NL8901222A - Hoog rendement-waterverwarmingsinrichting met verzonken kamer. - Google Patents

Description

>* 89 3 05

Korte aanduiding : Hoog rendement-waterverwarmingsinrichting met verzonken kamer.

In een gebruikelijke, met gas gestookte waterverwarmingsinrich-ting is de gasbrander onder het onderdeksel van het vat geplaatst en de afvalgassen van de verbranding worden van de brander afgevoerd door een of meer verticale rookgaskanalen die zich bovenwaarts door het vat uit-5 strekken. Wanneer de waterverwarmingsinrichting niet in werking is zal er als gevolg van convectie een luchtstroom door de rookgaskanalen zijn, waardoor er warmte wordt overgedragen van het verwarmde water in het vat naar de lucht die bovenwaarts door de rookgaskanalen stroomt. Dit kan gedurende perioden van gereedstaan tot een aanzienlijk warmteverlies lijden.

10 De typische met gas gestookte waterverwarmingsinrichting omvat normaal eveneens een trekkap, die het uitblazen van de waakvlam als gevolg van valstromen vermijdt. Het gebruik van een trekkap kan eveneens een aanzienlijk warmteverlies uit het gebouw tot gevolg hebben, daar als gevolg van convectie de verwarmde lucht uit het gebouw voortdurend door 15 de trekkap en het rookgaskanaal naar buiten kan stromen.

Bij een poging tot het vergroten van het rendement van de waterverwarmingsinrichting heeft men waterverwarmingsinrichtingen met een verzonken kamer ontwikkeld. Bij verwarmingsinrichtingen van deze soort is de brander, in plaats van onder het onderdeksel te zijn bevestigd, in een 20 gesloten verbrandingskamer geplaatst die in het ondergedeelte van het vat is aangebracht. De afvalgassen worden door een ventilator uit de verbrandingskamer geperst of gezogen en kunnen rechtstreeks naar de atmosfeer worden afgevoerd.

Het Amerikaanse octrooischrift 4.651.714 beschrijft een water-25 verwarmingsinrichting met een verzonken kamer, voorzien van een buisvormig orgaan dat in een opening in de zijkant van het vat is bevestigd en zich horizontaal over het ondergedeelte van het vat uitstrekt, en een verbrandingskamer begrenst. Een langwerpige brander is in de verbrandingskamer geplaatst en de afvalgassen van de verbranding die door het ontste-30 ken van een brandstof-luchtmengsel worden ontwikkeld worden vanaf het binneneinde van het buisvormige orgaan afgevoerd en in een reeks warmte-uitwisselingsbuizen geleid, die onder de verbrandingskamer zijn aange- 8901222.

4 ' " -2- bracht. Dë buiteneinden van de warmteuitwisselaarbuizen strekken zich door de wand van het vat uit en staan in verbinding met een verzamelkamer die met een rookgaskanaal is verbonden. De waterverwarmingsinrichting, zoals in het Amerikaanse octrooischrift 4.651.714 is beschreven, verschaft 5 een verbeterd rendement voor de waterverwarmingsbewerking en minimaliseert het stapelen of de laagvorming van het water in het vat.

Samenvatting van de Uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op een waterverwarmingsinrichting 10 voorzien van een vat voor het bevatten van het te verwarmen water, een buisvormig orgaan dat in het vat tot in aanraking met het water is aangebracht en een verbrandingskamer begrenst, een brander die in de verbran-dingskamer is aangebracht, toevoermiddelen voor het toevoeren van een mengsel van brandstof en lucht aan de brander, welk mengsel wordt ontsto-15 ken voor het leveren van verbrandings-afvalgassen, afvoermiddelen voor het afvoeren van de afvalgassen uit de verbrandingskamer, met het kenmerk, dat leidingmiddelen zich door de verbrandingskamer uitstrekken en een paar einden hebben die met het inwendige van het vat in verbinding staan, welke leidingmiddelen buiten verbinding met de verbrandingskamer zijn aangebracht 20 en zodanig zijn geconstrueerd en opgesteld, dat het water uit het vat door convectie door de leidingsmiddelen zal stromen voor het vergroten van het rendement van de verwarmingsbewerking.

Bij een uitvoeringsvorm van de uitvinding is de leiding in hoofdzaak L-vormig, met een horizontaal been dat zich in lengterichting binnen 25 de verbrandingskamer uitstrekt, waarbij het ene einde van het horizontale been in een opening in een koepelvormig afbuigorgaan is aangebracht en een uitlaat begrenst. De leiding omvat tevens een verticaal been dat met het binneneinde van het horizontale been is verbonden en het boveneinde van het verticale been is in een opening in de zijwand van het buisvormige 30 orgaan bevestigd. Bij deze constructie is het ene einde van de leiding op een grotere hoogte dan het andere, zodat het water door convectie door de leiding stroomt voor het vergroten van het rendement van de warmte-overdrachtsbewerking.

