NL8702987A - Verwarmingstoestel. - Google Patents

Description

875031/Rey/ho ί «f

Korte aanduiding: Verwarmingstoestel

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verwarmingstoestel omvattende een brander van het type met volledige voormenging en geforceerde trek, welke brander een mengkamer bevat waarop een luchttoevoerleiding en een brandstoftoevoer 5 zijn aangesloten, welke mengkamer een van openingen voorziene branderplaat heeft, die grenst aan een verbrandingskamer waarin op enige afstand van de branderplaat een warmtewisselaar is aangebracht, die wordt doorstroomd door een te verwarmen medium en op welke verbrandingskamer een rookgasafvoerleiding 10 is aangesloten.

Een dergelijk verwarmingstoestel is bijvoorbeeld bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 7906458. Dergelijke branders werken met een bepaalde mengverhouding gas-lucht voor het verkrijgen van een goede verbranding met een zo hoog mogelijk 15 rendement. Teneinde de warmteproduktie aan te passen aan de warmtevraag wordt de hoeveelheid gas gevarieerd waarbij dan tevens de hoeveelheid toegevoerde lucht dient te worden gevarieerd om de gewenste mengverhouding te behouden. Het probleem dat zich bij een dergelijke modulerende regeling voor-20 doet is dat bij een minimale belasting van het verwarmingstoestel, als er dus weinig brandstof en dientengevolge weinig verbrandingslucht wordt toegevoerd, het warmte-overdragend oppervlak van de warmtewisselaar relatief groot is ten opzichte van de hoeveelheid rookgassen die hierlangs door het verwarmings-25 toestel stromen. Dit heeft tot gevolg dat bij minimale belasting de rookgassen sterk worden afgekoeld, zelfs tot onder het dauwpunt, zodat condensatie zal optreden. Indien de constructie zich niet leent voor condensatie, of indien het condensaat niet kan worden afgevoerd daar het toestel 30 op een hiervoor ongeschikte plaats is aangebracht, is het ontstaan van condensaat een ongewenst verschijnsel dat dient te worden vermeden.

De onderhavige uitvinding beoogt een verwarmingstoestel te verschaffen, van het in de aanhef aangegeven type waarbij 35 het hierboven aangegeven probleem op eenvoudige en doelmatige wijze wordt vermeden.

87029 ft7 9 99 -2-

Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat een extra luchttoevoerleiding in de verbrandingskamer uitmondt in de ruimte tussen de warmtewisselaar en de branderplaat en middelen aanwezig zijn om de hoeveelheid lucht die via deze 5 toevoerleiding direct in de verbrandingskamer wordt gevoerd te regelen afhankelijk van de belasting van het verwarmingstoestel .

Door bij lage belasting van het verwarmingstoestel een extra hoeveelheid lucht direct in de verbrandingskamer te 10 voeren, worden de rookgassen voor in aanraking te komen met de warmtewisselaar vermengd met koudere omgevingslucht. De warmtewisselaar komt zodoende in aanraking met een grotere volumestroom rookgassen hetgeen tot gevolg heeft dat er per volume-eenheid rookgassen minder warmte wordt afgegeven. Het 15 bijmengen van omgevingslucht in de rookgassen dient hierbij zodanig te geschieden dat de temperatuur van deze rookgassen niet onder het dauwpunt komt. De grotere volumestroom door de verbrandingskamer respectievelijk de kleinere verblijftijd van de rookgassen in de verbrandingskamer zal het schoor-20 steenverlies echter doen toenemen. Er wordt naar gestreefd dat bij lage belasting van het verwarmingstoestel dit schoorsteenverlies zodoende ongeveer gelijk is aan het schoorsteenverlies bij maximale belasting van het verwarmingstoestel, als er geen extra omgevingslucht in de verbrandings-25 kamer wordt toegevoerd.

Volgens een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de uitvinding is de extra luchttoevoerleiding naar de verbrandings kamer een zij-aftakking van de naar de brander leidende luchttoevoerleiding .

30 Volgens de uitvinding is de verbrandingskamer langs de buitenomtrek voorzien van een rondgaand kanaal waarop de luchttoevoerleiding is aangesloten, welk kanaal via een aantal in de wand van de verbrandingskamer aangebrachte inlaatpoorten met de verbrandingskamer in verbinding staat. Op deze wijze 35 wordt de extra omgevingslucht gelijkmatig verdeeld in de verbrandingskamer toegevoerd zodat een homogeen mengsel ontstaat dat langs de warmtewisselaar stroomt.

