggen gebieden waarin geen of bijna geen stroming plaatsheeft, In laatstbedoelde gebieden zal zich bezinksel verzamelen, dat in corrosie opzicht 20 vaak uiterst aggressieve eigenschappen heeft en zodoende tot voortijdige slijtage en lekkage aanleiding kan geven. Verder moet er bij het vormgeven van de verwarmingsbuis rekening mee worden gehouden, dat deze veelal nog een tweede functie heeft, namelijk ge-leidings- en draagrail voor een transportsysteem in het warenhuis. 25 Een bijvoorbeeld driehoekige verwarmingsbuis is hiervoor aanmerkelijk minder geschikt te achten dan een cirkelvormige.

Met de uitvinding wordt een verwarmingsbuis voor het afgeven van middels een dóórgeleid fluïdum aangevaerde warmte beoogd die een relatief geringe waterinhoud combineert met een relatief 30 groot verwarmend oppervlak, geen dode gebieden kent waarin zich 8702021 4« - 3 - bezinksel kan verzamelen, en zonder problemen bruikbaar is als ge-leidings- en draagrail.

Dit wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt, doordat de buis in dwarsdoorsnede gezien een wand heeft met tenminste twee 5 wat hun vorm betreft te onderscheiden, op elkaar aansluitende gebieden, waarbij een eerste gebied een ten opzichte van zijn breedte grote lengte heeft en in lengterichting aansluit op een tweede gebied met een breedte, dat wil zeggen de grootste afmeting daarvan loodrecht op de lengterichting van het eerste gebied, groter 10 dan de breedte van het eerste gebied, en waarbij de verhouding tussen het dwarsdoorsnedeoppervlak en de lengte van de door de wand gevormde begrenzing daarvan voor het eerste gebied kleiner is dan voor het tweede gebied. Door deze maatregelen is een dwarsdoorsnede profiel voor de verwarmingsbuis te verwezenlijken, dat 15 een relatief grote omtrek, en zodoende verwarmend oppervlak, ten opzichte van zijn doorlaat kent als gevolg van het voorzien in het eerste gebied, dat in zijn algemeenheid ook kan warden omschreven als een holle vin of ribbe. Het tweede, op het eerste aansluitende gebied vormt weliswaar een geheel met het eerste, doch kan in 20 grote mate onafhankelijk van het eerste gebied worden vormgegeven, zodat het tweede gebied een dwarsdoorsnedeoppervlak kan worden gegeven, dat zo gunstig mogelijke stromingseigenschappen kent en geen dode gebieden waarin zich bezinksel kan ophopen. Het relatief grote verwarmend oppervlak ten opzichte van de dwarsdoorsnededaor-25 laat heeft het voordeel, dat het verwarmingssysteem relatief snel kan reageren bij aan-uit-situaties, terwijl verder een minimum aan water hoeft te worden opgewarmd, zodat bij het uitschakelen ook slechts een minimum aan warmte niet effectief wordt gebruikt.

Bij het opstellen van de verwarmingsbuis dient het twee-30 de gebied zich in het algemeen onder het eerste te bevinden, zodat 8702021 - 4 - ·< * f in het eerste gebied bezinkende deeltjes naar het tweede gebied zakken, waar door de daar heersende stromingsomstandigheden voorkomen wordt, dat er zich bezinksel kan verzamelen en ophopen. Bij een dergelijke opstelling van de verwarmingsbuis zal het eerste 5 gebied in meerdere of mindere mate verticaal omhoog reiken en zodoende in aanmerking komen om als geleidings- en draagrail dienst te doen. Het zal duidelijk zijn, dat het eerste gebied een daartoe zonder meer geschikte vorm kan hebben. Een verder, extra voordeel van de relatief kleine waterinhoud van de verwarmingsbuis volgens 10 de uitvinding is, dat het gewicht van het totale verwarmingsbuizennetwerk aanmerkelijker lager wordt, hetgeen constructief zijn voordelen heeft.

Het tweede gebied kan verschillende vormen hebben. Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding verdient 15 het evenwel de voorkeur, dat het tweede gebied een in hoofdzaak cirkelvormige dwarsdoorsnede heeft. Een dergelijke uitvoering van het tweede gebied heeft nog het verdere, extra voordeel, dat de aansluit leiding tussen de verwarmingsbuis en de verdeel leidingen, die toch al een kleinere diameter heeft dan de bekende verwar-20 mingsbuizen met cirkelvormige dwarsdoorsnede, een verlenging kan zijn van het tweede gebied, zodat voor de overgang tussen de verwarmingsbuis en de aan- of afvoerbuis geen bijzondere voorzieningen aanwezig hoeven te zijn.

Teneinde een zo j klein moge lijke waterinhoud te combine-25 ren met een zo groot magelijk · verwarmend oppervlak verdient het overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding de voorkeur, dat in dwarsdoorsnede de overgang tussen het eerste en het tweede gebied in hoofdzaak trapvormig is uitgevoerd. Samengevat leidt dit tot een bijzondere voorkeur voor een in hoofdzaak 30 sleutelgatvormige dwarsdoorsnede, waarbij gezien het hierboven 8702021 « -5- besprokene in verband met de opstelling van de verwarmingsbuis in de praktijk in feite sprake zal zijn van een omgekeerd sleutelgatvormige dwarsdoorsnede.

