NL9001107A

NL9001107A - WATER HEATER.

Info

Publication number: NL9001107A
Application number: NL9001107A
Authority: NL
Original assignee: Vaillant Joh Gmbh & Co
Priority date: 1989-05-20
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1990-12-17
Also published as: FR2647192B1; GB2233077B; IT9020339A1; IT9020339A0; GB9011276D0; IT1240894B; DE4015148C2; DE4015148A1; GB2233077A; FR2647192A1; NL194652B; CH682419A5; AT399565B; ATA110890A; NL194652C

Description

Waterverhitter.Water heater.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een waterverhitter, in het bijzonder dus een doorstroom-waterverhitter, circulatiewaterverhitter, gasverwarmingsketel of boiler met een brander en een warmtewisselaar, bestaande uit tenminste twee in stromingsrichting van de verbrandingsgassen op elkaar volgende eenheden, waarvan de eerste, het dichtst bij de brander en stroomafwaarts van de brandstofmengsel-uittree-openingen gelegen, direkt in het vlamgebied aanwezige warmte-uitwisse-lingseenheid aan het vlamgebied een warmtestroom onttrekt.The present invention relates to a water heater, in particular thus a flow-through water heater, circulation water heater, gas boiler or boiler with a burner and a heat exchanger, consisting of at least two successive units in the direction of flow of the combustion gases, the first of which is the closest located at the burner and downstream of the fuel mixture outlets, a heat exchange unit present directly in the flame region extracts a heat flow from the flame region.

Een dergelijke waterverhitter is bekend uit EP-OS-315 579. Hierbij gaat het erom een koelbuis aan te brengen bij een atmosferisch werkende gasbrander om de brander van een dergelijke waterverhitter te koelen. Hierbij worden in het bijzonder de brandstof-uittree-openingen en het vlamgebied gekoeld, waarbij de koelhuizen lopen tussen de op afstand van elkaar aangebrachte groepen van de brandstof-uittree-openingen, zodat de brandervlam-men niet worden gehinderd terwijl anderzijds de koelhuizen zo dicht mogelijk bij het hete kerngebied van deze vlammen aanwezig moeten zijn.Such a water heater is known from EP-OS-315 579. This involves installing a cooling tube at an atmospheric gas burner to cool the burner of such a water heater. In particular, the fuel outlet openings and the flame area are cooled, the cooling housings running between the spaced apart groups of the fuel outlet openings, so that the burner flames are not hindered while, on the other hand, the cooling housings are so close may be present near the hot core area of these flames.

In de praktijk is gebleken, dat dit met de daarin voorgestelde koelinrichting niet mogelijk is.It has been found in practice that this is not possible with the cooling device proposed therein.

Verder is in de stand der techniek een beveiligings-inrichting beschreven, die in noodgeval, bijvoorbeeld bij het overschrijden van een temperatuur-grenswaarde of het onderscheiden van een stromings-grenswaarde in de koelbuis de brander en de brandstoftoevoer uit-schakelt om schade door oververhitting te voorkomen.Furthermore, a safety device has been described in the prior art, which switches off the burner and the fuel supply in an emergency, for instance when a temperature limit value is exceeded or a flow limit value is distinguished in the cooling tube, in order to prevent damage due to overheating. appearance.

Ten opzichte van deze stand van de techniek heeft de uitvinding tot doel aan het vlamgebied van een waterverhitter via het eerste warmte-uitwisselingselement actief en gericht een voor het optimaliseren van het verbrandingsproces noodzakelijke warmtestroom energiesparend te onttrekken en gelijktijdig de vlammen te stabiliseren en het verbrandingsproces te intensiveren, zodat een drastische reductie van de vorming van stikstofoxyde en van koolmonoxyde wordt be-reikt.With regard to this prior art, the object of the invention is to actively and specifically extract from the flame region of a water heater via the first heat exchange element a heat flow necessary for optimizing the combustion process, while simultaneously stabilizing the flames and preventing the combustion process. intensify so that a drastic reduction in the formation of nitrogen oxide and of carbon monoxide is achieved.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt, doordat de eerste warmte-uitwisselingseenheid een warmtestroom tussen 5 en 50% van de totale warmtestroom uit het vlamgebied onttrekt, terwijl de resterende energie-stroom van de verbrandingsgassen in de tweede warmte-wisselaar wordt omgezet.According to the invention, this object is achieved in that the first heat exchange unit extracts a heat flow between 5 and 50% of the total heat flow from the flame area, while the residual energy flow of the combustion gases is converted into the second heat exchanger.

Door deze maatregel wordt een zeer sterke daling van de vlamtemperatuur bereikt, zodat vanwege de verkregen vlamtemperatuur thermisch praktisch geen stikstof-oxyden meer worden gevormd. Door een positionering van de warmtewisselaar direkt in de vlam kan deze met zijn belangrijkste delen door de vlammen worden omsloten, zodat hij als stuwlichaam stabiliserend op de vlammen inwerkt. Er wordt echter een voortzetting van het uitbranden van de vlamzone verkregen, daar de vlamzone boven het warmte-uitwisselingselement van de eerste warmtewisselaar verder kan reageren. Vanwege deze maatregelen kan het anders bij koelelementen ontstane koolmonoxyde bij zijn ontwikkeling sterk worden onderdrukt. Daarmee gepaard gaande wordt ook een volledige verbranding van de verbrandingsgassen bereikt.This measure achieves a very sharp drop in the flame temperature, so that practically no nitrogen oxides are thermally formed anymore due to the flame temperature obtained. By positioning the heat exchanger directly in the flame, it can be enclosed with its main parts by the flames, so that it acts as a propellant stabilizing on the flames. However, a continuation of the burnout of the flame zone is obtained, since the flame zone above the heat exchange element of the first heat exchanger can react further. Because of these measures, the carbon monoxide otherwise produced by cooling elements can be strongly suppressed during its development. This also results in complete combustion of the combustion gases.

Doelmatige inrichtingen bewaken en/of regelen de bedrijfstoestand van de waterverhitter.Efficient devices monitor and / or control the operating state of the water heater.

Verdere uitvoeringsvormen en bijzonder gunstige verdere uitwerkingen van de uitvinding blijken uit de volgconclusies en uit de nu volgende beschrijving, waarin aan de hand van de tekening uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding nader worden toegelicht. In de tekening toont;Further embodiments and particularly favorable further elaborations of the invention are apparent from the subclaims and from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are further elucidated with reference to the drawing. In the drawing shows;

Figuur 1 een schematische weergave van een circulatie-waterverhitter;Figure 1 shows a schematic representation of a circulation water heater;

Figuur la een uitvoeringsvoorbeeld voor de mechanische verbinding tussen warmte-uitwisselingselementen en brander;Figure 1a shows an exemplary embodiment for the mechanical connection between heat exchange elements and burner;

Figuur 2 een schematische weergave van een doorstroom-waterverhitter;Figure 2 shows a schematic representation of a flow-through water heater;

Figuur 3 een schematische weergave van een ketel?Figure 3 a schematic representation of a boiler?

