NL8020310A - Verhittingsinrichting. - Google Patents

Description

8020310 ^ N.O. 50.012 Verhittingsinrichting.

Be uitvinding heeft betrekking op een verhittingsinrichting voor vloeibare brandstof, gasvormige brandstof, of andere brandbare vloeistoffen of gasvormige materialen, volgens de kop van conclusie 1.

5 Tengevolge van de wereldwijde energie-crisis, zijn op het terrein van verhittingsinrichtingen - vooral olieverhittingsinrichtingen -gedurende de laatste jaren ernstige poginen aangewend om een volledig gebruik van de hitte van de brandbare materialen te ontwikkelen.

Zo is een zeer effectieve brander met blauwe vlam, dat wil zeggen 10 een brander welke in geen geval roet ontwikkelt (zie de brochure "Verbrennung total" RE van M.A.N Brennerbau, Rossweg 6, 2000 Hamburg) ontwikkeld. Zelfe met een dergelijke brander is de verhittings-besparing niet ideaal, omdat een deel van de hitte uit het rookgas verloren raakt in de schoorsteenlucht. In verband met een dergelijke 15 brander is gepoogd om de hitte die verloren raakt in de schoorsteen-' lucht terug te winnen, maar tot zover zonder groot succes. In dit verband wordt gewezen op een artikel in "Ingeni/ren" no. 49» 8 December 1978, "Oliefyret minikedel uden forurening og med 100% nyttevirkning", ("met olie verhitte mini-boiler zonder verontreini-20 ; ging en met 100% efficiency").

Het doel van de uitvinding is een verhittingsinrichting volgens de kop van conclusie 1 te verschaffen, welke een betere verhittings-! besparing vertoont dan verhittingsinrichtingen van deze soort die I tot de stand van de techniek behoren.

;25 ! Be verhittingsinrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt | door de nieuwe combinatie van aspecten aangegeven in het kenmerkende | deel van conclusie 1. Het is verrassenderwijs gebleken dat de verhittingsinrichting volgens de uitvinding een aanzienlijk betere verhittingsbesparing geeft dan inrichtingen van deze soort die tot 30 : de stand van de techniek behoren.

In de verhittingsinrichting volgens de uitvinding wordt de hitte : van de vlam eerst op normale wijze gebruikt door middel van één of ; meer warmte-uitwisselaars, die in verbinding staan met de verbran-dingskamer. Hierna wordt er voor gezorgd dat het rookgas borrelt 35 I door de borrelinrichting waarbij het gebied waarin dit plaats vindt i een groter deel van het doordringend oppervlak uitmaakt naarmate de ! rookdruk hoger is. In deze beschrijving met conclusies wordt onder i het was-toestel verstaan de borrelinrichting met water. In dit 8 02 0 3 1 0

5)069861.C

2 verband is het van beslissende betekenis dat gebruik wordt gemaakt van de zeer effectieve brander zonder enige vorm van roetvorming, omdat, als dit niet het geval zou zijn, de borrelinrichting spoedig verstopt zou raken. Het is verrassenderwijs gebleken dat een 5 borrelinrichting, die op deze wijze is geconstrueerd, op een zeer speciale effectieve wijze de condensatie-hitte afkomstig uit de beschikbare waterdamp, die is ontstaan uit de verbranding, tezamen met de hitte die wordt gevonden in het rookgas, kan absorberen. Bovendien is verrassenderwijs gebleken dat de warmte-uitwisselaar, 10 die het in hoofdzaak horizontale deel van de koepel afkoelt, noodzakelijk is voor de verhittingsinrichting volgens de uitvinding, omdat het in hoofdzaak horizontale deel van de borrelinrichting anders gedurende de werking zeer heet zou worden, en daardoor zou worden vervormd, waardoor een groot gevaar bestaat dat enige van 15 de doordringingen komen te liggen boven het vloeistofniveau in de borrelinrichting, waardoor het rendement van de verhittingsinrichting aanzienlijk zou worden verlaagd. Dit geldt als de borrelinrichting is vervaardigd uit metaal, bij voorkeur roestvrij staal, wat het normale constructiemateriaal voor de borrelinrichting is. Als 20 de borrelinrichting is vervaardigd uit bijvoorbeeld keramisch materiaal, zal de warmte-uitwisselaar, die het in hoofdzaak; horizontale deel van de borrelinrichting afkoelt, niet strikt nodig zijn.

