NL9200426A - Gasdoseerinrichting. - Google Patents

Description

GASDOSEERINRICHTING

De uitvinding heeft betrekking op een gasdoseerin-richting omvattende een met een stromingsopwekkingsinrichting zoals een ventilator verbonden doorstroomkanaal met een inlaateinde voor een hoofdgasstroom en met een menggasdo-seereenheid voor het gedoseerd aan het hoofdgas toevoeren van een menggas.

Een dergelijke gasdoseerinrichting is algemeen bekend en wordt bijvoorbeeld toegepast voor het aan lucht toevoegen van brandbaar gas zoals aardgas ter verbranding in de brander van een verwarmingsinrichting. De menggasdoseer-eenheid wordt daarbij bijvoorbeeld gevormd door een gassproeier die verbonden is met een gastoevoerleiding waarin het brandbare gas onder een bepaalde druk wordt toegevoerd. Op deze wijze kan een nauwkeurige mengverhouding van het hoofdgas en het menggas worden ingesteld.

Bij bepaalde toepassingen is het echter gewenst om een variabele hoeveelheid gasmengsel te verkrijgen. Zo is het bij verwarmingsinrichtingen wel bekend om een brander toe te passen die al naar gelang de omstandigheden met een lagere of hogere capaciteit kan werken. Voor het verkrijgen van een nauwkeurig bepaald gas/luchtmengsel bij zowel geringe capaciteit als bij vollast zijn gecompliceerde regelsystemen nodig. De daarmee gepaard gaande kosten staan in veel gevallen toepassing van een dergelijke variabele gasdoseer-inrichting in de weg.

De uitvinding beoogt nu een gasdoseerinrichting van de in de aanhef omschreven soort te verschaffen waarmee op eenvoudige en economische wijze een gasmengsel verkregen kan worden met een nauwkeurig constante mengverhouding, bij aanzienlijk variërende debieten.

Dit doel wordt met de in conclusie 1 omschreven gasdoseerinrichting bereikt. Het hoofdgasklepelement zal in het divergerende doorstroomkanaal een positie innemen die afhankelijk is van de hoeveelheid gas die ten gevolge van de werking van de stromingsopwekkingsinrichting door het doorstroomkanaal stroomt. Naarmate meer gas door het kanaal stroomt, positioneert het hoofdgasklepelement zich in een wijder gedeelte van het doorstroomkanaal. De positie van het hoofdgasklepelement is dus een maat voor de hoeveelheid doorgestroomd gas en de menggasdoseereenheid geeft dienovereenkomstig een aan de doorstromende hoeveelheid gas aangepaste hoeveelheid menggas af. Binnen zeer Wijde grenzen van de doorstromende hoeveelheid hoofdgas wordt dus een optimale mengverhouding verkregen.

Een zeer eenvoudige inrichting wordt verkregen met het kenmerk van conclusie 2. Bij een grotere doorstromende hoofdgashoeveelheid neemt het hoofdgasklepelement een positie in een wijder gedeelte van het hoofdgaskanaal in, waarbij dus tegelijkertijd het menggasklepelement in een wijder gedeelte van het menggaskanaal wordt gepositioneerd, waardoor evenredig meer menggas kan toestromen.

Door de maatregel van conclusie 3 wordt bereikt dat geen onderhoudsgevoelige overbrengingen en afdichtingen en dergelijke nodig zijn.

Een zeer gunstige verdere ontwikkeling wordt gekenmerkt in conclusie 4. De tot één geheel met elkaar verbonden menggasklep- en hoofdgasklepelementen worden hierdoor niet door wrijving in hun beweging belemmerd. Er is dus geen risico dat door het blijven hangen van de klepelementen een onjuiste mengverhouding optreedt.

Een verdergaande vereenvoudiging met gelijktijdige vergroting van de betrouwbaarheid wordt bereikt met de maatregel van conclusie 5. Het menggasklep/hoofdgasklepel-ement kan hierdoor vrij zweven. Dit element vormt het enige bewegende deel van de gasdoseerinrichting.