Bij een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding is de leiding in 35 hoofdzaak T-vormig, met een verticaal been dat zich verticaal door de verbrandingskamer uitstrekt en een horizontaal been dat met het verticale 89 0 1222- % t -3- been is verbonden en zich in lengte richting van de verwarmingskamer uitstrekt .

Bij deze constructie zal het water door convectie bovenwaarts door het verticale been stromen, en tevens door het horizontale been en 5 daarna in het verticale been stromen om aan het boveneinde van het verticale been uit te stromen.

Er wordt eveneens overwogen dat bij bepaalde installaties de water-inlaatleiding voor het vat direct uitgericht met het horizontale been van de leiding kan worden geplaatst, zodat tijdens het innemen van water 10 het instromende koude water in het horizontale been wordt gericht.

Door de convectiestroom van het water door de leiding in de ver-brandingskamer wordt een aanzienlijke vergroting van het rendement voor de waterverwarmingsinrichting verkregen.

Andere doeleinden en voordelen zullen tijdens de onderstaande be-15 schrijving naar voren treden.

Beschrijving van de Tekeningen

De tekeningen tonen de beste uitvoeringsvorm die momenteel voor het uitvoeren van de uitvinding wordt overwogen. Hierin is: 20 Fig. 1 een zijaanzicht van een waterverwarmingsinrichting voor zien van een verwarmingseenheid volgens de uitvinding met delen die in doorsnede zijn weggebroken.

Fig. 2 een doorsnede over de lijn 2-2 in fig. 1.

Fig. 3 een doorsnede over de ijn 3-3 in fig. 1.

25 Fig. 4 een zijaanzicht van een gewijzigde uitvoeringsvorm van een waterverwarmingsinrichting voorzien van de verwarmingseenheid volgens de uitvinding met delen die in doorsnede zijn weggebroken; en

Fig. 5 een doorsnede over de lijn 5-5 in fig. 4.

30 Beschrijving van de Weergegeven Uitvoeringsvorm

Fig. 1-3 tonen een waterverwarmingsinrichting 1, samengesteld uit een in hoofdzaak cilindrisch stalen vat 2, dat aan zijn boveneinde is afgesloten door een bovendeksel 3 en aan zijn ondereinde door een onder-deksel 4. Voor het vermij den van corrosie van het vat kunnen de binnenop-35 pervlakken van het vat 2, evenals de deksels 3 en 4, met een (niet weergegeven) laagcorrosiebestendig materiaal zijn bedekt, zodals glas of por- 89 01 til * 4 <* -4- selein emaille.

Een buitenmantel 5 is buitenwaarts van het vat 2 geplaatst en het bovendeksel 3 en een laag isolatiemateriaal 6, dat een vezelachtige isolatie of een isolatie van de schuimsoort kan zijn, is in de ruimte tussen 5 de mantel 5 en het vat 2 en het deksel 3 geplaatst.

Het te verwarmen koude water wordt in het ondergedeelte van het vat door een inlaat 7 ingebracht, terwijl verwarmd water uit het boveneinde van het vat door een uitlaat 8 wordt verwijderd.

Het water in het vat 2 wordt verwarmd door een algemeen met 9 aan-10 geduide verwarmingseenheid, die in een opening in het cilindrische vat 2 is bevestigd en boven het onderdeksel 4 is geplaatst.

Voor het bevestigen van de verwarmingseenheid 9 in het vat 2 wordt een versterkingsring 10 aan een buitenwaarts stekende flens vastgelast die een opening in het vat 2 omgeeft. De verwarmingseenheid 9 om-15 vat een bevestigingsplaat 12, die met een reeks langs de omtrek verdeelde (niet weergegeven) bouten aan de versterkingsring 10 is bevestigd, en binnen een opening in de bevestigingsplaat 12 is een buisvormig orgaan 14 bevestigd dat een verbrandingskamer 15 begrenst. Het buisvormig orgaan 14 strekt zich horizontaal over het ondergedeelte van het vat 2 uit 20 en het binneneinde van het buisvormige orgaan 14 is een opening in de eindplaat 16 vastgelast.

Een aantal warmteuitwisselaarbuizen 17 zijn onder het buisvormige orgaan 14 geplaatst en zijn in uitgerichte openingen in de bevestigingsplaat en de eindplaat 16 vastgelast. Zoals in fig. 3 is weergegeven zijn 25 de warmteuitwisselaarbuizen 17 in een evenwijdig verband aangebracht en de bundel buizen strekt zich ongeveer over 180° rondom het buisvormige orgaan 14 uit.