Een speciale voorkeursuitvoeringsvorm van de verhittings-; inrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt door de kenmerken 25 aangegeven * in het kenmerkende deel van conclusie 2. Hierdoor wordt een zeer grote verhittingsbesparing verkregen.

Een speciale voorkeursuitvoeringsvorm van de verhittingsinrich-! ting volgens de uitvinding is gekenmerkt door de kenmerken aangegeven in het kenmerkende deel van conclusie 3· Hierdoor wordt een uitzon-30 derlijk effectieve absorptie van de in het rookgas aanwezige hitte .in de rookwasinrichting verkregen, omdat niet gewenste pulseringen worden vermeden.

Een speciale voorkeursuitvoeringsvorm van de verhittingsinrich-! ting volgens de uitvinding is gekenmerkt door de kenmerken aangegeven 35 in het kenmerkende deel van conclusie 4· Hierdoor wordt een meer be-, trouwbare verbranding verkregen zonder ongewenste pulseringen, ver-igeleken met de gevallen waarin de doordringingen het karakter hebben I ; van gaten. Technisch is dit een uitzonderlijk goede uitvoerings-! | vorm voor het vervaardigen van de borrelinrichting.

| 40; Een speciale voorkeursuitvoeringsvorm van de verhittingsinrich- 8020310

9069ÖÖLC ^ W W 1 V

3 ting volgens de uitvinding is gekenmerkt door de kenmerken aangegeven in het kenmerkende deel van conclusie 5* Hierdoor wordt een uitzonderlijk groot gebruik van de hitte in het rookgas verkregen.

Een speciale voorkeursuitvoeringsvorm van de verhittingsinrichting 5 volgens de uitvinding is gekenmerkt door de kenmerken aangegeven in het kenmerkende deel van conclusie 6. Hierdoor wordt een uitzonderlijk hoog gebruik van de hitte in het rookgas en daardoor een uitzonderlijk hoog totaal rendement van de verhittingsinrichting als geheel verkregen. Dit speciaal hoog gebruik van de hitte in het 10 rookgas kan worden verkregen, omdat de temperatuur in de condensa-tiespiraal van de verhittingspomp ver beneden de temperatuur van het koude deel in de andere uitwisselaar kan worden gebracht. Het is daarom zeer belangrijk dat de verhittingspomp de laatste warmte absorberende inrichting in de verhittingsinrichting volgens de uit-15 vinding is. Bij juiste werking is het mogelijk te bereiken dat het deel van de schoorsteen, dat stroomafwaarts ten opzichte van de koelspiraal van de verhittingspomp ligt, niet langer het karakter van een schoorsteen heeft maar van een luchtkanaal. De tijdsperiode waarin de verhittingspomp moet werken kan bijvoorbeeld de tijds-20 periode zijn waarin de verhittingsinrichting werkt en een bepaalde periode, bijvoorbeeld twee minuten nadat de verhittingsinrichting is opgehouden met werken. De verschillende warmte-uitwisselaars in de verhittingsinrichting volgens de uitvinding kunnen afzonderlijk werken of in willekeurige combinaties. De verhittingspomp moet ech-25 ter, als deze deel uitmaakt van de verhittingsinrichting, altijd afzonderlijk werken.

Een speciale uitvoeringsvorm van de verhittingsinrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt door de kenmerken aangegeven in 'het kenmerkende deel van conclusie 7· De anti-pulseergoot moet zijn 50 voorzien van vele doordringingen voor rookbuizen en verbindings-buizen naar de warmte-uitwisselaars, en het is gebleken, dat de anti-pulseergoten een overdruk van de trillingen in de watermassa van de rookwasinrichting voortbrengen, hetgeen vooral bij het op gang brengen van de brander optreedt, hetgeen ook weer de verhittings-55 besparing verbetert.