Figuur 3a een uitvoeringsvoorbeeld voor de mechanische verbinding van warmte-uitwisselingselementen onder-ling;Figure 3a shows an exemplary embodiment for the mechanical connection of heat exchange elements;

Figuur 4 een schematische weergave van een brander of ketel;Figure 4 shows a schematic representation of a burner or boiler;

Figuur 4a een uitvoeringsvoorbeeld van de mechanische verbinding van een warmte-uitwisselingselement met waterzakken van de verwarmingsschacht;Figure 4a shows an embodiment of the mechanical connection of a heat exchange element with water pockets of the heating shaft;

Figuur 5 een schematische weergave van een brander of ketel;Figure 5 shows a schematic representation of a burner or boiler;

Figuur 6 een schematische weergave van een opslagreser- voir;Figure 6 is a schematic representation of a storage reservoir;

Figuren 7-19 hydraulische schakelingen;Figures 7-19 hydraulic circuits;

Figuren 20a tot 22 verschillende uitvoeringsvoorbeel-den voor de afstandsregeling tussen een warmte-uitwisselingselement en een brander respektievelijk voor het positioneren van de warmte-uitwisselingselementen ten opzichte van de brandervlammen;Figures 20a to 22 show different exemplary embodiments for the distance control between a heat exchange element and a burner, respectively for positioning the heat exchange elements relative to the burner flames;

Figuren 23a tot d uitvoeringsvoorbeelden voor het controleren en/of regelen van de door middel van de warmte-uitwisselingselementen door deelstromen van het circulatiewater direkt uit het vlamgebied afge-voerde warmtestroom;Figs. 23a to d exemplary embodiments for checking and / or controlling the heat flow directly removed from the flame region by means of the heat exchange elements through partial flows of the circulation water;

Figuur 24 een uitvoeringsvoorbeeld van de direkte vlamkoeling onder regeling in samenhang met een microprocessor;Figure 24 shows an embodiment of the direct flame cooling under control in connection with a microprocessor;

Figuren 25 tot 33 verschillende uitvoeringsvoorbeel-den van de besturing danwel de regeling van het koel-mediumcircuit;Figures 25 to 33 show different exemplary embodiments of the control or the control of the coolant circuit;

Figuur 34a een schematische weergave van de vlam-contour bij gekromd verbrandingsgastoevoerkanaal; enFigure 34a shows a schematic representation of the flame contour with a curved combustion gas supply channel; and

Figuur 34b een schematische weergave overeenkomstig fig. 34a maar bij een grotere toegevoerde hoeveel-heid verbrandingsgas.Figure 34b is a schematic representation according to Figure 34a but with a larger amount of combustion gas supplied.

Een circulatiewaterverhitter 1 bezit een huis 2 uit plaat of dergelijke, in het inwendige waarvan een verbran-dingskamer 3 is aangebracht. Deze omvat een atmosferische gasbrander 4, waaraan via een gasleiding 6, voorzien van een proportionele stuurklep 5, aard-gas wordt toegevoerd. Een toevoer van vloeibaar gas of stadsgas zou eveneens mogelijk zijn. De klep 5 is voorzien van een instelmotor 7,. die via een instelleiding 8 is verbonden met een regelaar 9. Boven de brander is een warmtewisselaar 10 aangebracht die uit twee elementen 11 en 12 bestaat. De beide warmte-uitwisselingselementen kunnen lamellenblokwarmte-wisSelaars met koperen buizen en koperen lamellen of stalen buizen en stalen lamellen of combinaties daarvan zijn. Aluminium of de legeringen daarvan kunnen ook als materiaal worden toegepast. In geval van toepassing bij een ketel zou het warmte-uitwisselingselement 11 bestaan uit gegoten leden of staalplaten en het eerste warmte-uitwisselingselement 12 zou kunnen bestaan uit, koelwater doorstroomde, eventueel van ribben voorziene buizen. Ook bij een ketel zou het mogelijk zijn het warmte-uitwisselingselement of de warmte-uitwisselingselementen uit te voeren in aluminium in een gegoten, getrokken of geperste vorm. De verbrandingskamer 3 heeft een onderste luchtinlaat 13 en een verbrandingsgasuitlaat 14.A circulating water heater 1 has a housing 2 of plate or the like, inside of which a combustion chamber 3 is arranged. This comprises an atmospheric gas burner 4, to which natural gas is supplied via a gas pipe 6 provided with a proportional control valve 5. A supply of liquid gas or city gas would also be possible. The valve 5 is provided with a setting motor 7. which is connected via a setting line 8 to a regulator 9. Above the burner is a heat exchanger 10 consisting of two elements 11 and 12. The two heat exchange elements can be lamellar block heat exchangers with copper pipes and copper lamellae or steel pipes and steel lamellae or combinations thereof. Aluminum or its alloys can also be used as a material. In case of a boiler application, the heat exchange element 11 would consist of cast members or steel plates and the first heat exchange element 12 could consist of cooling water flowed through, optionally ribbed tubes. Also with a boiler it would be possible to design the heat exchange element or the heat exchange elements in aluminum in a cast, drawn or pressed form. The combustion chamber 3 has a lower air inlet 13 and a combustion gas outlet 14.

De cirCulatiewaterverhitter 1 dient voor voeding van een ruimteverwarmingsinrichting 15 en/of een verbruiks-wateropslagreservoir, dat niet is weergegeven. Vanaf de verwarmingsinrichting 15 loopt een, van een circula-tiepomp 16 voorziene, retourleiding 17, die naar het warmte-uitwisselingselement 11 leidt. Vanaf het warmte-uitwisselingselement 11 loopt een afvoerleiding 19, die is voorzien van een temperatüurvoeler 18.De af voertemperatuurvoeIer 18 is via een meetleiding 20 verbonden met de regelaar 9 en aan de pomp 16 is een aandrij'fmotor 21 aangebracht, die via een instelleiding 22 vanuit de regelaar 9 wordt gevoed. Er is een buiten-temperatuurvoeler 23 aangebracht, die via een meet-leiding 24 zijn gemeten waarde naar de regelaar 9 toevoert. Tussen de persaansluiting van de circulatie-pomp 16 en de inlaat van de retourleiding 17 in het warmte-uitwisselingselement 11 is een aftakking 25 in de terugstroomleiding opgenomen, waarvan de ene afgetakte leiding 26 loopt naar de retouraansluiting van het warmte-uitwisselingselement 12, in welke lei-, ding een retour-temperatuurvoeler 27 is aangebracht die via een meètleiding 28 is verbonden met de rege-laar 9.The circulating water heater 1 serves to supply a space heating device 15 and / or a consumable water storage tank, which is not shown. A return conduit 17 provided with a circulation pump 16 runs from the heating device 15 and leads to the heat exchange element 11. A discharge pipe 19 is provided from the heat exchange element 11 and is provided with a temperature sensor 18. The discharge temperature sensor 18 is connected via a measuring line 20 to the controller 9 and a drive motor 21 is mounted on the pump 16, which via a setting line 22 is fed from the controller 9. An outside temperature sensor 23 is provided, which supplies its measured value to the controller 9 via a measuring line 24. Between the discharge connection of the circulation pump 16 and the inlet of the return pipe 17 in the heat exchange element 11, a branch 25 is included in the return flow pipe, one branch pipe 26 of which runs to the return connection of the heat exchange element 12, in which A return temperature sensor 27 is connected to the line and is connected via a measuring line 28 to the controller 9.

