NO131312B - - Google Patents

Description

Varmeapparat for tilføring av varme til et fluidum.

Denne oppfinnelse angår et varmeapparat for tilføring av varme til et fluidum, omfattende et forbrenningskammer med innløp for brensel/luftblanding og utløp for forbrenningsprodukter.

Forskjellige varmeapparater for oppvarming av et omgivende» fluidum er tidligere kjent. Noen av slike apparater er utstyrt med varmeavgivende flater som oppvarmer omgivelsene direkte, mens andre apparater er innrettet til oppvarming av et transportvarmemedium som brukes til oppvarming av omgivelsene i avstand fra varmeapparatet ved hjelp av varmevekslere. I store varmeanordninger er det kjent at forbrenningskammere ved sin ene ende kan være utstyrt med en eller flere brennere som tilføres brensel og luft og ved sin annen en-de har et avløp for forbrenningsgasser. Denne oppfinnelse angår et apparat av forholdsvis mindre dimensjoner. I slike apparater har forbrenningskammeret vanligvis et innløp for brenselluftblanding i den ene ende og et avløp for forbrenningsprodukter i den andre ende. Forbrenningsvarmen overføres til varmekammerets vegg, mens forbren-ningsgassene passerer kammeret på veien mot utløpet. Varmeoverførings-forholdene forandrer seg gradvis fra innløpet mot utløpet slik at kammerets varmeoverføringsflate neppe kan utnyttes maksimalt. I et slikt forbrenningskammer danner det seg lett stillestående grensesjikt innved kammerets vegger og også inn i utløpskanalen som ved noen utførelser også utnyttes til avgivelse av varme til omgivelsene. Slike stillestående grensesjikt vil normalt dannes når varme gasser passerer langsetter en flate som skal bibringes varme. Disse sjikt består av gasser som strømmer over nevnte flate, men med meget redu-sert hastighet (reduksjonen forårsaket ved friksjon) i forhold til strømningshastigheten av resten av gassene som strømmer forbi flaten og denne reduserte hastighet tvinger det nevnte sjikt til å overføre temmelig raskt sin varme til den nevnte flate. Dette sjikt vil derfor bli forholdsvis kaldt i forhold til resten av de hete gasser. Dette kalde sjikt tjener som en varmeisolator mellom flaten og resten av hetgassene og reduserer derved vesentlig virkningsgraden for varmeoverføring til flaten. Hittil har man gjort forsøk med å redu-sere dannelsen av disse stillestående grensesjikt ved hjelp av kom-pliserte mekaniske spjeld eller sjalusianordninger eller ved utstøt-ning av hete gasser ved flaten i retning på tvers av flaten.

Hensikten med oppfinnelsen er å utnytte maksimalt forbren-ningskammerets volum for best mulig forbrenning av brenslet og å sik-re best mulig varmeoverføring i apparatets utløpsparti og å unngå

den nevnte dannelse av stillestående grensesjikt i forbrenningskammeret og avløpet. En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveie-bringe et varmeapparat som er utført slik at det ikke er nødvendig å tilføre forbrenningskammeret sekundærluft for oppnåelse av fullsten-dig forbrenning. Enda en hensikt med oppfinnelsen er å utføre appa-~ ratet slik at flammene aldri får anledning til å forplante seg ut-over selve apparatet.

Apparatet ifølge oppfinnelsen utmerker seg i det vesentli-ge ved at det er utført med et antall innløpsåpninger for innstrøm-ning av brensel/luftblanding i forbrenningskammeret og et antall ut-løpspassasjer for utstrømning av forbrenningsprodukter fra forbrenningskammeret, hvor antall utløpspassasjer svarer til antall innløps-åpninger, og hvor hver innløpsåpning er avgrenset ved to materialpartier som er innbyrdes adskilt med en avstand lik avstanden mellom tilsvarende materialpartier som begrenser hver utløpspassasje, hvilket forbrenningskammer og hvilke utløpspassasjer er i sin helhet dannet ved en kjerne av varmeledende materiale som under drift bestrykes av fluidet som skal oppvarmes, hvor innløpsåpningene er anordnet slik i forhold til utløpspassasjene at forbrenningsflammene vil holdes i stillinger ut fra hvilke den største del av forbrenningsvarmen vil ledes gjennom nevnte kjerne til fluidet.

En særlig fordelaktig utførelse av apparatet går ut på at innløpsåpningene og utløpspassasjene er anordnet innenfor en enhet dannet av to identiske ekstruderte blokker av varmeledende materiale, hvor hver blokk har et antall spor, slik at med blokkene anordnet si-de mot side danner sporene i hver blokk sammen innløpsåpningene og utløpspassasjene. Forbrenningskammeret er fortrinnsvis dannet ved at materialet er fjernet fra hver blokk for utforming av en uttagning hvis dybde er større en sporenes dybde. Ved en utførelse av oppfinnelsen er utløpspassasjene og innløpsåpningene anordnet i flukt med hverandre.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av eksempler under henvisning til tegningen som viser et apparat (med delene tatt fra hverandre) utført i samsvar med oppfinnelsen.