Een speciale voorkeursuitvoeringsvorm van de verhittingsinrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt door de kenmerken aange-jgeven in het kenmerkende deel van conclusie 8. Hierdoor wordt het !verbrandingsproces zonder startpulseringen op gang gebracht. De door 40 een bimetaal geregelde ontlastklep is op voordelige wijze zodanig 8 0 2 0 3 1 ö 90698610 4 geconstrueerd dat de ontlastklep sluit als de brander ongeveer 1 minuut heeft gewerkt, waarna volledige efficiency van de borrel-inrichting wordt verkregen. Met deze uitvoeringsvorm wordt een extra verbetering van de verhittingsbesparing bereikt.

5 Het blijkt dat de verhittingsinrichting volgens de uitvinding in samenhang met olieverhitting een gebruik van de hitte van de olie kan bereiken van 107%.van zijn onderste verbrandingswaarde en 110% in samenhang met gasverhitting met bepaalde verbrandbare gassen, d.w.z. aardgas, ook berekend op de laagste verhittingswaarde van 10 deze gassen, in beide gevallen zelfs zonder een verhittingspomp.

Een speciale voorkeursuitvoeringsvorm is weergegeven in fig. 1.

De afzonderlijke constructiedelen in deze uitvoeringsvorm voor de verhittingsinrichting volgens de uitvinding blijken uit de hieronder volgende opsomming: 15 1. Ovenkamer 2. Brander 5· Rookbuis 4· Rookgasgoot 5- Waterkoeling 20 6. Spleten in rookgoten (borrelinrichting) 7. Warmte-uitwisselaar - kraanwater 8. Warmte-uitwisselaar - verhitting 9· Uitlaatbuis - verbrandingslucht 10. Koelmedia van de warmtepomp 25 11. Waanfcepomp 12. Weutralisator, electronisch geregeld 13· Electronische regeling van de oliebrander naar de verhittingspomp 14· Electrische kabel 15· Heet water vanaf de uitlaatverhittingspomp 30 16. Uitlaat - heet kraanwater ] 17· Uitlaat - heet verhittingswater 18. Retourwater - verhitting (vanaf de radiatoren) 19· Inlaat voor koud kraanwater 20. Overloop 35'21. Water 22. Boiler

I I

i i Een meer gedetailleerde beschrijving van de afzonderlijke con-| istructie-onderdelen blijkt uit het volgende: i i

Ö069Ö(iLC

8 0 2 0 3 1 0............-........-............-..................................-..........--......--...................-......J

5

Punt (22) geeft in zijn geheel een hoilereenheid weer, waarbij punt (1) de ovenkamer is en punt (2) een blauw brandende olie-brander, punt (3) is de rookgasklep, en punt (4) is de koepel (bor-relinrichting) met doordrongen zijden, punt (6), en warmte-uitwisse-5 laar als punt (5). Punt (7) is een warmte-uitwisselaar voor heet kraanwater. Punt (8) is een rookgascondensatiewarmte-uitwisselaar, en punt (9) is de feitelijke rookgasuitlaatbuis. Punt (10) is een buis met gekoeld koelmedia, punt (11) is een warmtepompeenheid.

Punt (12) is een neutralisatie-eenheid, punt (13) is een electrisch 10 geregelde eenheid, waarbij punt (14) kabels is die de boiler en de verhittingspomp met betrekking tot de regeling verbinden. Punt (15) geeft een buis weer met heet water vanaf de verwarmingspomp. Punt S*’’ ’« » (16) uitlaat voor kraanwater, punt (17) geeft "uitlaat voor verhittings-water weer. Punt (18) geeft de toestroming van water vanaf de verhit-^ 15,ting weer. Punt (19) geeft de inlaat van koud kraanwater weer. Punt (20) geeft een buis weer als overloop terwijl punt (21) water is.