De verwarmingseenheid 9 omvat eveneens een in hoofdzaak koepelvormig eindafbuigorgaan 18, dat aan de omtreksrand van de eindplaat 16 30 is bevestigd, en de afvalgassen van de verbranding worden vanuit de verbrandingskamer 15 door het afbuigorgaan in de warmteuitwisselaarbuis 17 geleid.

Een krachtgasbrander 19 met korte vlam is in het binneneinde van de verbrandingskamer 15 bevestigd en via een toevoerbuis 20 wordt aan de 35 brander 19 een lucht-brandstofmengsel toegevoerd. Het lucht-brandstof-mengsel kan worden ontstoken door een gebruikelijke ontstekingsinrichting 8901222.

? * -5- 21, die in een opening in de bevestigingsring 22 is bevestigd. Een ventilator 23 is met het buiteneinde van de toevoerbuis 20 verbonden, en de gastoevoerbuis 24, die met een geschikte gasbron is verbonden, is op de ventilator aangesloten. Met deze constructie zal de door de ventilator 5 23 toegevoerde lucht worden vermengd met de brandstof die door de toevoer- leiding 24 wordt toegevoerd, en het aan de brander toegevoerde mengsel zal door de ontstekingsinrichting 21 worden ontstoken.

De verbrandings-afvalgassen worden vanuit de verbrandingskamer 15 door het afbuigorgaan 18 in de warmteuitwisseslaarbuizen 17 geleid, waar-10 in bijkomende warmte vanuit de afvalgassen naar het water in het vat 2 zullen worden overgedragen. De uit de warmteuitwisselaarbuis 17 afgevoerde gassen zullen in een verzamelkast 25 stromen, die aan de bevestigingsring 12 is bevestigd, en een rookgaskanaal of schoorsteen 26 is met de verzamelkast verbonden en de afvalgassen zullen door het rookgaskanaal 15 naar de atmosfeer worden afgevoerd.

Bovendien kan een condensaat vanger 27, soortgelijk aan die beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.651.714 met het ondereinde van de verzamelkast 25 worden verbonden voor het afvoeren of draineren van condensaat, terwijl vermeden wordt dat er verbrandings-afvalgassen 20 door de vanger naar de atmosfeer stromen.

Voor het verbeteren van het rendement van de verwarmingsbewer-king is in de verbrandingskamer 15 een leiding 28 aangebracht. Zoals in fig. 2 en 3 is weergegeven kan de leiding 28 in hoofdzaak L-vormig zijn, en zijn samengesteld uit een horizontaal been 29, dat zich in lengterich-25 ting van de verbrandingskamer 15 uitstrekt, waarbij het buiteneinde van het been 29 in een opening in het afbuigorgaan 18 is bevestigd en een inlaat 30 begrenst.

De leiding 28 omvat tevens een verticaal been 31 dat met het binneneinde van het horizontale been 29 is verbonden, en het boveneinde 30 van het verticale been 31 is bevestigd in een opening in de wand van het buisvormige orgaan 14 en begrenst een uitlaat 32. De inlaat 30 en de uitlaat 32 van de leiding 28 staat in verbinding met het inwendige van het vat en hebben geen verbinding met de verbrandingskamer 15. Daar de uitlaat 32 op een grotere hoogte dan de inlaat 30 is aangebacht zal het 35 water in het vat door convectie door de leiding 28 stromen voor het vergroten van het warmteoverdrachtsbewerking.

890122.2 · -6-

Er wordt overwogen, dat in bepaalde toepassingen de waterinlaat 7 direct uitgericht met het horizontale been 29 van de leiding 28 kan worden aangebracht, zoals in fig. 1 is weergegeven. Wanneer bij deze opstelling verwarmd water uit het vat wordt onttrokken, zal het binnenkomende koude 5 water door de inlaat 7 instromen en rechtstreeks in de leiding 28 worden ingebracht. De inlaat 7 kan eveneens in het ondergedeelte van het vat 2 onder de hoogte van de verwarmingseenheid 9 zijn bevestigd. Gedurende perioden van gereedstaan, wanneer er geen onttrekkingen van water plaatsvinden, zal het verwarmde water in het vat 2 door convectie door de lei-10 ding 28 stromen.

Fig. 4 en 5 tonen een gewijzigde uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarin een in hoofdzaak T-vormige leiding 33 in het buisvormige orgaan 14 is opgenomen. De leiding 33 omvat een been 34, dat zich in hoofdzaak verticaal door de verbrandingskamer 15 uitstrekt, en de einden van het been 15 34 zijn vastgelast in de openingen 35 respectievelijk 36 in het buisvormige orgaan 14. De T-vormige leiding 33 omvat eveneens een in hoofdzaak horizontaal been 37 waarvan een einde in verbinding staat met het verticale been 34 en het andere einde in een opening 38 in het afbuigorgaan 18 is bevestigd.

