NL1004639C2 - Cilindervormige verwarmingsinrichting met schroeflijnvormig warmteoverdrachtsorgaan. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Cilindervormige verwarmingsinrichting met schroeflijnvormig warmteoverdrachtsorgaan.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verwarmen van warmwater en sanitairwater met een cilindervormige opbouw, en met een een verbrandingskamer omvattend schroeflijnvormig warmwater-warmteoverdrachts-5 orgaan.

Dergelijke verwarmingsinrichtingen met schroeflijnvormige warmte-overdrachtsorganen zijn bijvoorbeeld bekend uit de Europese octrooiaanvragen 128.198, 27.055, 133.604 en 146.976. Nieuwe onderzoekingen hebben ertoe 10 geleid, dat bij olie- of gasgestookte inrichtingen in de nabijheid van de vlam een gladde buis wordt toegepast ter verlaging van de reaktietemperaturen, waardoor de stik-stofoxide-emissies worden verminderd zonder een verhoging van de koolmonoxide-emissies. Bovendien leiden kleinere 15 beschikbare inbouwafmetingen tot steeds kleinere volumes van de inrichtingen, en bestaat een vraag naar inrichtingen met een zo modulair mogelijke opbouw ter reductie van het aantal verschillende typen onderdelen en reserveonderdelen.

20 De uitvinding beoogt een compacte, modulair op te bouwen verwarmingsinrichting te verschaffen, en is daartoe gekenmerkt, dat in hoofdzaak concentrisch in de rookgasafvoer van het warmwater-warmteoverdrachtsorgaan een sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan is geïntegreerd.

25 De verwarmingsinrichting volgens de uitvinding heeft door de integratie van een sanitairwater-warmteover-drachtsorgaan in het rookgasafvoerkanaal van het warmwa-ter-overdrachtsorgaan het voordeel van een zeer compacte opbouw. Daarnaast is een zeer groot vermogensgebied ver-30 kregen, waardoor op voordelige wijze een reduktie van het aantal typen is verkregen. Door de uitwisselbaarheid van het rookgaskanaal van het warmwater-warmteoverdrachtsor-gaan ontstaat de mogelijkheid, een condenserende verwarmingsinrichting, een niet-condenserende verwarmingsin-35 richting zonder schoorsteen of een aan een schoorsteen 1004639 2 gebonden verwarmingsinrichting op te bouwen.

De watervoerende componenten zijn bij voorkeur in een insteektechniek uitgevoerd ter vereenvoudiging van de montage. Op voordelige wijze is het huis eenvoudig opge-5 bouwd uit staalplaat, waardoor elektronische schakelingen beschermd tegen indringen van stof en water kunnen worden ondergebracht.

In een voordelige uitvoeringsvorm omvat de verwar-mingseenheid de volgende onderdelen: een atmosferische 10 gasbrander, een warmwater-warmteoverdrachtsorgaan met een geïntegreerde, stroomopwaarts gelegen verbrandingskamer en een stroomafwaarts gelegen rookgasafvoer, een cilindervormig huis, een basislichaam met een geïntegreerd sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan, middelen voor de 4- 15 toevoer van lucht en middelen voor de toevoer van warmwater en sanitairwater in een insteekbare uitvoering.

Volgens de uitvinding bezit de verwarmingseenheid binnen de rookgasafvoer van het warmwater-overdrachtsor-gaan een geïntegreerd sanitairwater-warmteoverdrachts-20 orgaan. De gehele verwarmingseenheid is cilindrisch opgebouwd met een centraal opgestelde cilindrische brander, die is omgeven door een spiraal van gladde buis. Achter -resp. bij een vertikale opbouw onder - de brander is het sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan binnen een huis 25 aangebracht, zodat het zich daarin bevindende water ook in verwarmingsbedrijf warm wordt gehouden met het daarmee samenhangende comfort.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de gehele verwarmingseenheid omstroomd door buitenlucht binnen een 30 huis. Door de gelaagde opbouw verkrijgt men een van binnen naar buiten dalende temperatuurgradiënt, waardoor warmteverliezen in hoge mate worden vermeden, en een hoge bedrijfszekerheid met het oog op gaslekken is verschaft.

