NL8004613A - Staande centrale verwarmingsketel. - Google Patents

Description

* E Ar/AS/AWB/6 s t v "Staande centrale verwarmingsketel"

De uitvinding heeft betrekking op een staande centrale verwarmingsketel met van onderen naar boven een vuurhaard, rookgaskanalen en een aan een schoorsteenkanaal aansluitbare rookgasverzamelruimte alsmede met een de vuur- 5 haard en de rookgaskanalen omgevende vloeistofmantel, waarvan de binnenwand ten minste in het zich tussen de » vuurhaard en de rookgasverzamelruimte uitstrekkende deel uit de rookgaskanalen begrenzende duigen bestaat, die elk een ten minste één naar binnen gerichte ribbe vormend 10 dwarsprofiel bezitten, de buitenwand van metaalplaat is en de einden door zowel aan of nabij de einden van het uit duigen samengestelde deel van de binnenwand met de binnenwand als aan of nabij de einden van de buitenwand met de buitenwand vloeistofdicht verbonden verbindingsdelen van 15 metaalplaat zijn gesloten. Een centrale verwarmingsketel van deze soort is bekend uit het Duitse Auslegeschrift 1.168.929.

In de praktijk is het gebleken, dat bij de bekende constructies van zulke ketels vooral de zich aan 20 het boveneinde van de vloeistofmantel bevindende vloeistofdichte lasverbindingen tussen het bovenste verbindingsdeel enerzijds en de uit duigen samengestelde binnenwand en de buitenwand anderzijds door de frequente en sterke temperatuurwisselingen, waaraan een centrale verwarmingsketel 25 normaliter is blootgesteld, grote moeilijkheden opleveren. Indien voor die verbindingen geen bijzondere maatregelen worden getroffen, is de kans groot, dat na verloop van tijd scheuren in de lasverbindingen of, als de lassen extra sterk zijn uitgevoerd, in de buitenwand of in het betrokken 30 verbindingsdeel optreden. Deze bij temperatuurveranderingen optredende moeilijkheden blijken niet alleen het gevolg te 8004613 -2- zijn van de verschillen in radiale en axiale uitzetting van de genoemde wanddelen, maar ook van het feit, dat er een naar verhouding sterke tangentiale verplaatsing van de einden van de uit duigen samengestelde binnenwand ten op-5 zichte van de uit metaalplaat gevormde buitenwand optreedt. Naarmate de in de ketel optredende temperaturen hoger en de duigen van de binnenwand in verband met de vereiste capaciteit van de ketel langer zijn, is de kans op het lek worden van de vloeistofmantel groter.

10 De uitvinding beoogt een centrale verwarmings ketel van de beschreven bekende constructie te verschaffen, waarbij het scheuren van de wanden van de vloeistofmantel en de tussen die wanden aanwezige lasverbindingen ten gevolge van de veelvuldig voorkomende temperatuurveranderingen wordt 15 voorkomen. Dit wordt hierdoor bereikt, dat het uit de buitenwand en de verbindingsdelen bestaande samenstel een zodanige vorm en afmetingen bezit, dat de ten gevolge van de door de in bedrijf optredende temperatuurvariaties veroorzaakte verschillen in axiale, radiale en tangentiale uitzetting en 20 krimp van de delen van dat samenstel en de binnenwand optredende thermische spanningen beneden de breukgrens van de wanden van de vloeistofmantel en hun lasverbindingen blijven. De oplossing van het ondervonden probleem is dus gevonden in de vormgeving van het genoemde samenstel en niet in het 25 versterken van de lasverbindingen tussen de delen van dat samenstel en/of in het vergroten van de dikte van de platen, waaruit de buitenwand en de verbindingsdelen van de vloeistofmantel zijn vervaardigd.

