BE855926A

BE855926A - Vervolmaking van inrichting en werkwijze voor het praktisch konstant houden van het rendement bij verschillende werkingsregimes van toestellen met verbrandingssysteem met gedwongen afvoer

Info

Publication number: BE855926A
Application number: BE178626A
Authority: BE
Inventors: Noel; Andre; Gerard Ramon
Original assignee: Claeys Flandria Nv
Priority date: 1977-06-21
Filing date: 1977-06-21
Publication date: 1977-10-17

Description


  Vervolmaking van inrichting en werkwijze voor het praktisch

  
konstant houden van het rendement bij verschillende werkingsregimes.van toestellen met verbrandingssysteem met gedwongen afvoer. 

  
De uitvinding heeft betrekking op het vervolmaken van werkwijzen en inrichtingen om bij toestellen, vernamelijk gesloten toestellen, met verbrandingssysteem met gedwongen toevoer van lucht en afvoer var. verbrandingsgassen, bij verschillende belastingen het rendement praktisch konstant te houden op zijn optimale waarde.

  
Gedurende de laatste jaren is er een grote evolutie vast te stellen in de techniek van de gesloten toestellen

  
 <EMI ID=1.1> 

  
verwarmingsapparaten, de toestellen voor het verwarmen van wa.ter, enz...

  
 <EMI ID=2.1> 

  
tegenstaande andere brandstoffen kunnen worden gebruikt.

  
Deze toestellen bezitten onder meer een brander die in een verbrandingskamer is geplaatst. Aan deze verbrandingskamer is een warmtewisselaar verbonden. De toevoer van de verse verbrandingslucht gelijktijdig met de afvoer van de verbrandingsprodukten wordt verzekerd door een ventilator die

  
 <EMI ID=3.1> 

  
verbrandingskamer en warmtewisselaar een overdruk heerst, ofwel na de verbrandingskamer/warmtewisselaar waarin dan een onderdruk heerst.

  
De grootste moeilijkheid bij deze toestellen volgt

  
 <EMI ID=4.1>   <EMI ID=5.1> 

  
Inderdaad, het debiet van het fluidua wordt op elk . moment hoofdzakelijk bepaald door de karakteristieken van de

  
 <EMI ID=6.1> 

  
stand) van het toestel. 

  
De nodige hoeveelheid verbrandingslucht wordt bepaald door het werkingsregime of de belasting van het ver-

  
 <EMI ID=7.1> 

  
pe ontworpen voor een strikt bepaald werkingsregime en aldus

  
 <EMI ID=8.1> 

  
De werking van deze toestellen kan beter begrepen worden door het gebruik van de diagramma's volgens bijgevoegde fig. 1, 2 en 3 die het debiet van de ventilator in funktie van het drukverschil over de ventilator weergeven tegenover de stromingsweerstandskurve van de verbrandingskamer, warmtewisselaar en toevoer- en afvoerinrichting van het toestel.

  
De fig. 1 stelt een ventilatorkarakteristiek A bij een nominaal toerental en een stromingsweerstandskurve B van een toestel voor.

  
Deze twee kurven snijden elkaar in een werkingspunt X dat gekenmerkt is door een druk pl en een debiet ql

  
die onder invloed van de werking van de ventilator in het toestel heersen.

  
Bij de toestellen met alles-niets regeling zijn de karakteristieken van de ventilator en van het toestel zo gekozen dat het debiet ql overeenkomt met het ideale debiet nodig voor de enige vooropgestelde belasting. Men bemerkt onmiddelijk dat, indien meerdere werkingsgebieden van het toestel worden gevraagd, het praktisch konstante luchtdebiet aanleiding zal geven tot een teveel of een tekort aan verbrandings-  lucht, met het gevolg dat het rendement telkens snel zal dalen.