Geschikt is een 2- of 3-traps warmwater-warmteover-35 drachtsorgaan, waarvan een eerste trap uit een gladde buis en nauw tegen elkaar liggende windingen voor de opname van stralingswarmte bestaat, en een tweede trap uit een van ribben voorziene buis voor de opname van 1004639 3 convectiewarmte van de verbrandingsgassen bestaat. De aansluitingen van het warmwater-warmteoverdrachtsorgaan zijn insteekbaar in de montagerichting uitgevoerd, om een eenvoudige montage te waarborgen. Daardoor kan ook bij de 5 eindgebruiker het warmwater-warmteoverdrachtsorgaan met een verschillend aantal wikkelingen van van ribben voorziene buis voor de aanpassing van het vermogen, de rookgastempera tuur, etc. worden uitgewisseld.

Een montageplaat voor de brander kan zodanig worden 10 uitgevoerd, dat zonder veranderingen branders met verschillende diameters en lengten ingebouwd kunnen worden.

De uitvinding wordt in het navolgende nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin uitvoerings-voorbeelden van een verwarmingsinrichting zijn weergege-15 ven, waarbij: fig. 1 schematisch de gesloten verwarmingsinrichting zonder mantel toont; fig. 2 een weergave in uiteengenomen vorm van de verwarmingseenheid van de verwarmingsinrichting volgens 20 fig. 1 toont; fig. 3 een dwarsdoorsnede door de verwarmingseenheid toont; fig. 3a stromingspatronen in een op vergrote schaal weergegeven dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van 25 een sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan toont; en fig. 3b stromingspatronen in een op vergrote schaal weergegeven dwarsdoorsnede van een andere uitvoeringsvorm van een sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan toont.

In de verschillende figuren hebben gelijke verwij-30 zingscijfers betrekking op gelijke onderdelen of onderdelen met een gelijke funktie.

In fig. 1 is een verwarmingsinrichting 1 weergegeven met een verwarmingseenheid 21, een regeleenheid 22, een hydraulische eenheid 23, een aansluiteenheid 24 en een 35 aan de verwarmingszijde aangebrachte opslageenheid 12. Een rookgasafvoer- en luchttoevoeraansluiting 25 is met het deksel van de verwarmingseenheid 21 verbonden, en kan modulair tegen verschillende diameters en gescheiden 1004639 4 lucht/rookgas-aansluitingen worden uitgewisseld.

Het grondoppervlak 26 van de eenheden blijft bij verschillende typen van de verwarmingsinrichting steeds gelijk, waarbij de diepte 27, die is afgestemd op een in-5 stallatie voor een wand of een ophanging aan een wand, bij voorkeur minder dan 280 mm bedraagt.

De regeleenheid 22 is aan de voorzijde via gelei-dingsrails insteekbaar. De naar voren geleide bedienings-en weergave-elementen zijn ofwel met een geleiderplaat 10 verbonden ofwel in een afzonderlijke eenheid samengebracht, die direkt of via een kabel insteekbaar met een basis-regeleenheid is verbonden.

In fig. 2 zijn de afzonderlijke funktionele eenheden van de verwarmingseenheid in uiteengenomen vorm weergege-15 ven. Een basisplaat 31 omvat een rookgasgeleidingskanaal 40, een rookgasaansluiting 41 en een huis 42 van een sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan 30.

Het sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan 30 omvat een warmtewisselaarspiraal 43, een flens 44 met een ge-20 integreerde stromingsgeleiding en aansluitingen 45 voor verwarmings- en sanitairwater. Het sanitairwater-warmte-overdrachtsorgaan 3 0 wordt in het huis 42 gestoken vanaf de onderzijde daarvan en met een niet weergegeven O-ring afgedicht en in een niet weergegeven bevestigingsbeugel 25 vastgemaakt. De aansluitingen 45 zijn bij voorkeur in insteektechniek uitgevoerd.

Een schroeflijnvormig warmwater-warmteoverdrachtsor-gaan 32 bestaat uit een gladde buis 46, een van niet nader getoonde ribben voorziene buis 47 en een daarmee 30 verbonden buisaansluitstuk 48 met een warmwatertoevoer-steekaansluiting 49, waar warmwater in het warmteover-drachtsorgaan 32 stroomt, en een warmwater-afvoerstee-kaansluiting 50, waar warmwater uit het warmteover-drachtsorgaan 32 stroomt. Daarnaast is een op de toevoer-35 steekaansluiting 50 aangesloten aansluitbuis 33 aan de verwarmingszijde weergegeven voor het verschaffen van een aansluiting op het gelijke niveau als dat van de toevoer-steekaansluiting 49. De gladde buis 46 dient voor de 1004639 5 opname van de stralingswarmte en de geleiding van de rookgassen, terwijl de van ribben voorziene buis 47 dient voor de opname van de convectiewarmte.