Hoewel voor het verkrijgen van een goed rendement 30 van de ketel de radiale afmeting van de vloeistofmantel niet groter dan 2-3 cm behoeft te zijn, kan het in sommige gevallen de voorkeur verdienen, de ketel zodanig uit te voeren, dat de buitenwand over zijn gehele hoogte cilindervormig is en zich op de ongebruikelijke grote radiale-afstand van 35 3,5-8 cm concentrisch om de binnenwand·uitstrekt en dat het bovenste verbindingsdeel een aan of nabij de bovenranden van de buiten- en de binnenwand aan deze wanden bevestigde ring met een radiale afmeting van ten minste 3,5-8 cm is. Deze 8004613

* V

-3- uitvoering van de vloeistofmantel is naar verhouding goedkoop en laat zich gemakkelijk hetzij met de hand hetzij automatisch lassen. Gebleken is, dat, wanneer de genoemde ring een voldoende grote radiale breedte wordt gegeven, het gevaar van 5 breuk van de wanddelen van de vloeistofmantel en hun onderlinge lasverbindingen sterk wordt verminderd of zelfs geheel wordt ondervangen. Hierbij wordt opgemerkt, dat het pas voor ketels, geschikt voor een capaciteitsgebied van 12.000-18.000 kcal, nodig is, de radiale afmeting of 10 breedte van het ringvormige bovenste verbindingsdeel van de vloeistofmantel groter dan de gebruikelijke radiale afmeting van 2-3 cm van de vloeistofmantel te maken. In dat geval is een radiale afmeting van ongeveer 4 cm voldoende. Voor een ketel, geschikt voor een capaciteitsgebied van 20.000 -15 25.000 kcal, wordt die radiale afmeting ongeveer 6 cm.

De breedte van de ring wordt groter en de duigen worden langer, naarmate de ketel voor een hoger capaciteitsgebied is uitgevoerd. Het bovenste verbindingsdeel zal in de meeste gevallen een vlakke horizontale ring zijn, zodat bij ketels 20 van de beschreven uitvoering en voor de genoemde capaciteits-gebieden de cilindrische buitenwand van de vloeistofmantel zich op een radiale afstand van ongeveer 4 cm, 6 cm of verder van de binnenwand zal uitstrekken.

Wil men in verband met het verkleinen van de 25 hoeveelheid vloeistof in de mantel en het verkrijgen daardoor van een gunstiger reageren van de verwarmingsinstallatie op uitwendige temperatuurvariaties de gebruikelijke radiale afmeting van 2-3 cm van de vloeistofmantel handhaven, dan verdient een uitvoering van de ketel aanbeveling, waarbij 30 de buitenwand in hoofdzaak cilindervormig is, zich op de gebruikelijke radiale afstand van 2-3 cm concentrisch om de binnenwand uitstrekt en een bovenste einddeel bezit, dat zich tot op een radiale afstand van 3,5-8 cm van de binnen- > wand kegel- of komvormig verwijdt, en het bovenste verbin-35 dingsdeel een aan of nabij de bovenranden van de buitenen de binnenwand aan deze wanden bevestigde ring met een radiale afmeting van ten minste 3,5-8 cm is. Ook in dit geval maakt men voor het bovenste verbindingsdeel gebruik 8004613 -4- van een goedkope, gemakkelijk vastlasbare ring met een aan elk capaciteitsgebied aangepaste radiale breedte, die groter is dan normaal.

Een ketel volgens de uitvinding kan ook zodanig 5 geconstrueerd zijn, dat de buitenwand in hoofdzaak cilindervormig is, zich op de gebruikelijke radiale afstand van 2-3 cm concentrisch om de binnenwand uitstrekt en in een ringzóne tussen zijn einden van omtreksplooien is voorzien en dat het bovenste verbindingsdeel een aan of nabij de 10 bovenranden van de buiten- en de binnenwand aan deze wanden bevestigde ring met een radiale afmeting van ten minste' 2-3 cm is. In dit geval wijkt het ringvormige bovenste verbindingsdeel van het genoemde samenstel niet af van de gebruikelijke smalle verbindingsring, maar is de buitenwand 15 zodanig anders gevormd, dat dat samenstel de thermische spanningen kan opnemen.