  
 <EMI ID=9.1> 

  
 <EMI ID=10.1>  

  
 <EMI ID=11.1> 
 <EMI ID=12.1> 
  <EMI ID=13.1>  minder belangrijke verandering van het debiet. Dit wordt verder in dit octrooi besproken. 

  
 <EMI ID=14.1> 

  
 <EMI ID=15.1> 

  

 <EMI ID=16.1> 
 

  
 <EMI ID=17.1> 

  
ofwel in de luchttoevoerleiding, ofwel in de afvoerleiding van

  
 <EMI ID=18.1> 

  
 <EMI ID=19.1> 

  
 <EMI ID=20.1> 

  
Het vaststellen van het werkingsregime van het toestel kan gebeuren door detectie in de rookgassen van ofwel 

  
 <EMI ID=21.1> 

  
 <EMI ID=22.1> 

  
 <EMI ID=23.1> 

  
 <EMI ID=24.1> 

  
 <EMI ID=25.1> 

  
nen gebruikt worden bij de uitvinding. Een combinatie van de

  
 <EMI ID=26.1> 

  
 <EMI ID=27.1> 

  
gebruik van de onderstaande beschrijving samen met de corresponderende tekeningen, die enkele voorbeelden van realisatie-

  
 <EMI ID=28.1>  weergeven. ' 

  
 <EMI ID=29.1>   <EMI ID=30.1> 

  
 <EMI ID=31.1> 

  
 <EMI ID=32.1> 

  
drukzone in de rookgasafvoer en waarbi j de lucht aldus niet 

  
 <EMI ID=33.1> 

  
 <EMI ID=34.1> 

  
 <EMI ID=35.1> 

  
 <EMI ID=36.1>  <EMI ID=37.1>  <EMI ID=38.1>  toepasbare klepvormen voor met hun overeenkomstige vormen

  
 <EMI ID=39.1> 
 <EMI ID=40.1> 
  <EMI ID=41.1> 

  
lijk ofwel in 6 in het luchttoevoerkanaal 2, eventueel aan de  ingang van de verbrandingskamer, ofwel in 7, in de af voer lei-

  
 <EMI ID=42.1> 

  
 <EMI ID=43.1> 

  
 <EMI ID=44.1> 

  
de luchttoevoerleiding 2 gesplitst in een hoeveelheid die door de verbrandingskamer/warmtewisselaar 1 vloeit en een

  
 <EMI ID=45.1> 

  
met de rookgassen in de rookgasafvoer 3.

  
Bij deze uitvoering van de uitvinding kan het regelend wurgingssysteem benevens op de plaatsen 6 en 7, respectievelijk in de luchttoevoerleiding 2 en in de afvoerleiding van de rookgassen 3, eveneens-ofwel op een plaats 9 in het compensatiekanaal 8, ofwel aan de ingang 10 van de verbrandingskamer, ofwel aan de uitlaat 11 van de warmtewisselaar geplaatst worden* 

  
 <EMI ID=46.1> 

  
uit de omgevingslucht geplaatst worden. Wat ook de plaats van het regelend wurgingssysteem is, de vrije dcorgangssectie zal

  
 <EMI ID=47.1> 

  
praktisch konstant rendement te bekomen in funktie van het

  
 <EMI ID=48.1> 

  
 <EMI ID=49.1>  

  
 <EMI ID=50.1> 

  
werking van het toestel (Zie Tabel verder).

  
Hiernavolgend worden de voor- en nadelen van de verschillende realisatiemogelijkheden volgens de fig. 4, 5 en 6 uitgewerkt.

  
Vooraf 'merken wij op dat de benodigde luchthoeveel-  heid voor een goede verbranding bij maximale en minimale

  
 <EMI ID=51.1> 

  
ting en minimum belasting zich verhouden als 10 op 1) ook zou moeten kunnen variëren in verhouding van 10 op 1.