Een buitenwand van de verwarmingseenheid 21 bestaat 5 uit een dubbele cilinder 34 met een binnencilinder 51, een isolatie 52 en, indien geen inbouw in een huis plaatsvindt, een buitencilinder 53 voor de mechanische bescherming van de isolatie.

Ter benutting van de warmte uit de warme verbran-10 dingskamer is een deksel 36 bij voorkeur watergekoeld uitgevoerd, hoewel als alternatief ook een passieve warm-te-isolatie toegepast kan worden. Op het deksel 36 zijn een kijkvenster 54 met bevestigingsdelen, een doorvoering 55 voor de toevoersteekaansluiting, een flens 56 voor de 15 bevestiging van de brander en een ventilatie-eenheid 37 alsmede bevestigingsrails 57 voor de inbouw van de inrichting aangebracht.

Een aan het deksel 36 te bevestigen brander 35 is als één geheel uitgevoerd en biedt geometrisch vele vari-20 atiemogelijkheden m.b.t. diameter, lengte, materiaal, etc.

De ventilatie-eenheid 37 is funktioneel samengevoegd met een aanzuigstuk 58 en een ventilator 59 met een daarmee verbonden motor 60.

25 De ventilator 59 is gasdicht uitgevoerd, zodat een toevoer van te verbranden gas vóór de ventilator kan plaatsvinden, wat leidt tot lage emissies van schadelijke stoffen.

Als afdichtingselementen binnen de verwarmingseen-30 heid 21 worden bij voorkeur O-ringen toegepast. De assemblage vindt plaats door opbouw vanaf de basisplaat 31. Onder handhaving van de bouweenheden wordt door een leng-tevariatie van de verbrandingskamer met het warmwater-warmteoverdrachtsorgaan 32 en de dubbele cilinder 34 met 35 isolatie 52 een variabel overdrachtsvermogen met dezelfde montagevolgorde verkregen.

In fig. 3 is een dwarsdoorsnede door de verwarmingseenheid 21 weergegeven. In de weergave bevinden de zich 1004639 6 in fig. 2 weergegeven bouweenheden. De brander 35 is in een verbrandingskamer 67 aangebracht, welke brander 35 roet een afdichting 66 ten opzichte van de omgeving en de ventilator 59 is af gedicht. Aan de brander 35 wordt door 5 de ventilator 59 een voorgemengd, homogeen gas/luchtmengsel toegevoerd. De lucht wordt door de ventilator uit de omgeving aangezogen. Het gas wordt met een niet nader beschreven inrichting met behulp van de door de ventilator opgewekte onderdruk in de lucht bijgemengd.

10 De verbrandingskamer 67 is concentrisch omgeven door de gladde buis 46 van het schroeflijnvormige warmwater-warmteoverdrachtsorgaan 32. De gladde buis is zoveel mogelijk zonder tussenruimte gewikkeld, ter minimalisering van de doorgang van rookgassen tussen de gladde buis 15 46 en de dubbele cilinder 34. De gladde buis 46 gaat met stijgende ribhoogte continu in de van ribben voorziene buis 47 over, die zich in de wegstromende rookgassen bevindt, en gaat weer met afnemende ribhoogte over in het buisaansluitstuk 48. De toevoersteekaansluiting 49 is met 20 een geschikte afdichting uit het rookgasgeleidingskanaal 40 uitgevoerd, waarbij de afdichting niet is weergegeven.

Het sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan 30 is via de flens 44 in de basisplaat 31 gestoken. Het sanitairwa-ter-warmteoverdrachtsorgaan 30 kan enkelvoudig of meer-25 voudig uit gladde buis of van ribben voorziene buis zijn gewikkeld. Voor het sanitairwater-comfort is een geïntegreerd energiebuffervolume 65 aan de verwarmingszijde voordelig. De voor af- en toevoer van sanitairwater aangebrachte aansluitingen 61 resp. 62 en de achter elkaar 30 liggende aansluitingen 63 en 64 voor af- resp. toevoer van warmwater lopen parallel naar beneden.

Fig. 3a en 3b illustreren door middel van in dunne resp. dikke lijnen aangegeven pijlen de vloeistofstroomrichtingen van sanitairwater resp. warmwater binnen het 35 sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan 30.