Voorts geeft een uitvoeringsvorm goede resultaten, waarbij de buitenwand cilindervormig is en zich op de gebruikelijke radiale afstand van 2-3 cm concentrisch om de binnen-20 wand uitstrekt en het bovenste verbindingsdeel een aan of nabij de bovenranden van de buiten- en de binnenwand aan deze wanden bevestigde ring met een met zijn vrije einden naar binnen toe gerichte U-vormige dwarsdoorsnede en een maximale radiale afmeting van ten minste 3,5 cm is.

25 Alle hierboven beschreven uitvoeringsvormen van de buitenwand en de bovenste verbindingsring kunnen worden toegepast in combinatie met een de vuurhaard omgevend onderste verbindingsdeel, dat klok- of kegelvormig is en met zijn onderrand aan de buitenwand en met zijn bovenrand aan de 30 binnenwand vloeistofdicht is bevestigd.

Voor het verminderen van de thermische spanningen behoeven niet altijd het bovenste verbindingsdeel en/of de buitenwand een afwijkende afmeting of vorm te hebben. Ook het onderste verbindingsdeel kan bijzonder zijn uitgevoerd. Zo 35 geeft ook een ketelconstructie een gunstig resultaat, waarbij de buitenwand cilindervormig is en zich op de gebruikelijke radiale afstand van 2-3 cm concentrisch om de binnenwand uitstrekt, het bovenste verbindingsdeel een aan of nabij 8004613 -5- de bovenranden van de buiten- en de binnenwand aan deze wanden bevestigde ring met een radiale afmeting van ten minste 2-3 cm is en waarbij het onderste verbindingsdeel bestaat uit een de vuurhaard omgevend gedeelte, waarvan 5 de bovenrand een grotere diameter heeft dan de onderrand en vloeistofdicht aan de binnenwand is bevestigd, alsmede uit een ring, waarvan de binnenrand aan de onderrand van het de vuurhaard omgevende gedeelte en de buitenrand aan de buitenwand vloeistofdicht bevestigd is en de radiale afmeting 10 ten minste 3,5 cm is.

Met voordeel kan de zich tussen de buitenwand en de binnenwand of het genoemde gedeelte van het onderste verbindingsdeel uitstrekkende ring een vlakke horizontale ring zijn. Zulk een ring is goedkoop en kan gemakkelijk 15 aan de andere wanddelen van de vloeistofmantel vastgelast worden.

In ketels, waarvan de vloeistofmantel ten minste aan zijn boveneinde de ongebruikelijke grote radiale afmeting van meer dan 3,5 cm bezit en aan of nabij zijn boven- en 20 zijn ondereinde aan diametraal tegenover elkander gelegen zijden van de mantel aan de uitwendige vloeistofkringloop aansluitbaar is, blijkt het wijde boveneinde van de vloeistofmantel een ongunstige invloed op de stroming van de vloeistof in die mantel te hebben. Gevonden werd, dat deze ongunstige 25 invloed aanmerkelijk verminderd en daardoor het rendement van de ketel verhoogd kan worden, als de vloeistofmantel een weinig onder de bovenaansluiting daarvan een keerschot bevat, dat behalve op een plaats diametraal tegenover die aansluiting het zich boven het keerschot bevindende einddeel 30 van de vloeistofmantel scheidt of nagenoeg scheidt van de rest van die mantel.

De uitvinding zal aan de hand van de in de bijgaande tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht. In de tekening is: 35 fig. 1 een verticale doorsnede van het ketel- lichaam van een staande centrale verwarmingsketel volgens de uitvinding; fig. 2 een horizontale doorsnede van dat ketel- 8004613 -6- lichaam over de lijn II-II in fig. 1; fig. 3 een verticale doorsnede van een deel van een eerste variant van de vloeistofmantel van de ketel volgens fig. 1 en 2; 5 fig. 4 een verticale doorsnede van een deel van een tweede variant van die vloeistofmantel; fig. 5 een verticale doorsnede van een deel van weer een andere variant van de vloeistofmantel; en fig. 6 een verticale doorsnede van een deel van 10 nogmaals een andere variant van die mantel.