De afvoerzijde van het warmte-uitwisselings-element 12 is via de verder lopende leiding 26 ver-bonden met een tweede aftakplaats 29, die ligt in de afvoerleiding 19 tussen de afvoer-temperatuur-voeler 18 en de uitgang van het warmte-uitwisselings-element 11. In dit deel van de aftakleiding zijn een afvoer-temperatuurvoeler 30 en een doorstroommeter 31 aangebracht, die beide via een meetleiding 32 respektievelijk 33 met de regelaar 9 zijn verbonden.The discharge side of the heat exchange element 12 is connected via the conduit 26 to a second branch point 29, which lies in the discharge line 19 between the discharge temperature sensor 18 and the outlet of the heat exchange element. 11. In this part of the branch line, a discharge temperature sensor 30 and a flow meter 31 are arranged, both of which are connected to the controller 9 via a measuring line 32 and 33, respectively.

In het bedrijf vormen zich bij de brander 4, die overigens ook als ventilatorbrander kan zijn uitgevoerd, een aantal vlammen 34, die gevormd kunnen zijn als meer of minder hoge afzonderlijke vlammen of als een continue vlammenband. Wanneer de brander 4 is uitge-voerd als een aantal naast elkaar liggende afzonder-lijke branderbuizen, dan ontstaan meer of minder grote afzonderlijke vlammen maar gaat het bijvoorbeeld om een keramische plaat, dan ontstaat een niet meer in afzonderlijke vlammen te scheiden vlamgebied.In operation, a number of flames 34 are formed at the burner 4, which, incidentally, can also be designed as a fan burner, which can be formed as more or less high individual flames or as a continuous flame belt. When the burner 4 is designed as a number of adjacent separate burner tubes, more or less large individual flames are formed, but if it is, for example, a ceramic plate, a flame region that can no longer be separated into separate flames is formed.

In elk geval is het warmte-uitwisselingselement 12 met zijn buis of zijn buizen of met zijn buizennet, zodanig aangebracht, dat het in het vlamgebied van de vlammen 34 of in warmte-onttrekkende aanraking is met de branderplaat of dergelijke. Bij voorkeur wordt het zodanig aangebracht, dat de buizen door de kernzones van de vlammen heenlopen, zodat de afzonderlijke vlammen de buiselementen volledig omsluiten.In any case, the heat exchange element 12 with its tube or its tubes or with its tube network is arranged such that it is in the flame region of the flames 34 or in heat-extracting contact with the burner plate or the like. Preferably it is arranged such that the pipes pass through the core zones of the flames, so that the individual flames completely enclose the pipe elements.

De dwarsdoorsnede van de leidingen 26 respektievelijk van de leidingen 17/19 door het warmte-uitwisselings-element 11 zijn zodanig gedimensioneerd, dat in het warmte-uitwisselingselement 12 een warmtestroom van 5 tot 50% van de totale, door beide warmte-uitwisselings-elementen omgezette warmtestroom aan het vlamgebied wordt onttrokken.The cross-section of the pipes 26 and of the pipes 17/19 through the heat-exchanging element 11 are dimensioned such that in the heat-exchanging element 12 a heat flow of 5 to 50% of the total, through both heat-exchanging elements converted heat flux is extracted from the flame area.

Er kunnen middelen zijn aangebracht, die een instelling van deze warmtestroom mogelijk maken.Means may be provided to allow adjustment of this heat flow.

Zo zou bijvoorbeeld in het traject van de af-takleiding 26 een afzonderlijke circulatiepomp aanwe-zig kunnen zijn en/of een instelbare smoorplaats. Dit wordt nader toegelicht in de hierna volgende be-schrijving van de figuren 23a tot d. Eventueel kan de dwarsdoorsnede van deze smoorplaats ook worden geregeld. Door de opstelling van de beide temperatuur- voelers 27 en 30 in samenhang met de doorstroommeter 31 kan de door het warmte-uitwisselingselement 12 onttrokken warmtestroom worden vastgesteld.For example, a separate circulation pump and / or an adjustable throttling point could be present in the path of branch pipe 26. This is explained in more detail in the following description of Figures 23a to d. Optionally, the cross section of this throttling point can also be controlled. By arranging the two temperature sensors 27 and 30 in conjunction with the flow meter 31, the heat flow extracted by the heat exchanger element 12 can be determined.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 2 is een gasgestookte doorstroomwaterverhitter 40 weergegeven, die het reeds in fig. 1 aangeduide huis 2 bezit, dat in zijn inwendige de verbrandingskamer 3 bezit. In de verbrandingskamer 3 is de atmosferische gasbrander 4 aangebracht, waaraan via de gasklep 5 vanuit de gasleiding 1 6 gas wordt toegevoerd. Aan de gasklep 5 is een in een tapwaterleiding 41 liggende water-schakelaar toegevoegd, die als instelmotor 7 voor de gasklep dient. De waterschakelaar werkt zo, dat in afhankelijkheid van de doorstromende hoeveelheid water de gasklep 5 proportioneel wordt geopend.In the exemplary embodiment according to Fig. 2, a gas-fired flow-through water heater 40 is shown, which has the housing 2 already indicated in Fig. 1, which has the combustion chamber 3 in its interior. Atmospheric gas burner 4 is arranged in combustion chamber 3, to which gas is supplied via gas valve 5 from gas pipe 16. A water switch located in a tap water line 41 is added to the gas valve 5, which serves as setting motor 7 for the gas valve. The water switch works in such a way that, depending on the amount of water flowing through, the gas valve 5 is opened proportionately.

Het zou hier ook mogelijk zijn om de mate van opening van de gasklep aanvullend te regelen in afhankelijk-heid van de temperatuur van het afgetapte water.It would also be possible here to additionally control the degree of opening of the throttle depending on the temperature of the drained water.

De koud-waterleiding 41 loopt eerst naar een hoogte-verstalinrichting 42, dan naar het warmte-uitwisse-lingselement 12 en tenslotte naar een tweede hoogte-verstelinrichting 43 en naar een temperatuurvoeler 44, die als capillaire buis-warmtevoeler is uitgevoerd en via zijn capillair 45 op een bedieningsinrichting 46 is geschakeld waarmee de hoogteverstelbaarheid van de verstelinrichtingen 42 en 43 kan worden ge-varieerd. Via een verbindingsleiding 47 is het andere warmte-uitwisselingselement 11 aangesloten.The cold water pipe 41 first runs to a height adjusting device 42, then to the heat exchange element 12 and finally to a second height adjusting device 43 and to a temperature sensor 44, which is designed as a capillary tube heat sensor and via its capillary 45 is connected to an operating device 46 with which the height adjustability of the adjusting devices 42 and 43 can be varied. The other heat exchange element 11 is connected via a connecting line 47.