De werking van de weergegeven uitvoeringsvorm voor de verhit-tingsinrichting blijkt uit het volgende:

Punt (22) geeft de boiler weer. De brander (2) brandt in de 20 ovenkamer (1), van waaruit het rookgas naar boven wordt geperst door de rookbuis (3)· Als het rookgas de borrelinrichting (4) raakt, zal de ontwikkelde druk maken dat het rookgas borrelt door de doordringingen (6) in de huid rondom de gehele borrelinrichting, waardoor warmte en chemische afvalproducten worden overgebracht naar 25 het water (21). De rookgas-warmte brengt dus warmte over naar de uitwisselaar (5). Als het rookgas het water heeft verlaten en wordt .voortgestuwd, wordt het rookgas afgekoeld door de warmte-uitwisselaar (8) waardoor het rookgas wordt gecondenseerd en warmte overbrengt naar (8) waarna het rookgas de boiler verlaat via de uitlaat-'! 30 buis (9) met een lage temperatuur. Punt (7) is een warmte-uitwisse- i : laar, welke warmte absorbeert naar kraanwater. De warmte-uitwisse-laars (5) en (8) worden gebruikt om warmte te absorberen voor ver-ihitting.

I Punt (12) is een neutralisatie-eenheid welke het water (21) ;35;(indien nodig) neutraliseert. Punt (11) is een warmtepomp met het i : doel om het rookgas af te koelen tot bijna volledige condensatie.

Het hete deel van de warmtepomp wordt gebruikt om het koude kraanwater (19) naar de inlaat (15) naar de warmte-uitwisselaar(7) voor I ; ‘ ; ! ;kraanwater voor te verhitten. Ook wordt gewezen op een electronisch j ;40 geregelde eenheid (13)* met het doel om het aanlopen en het stil 8020310

ÖOGüSöLC

6 zetten van de warmtepomp (11) naar de oliebrander (2) te regelen zodat deze niet tegen elkaar inwerken.

Een andere speciale voorkeursuitvoeringsvorm van de verhittings-inrichting volgens de uitvinding is weergegeven in fig. 2, waarin 5 de verwijzingsgetallen die kleiner zijn dan of gelijk aan 22 dezelfde betekenis hebben als aangegeven in verband met fig. 1.

In deze uitvoeringsvorm zijn de volgende verwijzingsgetallen aangegeven in fig. 1 weggelaten; 7. Warmte-uitwisselaar - kraanwater 10 10. Koelmedia vanaf de waterpomp 11. Warmtepomp 12. Neutralisator 13. Electronische regeling 14· Electrische kabel 15 15· Heet water vanaf de uitlaat van de verwarmingspomp 16. Uitlaat heet kraanwater 19· Inlaat koud kraanwater

Deze uitvoeringsvorm bavat ook: 23. Anti-pulseergoot 20 24· Ontlastklep 24a. Ontlastklep - gedetailleerde tekening 24b. Ontlastklep - koude (open) toestand 24c Ontlastklep - hete (gesloten) toestand :25· Warmte uitwisselende waterkamer 25 26. Scheidingsplaat tussen het water van het rookwastoestel en water voor de centrale verwarming

Een meer gedetailleerde beschrijving van de verschillende constructie-onderdelen blijkt uit het volgende, waarbij de punten i 1-22 dezelfde zijn als in fig. 1 en de punten 7, 10, 11, 12, 13, 30 14» 15, 16 en 19 niet zijn aangegeven in deze tekening terwille van de duidelijkheid. Afgezien daarvan bevat de tekening constructie-;onderdelen welke blijken uit het volgende:

Punt (23) is een anti-pulseergoot, welke de trillingen in de ! watermassa onderdrukt. Punt (24) is een ontlastklep, die in detail ! 35 is aangegeven door punt (24a) en (24b) (koud) en (24c) (heet).

:Punt (25) is een warmte uitwisselende waterkamer, welke de buis- ! i jwarmte-uitwisselaar in fig. 1 vervangt. Punt (26) is een plaat die jhet centrale verwarmingswater scheidt van het rookwaswater.