Het verrvaardigen van een dergelijke verwarmingsbuis kan 5 op elke gewenste, bekende wijze plaatshebben, bijvoorbeeld door extruderen, samenlassen, vervormen en dergelijke. In geval gekozen wordt voor een vervormingswerkwijze kan worden uitgegaan van een buis met cirkelvormige dwarsdoorsnede, waaraan door vervorming de holle vin of ribbe wordt gewalst. In dat geval wordt er een voor-10 keur voor uitgesproken, dat in dwarsdoorsnede gezien de langswan-den van het eerste gebied uitgaande van het tweede gebied convergeren, en dat in dwarsdoorsnede gezien de wand ter plaatse van de overgang tussen het eerste en het tweede gebied een naar de binnenzijde bolle radius heeft, hetgeen ook stromingstechnisch gezien 15 zijn voordelen heeft.

Als gevolg van het uitvoeren van het eerste gebied als een holle vin of ribbe en de opstelling van de verwarmingsbuis met die holle vin of ribbe in hoofdzaak verticaal omhoog reikend, wordt niet alleen een gunstige afvoer van bezinksel bewerkstelligd 20 doch tevens ook een voordeelbiedende ontluchtingsmogelijkheid verkregen. Immers eventueel in het verwarmingsmedium aanwezige lucht zal opstijgen en zich boven in de holle vin of ribbe verzamelen, welk effect nog zal worden bevorderd door de geringe stromingssnelheid van het verwarmingsmedium nabij het bovenuiteinde van de 25 holle vin of ribbe. In verband hiermee wordt er overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding een voorkeur voor uitgesproken, dat aan het van het tweede gebied af gekeerde uiteinde van het eerste gebied plaatselijk voorzieningen zijn getroffen voor het aanbrengen van ont lucht ingsmiddelen.

30 Onder verwijzing naar in de tekening weergegeven uit- * 8702021 4 - 6 - * voeringsvoorbeelden zal de verwarmingsbuis volgens de uitvinding thans nader worden besproken en toegelicht. Daarbij toont: fig. 1 een eerste dwarsdoorsnedeprofiel van een verwarmingsbuis volgens de uitvinding; en 5 fig. 2 - 6 een aantal andere moge lijke dwarsdoorsnede prof ie len.

In fig. 1 is een verwarmingsbuis in dwarsdoorsnede weergegeven, die is opgebouwd uit twee te onderscheiden, op elkaar aansluitende wandgebieden; een eerste gebied 1 in de vorm van een 10 holle vin of ribbe en een tweede gebied 2 met een in hoofdzaak cirkelvormige dwarsdoorsnede. De verwarmingsbuis is daarbij getoond in de in de praktijk de voorkeur verdienende opstel lings-stand, dat wil zeggen met het eerste gebied 1 verticaal omhoog reikend vanaf het tweede gebied 2. Eij het door deze verwarmings-15 buis leiden van een warmteafgevend fluïdum zal de hoofdstroming door het cirkel vormige, tweede gebied 2 gaan. Gezien de vorm van dit gebied betekent dat aldaar minimale stromingsweerstanden en geen dode hoeken, In het eerste gebied 1 zal de stroomsnelheid kleiner zijn, en wel in toenemende mate kleiner gezien vanaf het 20 tweede gebied 2, doch zoals bekend uit de verwarmingstechniek zal ook het vrij smalle, eerste gebied 1 met warm medium worden gevoed waarbij de warmte als gevolg van de vin- af ribbevorm snel en effectief aan de te verwarmen omgeving wordt overgedragen. Door de vormgeving en opstelling van de verwarmingsbuis kan zich nergens 25 bezinksel in de verwarmingsbuis verzamelen en ophopen. Immers dergelijke verzamelingen en ophopingen kunnen zich alleen voordoen in gebieden met lage of geen stroomsnelheid. Een der ge lijk gebied is bij de verwarmingsbuis volgens fig. 1 wel aanwezig, doch bevindt zich in het bovenuiteinde van het eerste gebied 1. Bezinksel zal 30 zich daar niet kunnen verzamelen, doch omlaagzakken tot in het 8702021 4 - 7 - eerste gebied 1 met de maximale stroomsnelheid, De hooggelegen situering van het gebied met lage af geen stroomsnelheid heeft nog een verder voordeel; het biedt namelijk ideale omstandigheden voor het verzamelen en af voer en van lucht uit het verwarmingsmedium.

5 Daartoe kunnen nabij het bovenuiteinde van het eerste gebied 1 op eenvoudige wijze ontluchtingsmiddelen worden aangebracht.