På tegningen er vist et varmeapparat omfattende en kjerne 10 som er dannet ved at to blokker 11,12 av varmeledende materiale er klemt sammen. Materialet har fortrinnsvis stor varmelednings-evne, såsom f.eks. aluminium,og blokkene er anbragt side mot side. Hver blokk 11,12 er opprinnelig ekstrudert eller sprøytestøpt på- en slik måte at den har flere i avstand fra hverandre beliggende spor som er anordnet i en av blokkens flater og som strekker seg mellom blokkens to motsatte kanter. Hver blokk bearbeides så i maskiner, såsom i en slipema-skin for å fjerne materiale fra nevnte side av blokken, slik at det dannes en avlang forsenkning 13. Forsenkningens lengdeakse forløper perpendikulært på sporenes lengdeakser og denne forsenkning deler sporene i to sett spor og er samtidig i forbindelse med tilstøtende ender av de to sett med spor. Videre er forsenkningens 13 dybde gjort større enn sporenes dybde.

De to blokker 11 og 12 formes identiske og festes der-etter til hverandre med sidene i anlegg med hverandre. Hvert spor i hvert sett i en av blokkene 11,12 er da i forbindelse med et tilsvarende spor i den annen blokk 12,11. Således danner de to for-senkninger 13 i de to blokker et forbrenningskammer 14. Et av settene med spor i blokken og det tilsvarende sett med spor i den annen blokk 12 begrenser eller danner innløpsåpningene 15 til brenneren, mens det annet sett med spor i den annen blokk 12 danner flere utløpspassasjer 16 for forbrenningsproduktene. Den del av kjernen som begrenser disse utløpspassasjer, danner i det minste en del av en varmeutveksler. Man vil derfor forstå at forbrenningskammeret 13 på den ene side er i forbindelse med innløpsåpningene 15 og på den motsatte side med utløpspassasjene 16. Videre er dimensjonene for hver brennerinnløpsåpning målt i en retning rettvinklet på innstrømningsretningen for brensel/luft-blandingen som strømmer inn i disse åpninger, lik dimensjonene for hver utløps-passasje målt rettvinklet på forbrenningsproduktenes strømnings-retning.

Kjernens 10 ytre er forsynt med varmeutstrålende flater

i form av flere finner 17 som er innrettet til å overføre varme til et fluidum (såsom luft) som tvinges til å strømme langsetter finnene eller ribbene 17.

De to blokker 11 og 12 er klemt sammen ved hjelp av av-lange plater 18 og 19 som hver har stort sett U-formet tverrsnitt. Hver plate 18,19 har to parallelle flenser 20,21 forbundet med et steg 22. Flensenes frie kanter er forsynt med tilspissede partier 23 som kommer i inngrep med tilspissede partier 24 av blokkene 11 og 12. Partiene 23 holdes i inngrep med partiene 24 ved hjelp av stort sett U-formede bøyler 25 forsynt med ytre skruegjenger ved endene. Bøylene er i anlegg med den ytre flate av platen 18 og bøylearmenes gjengede ender er ført gjennom åpninger 26 i en plate 27 som er i anlegg med platens 19 ytre flate. Bøylearmenes ender er forsynt med muttere 28 for sammenskruing av blokkene 11,12 og platene 18,19.

Platen 19 danner et fordelingskammer for luft/brensel-blandingen og er i forbindelse med innløpsåpningene 15. På tilsvarende måte tjener platen 18 som samlekammer og er i forbindelse med utløpspassasjene 16, og om ønskelig kan forbrenningsproduktene utspees eller fortynnes i dette utløpssamlekammer. To endeplater

29 og 30 er så festet til den nettopp omtalte montering ved hjelp

av bolter som er ført gjennom åpninger i endeplatene og går inn i åpninger som er forsynt med gjenger og er utformet i blokkene 11

og 12 og også i to gjengeåpninger i stort sett U-formede festede-ler 31 som er anbragt glidbare i spor 32 utformet i de ytre flater

av platene 18 og 19. Platen 30 er forsynt med en åpning 33 som er

i forbindelse med innløpsfordelingskammeret og som har innført en ledning (ikke vist) for tilførsel av brensel/luft-blandingen. Denne plate 30 er også forsynt med en annen åpning 34 som er i forbindelse med forbrenningskammeret 14 og som er utstyrt med en i denne innført og tett anbragt, hensiktsmessig høyspenningstenner 35. Platen 29 er forsynt med en åpning 36 som er i forbindelse med ut-løpskammeret og som har innført en utløpskanal (ikke vist).