87029 87 * -3-

De middelen om de hoeveelheid in de verbrandingskamer toegevoerde lucht te regelen bestaan bij voorkeur uit een in de extra luchttoevoerleiding opgenomen regelklep, die wordt gestuurd aan de hand van de temperatuur van de afgevoerde 5 rookgassen.

De uitvindingsgedachte kan als alternatief op het vergroten van de volumestroom van de rookgassen volgens de uitvinding tevens worden gerealiseerd door het verkleinen van de effektieve werking van de warmtewisselaar.

10 Volgens de uitvinding bestaan de middelen voer het verkleinen van de effektieve werking van de warmtewisselaar uit een in de verbrandingskamer aangebrachte scheidingswand die zich in hoofdzaak in de stromingsrichting van de rookgassen uitstrekt en het de warmtewisselaar bevattende 15 gedeelte van de verbrandingskamer verdeelt in twee compartimenten, waarbij het ene compartiment in open verbinding staat met de rookgasafvoer en het andere compartiment van de rookgasafvoer is afgesloten door middel van een klep, die wordt gestuurd afhankelijk van de belasting 20 van het verwarmingstoestel.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding weergeeft, en 25 figuur 2 een tweede alternatieve uitvoeringsvorm van de uitvinding toont.

De figuren 1 en 2 tonen een in zijn geheel met het verwijzingscijfer 1 aangegeven verwarmingstoestel voor het verwarmen van een medium, omvattend een brander die bestaat 30 uit een mengkamer 2 waarop enerzijds een luchttoevoerleiding 3 en een brandstoftoevoer 4 zijn aangesloten en welke mengkamer anderzijds wordt begrensd door een van openingen voorziene branderplaat 5. Binnen de mengkamer op enige afstand van de branderplaat 5 is een geperforeerde plaat 6 aangebracht, die 35 dient om het gas- luchtmengsel gelijkmatig te verdelen en eventuele wervelingen te dempen.

De branderplaat grenst anderzijds aan een verbrandings- 87029 87 ♦ * -4- kamer 7, waarin een warmtewisselaar 8 is geplaatst in de vorm van een van lamellen voorziene buis, waardoor het te verwarmen medium stroomt. De verbrandingskamer 7 is voorts voorzien van een rookgasafvoerleiding 9, waarbij tussen de rookgasafvoer-5 leiding 9 en de warmtewisselaar 8 nog een geperforeerde plaat 10 is aangebracht, die dient voor het verkrijgen van een gelijkmatige stroming van de rookgassen langs de warmtewisselaar 8.

Teneinde een geforceerde trek dcor het verwarmingstoestel te verkrijgen is de luchtinlaatleiding 3 aangesloten op een 10 ventilator 11, terwijl in de luchtinlaatleiding een regelklep 12 is aangebracht voor het regelen van de hoeveelheid naar de brander gevoerde lucht. De brandstoftoevoerleiding 4 is eveneens voorzien van een gasregelklep 13. De regelkleppen 12 en 13 worden afhankelijk van elkaar gestuurd zodat steeds de 15 gewenste mengverhouding gas-lucht naar de brander wordt gevoerd. Deze modulerende regeling kan op verschillende manieren plaatsvinden die op zich bekend zijn en hier niet nader behoeven te worden beschreven.

De luchttoevoerleiding 3 mondt via een inlaatmondstuk 3a 20 met een meetflens 3b uit in de mengkamer 2, nabij welke meetflens tevens de gasleiding 4 uitmondt. Binnen de mengkamer op enige afstand van de meetflens is een verdeelplaat 14 aangebracht.

In de in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm splitst 25 zich vanaf de leiding 3 een zij-aftakking 15 af die is aangesloten op een ringvormige rondom de verbrandingskamer lopend kanaal 16, welk kanaal door middel van een aantal inlaatpoorten 17 in verbinding staat met de tussen de branderplaat 5 en de warmtewisselaar gelegen ruimte van de 3 0 verbrandingskamer.

De leiding 15 is voorzien van een regelklep 18 die de hoeveelheid in de branderkamer toegevoerde lucht regelt afhankelijk van de belasting van het verwarmingstoestel.