.....-J He werking van de weergegeven uitvoeringsvorm van de verhittings- | 40: 802 0 3 1 0....................................................................

aOBSSi-iLC

7 ; inrichting is dezelfde als de werking van de verhittingsinrichting

ί I

i volgens fig. 1, waarbij echter de volgende elementen worden toege- : ! . i ! i voegd: i Punt (23) is een anti-pulseergoot welke de trillingen in de 5 | watermassa (21) onderdrukt, in het bijzonder bij een koude start.

Punt (24) ontlast de druk bij start in het inwendige van de borrel- : : inrichting (4) zoalang de borrelinrichting (4) en klep (24) koud ; zijn. Punt (24a) is een gedetailleerde tekening van de ontlastklep ; (24) waarbij de streeplijnen een doordringing in de borrelinrichting 10 (4) weergeeft. Punt (24b) is de ontlastklep in koude toestand. Bij ; de start van de brander (2) wordt'de ontlastklep (24) geopend, terwijl na werking in rond 1 minuut de ontlastklep (24) zich sluit ! . ; | zoals weergegeven in punt (24c). Dit verschaft, tezamen met de anti- | pulgeergoot (23) een zachte start en een voortdurende rustige wer-|15 ! king van de inrichting.

Een derde speciale voorkeursuitvoeringsvorm van de verhittingsinrichting volgens de uitvinding is weergegeven in fig. 3, waarbij de verwijzingsgetallen 1 - 26 in principe hetzelfde betekenen als aangegeven in verband met figuren 1 en 2.

20 In deze uitvoeringsvorm zijn de volgende verwijzingsgetallen aangegeven in fig. 1 weggelaten: 10. Koelmedia vanaf de warmtepomp 11. Warmtepomp 12. Neutralisator 25 13· Electronische regeling 14· Electrische kabel 15· Heet water vanaf de uitlaat van de warmtepomp In deze uitvoeringsvorm is : 8. vervangen door (8a) welke een warmte-uitwisselaar is metctoarse 30 lucht/luchtstroom 17· vervangen door (17a), welke een hitte uitlaat is voor verhit-tingslucht 18. vervangen door . (18a), welke retourlucht is, 25. vervangen door (25a), welke een warmte uitwisselende lucht-;35 kamer is.

Deze uitvoeringsvorm bevat ook: 27. Circulatiepomp, 28. Luchtventilator 29. Verbindingsbuizen 40 De meer gedetailleerde beschrijving van de afzonderlijke construe- 8020310 8 I I tie-onderdelen blijken uit het volgende, waarbij de punten 1-26 j | in principe hetzelfde betekenen als aangegeven in verband met de j | figuren 1 en 2. Er wordt echter opgemerkt dat punt (8a) een warmte-! j ! uitwisselaar van lucht naar lucht is, punt (17a) een hete lucht 5 uitlaat voor verhittingsdoeleinden en punt (18a) de afgekoelde re- i I tourlucht, mogelijk gemengd met verse lucht, punt (25a) een warmte ! ; uitwisselende luchtkamer, punt (27) een circulatiepomp welke het ! rookwaswater circuleert, punt (28) een gemotoriseerde ventilator | welke de centrale verhittingslucht rondstromend perst, en punt (29) 10 een verbindingsbuis tussen het bovenste en het onderste warmte uitwisselende deel.

De werking van de weergegeven inrichting van de verhittings-; inrichting is gelijk aan de uitvoeringsvorm volgens figuren 1 en 2 waarbij echter het volgende is gewijzigd of toegevoegdi 15 In plaats van de bovenste warmte-uitwisselaar (8) welke werkt met lucht naar water, is punt (8a) een warmte-uitwisselaar met een ; lucht en lucht-dwarsstroming, terwijl het hete rookgas, nadat dit de borrelinrichting (4) heeft gepasseerd loopt door de warmte-uitwisselaar (8a) met dwarsstroming en zijn warmte overbrengt naar 20 de retourlucht vanaf de verwarming (18a). Deze teruggestroomde lucht (18a) wordt door de verbindingsbuiö( 29) geperst en loopt door de warmte uitwisselende luchtkamer (25a) en wordt door (;17a) als hete verhittingslucht naar buiten geperst, terwijl de ventilator (28) de lucht circuleert. Punt (27) is een circulatiepomp welke 25 het rookwaswater (21) rond perst tussen het rookwastoestel (4) en (21) en de kraanwater-warmte-uitwisselaar (7), terwijl tegelijkertijd het in hoofdzaak horizontale deel van de koepel wordt afgekoeld (5).