  
Indien wij in overweging nemen dat bij lage belastingen de luchtoverschotverhouding minder het rendement van het toestel beïnvloedt dan bij hogere belasting, dan kunnen wij vaststellen dat om het rendement praktisch konstant te kunnen houden op een optimale waarde, een verhouding van de toegevoerde luchtdebieten naar de verbrandingskamer tussen maximum en minimum belasting van 4 ten opzichte van 1 moet kunnen gewaarborgd worden.

  
Om aan deze voorwaarden bij de realisatiemogelijkheid volgens fig. 4 te kunnen voldoen, waarbij men enkel de plaatsingsmogelijkheid van het regelend wurgsysteem voorziet in de posities 6 en/of 7, heeft men de keuze tussen 

  
1 - het gebruik van een ventilator met een relatief weinig <EMI ID=52.1>  tief grote debietveranderingen optreden. Bij het gebruik wan een dergelijke ventilator is men sterk afhankelijk van t  <EMI ID=53.1> 
- buiten op de muurkoker bevindt;  b) de spanning van de ventilator; c) de toleranties van de ventilatorkurvo; d) de toleranties in het toestel waardoor de stromings- <EMI ID=54.1>  

  
 <EMI ID=55.1> 

  
 <EMI ID=56.1> 

  
 <EMI ID=57.1> 

  
 <EMI ID=58.1> 

  
rendement. 

  
2 - het gebruik van een ventilator met een druk-debietkarakte-

  
ristiek met tamelijk sterke helling, waarbij het werkings-

  
 <EMI ID=59.1> 

  
(Het is onmogelijk praktisch de volledige werkingskurve

  
 <EMI ID=60.1> 

  
Indien in de realisatiemogelijkheid volgens fig. 5

  
 <EMI ID=61.1> 

  
 <EMI ID=62.1> 

  
geldig'. Indien het regelend wurgingssysteem zich situeert op de plaatsen 9, 10 of 11 volgens het schema van fig. 5, dan worden de debietsveranderingen in de verbrandingskamer/warmtewisselaar 1 gedeeltelijk gecompenseerd door een tegengestelde verandering van het luchtdebiet dat via het compensatiekanaal 8 verse lucht toevoert in het rookgaskanaal.

  
Inderdaad, indien het regelend orgaan aangebracht wordt volgens plaatsing 9 in het compensatiekanaal 8, dan zal een wijziging in de werkingsregime van het toestel een verandering van de stromingsweerstand in het kanaal 8 teweegbrengen, waardoor het doorstromend debiet aan verse lucht onder .invloed van de ventilatorkarakteristiek, een tegengestelde debietsverandering door de verbrandingskamer/warmtewisselaar zal onder gaam.

  
Hetzelfde geldt indien het regelend orgaan aangebracht.wordt als wurgingssysteem op de plaatsen 10 of 11

  
 <EMI ID=63.1> 

  
wisselaar 1 wordt gewijzigd in funktie van de werkingsregime

  
 <EMI ID=64.1> 

  
 <EMI ID=65.1>   <EMI ID=66.1> 

  
doorsnede, cnder invloed van de ventilatorkarakteristiek een groter debiet aan verse lucht voor de verdunning van de rookgassen wordt toegevoerd.

  
Het is mogelijk een regelend wurgsysteem in het  kompensatiekanaal 8 volgens plaatsing 9 samen te kombineren met een regelend wurgsysteem met tegengestelde werking dat op

  
 <EMI ID=67.1> 

  
laar 1 kan worden aangebracht. Dit laat een zeer eenvoudige regeling van het debiet door verbrandingskamer/warmtewisselaar 1 toe terwijl de wijziging van het debiet van de venti-

  
 <EMI ID=68.1> 

  
ristiek van de ventilator.

  
De voorkeur van de realisatiemogelijkheden volgens de uitvinding gaat naar de plaatsing van het regelend wurgsysteem in de posities 9 en/of 10 en/of 11.