De klep 18 kan op verschillende manieren worden geregeld 35 bijvoorbeeld zoals weergegeven in de tekening door middel van een temperatuurvoeler 19 in de uitgaande rookgassen. In plaats van de temperatuur van de rookgassen kan de regeling 87029 87 ♦ i -5- van de klep 18 ook plaatsvinden aan de hand van een volurne-meting of een drukmeting van de rookgassen.

Eventueel kan de regeling van de klep 18 neg geschieden doof een temperatuurvoeler in het medium van de warmtewisselaar 5 of afhankelijk van de gashoeveelheid.

Door middel van de instelling van de klep 18 (en/of van de klep 12) kan de hoeveelheid naar de verbrandingskamer gevoerde extra buitenlucht worden ingesteld.

De totale regeling van het toestel zou bijvoorbeeld als 10 volgt kunnen geschieden aangenomen dat de ventilator 11 op een constant toerental blijft draaien: - bij maximale belasting van het toestel is de klep 18 gesloten en staat de klep 12 open, terwijl de gasklep 13 helemaal open staat; 15 - bij een afname van de belasting (warmtevraag) wordt de klep 12 iets gesloten; - de hoeveelheid lucht die door de meetflens 3b stroomt vermindert zodat een geringere drukval over deze opening zal optreden; 20 - aan de hand van de verandering van dit drukverschil wordt de gasklep 13 gestuurd en bij afname van dit drukverschil wordt de gasklep 13 iets gesloten. In het totaal zal dus een geringe volume aan gas- luchtmengsel worden toegevoerd aan de brander; 25 - door de afname van de hoeveelheid rookgassen zal de temperatuur hiervan in de afvoerleiding 9 dalen, hetgeen wordt geregistreerd door de voeler 19; - de voeler 19 doet de klep 18 enigszins openen zodat extra lucht via de openingen 17 in de verbrandingskamer wordt 30 gevoerd. Het rookgasvolume zal hierdoor toenemen hetgeen een stijging van de rookgastemperatuur tot gevolg heeft.

Gestreefd zal worden naar een rookgastemperatuur die even groot is als bij de maximale belasting van het verwarmingstoestel, zodat het rendement in beide belastingsomstandig- 35 heden nagenoeg gelijk is.

Figuur 2 toont een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij dezelfde onderdelen met dezelfde 87029 87 » k -6- verwijzingscijfers zijn aangeduid. In plaats van een extra luchttoevoer naar de verbrandingskamer 7 is een scheidingswand 20 in de verbrandingskamer aangebracht, die zich in hoofdzaak in de stromingsrichting van de rookgassen 5 uitstrekt. De scheidingswand strekt zich uit vanaf de rook gasafvoer 9 tot op enige afstand van de branderplaat 5 en verdeel de verbrandingskamer 7 in twee compartimenten 7a en 7b.

Het compartiment 7a staat in open verbinding met de rookgasafvoer 9 terwijl het compartiment 7b ten opzichte van de 10 rookgasafvoer kan worden afgesloten door middel van een klep 21. De klep 21 kan bijvoorbeeld worden gestuurd door middel van een temperatuurvoeler 22 die de temperatuur van de rookgassen meet. Als alternatief kan de klep bijvoorbeeld worden gestuurd aan de hand van de luchthoeveelheid die via de meet-15 flens 3b de mengkamer binnenkomt of de hoeveelheid toegevoerd gas.

De scheidingswand 20 verdeelt tevens de warmtewisselaar 8 in twee delen 8a en 8b. Het is duidelijk dat het deel 8b van de warmtewisselaar niet of nauwelijks werkzaam is als de klep 21 is gesloten, hetgeen het geval is als het verwarmingstoestel 20 met een lage belasting functioneert. Doordat in deze belastingstoestand de effektieve warmte-overdracht van de rookgassen naar het verwarmingsmedium wordt verkleind zullen de rookgassen niet tot onder hun dauwpunt worden afgekoeld.