In tegenstelling met het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 1, waarbij de beide warmte-uitwisselingselementen 11 en 12 hydraulisch parallel lopen, lopen zij hier in serie. Het aan het vlamgebied toegevoegde warmte-uitwisselings-deel 12 ligt in de koudere retourleiding of tapwater.In contrast to the exemplary embodiment according to Fig. 1, in which the two heat exchange elements 11 and 12 are hydraulically parallel, they run here in series. The heat exchange part 12 added to the flame region lies in the colder return line or tap water.

Vanaf het warmte-uitwisselingselement 11 loopt de van een tapkraan 48 voorziene aftapleiding 49. Voor de positio-onering en werking van het warmte-uitwisselingselement 12 met betrekking tot de vlammen van de gasbrander 4 geldt in principe hetzelfde als werd gezegd in het kader van het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 1. Daar komt echter het volgende effect bij:The drain line 49 provided with a tap 48 runs from the heat exchange element 11. The positioning and operation of the heat exchange element 12 with regard to the flames of the gas burner 4 is basically the same as stated in the context of the embodiment according to fig. 1. However, the following effect is added:

In afhankelijkheid van de verwarming van het tapwater in het gebied van de verbindingsleiding 49 kan de positionering van het warmte-uitwisselingselement 12 worden gevarieerd.Depending on the heating of the tap water in the area of the connecting pipe 49, the positioning of the heat exchange element 12 can be varied.

De positionering volgt daarbij de regel, dat bij hoger wordende vlammen, dat wil zeggen bij grotere brandercapaciteit, de afstand van het warmte-uitwisselingselement 12 tot de brander 4 wordt vergroot.The positioning follows the rule that with increasing flames, i.e. with greater burner capacity, the distance from the heat exchange element 12 to the burner 4 is increased.

Volgens fig. 20a en b zijn bimetaaielementen 102 aangebracht, die blootstaan aan de vlammen en dus de stand van het warmte-uitwisselingselement 12 in afhankelijkheid van de belasting met zich brengen. De strookvormige uitvoering van het bimetaalelement 102 is één van een aantal mogelijkheden, zo kan een dergelijk bimetaalelement ook schroeflijnvormig zijn uitgevoerd.According to Figures 20a and b, bimetal elements 102 are provided which are exposed to the flames and thus involve the position of the heat exchange element 12 in dependence on the load. The strip-shaped design of the bimetal element 102 is one of a number of possibilities, such a bimetal element can also be helically formed.

Volgens fig. 22 kan de positionering van het warmte-uitwisselingselement 12 tot stand worden gebracht door een elektromagnetische instelaandrijving 103, waaraan voor de mate van besturing een signaal wordt toegevoerd vanaf een temperatuurvoeler 104.According to FIG. 22, the positioning of the heat exchange element 12 can be accomplished by an electromagnetic actuator 103, to which a signal is supplied from the temperature sensor 104 for the degree of control.

Het zou echter ook mogelijk zijn de positionering van het warmte-uitwisselingselement te besturen in afhankelijkheid van de hoeveelheid doorstromend gas. Hiertoe zou de meetleiding 45 op de waterschakelaar 7 moeten zijn geschakeld, of de mate van opening van de gasklep 5 zou moeten worden afgetast. Ook bij dit uitvoeringsvoorbeeld zou gelden, dat het warmte-uitwisse-lingselement 12 groter wordende gasvlammen zou moeten volgen door het op grotere afstand brengen van de brander 4, om het heetste kerngebied van de vlammen te koelen.However, it would also be possible to control the positioning of the heat exchange element depending on the amount of gas flowing through. To this end, the measuring line 45 should be connected to the water switch 7, or the degree of opening of the gas valve 5 should be sensed. Also in this exemplary embodiment, it would hold that the heat exchange element 12 would have to follow expanding gas flames by moving the burner 4 at a greater distance to cool the hottest core area of the flames.

Bij een vaste belasting van de in fig. 2 weergegeven doorstroomwaterverhitter, is het voldoende één keer de afstand van het warmte-uitwisselingselement 12 tot de brander 4 volgens optimale gezichtspunten in te stellen en op deze hoogte te laten.With a fixed load of the flow-through water heater shown in Fig. 2, it is sufficient to set the distance from the heat-exchanging element 12 to the burner 4 once according to optimum viewpoints and to leave it at this height.

Een uitvoeringsvoorbeeld hiervoor toont fig. la.Fig. 1a shows an embodiment for this.

Het warmte-uitwisselingselement 12 is met stelschroeven 101 hoogte verstelbaar aan de brander 4 vastgezet. Hierdoor kan de optimale hoogte met de hand worden ingesteld.The heat exchange element 12 is fixed to the burner 4 in height with adjusting screws 101. This allows the optimum height to be adjusted manually.

Voor de bevestiging van het warmte-uitwisselingselement 12 aeldt het volaende:The following applies to the mounting of the heat exchange element 12:

Allereerst kan het warmte-uitwisselingselement 12 zowel aan de verbrandingskamer alsook aan de brander 4 en tenslotte ook aan het warmte-uitwisselingselement 11 worden bevestigd, waarbij de verbrandingskamer van gelijke betekenis is als het huis 2. Dit wordt aangegeven in de uitvoeringsvoorbeelden van de fig. 3a en 4a. Het is dan natuurlijk ook raogelijk het warmte-uitwisselingselement 12 bijzonder stabiel uit te voeren zodat het als montagedeel voor de brander 4 of als drager van deze brander i dient. Ook hierbij wordt er de voorkeur aan gegeven de afstand tussen de brander en het warmte-uitwisselingselement 12 instelbaar en onder bepaalde omstandigheden regelbaar uit te voeren.First of all, the heat exchange element 12 can be attached to the combustion chamber as well as to the burner 4 and finally also to the heat exchange element 11, the combustion chamber having the same significance as the housing 2. This is indicated in the exemplary embodiments of FIG. 3a and 4a. It is of course then also possible to design the heat exchange element 12 in a particularly stable manner, so that it serves as a mounting part for the burner 4 or as a support for this burner. Here, too, it is preferred to adjust the distance between the burner and the heat exchange element 12 and to make it adjustable under certain circumstances.

Als aandrijving bij een bestuurbare afstand tussen het warmte-uitwisselingselement 12 en de brander 5 zouden bimetaalvoelers kunnen worden toegepast resp. afstandgevers, capillaire-buis-temperatuurvoelers danwel -gevers of expansie-elementen.Bimetal sensors could be used as drive for a controllable distance between the heat exchange element 12 and the burner 5. spacers, capillary tube temperature sensors or transmitters or expansion elements.