Når apparatet er i bruk, tilføres en brensel/luft-blanding, fortrinnsvis i form av en gass/luft-blanding,til apparatets fordelingskammer, hvor blandingen føres gjennom innløpsåpningene 15 til forbrenningskammeret 14. Blandingen antennes i kammeret 14 ved hjelp av en gnist fra høyspenningstenneren 35. Flammene vil holdes til steder hvor brennerinnløpsåpningene 15 er i forbindelse med forbrenningskammeret 14 forutsatt at forholdene er tilrette-lagt slik at flammens forplantningshastighet i gass/luft-blandingen er mindre enn strømningshastigheten gjennom innløpsåpningene 15 og større enn strømningshastigheten i forbrenningskammeret. Disse flammer vil da i sin helhet holdes inne i varmeapparatet. Det meste av varmen frembragt ved forbrenning vil derfor overføres til det materiale som omgir utløpspassasjene og vil så overføres gjennom dette materiale i kjernen 10 til ribbene 17 og videre til luf-ten som passerer forbi ribbene. Man vil forstå at kjernen 10 er

en forseglet enhet og at ingen sekundærluft tilføres forbrenningskammeret. Brensel/luft-blandingen som gjennom innløpsåpningene 15 kommer inn i forbrenningskammeret 14, inneholder derfor i det minste hele den luft som trenges til forbrenning.

Apparatet ifølge denne utførelse kan benyttes i sentral-varmesystemer til husholdningsbruk, men kan også brukes til andre formål. Hvis man sløyfer ribbene 17 og utfører blokkene 11 og 12 med større tykkelse, kan disse blokker forsynes med åpninger for inn-føring av ledninger som fører en væske, såsom vann, som skal oppvarmes .

Ved den ovenfor omtalte utførelse vil flammen eller de en-kelte flammer være "forankret" på steder hvor flammens forplantningshastighet i angjeldende brensel/luft-blanding under de spesielle forhold er mindre enn hastigheten av brensel/luft-blandingen på disse steder. På denne måte vil varmen dannes på steder hvor det meste av varmen kan overføres ved ledning i materialet som begrenser utløps-passasjene for forbrenningsproduktene og derfra til fluidet som oppvarmes, samt ved konveksjon fra den materialflate som er i kontakt med fluidet. Dessuten unngås eller reduseres vesentlig dannelsen av stående grensesjikt ved flaten som oppvarmes med den følge at man oppnår en betydelig økning av varmeoverføringens virkningsgrad fra forbrenningsproduktene til det materiale som begrenser utløpspassa-sjene. Effektiviteten vil også forbedres ved turbulensen i forbren-ningssonene og samtidig vil man oppnå størst mulig fordel av flamme-strålingen. Man vil også merke seg at brensel/luft-blandingen som tilføres brenneren, inneholder all den luft som trenges til forbrenning og at ingen sekundærluft tilføres. Videre er utførelsen av brenneren i forhold til forbrenningskammeret slik at flammene fra forbrenningen i sin helhet vil forbli inne i apparatet.

Claims (5)

1. Varmeapparat for tilføring av varme til et fluidum, omfattende et forbrenningskammer med innløp for brensel/luftblanding og utløp for forbrenningsprodukter, karakterisert ved at apparatet er utført med et antall innløpsåpninger (15) for innstrøm-ning av brensel/luftblanding i forbrenningskammeret (14) og et antall utløpspassasjer (16) for utstrømning av forbrenningsprodukter fra forbrenningskammeret, hvor antall utløpspassasjer (16) svarer til antall innløpsåpninger (15), og hvor hver innløpsåpning (15) er avgrenset ved to materialpartier som er innbyrdes adskilt med en avstand lik avstanden mellom tilsvarende materialpartier som begrenser hver utløpspassasje (16) , hvilket forbrenningskammer (14) og hvilke utløpspassasjer (16) er i sin helhet dannet ved en kjerne av varmeledende materiale som under drift bestrykes av fluidet som skal oppvarmes, hvor innløpsåpningene er anordnet slik i forhold til utløps-passasjene at forbrenningsflammene vil holdes i stillinger ut fra

hvilke den største del av forbrenningsvarmen vil ledes gjennom nevnte kjerne til fluidet. 2. Varmeapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at•innløpsåpningene (15) og utløpspassasjene (16) er anordnet innenfor en enhet dannet av to identiske ekstruderte blokker (11 og 12) av varmeledende materiale, hvor hver blokk har et antall spor, slik at med blokkene anordnet side mot side danner sporene i hver blokk sammen innløpsåpningene og utløpspassasjene.

3. Varmeapparat ifølge krav 2, karakterisert ved at forbrenningskammeret (14) er dannet ved at materiale er fjernet fra hver blokk for utforming av en uttagning (13) som har en dybde som er større enn sporenes dybde.

4; Varmeapparat ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at dimensjonene for hver av innløps-åpningene (15) målt i rett vinkel på brennstoff/luftblandingens strømningsretning er lik dimensjonene av hver av utløpspassasjene (16) målt i en retning rettvinklet på forbrenningsproduktenes strøm-ningsretning .

5. Varmeapparat ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at hver utløpspassasje (16) ligger i flukt med en innløpsåpning (15).