8020310 oi

Claims (8)

1. Yerwarmingsinrichting voor verhittingsolie, verhittingsgas : of ander brandbare vloeistof of gasvormige materialen, welke een | | zeer effectieve, roetvrije blauwe brander bevat en een borrel- j ! inrichting uitgevoerd als een koepel met doordrongen zijden, waar- ! ;5 | bij de bovenste delen van de doordringingen onder het niveau van de vloeistof in de rookwasinrichting ligt gekenmerkt doordat de zijwanden van de borrelinrichting, in afhankelijkheid van de druk en de volumetrische snelheid die optreedt gedurende normale werking, een minimale hoogte bezitten van tussen 20 en 500 ! 10. mm, waardoor niet gewenste pulseringen worden vermeden, dat de doordringingen van de borrelinrichting een zodanig deel van het opper- ; vlak van de zijwanden innemen dat de rookgasstroom gedurende nor-; male werking alleen maar door de doordringingen stroomt en niet : borrelt onder het onderste deel van de zijwanden van de borrel- j 15 inrichting, terwijl de borrelinrichting ook een warmte-uitwisselaari bevat, welke het in hoofdzaak horizontale deel van de koepel af-: koelt.

2. Yerwarmingsinrichting volgens conclusie 1, g e ken-merkt'doordat deze ook een warmte-uitwisselaar bevat stroom- 20. afwaarts ten opzichte van de borrelinrichting.

3· Yerwarmingsinrichting volgens conclusies 1-2, gekenmerkt doordat de doordringingen van de borrelinrichtingen tussen 1 procent en 50 procent van de oppervlakte van de zijwanden innemen. 25

! 4· Yerwarmingsinrichting volgens conclusies 1-3» geken- ! m e r k t doordat de doordringingen van de borrelinrichting vormen van spleten bezitten.

5· Yerwarmingsinrichting volgens conclusie 1-4» gekenmerkt doordat de spleten zijn gevormd door het vormen van ver- ; 30 ticale dunne doordringingen met afwisselende naar buiten en naar binnen gerichte buigingen van de aldus gevormde zijde-delen.

6. Yerwarmingsinrichting volgens conclusie 1-5» gekenmerkt doordat een verdampingsspiraal vanaf een warmtepomp is verbonden met de rookgasbuis stroomafwaarts ten opzichte van de 35 warmte-uitwisselaar na het rookwastoestel en dat de warmtepomp zodanig is geconstrueerd dat deze alleen maar gedurende testperioden in werking kan worden gebracht die zijn gecorreleerd aan fedurende awelke de verhittmgsxnrichting werkt. 8020310 ♦ <*

7. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1-6, g e k e n- j merkt doordat een anti-pulseergoot is aangebracht onder de j : borrelinrichting, waarbij de anti-pulseergoot de vorm van een tank i bezit waarvan de bodem in aanraking staat met de onderrand van de i ! 5. zijwanden van de borrelinrichting of onder dit niveau liggen tswfll : het bovenste deel van de zijwanden daarvan boven het vloeistof- ! : niveau liggen.

8. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1-7> geken- : m e r k t doordat een door een bi-metaal geregelde ontlastklep is 110. aangebracht in de zijwanden van de borrelinrichting boven het ; vloeistof-niveau, waarbij deze ontlastklep open is bij lage tempe-; ratuur en gesloten bij hoge temperatuur. ---oooOooo--- j 1 8020310 !