In fig. 3a stroomt via een niet weergegeven drieweg-klep warmwater in het sanitairwater-warmteoverdrachtsor-gaan 30 via aansluiting 64 door een tot boven in het 1004639 7 sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan 30 reikende buis. Het warmwater omspoelt vervolgens een dubbele gladde wartewisselaarspiraal 43 en verlaat het sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan aan de onderzijde door een buis 5 via aansluiting 63. Het sanitairwater stroomt via aansluiting 62 door de buitengelegen windingen van de warm-tewisselaarspiraal 43 omhoog en vervolgens omlaag door de binnengelegen windigen van de warmtewisselaarspiraal 43, en verlaat de sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan 30 10 via aansluiting 61.

In fig. 3b stroomt via een niet weergegeven drieweg-klep warmwater in het sanitairwater-warmteoverdrachtsor-gaan 30 in principe op dezelfde wijze als in fig. 3a. De warmtewisselaarspiraal 43 is in fig. 3b in hoofdzaak 15 uitgevoerd als een van ribben voorziene buis, waardoor het sanitairwater via aansluiting 62 omhoog en vervolgens via een rechte, gladde buis in het centrale gedeelte van het sanitairwater-warteoverdrachtsorgaan 30 omlaag naar de afvoeraansluiting 61 stroomt.

20 In bedrijf wordt de stralingsenergie van de brander 35 direkt op de gladde buisspiraal van het warmwater-warmteoverdrachtsorgaan 32 overgedragen, waarbij de opstelling met een klein branderoppervlak en een groot koeloppervlak van de spiraal van gladde buis in samenhang 25 met een korte uitbrandweg een voordelig effect op het beschikbare vermogens-regelbereik en de stikstofoxide-emis-sies heeft. Het onder de brander 35 aangebrachte cilindrische huis 42 van het sanitairwater-warmteover-drachtsorgaan 30 werkt gelijktijdig als verdringingsli-30 chaam voor de van ribben voorziene buis 47 en als warmtewisselaar voor een deel van de warmte-energie uit de verbrandingskamer naar het energiebuffervolume 65. Het zich om de warmtewisselaarspiraal 43 bevindende warmwater ontvangt derhalve warmte-energie uit de rookgassen via 35 opwarming in de buizen 46 en 47, en via het huis 42, welke warmte-energie aan de warmtewisselaarspiraal 43 wordt overgedragen. De doorsnede van fig. 3 toont de volumeverkleining van de gehele eenheid door de integra- 1004639 8 tie van de sanitairwater-bereiding.

De dubbele cilinder 34 is meerwandig uitgevoerd. De buitencilinder 53 kan vervallen indien de isolatie 52 voldoende stevig is.

1004639

Claims (9)

1. Inrichting voor het verwarmen van warmwater en sani-tairwater met een cilindervormige opbouw, en met een een verbrandingskamer omvattend schroeflijnvormig warmwater-warmteoverdrachtsorgaan, met het kenmerk, dat in hoofd- 5 zaak concentrisch in het warmwater-warmteover-drachtsorgaan (32) een sanitairwater-warmteoverdrachts-orgaan (30) is geïntegreerd.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het sanitairwater-warmteoverdrachtsorgaan (30) is uitge- 10 voerd in de vorm van een warmtewisselaarspiraal (43) in een cilindrisch huis (42).

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat binnen de warmtewisselaarspiraal (43) van het sanitair-water-warmteoverdrachtsorgaan (30) een energiebuffervo- 15 lume (65) is aangebracht.

4. Inrichting volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de verbrandingskamer (67) van het warm-water-warmteoverdrachtsorgaan (32) is gevormd van dicht gewikkelde gladde buis (46), die in de rookgasafvoerrich- 20 ting overgaat in van ribben voorziene buis (47).

5. Inrichting volgens conclusies 4, met het kenmerk, dat concentrisch in het gebied van de gladde buis (46) van de verbrandingskamer (67) een brander (35) is aangebracht.

6. Inrichting volgens een van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het schroeflijnvormige warmwater-warmte-overdrachtsorgaan (32) is omgeven door een cilinder (51) die is omgeven door een isolatie (52).

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat 30 de isolatie (52) is omgeven door een cilinder (53).

8. Inrichting volgens een van de conclusie 1-7, met het kenmerk, dat de watervoerende componenten door middel van steekverbindingen met elkaar zijn verbonden.

9. Inrichting volgens een van de conclusies 1-8, met 35 het kenmerk, dat deze modulair is opgebouwd. 1004639