Het ketellichaam volgens fig. 1 en 2 bevat een branderruimte of vuurhaard 1, een vloeistofmantel 2 en een door een opening 3 aan een schoorsteenkanaal aansluitbare rookgasverzamelruimte 4. De vloeistofmantel is van een uit 15 duigen 5 met U-vormig dwarsprofiel samengestelde en zich tussen de vuurhaard 1 en de rookgasverzamelruimte uitstrekkende rookgaskanalen 6 begrenzende binnenwand, een de vuurhaard omgevend onderste verbindingsdeel 7 van glad plaatmetaal, een buitenwand 8 van glad plaatmetaal en van 20 een vloeistofruimte 9 voorzien. Het verbindingsdeel 7 is bij 10 aan de uit duigen 5 bestaande binnenwand en bij 11 aan de buitenwand 8 gelast. Het van de vuurhaard 1 afgekeerde boveneinddeel van de buitenwand is komvormig verwijd en bestaat uit een komvormige ring 12, die bij 13 aan de buiten-25 wand 8 is gelast. Tussen de ring 12 en de uit duigen 5 bestaande binnenwand 5 is een bovenste verbindingsdeel in de vorm van een horizontale vlakke dwarsring 14 gelast, die de vloeistofruimte 9 aan het boveneinde vloeistofdicht afsluit. De radiale breedte van de dwarsring 14 is door de 30 komvormige verwijding van de buitenwand ter plaatse van de komvormige ring 12 groter dan die van de vloeistofruimte onder de ring 12.

De door de duigen 5 omgeven centrale ruimte 15 is aan haar boveneinde door een isolerend deksel 16 afge-35 sloten, zodat de rookgassen de door de-ü-vormige duigen 5 gevormde kanalen 6 moeten volgen.

In de vuurhaard 1 bevindt zich een gas- of oliebrander 21.

8004613 -7-

De vloeistofmantel is aan tegenover of nagenoeg tegenover elkander gelegen zijden en wel enerzijds nabij het ondereinde, anderzijds ter plaatse van het verwijde boveneinddeel van de vloeistofruimte 9 voorzien van aansluit-5 stompen 17, 18 voor aansluiting van de ketel aan het uitwendige vloeistofcircuit.

Om te voorkomen, dat de vloeistof te rechtstreeks, dus in schuine richting van de inlaat 17 naar de uitlaat 18 van de vloeistofmantel 2 stroomt, is aan de voet van de 10 komvormige verwijding van het boveneinde van de vloeistofruimte 9 een ringvormig keerschot 19 aan de uit duigen 5 bestaande binnenwand gelast, welk keerschot slechts radiaal tegenover de inlaat 18 een opening 20 voor het doorlaten van de door de vloeistofruimte heen stromende vloeistof vrijlaat.

15 Gebleken is, dat door het keerschot de vloeistofstroom in de vloeistofmantel op zodanig andere wijze langs de warme binnenwand wordt geleid, dat de vloeistof meer warmte opneemt en het rendement van de ketel met enkele procenten wordt verbeterd.

20 De duigen van de binnenwand van de vloeistof mantel kunnen in plaats van een U-vormige een L-, T- of I-vormige of een nog anders gevormde dwarsdoorsnede met één of meer naar binnen gerichte ribben bezitten.

In fig. 3 is een ketelconstructie weergegeven, 25 waarvan de vloeistofmantel 21 over de gehele hoogte van de uit duigen 5 bestaande binnenwand een ongebruikelijke grote radiale breedte bezit en het bovenste verbindingsdeel een dwarsring 22 is, waarvan de radiale afmeting 'of breedte gelijk of nagenoeg gelijk aan die van de dwarsring 14 van 30 de ketel volgens fig. 1 en 2 is. De buitenwand 23 is over zijn gehele hoogte cilindrisch. Ook deze vloeistofmantel is even onder de aan het boveneinde van de mantel aanwezige afvoerstomp (niet zichtbaar) voorzien van een keerschot 24 met een diametraal tegenover de afvoerstomp gelegen opening 35 25. Het klokvormige onderste verbindingsdeel 26, dat de vuurhaard omgeeft, is aan de grotere radiale breedte van de vloeistofmantel aangepast.