  
 <EMI ID=69.1> 

  
een luchttoevoermogelijkheid 12 voorzien waarbij de lucht meestal wordt aangezogen vanuit het lokaal waar het toestel

  
is opgesteld en waarbij een terugslagklep 13 in dit luchttoevoerkanaal is aangebracht.

  
Deze terugslagklep 13 opent zich onder invloed van de onderdruk in de afvoerleiding ter opzichte van de druk in de plaats waar het luchttoevoerkanaal 12 uitmondt, waardoor

  
de bespreking bij de plaatsing van de regelende wurgklep in 9',
10 en 11 dezelfde is als deze beschouwd bij plaatsing volgens posities'9, 10 en 11 in fig. 5. Indien door atmosferische

  
 <EMI ID=70.1> 

  
 <EMI ID=71.1> 

  
wordt afgezogen.' dan sluit de terugslagklep 13 zich waardoor het toestel volgens fig. 6, gaat fonctionneren met werkende

  
 <EMI ID=72.1>  

  
 <EMI ID=73.1> 

  

 <EMI ID=74.1> 
 

  
 <EMI ID=75.1>  

  
 <EMI ID=76.1> 

  

 <EMI ID=77.1> 
 

  
 <EMI ID=78.1> 

  
De oorzaken van de storingen zijn menigvuldig en .

  
 <EMI ID=79.1> 

  
 <EMI ID=80.1> 

  
bij-het veranderen van brandstof het verschil in theo- 

  
 <EMI ID=81.1>   <EMI ID=82.1> 

  
 <EMI ID=83.1> 

  
 <EMI ID=84.1> 

  
 <EMI ID=85.1> 

  
dat dit bij de optimale waarde ligt.

  
De figuren 7 tot 10 geven de realisaties volgens de uitvinding weer die de voorkeur genieten.

  
 <EMI ID=86.1> 

  
van een eenvoudige en goede realisatiewi j ze volgens de uitvinding voor, zoals schematisch voorgesteld op fig. 5 en

  
 <EMI ID=87.1> 

  
 <EMI ID=88.1> 

  
De lucht wordt door de toe voer leiding 14 naar een

  
 <EMI ID=89.1> 

  
 <EMI ID=90.1> 

  
 <EMI ID=91.1> 

  
 <EMI ID=92.1> 

  
 <EMI ID=93.1>  

  
 <EMI ID=94.1> 

  
 <EMI ID=95.1> 

  
 <EMI ID=96.1> 

  
hier geen variabele wurgingselementen noch meetsonden van het werkingsregime van het toestel afgebeeld. 

  
De verschillende mogelijke detecterende en regelende organen worden weergegeven in fig. 8 tot en met 10. Een moge-

  
 <EMI ID=97.1> 

  
van het wurgingselement op afvoeropening 24 van de warmtewis-

  
 <EMI ID=98.1> 

  
 <EMI ID=99.1> 

  
volgens de uitvinding gebeuren door het plaatsen van een bimetaalklep 29 aan de uitgang van de warmtewisselaar 24, waarbij de bimetaalelementen bij lage temperaturen van de rookgassen, en aldus bij lage werkingsregime van het toestel, de doorgangsektie klein regelen, terwijl bij hoge werkingsregime waarbij de verbrandingsgassen op hogere temperatuur komen, de bimetaalelementen zich verbuigen waardoor een veel grotere . doorgangsektie vrijkomt en aldus de drukval over de verbrandingskamer/warmtewisselaar kleiner wordt en waardoor onder invloed van de ventilatorkarakteristiek een grotere rookgasdebiet wordt af gezogen.

  
Deze bimetaalklep 29 die gelijktijdig een detckterend en regelend systeem.is, detecteert het werkingsregime van het toestel onrechtstreeks door opname van de temperatuur van de rookgassen, en regelt de stromingsweerstand van het fluidum . door de.verbrandingskamer/warmtewisselaar door het meer of minder openen van de bimetaalklep die de doorgangsektie regelt.