Een verdere uitvoeringsvorm is weergegeven in fig. 21. Hier heeft het warmte-uitwisselingselement 12 een elliptische dwarsdoorsnede. De voorkeursuitvoeringsvorm volgens fig. 21 bezit een paarsgewijze opstelling van warmte-uitwisselingselementen 12. De afstand tussen de elementen 12 en de brander 4 is bij voorkeur vast gedefinieerd en de stand van de elementen ten opzichte van de Vlammen 34 kan worden ingesteld door verzwenking om een hartlijn 105. Het verzwenken van de warmte-uitwisselingselementen kan bijvoorbeeld tot stand worden gebracht door bimetaalelementen 102 en eveneens is een verzwenken door instelschroeven mogelijk. Een andere vorm voorziet in, met een expandeerbaar materiaal gevulde, onderdelen, die reageren op temperatuurverande-ringen met lengte-veranderingen en daardoor de warmte-uitwisselingselementen 12 via zuigers of stangenstelsels naar de gewenste stand verzwenken.A further embodiment is shown in Fig. 21. Here, the heat exchange element 12 has an elliptical cross section. The preferred embodiment of Fig. 21 has a pairwise arrangement of heat exchange elements 12. The distance between the elements 12 and the burner 4 is preferably fixed and the position of the elements relative to the Flames 34 can be adjusted by pivoting about a axis 105. The pivoting of the heat exchange elements can for instance be effected by bimetal elements 102 and a pivoting by adjusting screws is also possible. Another form provides expandable material-filled parts that respond to temperature changes with changes in length and thereby pivot heat exchange elements 12 via pistons or rod assemblies to the desired position.

Algemeen geldt, dat verder de gasdruk, de hoeveelheid doorstromend water of de afvoertemperatuur kan worden gebruikt als maat voor de afstandsregeling. Een pneumatische verstelling met behulp van de voor de brander geregelde gasdruk zou ook mogelijk zijn. Verder zou de tapwater- druk of de pompdruk kunnen worden toegepast voor een hydraulische verstelling van de afstand.In general, it also applies that the gas pressure, the amount of water flowing through or the discharge temperature can be used as a measure for the distance control. Pneumatic adjustment using the gas pressure regulated for the burner would also be possible. Furthermore, the tap water pressure or the pump pressure could be used for hydraulic distance adjustment.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens de fig. 3 en 4 gaat het om een gegoten ketel, die dient voor voeding van een verwarmingsinrichting en die is voorzien van het koelsysteem volgens de uitvinding. De in fig. 3 weergegeven gietijzeren ketel 50 bestaat uit een huis 51, de beide warmte-uitwisselingselementen 11 en 12, de daaronder liggende brander 4, de luchtinlaat 13 en de verbrandingsgasuitlaat 14. De warmte-uitwisselaar 10, bestaande uit de elementen 11 en 12, is aange-sloten op een retourleiding 17 en op de afvoerleiding 19. De bijzonderheid van dit uitvoeringsvoorbeeld ligt daarin, dat het warmte-uitwisselingselement 12 kamvormig is uitgevoerd, zodat de afzonderlijke warmte-geleidingsbuizen 52 op de wijze van de tanden van een kam vanaf het huis 53 van een waterzak 54 in de vlamruimte 55 boven de brander 4 steken. Deze warmte-geleidingsbuizen 52 zouden maar moeten niet zijn gevuld met een koelmedium.The exemplary embodiment according to Figs. 3 and 4 is a cast boiler, which serves to supply a heating device and which is provided with the cooling system according to the invention. The cast iron boiler 50 shown in Fig. 3 consists of a housing 51, the two heat exchange elements 11 and 12, the burner 4 below, the air inlet 13 and the combustion gas outlet 14. The heat exchanger 10, consisting of the elements 11 and 12, is connected to a return pipe 17 and to the discharge pipe 19. The special feature of this exemplary embodiment is that the heat-exchanging element 12 has a comb-shaped design, so that the individual heat-conducting pipes 52 are arranged in the manner of the teeth of a comb. from the body 53 of a water bag 54 into the flame space 55 above the burner 4. These heat conduction tubes 52 should but should not be filled with a cooling medium.

Zij kunnen bijvoorbeeld zijn uitge-voerd als metalen staven en kunnen ook zijn uitgevoerd als "warmte-pijpen". Als materialen voor de warmte-geleidingsbuizen 52 komen ook keramische materialen in aanmerking, in het bijzonder speciale keramische materialen met hoog warmtegeleidingsver-mogen. Bij voorkeur zijn de einden van de warmtegeleidingsbuizen 52 ingebed in waterzakken. Een dergelijke opbouw is bijzonder geschikt voor waterverhitters, waarvan de watercirculatie moet plaatsvinden zonder mechanische hulpenergie, dat wil zeggen zonder circulatiepompen. Van belang is, dat een warmtestroom van 5 tot 50% van de door de brander 4 opgewekte totale warmte vanuit het vlamgebied wordt afgeleid en wel bij het uitvoe-ringsvoorbeeld volgens de fig. 3 en 4 naar de water-inhoud van de waterzakken 54. Van daaraf stroomt de warmte in de richting van de warmtewisselaar 11 of in het gebied van het door de leidingen 17 en 19 stromen-de water en de waterzak kan door dit water worden doorstroomd. Van belang is, dat bij dit uitvoeringsvoorbeeld de warmtegeleidingsbuizen 52 ook kunnen zijn uitgevoerd als zeef of netwerk en wel zowel als holle profielen alsook als massieve profielen terwijl ook een netvorm mogelijk zou zijn.For example, they can be in the form of metal bars and can also be in the form of "heat pipes". Ceramic materials, in particular special ceramic materials with a high thermal conductivity, are also suitable materials for the heat-conducting tubes 52. Preferably, the ends of the heat conduction tubes 52 are embedded in water bags. Such a construction is particularly suitable for water heaters, the water circulation of which must take place without mechanical auxiliary energy, i.e. without circulation pumps. It is important that a heat flow of 5 to 50% of the total heat generated by the burner 4 is diverted from the flame region, namely in the exemplary embodiment according to Figs. 3 and 4 to the water content of the water bags 54. From there, the heat flows in the direction of the heat exchanger 11 or in the region of the water flowing through the pipes 17 and 19 and the water bag can flow through this water. It is important that in this exemplary embodiment the heat conducting tubes 52 can also be designed as a screen or network, both as hollow profiles and as solid profiles, while a net shape would also be possible.

Ook zou een combinatie van zowel warmtegeleidingslichamen zoals mediumwarmte-afvperlichamen alsook warmte-buizen mogelijk zijn, en wel onafhankelijk van de uitvoeringsvoor- ·.· beelden volgens de fig. 1 tot 6. Hier geldt overigens in het algemeen, dat de in het kader van een figuur geopenbaarde elementen voor de positio-nering, doorstroombeveiliging, bewaking, samenstelling en hoogte-instelling en -regeling eveneens mogelijk zouden zijn bij de uitvoeringsvoorbeelden volgens de andere figuren.A combination of both heat conducting bodies such as medium heat sink bodies and heat pipes would also be possible, and this independently of the exemplary embodiments according to Figs. 1 to 6. In general, it applies here that in the context of a figure disclosed elements for positioning, flow-through protection, monitoring, composition, and height adjustment and control would also be possible in the embodiments of the other figures.