8004613 -8-

De vloeistofmantel 27 volgens fig. 4 heeft een vloeistofruimte van de radiale afmeting van 2-3 cm. Voor het verminderen van de thermische spanningen in het uit de buitenwand en de beide verbindingsdelen bestaande samenstel .

5 en de verbinding daarvan met de uit duigen 5 bestaande binnenwand is de buitenwand 28 van die mantel in een ring-zone van horizontale omtreksplooien 29 voorzien. Het bovenste verbindingsdeel is een dwarsring 30/ waarvan de radiale breedte gelijk is aan die van de vloeistofruimte van de 10 mantel 27.

Fig. 5 toont een variant van de ketel volgens fig. 1 en 2/ waarvan de vloeistofmantel 31 de gebruikelijke radiale breedte van 2-3 cm heeft. In dit geval is de buitenwand 32 van de mantel over vrijwel de gehele hoogte-van de 15 mantel cilindrisch en bestaat het bovenste verbindingsdeel uit een ring 33 met een dwarsdoorsnede in de vorm van een liggende U, waarvan de vrije einden naar binnen toe wijzen.

De maximale radiale afmeting of breedte van de ring 33 is ten minste 3/5 cm.

20 De ketel volgens fig. 6 bezit een vloeistof mantel 34 van normale radiale afmeting/ voorzien van een over de gehele hoogte cilindrische buitenwand 23, de uit duigen 5 bestaande binnenwand, het als smalle vlakke horizontale dwarsring 30 uitgevoerde bovenste verbindingsdeel en 25 een bijzonder geconstrueerd onderste verbindingsdeel. Dit onderste verbindingsdeel bestaat uit een de vuurhaard omgevend gedeelte 35, waarvan de met het ondereinde van de binnenwand verbonden bovenrand een grotere diameter heeft dan de onderrand daarvan. Deze onderrand is door een vlakke 30 horizontale ring 36 vloeistofdicht verbonden met de buitenwand 23. De ring 36 heeft een radiale breedte van ten minste 3,5 cm.

Behalve de uit de tekening blijkende uitvoeringsvormen van de vloeistofmantel zijn combinaties van de ge-35 toonde afwijkingen van de delen van het· uit de buitenwand en de beide verbindingsdelen bestaande samenstel mogelijk. Ook andere uitvoeringen van de buitenwand en/of de verbindingsdelen kunnen goede resultaten geven en worden geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.

3 0 0 4 6 13

Claims (9)

1. Staande centrale verwarmingsketel met van onderen naar boven een vuurhaard, rookgaskanalen en een aan een schoorsteenkanaal aansluitbare rookgasverzamelruimte alsmede met een de vuurhaard en de rookgaskanalen omgevende 5 vloeistofmantel, waarvan de binnenwand ten minste in het zich tussen de vuurhaard en de rookgasverzamelruimte uitstrekkende deel uit de rookgaskanalen begrenzende duigen bestaat, die elk een ten minste één naar binnen gerichte ribbe vormend dwarsprofiel bezitten, de buitenwand van 10 metaalplaat is en de einden door zowel aan of nabij de einden van .het uit duigen samengestelde deel van de binnenwand met de binnenwand als aan of nabij de einden van de buitenwand met de buitenwand vloeistofdicht verbonden verbindingsdelen van metaalplaat zijn gesloten, 15 met het kenmerk, dat het uit de buitenwand en de verbindingsdelen bestaande samenstel een zodanige vorm en afmetingen bezit, dat de ten gevolge van de door de in bedrijf optredende temperatuurvariaties veroorzaakte verschillen in axiale, radiale en tangentiale uitzetting en krimp van de delen van 20 dat samenstel en de binnenwand optredende thermische spanningen beneden de breukgrens van de wanden van de vloeistofmantel en hun lasverbindingen blijven.

2. Centrale verwarmingsketel volgens conclusie • 1, met het kenmerk, dat de buitenwand over zijn gehele 25 hoogte cilindervormig is en zich op de ongebruikelijk grote radiale afstand van 3,5-8 cm concentrisch om de binnenwand uitstrekt en dat het bovenste verbindingsdeel een aan of nabij de bovenranden van de buiten- en de binnenwand aan deze wanden bevestigde ring met een radiale 30 afmeting van ten minste 3,5-8 cm is.