  
Volgens de figuur 9 bevindt het regelend wurgingssysteem zich aan de kompensatieopening 28 (in overeenstemming . met de plaatsing 9: volgens fig. 5). 

  
 <EMI ID=100.1> 

  
 <EMI ID=101.1> 

  
tuurd wordt door een detekterend orgaan dat het werkingsregime (belasting) opneemt, zodat bij lage belasting de compensatieopening een grote doorgangsektie bezit, terwijl bij een hoge belasting de compensatieopening kleiner wordt ge-  maakt.

  
Het detekterend orgaan kan bij voorbeeld een tem-  peratuurgevoelige sonde 31 zijn die in de rookgassenstroom aan de uitgang van de warmtewisselaar wordt geplaatst.

  
) Bij de malisatiemogelijkheid volgens fig. 10 wordt de luchttoevoeropening 16 aan de ingang van de verbrandingskamer geregeld (in overeenstemming met de plaatsing
11 in de fig. 5). Hierbij kan bij voorbeeld gebruik gemaakt worden van een schuivende klep 32 die de luchttoevoeropening
16 bij lage belasting klein regelt, en waarbij deze groter wordt naargelang de belasting stijgt.

  
Het detekterend orgaan dat de regelklep 32 stuurt kan ofwel een temperatuurgevoelig element 31 zijn dat aan de uitgang van de warmtewisselaar is geplaatst, of een ander systeem dat het werkingsregime van het toestel kan detekteren .zoals in de Tabel werd opgegeven.

  
Op figuren 11, 12 en 13 worden de diverse regelsystemenr hierboven besproken schematisch voorgesteld met hun detecteer sondes en hun respectievelijke kleppen.

  
Figuur 11 stelt een detekterend en regelend temperatuurgevoelig element voor dat bestaat.uit een voeler 33, <EMI ID=102.1> 

  
door middel van een capillair 34 in verbinding staat met een expansiebalgje 35, dat ofwel direkt, ofwel via mechanisch hefboomsysteem, ofwel electrisch door middel van een servosysteem de klep 36 regelt.

  
De figuur 12 stelt een temperatuurgevoelig de-  tectie- en regelsysteem voor waarbij het detekterend systeem

  
 <EMI ID=103.1>  uiteinde 38 bevestigd is en waarbij de lengteverandering aan het vrije uiteinde 39r die een rechtstreekse funktie is van

  
 <EMI ID=104.1> 

  
hefboomsysteem 40 scharnierend rond een as 41, of door een ander overbrengingssysteem, de klep 42 regelt.

  
De figuur 13 stelt een schema van een regel- en 

  
 <EMI ID=105.1> 

  
 <EMI ID=106.1> 

  
metend orgaan 43 bevindt zich in de rookgassenstroom in de warmtewisselaar en stuurt zijn informatie door naar de om) vormer 44. Van omvormer 44 gaat het omvormde signaal naar de vergelijkend orgaan 45 waar het signaal vergeleken wordt met een referentiesignaal van de referentie eenheid 46. Het resultaat van vergelijking gaat naar een omvormer 47 die het regelend orgaan 48 (dat het wurgend element is) bedient.

  
Er dient opgemerkt dat om een steeds praktisch konstant rendement te behouden het noodzakelijk is dat het detektiesysteem van het werkingsregime van het toestel en het korresponderende regelsysteem van de stromingsweerstand altijd zo vlug mogelijk moeten reageren om de optredende gevolgen van de storing te elimineren.

  
Het is noodzakelijk dat de wurging door het regelend orgaan gebeurt volgens een bepaalde wetmatigheid die

  
 <EMI ID=107.1> 

  
de afwijkingen in de werkingsomstandigheden, van de eigenschappen van het meet- en regelsysteem, en van de eigenschappen van de-samenstellende delen van het toestel.