Bij de warmtegeleidingsbuizen 52 is voor het zeker stellen van de onttrokken warmtestroom een temperatuur-voeler aangebracht, bijvoorbeeld als thermo-element, tempe-ratuurafhankelijke weerstand of expansievoeler. In het bijzonder zou men de warmte-uitzetting van de warmtegeleidingsbuizen zelf kunnen meten en in afhankelijkheid van het onderschrijden van een bepaalde grenswaarde of het overschrijden daarvan een wijziging van de positie of een wijziging van de doorstromende hoeveelheid gas of brandstof uit kunnen voeren. Gelijk-tijdig zou dit criterium ook kunnen dienen als uitschakelcriterium in geval van gevaar.A temperature sensor is provided at the heat conduction tubes 52 to ensure the extracted heat flow, for example as a thermocouple, temperature-dependent resistor or expansion sensor. In particular, one could measure the thermal expansion of the heat-conducting tubes themselves and, depending on a certain limit value being exceeded or exceeding it, a change in the position or a change in the amount of gas or fuel flowing through can be carried out. At the same time, this criterion could also serve as a switch-off criterion in case of danger.

Het zou overigens ook mogelijk zijn in plaats van de tot nu aangegeven gasvormige brandstof olie toe te passen.Incidentally, it would also be possible to use oil instead of the hitherto indicated gaseous fuel.

In het algemeen geldt verder, dat als materiaal voor de koelmediumdoorstroomde koelhuizen resp. de warmtegeleidingsbuizen verschillende metallische materialen kunnen worden toegepast en eveneens keramisch materiaal of glas.In general, it further holds that as the material for the cooling medium flow-through cold stores resp. the heat conduction tubes of different metallic materials can be used and also ceramic material or glass.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 5 is een variatie aangegeven van het warmte-uitwisselingseiement 12 voor een doorstroomwaterverhitter of een ketel. Het warmte-uitwisselingseiement 12 bestaat uit een inlaatbuis 60 en een uitlaatbuis 61, die beide zijn aangesloten op een retoür-verzamelaar 62 en een afvoer-verzamelaar 63.In the exemplary embodiment according to Fig. 5, a variation of the heat exchange element 12 for a flow-through water heater or a boiler is indicated. The heat exchange element 12 consists of an inlet tube 60 and an outlet tube 61, both of which are connected to a return collector 62 and an exhaust collector 63.

Tussen beide strekken zich hydraulisch parallel lopend een aantal eerste buistrajecten 64 uit met relatief grote dwarsdoorsnede en een tweede type van buistrajecten 65 met een ten opzichte van de eerst genoemde relatief kleine dwarsdoorsnede in het heetste gebied van de beide weergegeven branders 4. Bij een aantal branders zou het ook voldoende zijn om bij één brander een nauw buistraject 65 aan te brengen. Het effect is als volgt:A number of first pipe sections 64 with a relatively large cross-section and a second type of pipe sections 65 with a comparatively small cross-section in the hottest region of the two burners shown extend hydraulically parallel between the two. it would also be sufficient to provide a narrow pipe path 65 with one burner. The effect is as follows:

Het ene of alle buistrajecten met de geringste dwars-doorsnede worden bewaakt op doorstroming, bijvoorbeeld door aftasting van het drukverschil of door een afzonderlijke doorstroommeter of door meten van de temperatuurverlaging. Wanneer door deze nauwste buistrajecten geen voldoende koelmediumdoorstroming plaatsvindt, dan moet ofwel de brandercapaciteit worden verkleind of de brander worden uitgeschakeld, daar de koeling van het vlamgebied van de brander niet meer voldoende werkzaam is. Door deze maatregel kan men ook een begin van dichtslibben door kalkafzetting waarnemen en men kan door onderhoud dienovereenkomstig daarop reageren. Bij parallelschakelen is een doorstroombewaking van één of meer buistrajecten door bewaking van de door stromende hoeveelheid in één of meer buistrajecten mogelijk. Bij een hydraulische serie-schakeling van de koelhuizen van het warmte-uitwisselings-element 12 is een bewaking van de totale doorstromende hoeveel-heid op één plaats mogelijk danwel doelmatig.One or all pipe sections with the smallest cross-section are monitored for flow, for example by sensing the differential pressure or by a separate flow meter or by measuring the temperature drop. If, due to these narrow pipe sections, there is not sufficient cooling medium flow, either the burner capacity must be reduced or the burner switched off, since the cooling of the burner flame area is no longer sufficiently effective. This measure also makes it possible to observe the onset of silting up due to limescale deposits and to respond accordingly by maintenance. With parallel connection, a flow monitoring of one or more pipe sections by monitoring the flow rate in one or more pipe sections is possible. In the case of a hydraulic series connection of the cold stores of the heat exchange element 12, monitoring of the total flow-through quantity in one place is possible or efficient.

Ook deze doorstroombewaking kan plaatsvinden door bewaking van een drukverschil, bewaking van een temperatuur-verhoging of bewaking van de doorstromende hoeveelheid. De reeds bij een uitvoeringsvoorbeeld genoemde meting van de lengte-uitzetting kan gebruikt worden voor bediening van een microschakelaar. Wanneer een hydrau-lische drukbewaking plaatsvindt, dan kan het bij rela-tief kleine te bewaken drukverschillen zinvol zijn een membraanschakelaar toe te passen voor het aftasten van het drukverschil. Wordt de doorstroming opgenomen door bewaking van een temperatuurverschil dan verdient het aanbeveling voor de temperatuur-voeler temperatuur-afhankelijke weerstanden met NTC- of PTC-gedrag toe te passen en deze op te nemen in een elektronische schakeling.This flow monitoring can also take place by monitoring a differential pressure, monitoring a temperature increase or monitoring the flow rate. The length expansion measurement already mentioned in an exemplary embodiment can be used for operating a microswitch. When a hydraulic pressure monitoring takes place, it may be useful to use a membrane switch for sensing the pressure difference with relatively small pressure differences to be monitored. If the flow is recorded by monitoring a temperature difference, it is recommended to use temperature-dependent resistors with NTC or PTC behavior for the temperature sensor and to include these in an electronic circuit.

Onafhankelijk daarvan of het gaat om een doorstroom-of circulatiewaterverhitter, ketel of opslagreservoir, dan doet zich de vraag voor waarnaar de door het warmte-uitwisselingselement 12 onttrokken warmtestroom moet worden afgevoerd.Irrespective of whether it is a flow-through or circulating water heater, boiler or storage reservoir, the question arises as to where the heat flow extracted by the heat exchange element 12 must be removed.