3. Centrale verwarmingsketel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de buitenwand in hoofdzaak cilindervormig is, zich op de gebruikelijke radiale afstand van 2-3 cm concentrisch om de binnenwand uitstrekt en een 35 bovenste einddeel bezit, dat zich tot op een radiale 3004613 -10- af stand van 3/5-8 cm van de binnenwand kegel- of komvormig verwijdt, en dat het bovenste verbindingsdeel een aan of nabij de bovenranden van de buiten- en de binnenwand aan deze wanden bevestigde ring met een radiale afmeting van 5 ten minste 3/5-8 cm is.

4. Centrale verwarmingsketel volgens conclusie I, met het kenmerk/ dat de buitenwand in hoofdzaak cilindervormig is, zich op de gebruikelijke radiale afstand van 2-3 cm concentrisch om de binnenwand uitstrekt en in een 10 ringzone tussen zijn einden van omtreksplooien is voorzien en dat het bovenste verbindingsdeel een aan of nabij de bovenranden van de buiten- en de binnenwand aan deze wanden bevestigde ring met een radiale afmeting van ten minste 2-3 cm is.

5. Centrale verwarmingsketel volgens conclusie 1, met het kenmerk/ dat 'de buitenwand cilindervormig is en zich dp de gebruikelijke radiale afstand van 2-3 cm concentrisch om de binnenwand uitstrekt en dat het bovenste verbindingsdeel een aan of nabij de bovenranden van de 20 buiten- en de binnenwand aan deze wanden bevestigde ring met een met zijn vrije einden naar binnen toe gerichte ü-vormige dwarsdoorsnede en een maximale radiale afmeting van ten minste 3,5 cm is.

6. Centrale verwarmingsketel volgens één der 25 voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het onderste verbindingsdeel de vuurhaard omgeeft, klok- of kegelvormig is en met zijn onderrand aan de buitenwand en met zijn bovenrand aan de binnenwand vloeistofdicht is bevestigd.

7. Centrale verwarmingsketel volgens conclusie 30 1, met het kenmerk, dat de buitenwand cilindervormig is en zich op de gebruikelijke radiale afstand van 2-3 cm concentrisch om de binnenwand uitstrekt, het bovenste verbindingsdeel een aan of nabij de bovenranden van de buiten- en de binnenwand aan deze wanden'bevestigde ring 35 met een radiale afmeting van ten minste 2-3 cm is en het onderste verbindingsdeel bestaat uit een de vuurhaard omgevend gedeelte, waarvan de bovenrand een grotere diameter heeft dan de onderrand en vloeistofdicht aan de binnenwand 3004613 -Ills bevestigd, alsmede uit een ring, waarvan de binnenrand aan de onderrand van het de vuurhaard omgevende gedeelte en de buitenrand aan de buitenwand vloeistofdicht bevestigd is en de radiale afmeting ten minste 3,5 cm is.

8. Centrale verwarmingsketel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de zich tussen de buitenwand en de binnenwand of het genoemde gedeelte van het onderste verbindingsdeel uitstrekkende ring een vlakke ' horizontale ring is.

9. Centrale verwarmingsketel volgens conclusie 1, 2 of 3, waarvan de vloeistofmantel ten minste aan zijn boveneinde de ongebruikelijk grote radiale afmeting van meer dan 3,5 cm bezit en aan of nabij zijn boven- en zijn ondereinde aan diametraal tegenover elkander gelegen zijden 15 van de mantel aan de uitwendige vloeistofkringloop aansluit-baar is, met het kenmerk, dat de vloeistofmantel een weinig onder de bovenaansluiting daarvan een keerschot bevat, dat behalve op een plaats diametraal tegenover die aansluiting het zich boven het keerschot bevindende einddeel van de 20 vloeistofmantel scheidt of nagenoeg scheidt van de rest van die mantel. > 8004613