20 Bij de uitvoeringsvorm van fig. 4 en 5 is de waterinlaatpijp 39 weergegeven als bevestigd in een opening in het ondergedeelte van het vat 2.

Tijdens de werking zal het water door convectie bovenwaarts door het verticale been 34 stromen en zal eveneens door het horizontale been 34 binnenwaarts stromen naar het verticale been 34 om door het boveneinde van 25 het verticale been uit te stromen. De stroming van water door convectie door de leiding 33 zal een aanzienlijke vergroting geven van de grootte van de warmteoverdracht naar het water in het vat 2 evenals een vermindering veroorzaken van de laagvorming van het water in het vat.

Hoewel de tekeningen een enkele, in hoofdzaak L- of T-vormige lei-30 ding weergeven bestaat de mogelijkheid van toepassing van een aantal leidingen en van verschillende vormen van de een of meer leidingen. Voor de verkrijging van circulatie door de leiding onder invloed van convectie dient echter een van de einden van de leiding op een groter hoogte dan de andere te zijn geplaatst.

35 Op soortgelijke wijze is het buisvormig orgaan 14, dat de ver brandingskamer 15 begrenst, langwerpig en horizontaal over het vat 2 ver- 89 01 2.2.2 .

-7- lopend.weergegeven. Het is duidelijk, dat het buisvormige orgaan 14 andere bevestigingsconstructies en configuraties kan hebben, daar het buisvormige orgaan bijvoorbeeld in een opening in het onderdeksel kan worden bevestigd en zich verticaal in het vat kan uitstrekken.

5 10 15 20 25 30 35 8901222.

Claims (8)

1. Waterverwarmingsinrichting voorzien van een vat voor het bevatten van het te verwarmen water, een buisvormig orgaan dat in het vat in aanraking met het water is aangebacht en een verbrandingskamer begrenst, een in de verbrandingskamer aangebrachte brander, toevoermiddelen voor het 5 toevoeren van een mengsel van brandstof en lucht aan de brander, welk mengsel wordt ontstoken voor het produceren van verbrandings-afvalgassen, afvoermiddelen voor het afvoeren van de verbrandingsgassen uit de verbrandingskamer, met het kenmerk, dat leidingsmiddelen (28, 33) door de verbrandingskamer (15) verlopen en een paar einden hebben die met het in- 10 wendige van het vat (2) in verbinding staan, welke leidingmiddelen (28, 33) geen verbinding hebben met de verbrandingskamer (15) en zodanig zijn geconstrueerd en aangebracht, dat het water uit het vat (2) onder invloed van convectie door de leidingmiddelen (28, 33) zal stromen voor het vergroten van het rendement van de verwarmingsbewerking.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ene einde (32) van de leidingmiddelen (28, 33) op een grotere hoogte is dan het andere einde (30).

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het buisvormige orgaan (14) een zijwand (18) en een binneneindwand (22) om- 20 vat, waarbij hét leidingorgaan (28, 33) zich in hoofdzaak in lengterichting van het buisvormige orgaan (14) uitstrekt, terwijl een eerste einde (30) in de eindwand (18) is aangebracht en een tweede einde (32) in de zijwand (14) is aangebracht.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het eer- 25 ste einde (30) in hoofdzaak horizontaal is gericht en het tweede einde (32) in hoofdzaak verticaal is gericht.

5. Inrichting volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het leidingmiddel in hoofdzaak L-vormig is, waarbij het een eerste, in hoofdzaak horizontaal been (29) en een tweede, in hoofdzaak verticaal been 30 (31) omvat.

6. Inrichting volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het leidingmiddel (33) in hoofdzaak T-vormig is, waarbij een derde einde (36) in de zijwand (18) en tegenover het eerste einde (30) is aangebracht.

7. Inrichting volgens conclusie 5, voorzien van een brander die in 89 01 2.22 . -9- de verbrandingskamer is aangebracht, met het kenmerk, dat de brander (19) tussen het tweede been (31) en het buiteneinde (22) van het buisvormige orgaan (14) is aangebracht.

8. Inrichting volgens conclusies 1—7, voorzien van inlaatmiddelen voor het invoeren van water in het vat, met het kenmerk, dat de inlaat-5 middelen (7) zijn uitgericht met het eerste einde (30) van de leiding-midelen (28), waardoor het via de inlaatmiddelen (7) in het vat (2) stromende water in het leidingmiddel (28) wordt geleid. 10 15 20 25 30 35 8901222.