De warmte-overdracht via de warmtewisselaar zou als 25 mogelijk alternatief tevens kunnen worden verkleind door een afname van de hoeveelheid verwarmingsmedium dat door de warmtewisselaar stroomt. Dit zou bijvoorbeeld kunnen worden bereikt door in de leiding van het verwarmingsmedium een regelbaar weerstandsorgaan aan te brengen, dat wordt gestuurd 30 aan de hand van de temperatuur van de rookgassen. Dit betekent dat er bij lage belasting van het verwarmingsmedium minder verwarmingsmedium door de warmtewisselaar zal stromen en de rookgassen dus minder worden afgekoeld.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt 35 tot de weergegeven en beschreven uitvoeringsvormen, maar dat binnen het kader van de bijgaande conclusies vele variaties mogelijk zijn zowel wat betreft de constructieve uitvoering 9 als de regeling.

87023 87

Claims (9)

1. Verwarmingstoestel omvattende een brander van het type met volledige voormenging en geforceerde trek, welke brander een mengkamer bevat waarop een luchttoevoerleiding en een brandstoftoevoer zijn aangesloten, welke mengkamer een van 5 openingen voorziene branderplaat heeft die grenst aan een verbrandingskamer, waarin op enige afstand van de branderplaat een warmtewisselaar is aangebracht die wordt doorstroomd met een te verwarmen medium en op welke verbrandingskamer een rookgasafvoerleiding is aangesloten, met het kenmerk, dat 10 een extra luchttoevoerleiding in de verbrandingskamer uitmondt in de ruimte tussen de warmtewisselaar en de branderplaat en middelen aanwezig zijn om de hoeveelheid lucht die via deze toevoerleiding direct in de verbrandingskamer wordt gevoerd te regelen afhankelijk van de belasting van het 15 verwarmingstoestel.

2. Verwarmingstoestel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de luchttoevoerleiding naar de verbrandingskamer een zij-aftakking is van de naar de brander leidende luchttoevoerleiding.

3. Verwarmingstoestel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de verbrandingskamer langs de buitenomtrek is voorzien van een rondgaand kanaal waarop de luchttoevoerleiding is aangesloten, welk kanaal via een aantal in de wand van de verbrandingskamer aangebrachte inlaatpoorten met de 25 verbrandingskamer in verbinding staat.

4. Verwarmingstoestel volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de luchttoevoerleiding naar de verbrandingskamer is voorzien van een regelklep die wordt gestuurd afhankelijk van de temperatuur van de afgevoerde rookgassen.

5. Verwarmingstoestel omvattende een brander van het type met volledige voormenging en geforceerde trek, welke brander een mengkamer bevat waarop een luchttoevoerleiding en een brandstoftoevoer zijn aangesloten, welke mengkamer een van openingen voorziene branderplaat heeft die grenst aan een 35 verbrandingskamer, waarin op enige afstand van de brander- »702987 t I * t -8- plaat een warmtewisselaar is aangebracht die wordt door-stroomd met een te verwarmen medium en op welke verbrandings-kamer een rookgasafvoerleiding is aangesloten, met het kenmerk, dat middelen aanwezig zijn om de effektieve warmte-5 overdracht van de rookgassen naar de warmtewisselaar te verkleinen.

6. Verwarmingstoestel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de middelen voor het verkleinen van de effektieve werking van de warmtewisselaar bestaan uit een in de verbran- 10 dingskamer aangebrachte scheidingswand die zich in hoofdzaak in de stromingsrichting van de rookgassen uitstrekt en het de warmtewisselaar bevattende gedeelte van de verbrandingskamer verdeelt in twee compartimenten, waarbij het ene compartiment in open verbinding staat met de rookgasafvoer en het andere 15 compartiment van de rookgasafvoer is afgesloten door middel van een klep, die wordt gestuurd afhankelijk van de belasting van het verwarmingstoestel.

7. Verwarmingstoestel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de klep wordt gestuurd aan de hand van de tempera- 20 tuur van de afgevoerde rookgassen.

8. Verwarmingstoestel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de middelen voor het verkleinen van de effektieve werking van de warmtewisselaar bestaan uit een in de leiding voor het verwarmingsmedium aangebracht regelbaar weerstands- 25 orgaan dat de door de warmtewisselaar stromende volumestroom van het verwarmingsmedium regelt afhankelijk van de belasting van het verwarmingstoestel.

9. Verwarmingstoestel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het weerstandsorgaan wordt geregeld aan de hand van de 30 temperatuur van de afgevoerde rookgassen. 8702987