De door het warmte-uitwisselingselement 12 vanuit het gebied van de vlammen onttrokken warmtestroom kan, zoals reeds aangegeven, aan het toch te verhitten water worden afgegeven. Het is echter ook mogelijk de buizen of staven van het warmte-uitwisselingsele-ment 12 warmtegeleidend aan te sluiten op het huis 2, zodat de warmte wordt afgevoerd aan de ommanteling van de ver-brandingskamer. Van daaraf is een verder transport van de warmte via het andere warmte-uitwisse-lingselement 11 naar het te verwarmen water mogelijk. Verder zou het mogelijk zijn om in plaats van het warmte-uitwisselingselement 12 de brander 4 te verhit-ten.As already indicated, the heat flow extracted from the area of the flames by the heat exchange element 12 can be delivered to the water to be heated. However, it is also possible to heat-conductively connect the pipes or rods of the heat exchange element 12 to the housing 2, so that the heat is dissipated to the casing of the combustion chamber. From there, a further transport of the heat via the other heat exchange element 11 to the water to be heated is possible. Furthermore, it would be possible to heat the burner 4 instead of the heat exchange element 12.

Het is overigens ook mogelijk het warmte-uitwisselingselement 12 niet slechts te laten doorstromen door het te verwarmen water, maar bijvoorbeeld ook door een andere warmtedrager, in het bijzonder zou hierbij lucht uit de te verwarmen ruimte in aanmerking komen.Incidentally, it is also possible to let the heat exchange element 12 flow not only through the water to be heated, but also, for example, through another heat carrier, in particular air from the space to be heated would be eligible.

Bij een wateropslagreservoir zou het dus mogelijk zijn het opgeslagen water te verwarmen met het warmte-uitwisse-lingselement 11 en met het warmte-uitwisselings-element 12 daarentegen de lucht uit een willekeurige ruimte. Verder zou men het aan de brander toe te voeren gas of de toe te voeren lucht kunnen voorverhitten via het warmte-uitwisselingselement 12. Tenslotte zou daaraan kunnen worden gedacht, het uit de uitlaat 14 komende verbrandingsgas of een deel daarvan te leiden door het warmte-uitwisselings-element 12 om het verbrandingsgas op een hogere temperatuurwaarde te brengen en een doorslaan van de schoorsteen te voorkomen. Verder zou het ook mogelijk zijn om met het uit de uitlaat 14 komende verbrandingsgas lucht te vermengen, die vooraf werd verhit via het warmte uitwisselingselement 12.Thus, in a water storage reservoir, it would be possible to heat the stored water with the heat exchange element 11, and with the heat exchange element 12, on the other hand, the air from any room. Furthermore, one could preheat the gas to be supplied to the burner or the air to be supplied via the heat exchange element 12. Finally, it could be envisaged to pass the combustion gas coming out of the outlet 14 or a part thereof through the heat exchanger. exchange element 12 to bring the combustion gas to a higher temperature value and to prevent the chimney from bursting. Furthermore, it would also be possible to mix air with the combustion gas coming from the outlet 14, which was previously heated via the heat exchange element 12.

Een verdere uitvoering toont fig. 6. Hierin is een boiler 70 weergegeven, die een cilindrisch huis 71 bezit met een mantel 72, een deksel 73 en een bodem 74.A further embodiment shows Fig. 6. This shows a boiler 70, which has a cylindrical housing 71 with a jacket 72, a lid 73 and a bottom 74.

Door het inwendige van de boiler loopt een vlambuis 75, die naar boven toe uitsteekt van een nagenoeg alzijdig door het voorraad water omsloten verbrandings-kamer 76 en die via een stromingsbeveiliging 77 loopt naar de verbran-dingsgasuitlaat 14. In de luchtinlaat 13 is de buis 6 aanwezig, die loopt naar de atmosfe-rische gasbrander 4. Bij de vlamzone van de brander 4 is weer het warmte-uitwisselingselement 12 aangebracht en de vlambuis 75 komt overeen met het warmte-uitwisselingselement 11. Het warmte-uitwisselingselement 12 is via buisleidingen 78 en 79 in een natuurlijke circulatie verbonden met een luchtverhitter 80, terwijl de ruimtelijke lucht aan de onderzijde kan binnentreden en als verwarmde lucht 81 naar een opstellingsruimte kan worden afgevoerd. Wanneer de natuurlijke circulatie niet voldoende is kan in êén der leidingen 78 of 79 een pomp worden opgenomen. Dit uitvoeringsvoorbeeld werkt voor wat betreft het warmte-uitwisselingselement 12 zonder doorstroombewaking. Het lucht-verwarmings-element 80 kan overigens ook onderdeel van de boiler 70 zijn of van een doorstroomwaterverhitter overeen-komstig fig. 2. Hierbij zouden bijvoorbeeld de mantel van de inrichting, de achterwand daarvan of andere onderdelen kunnen worden toegepast als warmte-uitwisse-lingseenheid. Men zou het lucht-verwarmingselement ook kunnen integreren in een circulatiewaterverhitter of ketel.A flame tube 75 extends through the interior of the boiler, which protrudes upwards from a combustion chamber 76 almost enclosed on all sides by the supply of water and which runs via a flow protection 77 to the combustion gas outlet 14. In the air inlet 13 the tube is 6, which runs to the atmospheric gas burner 4. At the flame zone of the burner 4, the heat-exchanging element 12 is again arranged and the flame tube 75 corresponds to the heat-exchanging element 11. The heat-exchanging element 12 is via pipelines 78 and 79 connected in a natural circulation to a fan heater 80, while the spatial air can enter at the bottom and be discharged as heated air 81 to an installation room. If the natural circulation is not sufficient, a pump can be incorporated in one of the lines 78 or 79. As far as the heat exchange element 12 is concerned, this exemplary embodiment operates without flow monitoring. The air heating element 80 can incidentally also be part of the boiler 70 or of a flow-through water heater according to Fig. 2. Here, for example, the jacket of the device, the back wall thereof or other parts could be used as heat exchanger. ling unit. The air heating element could also be integrated in a circulating water heater or boiler.

Wanneer men bijvoorbeeld bij een ketel voorziet in een oliebrander, dan is het mogelijk de olie voor toevoer aan de ventilatorbrander voor te verwarmen door het warmte-uitwisselingselement 12.If, for example, an oil burner is provided for a boiler, it is possible to preheat the oil for supply to the fan burner by means of the heat exchange element 12.

Het zou ook mogelijk zijn een andere vloeistof dan de bij het verbranden toegepaste olie of het te verwarmen water door het warmte-uitwisselingselement 12 te voeren, bijvoorbeeld een koelmedium, dat wordt toegepast in een warmtepompcirculatie. In zoverre zou het dus ook denkbaar zijn het warmte-uitwisselingselement 12 uit te voeren als de verdamper van een warmtepomp.It would also be possible to pass a liquid other than the oil used in the combustion or the water to be heated through the heat exchange element 12, for example a cooling medium, which is used in a heat pump circulation. To that extent, it would therefore also be conceivable to design the heat exchange element 12 as the evaporator of a heat pump.