Teneinde een eenvoudige aansluiting van de verwarmingsbuis op een toe- of afvoerbuis te kunnen realiseren verdient het de voorkeur de diameter van het tweede gebied 2 gelijk te kiezen 10 aan die van de aan- of afvoerbuis, terwijl het eerste gebied 1 op geschikte wijze bij zijn kopse uiteinde wordt afgesloten.

Verder kan het bovenuiteinde van het eerste gebied 1 zonder meer gebruikt worden als geleidings- en draagrail voor een transportmiddel. Indien gewenst, kan het bovenuiteinde van het 15 eerste gedeelte daartoe elke gewenste van de in de figuur getoonde ronde vorm afwijkende configuratie hebben.

In de fig. 2 - 5 zijn verdere moge lijke vormen van de verwarmingsbuis weergegeven, waarbij uitdrukkelijk zij vermeld, dat het hierbij geen uitputtende opsomming van alle mogelijkheden 20 betreft.

Het in fig. 2 weergegeven dwarsprofiel van de verwarmingsbuis wijkt ten opzichte van dat weergegeven in fig. 1 af door het vanaf het tweede gedeelte convergerende verloop van de wanden van het eerste gedeelte. Een dergelijke configuratie is op rela-25 tief eenvoudige wijze te verwezenlijken middels vervorming van een cirkelvormige buis met een omtrek gelijk aan die van de in fig. 2 weergegeven verwarmingsbuis.

Bij de in fig. 3 weergegeven verwarmingsbuis sluit het eerste gedeelte in plaats van radiaal tangentiaal aan op het twee-30 de gedeelte. Bij deze uitvoeringsvorm zou overwogen kunnen worden 8702021 βι i - 8 - de bovenzijde van het tweede gedeelte te gebruiken als geleidings-en draagrail voor een transportmiddel.

Bij de in fig. 4 getoonde verwarmingsbuis heeft het tweede gedeelte een in hoofdzaak C-vormige dwarsdoorsnede, terwijl 5 dat van fig. 5 ellipsvormig in dwarsdoorsnede is.

In fig. 6 tenslotte zijn twee eerste gedeelten 1 aanwezig, die onderling een hoek insluitend in hoofdzaak radiaal aansluiten op het tweede gedeelte. Deze uitvoeringsvorm heeft weliswaar een grotere waterinhoud dan de hierboven besproken uitvoe-10 rings vormen, doch ook een aanzienlijk groter verwarmend oppervlak.

Het spreekt vanzelf, dat er binnen het kader van de uitvinding vele wijzigingen en varianten mogelijk zijn. Gewezen is al op de magelijk andere vormgeving van het bovenuiteinde van het eerste gebied ten behoeve van zijn geleide- en draagrailfunctie.

15 Ook uit vervaardigings- of warmteoverdrachtsredenen kan de vormgeving van zowel het eerste als het tweede gebied worden aangepast of gewijzigd. Gesproken is over het vervaardigen van de verwarmingsbuis middels vervormen van een buis met cirkelvormige dwarsdoorsnede. Uiteraard kan ook van een andere dwarsdoorsnede worden 20 uitgegaan, terwijl ook andere vervaardigingswijzen, zoals extrude-ren of lassen, kunnen warden taegepast.

8702021

Claims (7)

1. Verwarmingsbuis voor het af geven van middels een dóórge leid fluïdum aangevoerde warmte, met het kenmerk, dat de buis in dwarsdoorsnede gezien een wand heeft met tenminste twee wat hun vorm betreft te onderscheiden, op elkaar aansluitende gebieden, 5 waarbij een eerste gebied een ten opzichte van zijn breedte grote lengte heeft en in lengterichting aansluit op een tweede gebied met een breedte, dat wil zeggen de grootste afmeting daarvan loodrecht op de lengterichting van het eerste gebied, groter dan de breedte van het eerste gebied, en waarbij de verhouding tussen het 10 dwarsdoorsnedeoppervlak en de lengte van de door de wand gevormde begrenzing daarvan voor het eerste gebied kleiner is dan voor het tweede gebied.

2. Verwarmingsbuis volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweede gebied een in hoofdzaak cirkelvormige dwarsdoor- 15 snede heeft.

3. Verwarmingsbuis volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat in dwarsdoorsnede de overgang tussen het eerste en het tweede gebied in hoofdzaak trapvormig is uitgevoerd.

4. Verwarmingsbuis volgens een der voorgaande conclusies, 20 gekenmerkt door een in hoofdzaak sleutelgat vormige dwarsdoorsnede.

5. Verwarmingsbuis,' volgens een de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in dwarsdoorsnede gezien de langswanden van het eerste gebied uitgaande van het tweede gebied convergeren,

6. Verwarmingsbuis volgens een der voorgaande conclusies, 25 met het kenmerk, dat in dwarsdoorsnede gezien de wand ter plaatse van de overgang tussen het· eerste en het tweede gebied een naar de binnenzijde bolle radius heeft. 8702021 - 10 - *

7. Verwarmingsbuis volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan het van het tweede gebied afgekeerde uiteinde van het eerste gebied plaatselijk voorzieningen zijn getroffen voor het aanbrengen van ontluchtingsmiddelen. 8702021