  
De figuren 14 tot en met 17 geven als voorbeeld

  
 <EMI ID=108.1>  .samen met verschillende vormen van een schuivende regelklep <EMI ID=109.1> 

  
seren waarbij verschillende doorlaatsekties in funktie van de verplaatsing van da klep bekomen worden en waarbij de 

  
 <EMI ID=110.1>  

  
 <EMI ID=111.1>  <EMI ID=112.1>

Claims

<EMI ID=113.1>

<EMI ID=114.1>

<EMI ID=115.1>

<EMI ID=116.1>

dement te behalen bij het detekteerde werkingsregime..

<EMI ID=117.1>

werkingsregime van het toestel in de rookgassen detekteert

<EMI ID=118.1>

regelen.

<EMI ID=119.1>

<EMI ID=120.1> 6. Werkwijze volgens 5 met het kenmerk dat men een gedeelte van de toegevoerde lucht aan de verbrandings- kamer, afleidt via. een compensatiekanaal, dat zich tussen

<EMI ID=121.1>

7. Werkwijze volgens 6 met het kenmerk dat men

<EMI ID=122.1>

ten, eigen aan het werkingsregime van het toestel, de hoe-

<EMI ID=123.1>

<EMI ID=124.1>

8. Werkwijze volgens 5 met het kenmerk dat men in funktie van de in de rookgassen gedetekteerde gegevens, <EMI ID=125.1>

sectie voor het fluidum regelt, dat door de verbrandings-

<EMI ID=126.1>

<EMI ID=127.1>

clusies met het kenmerk dat men het werkingsregime van het toestel en de grootte van de door te voeren correktie aan

<EMI ID=128.1>

een detektie van de temperatuur in de rookgassenstroom in

<EMI ID=129.1>

<EMI ID=130.1>

<EMI ID=131.1>

toestel en de grootte van de door te voeren correktie aan

<EMI ID=132.1> <EMI ID=133.1>

<EMI ID=134.1>

luchttoevoer te verzekeren opdat het rendement op zijn opti�.-

<EMI ID=135.1>

<EMI ID=136.1>

<EMI ID=137.1>

bevindt.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het ken-

<EMI ID=138.1>

bevindt.

14, Inrichting volgens conclusie 12r met het kenmerk dat het wurgingssysteem zich in de afvoerleiding van de

-rookgassen bevindt.

<EMI ID=139.1> <EMI ID=140.1>

<EMI ID=141.1>

<EMI ID=142.1>

<EMI ID=143.1>

<EMI ID=144.1>

<EMI ID=145.1>

<EMI ID=146.1>

<EMI ID=147.1>

<EMI ID=148.1>

kanaal,. tussen de luchttoevoerinrichting en afvoerinrichting van de rookgassen.

19. Inrichting volgens conclusie 15 met het kenmerk dat het wurgingssysteem zich bevindt aan de toegang naar de verbrandingskamer.

<EMI ID=149.1>

<EMI ID=150.1>

<EMI ID=151.1>

21. Inrichting volgens één der conclusies 11 tot en met 14 met het kenmerk dat het metend orgaan van de gege-

<EMI ID=152.1>

<EMI ID=153.1>

<EMI ID=154.1>

doorgang van het regelsysteem bepaalt.

22. Inrichting volgens conclusie 21 met het kenïaerk dat het temperatuurgevoelig element met geringe inertie

<EMI ID=155.1>

<EMI ID=156.1>

coëffiaiënt.

24. Inrichting volgens conclusie 21 met het ken-

<EMI ID=157.1>

<EMI ID=158.1>

<EMI ID=159.1>

<EMI ID=160.1>

<EMI ID=161.1>

wisselaar.

<EMI ID=162.1>

<EMI ID=163.1>

<EMI ID=164.1> <EMI ID=165.1>

<EMI ID=166.1>

Goedgekeurd vier bijgevoegde woorden.