De uitvinding betreft en verschaft eveneens een verwarmingsinrichting omvattende middelen die een met een ventilator verbonden doorstroomkanaal bepalen met in een doorstroomrichting achtereenvolgens ten minste een gasdo-seerinrichting volgens één van de conclusies 1 tot en met 5, een brander en een door een warmtetransportmedium door-stroombare warmtewisselaar, waarbij het inlaateinde van de gasdoseerinrichting verbonden is met de atmosfeer en de menggastoevoerleiding verbonden is met een bron van brandbaar gas. Deze verwarmingsinrichting kan al naar gelang de omstandigheden met een lagere of hogere capaciteit werken, waarbij bij alle instellingen een hoog rendement wordt bereikt. Tegelijkertijd is deze verwarmingsinrichting economisch te vervaardigen.

De uitvinding wordt verder toegelicht in de volgende beschrijving aan de hand van de toepassing van een gasdoseerinrichting volgens de uitvinding in een verwarmingsinrichting.

Pig. 1 toont schematisch een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding.

Pig. 2 toont in doorgesneden perspectisch aanzicht op grotere schaal de gasdoseerinrichting van de verwarmingsinrichting volgens de uitvinding.

De in fig. 1 getoonde inrichting 1 is een zogenoemde HR-verwarmingsketel waarin een doorstroomkanaal 2 wordt bepaald waarin een gastransport door een daarin opgenomen ventilator 6 teweeg kan worden gebracht, in het doorstroomkanaal 2 bevinden zich in de doorstroomrichting achtereenvolgens een gasdoseerinrichting 3, een brander 4, die in dit uitvoeringsvoorbeeld van het volledig voorgemengde type is, een warmtewisselaar 5 en de eerder genoemde ventilator 6. De ventilator 6 voert het aangevoerde verbrandingsgas af naar de schoorsteen 7. Opgemerkt wordt dat de ventilator 6 bij een andere uitvoering ook opgenomen kan zijn in het doorstroomkanaal voor de brander 4. De ventilator wordt dan niet blootgesteld aan hogere temperaturen en condensaat.

De warmtewisselaar 5 is verbonden met een verwar-mingswater-toevoerleiding 11 en een verwarmingsafvoerleiding 12 die op bekende wijze verbonden zijn met radiatoren en convectoren teneinde de in de warmtewisselaar 5 aan het verwarmingswater toegevoerde warmte op gewenste plaatsen af te geven.

In de gasdoseerinrichting 3 wordt de door de werking van de ventilator 6 aangezogen lucht gemengd met gas uit een gastoevoerleiding 8 in een voorafbepaalde gewenste mengver-houding waarbij een optimale verbranding plaatsvindt.

In de gastoevoerleiding 8 is een elektrische gasklep 9 opgenomen diè de gastoevoer kan openen en sluiten. In de gastoevoerleiding 8 is eveneens een reduceerklep 10 opgenomen die de gasdruk in de gastoevoerléiding 8 op een constante waarde houdt.

De gehele inrichting 1 wordt bestuurd door een besturingsinrichting 15 die hier schematisch is getoond, en waarvan slechts enkele verbindingsleidingen zijn aangegeven. De besturingsinrichting 15 is verbonden met een stromings-sensor 16, een ontsteker 19, de eerder genomen elektrische gasklep 9 en de ventilator 6. De stromingssensor 16 kan een drukverschilsensor zijn die reageert op een drukverschil tussen de leidingen 17 en 18. Deze leidingen 17 en 18 zijn aan verschillende zijden van het brander en warmtewisse-laarsamenstel met het doorstromingskanaal 2 verbonden. Zodra de ventilator 6 door de besturingsinrichting 15 wordt ingeschakeld treedt een stroming in het kanaal 2 op. Ten gevolge van deze stroming ontstaat een drukverschil over de brander 4 en warmtewisselaar 5 en dus een drukverschil tussen de leidingen 17 en 18. Dit drukverschil wordt door de sensor 16 gedetecteerd en deze sensor geeft een desbetreffend uitgangssignaal aan de besturingsinrichting 15 af. De besturingsinrichting 15 zal daarop de gasklep 9 en de ontsteker 19 activeren, zodat aan de luchtstroom gas wordt toegevoegd en het lucht/gasmengsel op het oppervlak van de brander 19 wordt ontstoken. De hete verbrandingsgassen stromen door de warmtewisselaar 5 en de warmte wordt op bekende wijze aan het verwarmingswater daarin afgegeven. De afgekoelde verbrandingsgassen worden door de ventilator 6 naar de schoorsteen 7 afgevoerd.

Indien door niet nader getoonde detectoren wordt aangegeven aan de besturingseenheid 15 dat bijvoorbeeld slechts een geringe hoeveelheid warmte moet worden opgewekt, zal de besturingsinrichting 15 de ventilator 6 met een lage snelheid laten werken. Wanneer daarentegen behoefte is aan veel warmte, zal de ventilator 6 op hoge snelheid worden ingeschakeld. Bij deze uiterste toestanden en de daartussen liggende toestanden moet toch een constante mengverhouding van de lucht en het gas in de luchtmenger 3 worden verkre-gen.

Zoals in fig. 2, die een voorkeursuitvoeringsvoor-beeld van de gasdoseerinrichting volgens de uitvinding toont, is te zien, wordt deze doelstelling op uiterst eenvoudige, doeltreffende en betrouwbare wijze bereikt.

De gasdoseerinrichting 3 omvat een huis 24 waarin een divergerend kanaal 25 is gevormd. Dit divergerende kanaal 25 sluit aan zijn brede einde aan en vormt een deel van het doorstroomkanaal 2. Aan het smalle einde sluit het kanaal 25 aan op een luchttoevoeropening 26 die vrij met de omgeving is verbonden. In het divergerende kanaal 25 is een lucht-klepelement 27 opgenomen dat zich dwars op het kanaal uitstrekt. Dit luchtklepelement 27 is coaxiaal met het kanaal 25, dat wil zeggen in fig. 2 gezien verticaal beweegbaar. Met het luchtklepelement 27 is een staafvormig gaskle-pelement 28 verbonden dat uitsteekt in een eveneens divergerend kanaal 30 in een gasregelaarhuis 29 dat vast verbonden is met het huis 24 van de gasdoseerinrichting. Aan het smalle einde van het divergerende kanaal 30 is de gastoe-voerleiding 8 aangesloten.

De in fig. 2 getoonde gasdoseerinrichting 3 werkt als volgt.

Door de in fig. 2 getoonde verticale opstelling van de gasdoseerinrichting wordt het tot één geheel met elkaar verbonden luchtklepelement en gasklepelement 28 naar beneden gedwongen, dat wil zeggen in de richting naar de smalle einden van de respectieve divergerende kanalen 25 en 30. Wanneer er geen stroming door het kanaal 25 optreedt, liggen de klepelementen in hun met gestippelde lijnen aangeduide onderste positie waarbij zowel het luchtkanaal 25 als het gaskanaal 30 worden afgesloten.

Zodra nu da ventilator met een bepaalde snelheid wordt ingeschakeld, zal in het luchtkanaal 2 een luchtstroming gaan optreden. Al naar gelang de sterkte van deze stroming wordt het luchtklepelement 27 in het divergerende kanaal 25 omhoog gezogen, tegen de op het klepsamenstel werkende zwaartekracht in. Bij een toenemende hoogte van de luchtklep 27 wordt de spleet tussen de rand van de luchtklep en de wand van het kanaal 25 groter, waardoor de opwaartse kracht afneemt, zodat zich bij een gegeven snelheid van de luchtstroming een evenwichtsituatie instelt bij een bepaalde hoogte van het luchtklepelement 27 in het conische kanaal 25. Door de directe verbinding van het luchtklepelement 27 met het gasklepelement 28 wordt een overeenkomstige positie van dit gasklepelement 28 in het gaskanaal 30 en dientengevolge van de spleet tussen het ondereinde van het gasklepe-lement 28 en de wand van het gaskanaal 30 ingesteld. De door de spleet tussen het ondereinde van het gasklepelement 28 en de wand van het divergerende gaskanaal 30 stromende hoeveelheid gas is afhankelijk van de breedte daarvan en dientengevolge afhankelijk van de verticale positie van het gasklepelement 28. Door een geschikte keuze van de coniciteit van het gasknaal 30 in samenhang met die van het luchtkanaal 25 kan dus worden bereikt dat bij elke, door de luchtstromen in het kanaal 25 bepaalde positie van het luchtklepelement 27 een juiste hoeveelheid gas in het kanaal 25 wordt toegevoerd teneinde de gewenste mengverhouding te bereiken. Op deze wijze kan een nauwkeurige mengverhouding bij een zeer groot variatiegebied van de luchtsnelheid worden bereikt. Zoals duidelijk uit fig. 2 blijkt is de gasdoseerinrichting bijzonder eenvoudig van opbouw met slechts één bewegend element, dat bovendien in de gebruikssituatie vrij zwevend en dus onbelemmerd een geschikte positie kan innemen. De beschreven gasdoseerinrichting is derhalve economisch te vervaardigen en zal gedurende een lange tijd betrouwbaar functioneren.

De dimensionering van de coniciteiten van het luchtkanaal 25 en het gaskanaal 30 kan proefondervindelijk worden bepaald en is in zekere mate onafhankelijk van de verdere uitvoering van de verwarmingsinrichting. Uiteraard moet het regelbereik van de gasdoseerinrichting aangepast zijn aan het gewenste regelbereik van de verwarmingsinrichting.

Een instelling van de gewenste mengverhouding kan worden bereikt door instelling van de reduceerklep 10.

De in de figuren getoonde inrichting betreft een voorkeursuitvoeringsvorm en de uitvinding is niet tot deze uitvoeringsvorm beperkt. Zo is het niet noodzakelijk om de gasdoseerinrichting verticaal op te stellen maar kan deze ook horizontaal of in een andere stand worden geplaatst, waarbij dan echter wellicht een veer zal moeten worden aangebracht om de luchtklep een voorbelasting in de richting naar het smalle einde van het divergerende kanaal 25 te dwingen. Ook een directe verbinding van het luchtklepelement 27 met het gasklepelement 28 betreft een gunstige maatregel doch ook een indirecte verbinding kan worden toegepast.

Hoewel de gasdoseerinrichting volgens de uitvinding zich bijzonder goed leent voor toepassing bij een verwarmings inrichting, is deze niet daartoe beperkt. De uitvinding is toepasbaar in alle omstandigheden waarbij een menggas in een vaste verhouding toegevoegd moet worden aan een hoofdgas, terwijl het debiet van de hoofdgasstroom sterk varieert.

Claims (7)

1. Gasdoseerinrichting omvattende een met een stromingsopwekkingsinrichting zoals een ventilator verbonden doorstroomkanaal met een inlaateinde voor een hoofdgas-stroom, en een uitlaateinde, waarbij het doorstroomkanaal in de doorstroomrichting divergerend is en daarin een zich dwars op het kanaal uitstrekkend hoofdgasklepelement coaxiaal met het kanaal beweegbaar geleid is opgenomen en waarbij het hoofdgasklepelement in de richting tegen de doorstroomrichting in wordt belast en met een menggasdoseereenheid is verbonden die aangesloten is aan een menggastoevoerleiding en een aan de positie van het hoofdgasklepelement in het kanaal gerelateerde hoeveelheid menggas kan afgeven.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de menggasdoseereenheid omvat een in een aan dé doorstroomrichting evenwijdige richting divergerend menggaskanaal en een coaxiaal daarmee beweegbaar geleid en vast met het hoofdgasklepelement verbonden menggasklepelement, waarbij het menggaskanaal aan het einde met de kleine doorsnede verbonden is met een bron van gas onder constante druk en met het andere einde verbonden is met het doorstroomkanaal.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij het menggaskanaal coaxiaal met het doorstroomkanaal is aangebracht en direct daarin uitmondt.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij het menggasklepelement staafvormig is en het hoofdgasklepelement een vast daarmee verbonden schijf is en het staafvormige menggasklepelement vrij beweegbaar in het menggaskanaal wordt geleid.

5. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij deze zodanig is opgesteld dat de doorstroomrichting verticaal omhoog gericht is, zodat het hoofdgasklepelement door de zwaartekracht tegen de doorstroomrichting in wordt belast.

6. Verwanningsinrichting omvattende middelen die een met een ventilator verbonden doorstroomkanaal bepalen met in een doorstroomrichting achtereenvolgens ten minste een gasdoseerinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, een brander en een door een warmtetransportmedium doorstroombare warmtewisselaar, waarbij het inlaateinde van de gasdoseerinrichting verbonden is met de atmosfeer en de menggastoevoerleiding verbonden is met een bron van brandbaar gas.

7. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 6, verder omvattende een besturingsinrichting waarmee verbonden zijn een in de menggastoevoerleiding opgenomen elektrisch bediende gasklep, een ontsteker voor de brander en een stromingssensor voor het detecteren van stroming in het doorstroomkanaal, waarbij de besturingsinrichting in reactie op een uitgangssignaal van de stromingssensor de gasklep en de ontsteker activeert.