Bij toepassing van de uitvinding bij een circulatiewaterverhitter of ketel zou het mogelijk zijn de circuits van de beide warmte-uitwisselingselementen 11 en 12 te scheiden en aan te sluiten op afzonderlijke verbrui kers.Hierbij zouden ook verschillende warmtedragers toegepast kunnen worden. In het algemeen zou het ook mogelijk zijn . het warmte-uitwisselingselement 12 onafhankelijk van het uitvoeringsvoorbeeld van de toepassing op te nemen in een afzonderlijk warmte-uitwisselingscircuit en het te verwarmen water te verhitten via een tussenwarmte-uitwisse-laar , waarbij ook met een ander warmtedragend medium dan water zou kunnen worden gewerkt. Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 1 zou het hiertoe noodzakelijk zijn de leidingen 26 vanaf de verbindingsplaatsen 25 en 29 te scheiden en aan te sluiten op een afzonderlijke warmtewisselaar, die in warmte-uitwisseling staat met de gebruikswaterstroom. Ook bestaat de mogelijk-heid het in het warmte-uitwisselingselement 12 circulerende koelmedium tot koken te brengen of als koelmedium gebruik te maken van een damp.When using the invention with a circulating water heater or boiler, it would be possible to separate the circuits of the two heat exchange elements 11 and 12 and to connect them to separate consumers. Different heat carriers could also be used. In general, it would also be possible. independently of the exemplary embodiment of the application, to incorporate the heat exchange element 12 in a separate heat exchange circuit and to heat the water to be heated via an intermediate heat exchanger, whereby it is also possible to work with a heat transfer medium other than water. In the exemplary embodiment according to Fig. 1, it would be necessary for this purpose to separate the pipes 26 from the connection points 25 and 29 and to connect them to a separate heat exchanger, which is in heat exchange with the use water flow. It is also possible to boil the cooling medium circulating in the heat exchange element 12 or to use a vapor as the cooling medium.

Het is mogelijk om ter ondersteuning van de natuurlijke circulatie van het koelmedium de buizen van het warmte-uitwisselingselement 12 hellend te laten verlopen.It is possible to slope the tubes of the heat exchange element 12 to support the natural circulation of the cooling medium.

Aan de hand van de fig. 7 tot 19 worden verschillende mogelijkheden aangeduid voor de wijze waarop de hydraulische aansluitingen van de beide warmte-uitwisselings-elementen 11 en 12 kunnen worden uitgevoerd. Bij de uitVoeringsvoorbeelden volgens de fig. 7 tot 11 gaat het ofwel om een doorstroomwatervèrhitter, dus een inrichting ongeveer volgens fig. 2, of om een ketel met natuurlijke circulatie ongeveer volgens de fig. 3 tot 5. Van belang voor deze groep van uitVoeringsvoorbeelden is, dat zich geen speciaal aandrijforgaan in de baan van het water bevindt.With reference to Figs. 7 to 19, various options are indicated for the manner in which the hydraulic connections of the two heat exchange elements 11 and 12 can be made. The Implementation Examples according to Figures 7 to 11 are either a flow-through water heater, i.e. a device approximately according to Figure 2, or a boiler with natural circulation approximately according to Figures 3 to 5. Important for this group of Implementation Examples that there is no special actuator in the water path.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld vólgens fig.In the exemplary embodiment according to FIG.

7 is aan de retourzijde in de leiding 17 of bij de inlaat-zijde van koud water een smoring 90 aangebracht, waarbij stroomopwaarts en stroomafwaarts van deze smoring bij 91 en 92 aftakkingsplaatsen zijn aangebracht, waaróp via leidingen het warmte-uitwisselingselement 12 is aangesloten. Hierdoor kan door variatie van de smoorplaats 90 de aftakking van een meer of minder grote deelstroom aan water door het warmte-uitWisselings-element 12 heen worden verkregen.7, a throttle 90 is provided on the return side in the pipe 17 or at the inlet side of cold water, with upstream and downstream of this throttle 91 and 92 branch locations being provided, to which the heat exchange element 12 is connected via pipes. As a result of this, by varying the throttling point 90, the branching off of a more or less large partial flow of water through the heat exchange element 12 can be obtained.

Deze gedeeltelijke doorstroming kan voor wat betreft de stroming of voor wat betreft de temperatuur worden bewaakt, zoals reeds beschreven. Fig. 8 toont een variant van fig.This partial flow can be monitored in terms of flow or temperature, as already described. Fig. 8 shows a variant of FIG.

7. Hier zijn de smoorplaats 90 en de aftakplaatsen 91 en 92 aangebracht in de afvoerleiding 19 resp. in de tapwater leiding. Deze schakeling kan worden gebruikt om dauwwater resp. condensaatvorming op het warmte-uitwisselingselement 12 te vermijden.7. Here, the throttling point 90 and the branching points 91 and 92 are arranged in the discharge pipe 19, respectively. in the tap water line. This circuit can be used to control dew water resp. avoid condensation on the heat exchange element 12.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig.In the exemplary embodiment shown in FIG.

9 wordt een schakeling ongeveer overeenkomstig fig. 1 toegepast, maar niet voor een circulatiewaterverhitter maar voor een doorstroomwaterverhitter of voor een ketel-bedreven zwaartekrachtverwarming. Het wezenlijke is daarin gelegen, dat de beide warmte-uitwisselingselementen 11 en 12 hydraulisch in parallel doorstroomde leidingen liggen. Voor wat betreft de leiding 6 zij opgemerkt, dat dit een zuivere gasleiding kan zijn maar door de leiding 6 kan ook gas stromen waarin zich reeds primaire lucht bevindt, wat overigens voor alle uitvoe-ringsvoorbeelden geldt.9, a circuit similar to FIG. 1 is used, but not for a circulating water heater but for a flow water heater or for a boiler operated gravity heating. The essential lies in the fact that the two heat exchange elements 11 and 12 lie hydraulically in parallel flow-through pipes. With regard to pipe 6, it should be noted that this can be a pure gas pipe, but gas can also flow through pipe 6 in which primary air is already present, which incidentally applies to all embodiments.

10 liggen de warmteuitwisselingselementen 11 en 12 hydraulisch in serie, waardoor de gehele te gebruiken waterstroom door beide warmte-uitwisselingselementen wordt geleid.10, the heat exchange elements 11 and 12 lie hydraulically in series, whereby the entire water flow to be used is passed through both heat exchange elements.

De uitvoeringsvoorbeelden volgens de fig. 12 tot 19 hebben betrekking op circulatiewaterverhitters of ketels met circulatiepomp. De schakeling volgens fig. 12 komt overeen met de schakeling van fig. 1, maar zonder bewaking van doorstroming of temperatuur. De schakeling volgens fig.The exemplary embodiments shown in Figs. 12 to 19 relate to circulating water heaters or boilers with a circulating pump. The circuit of FIG. 12 corresponds to the circuit of FIG. 1, but without monitoring of flow or temperature. The circuit according to fig.

13 werkt weer met de smoorplaats 90, bij welke de vernau-wingsplaatsen 91 en 92 in serie liggen. Hier wordt een deel van de waterstroom afgetakt door het warmte-uitwisselingselement 12. Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 14 zijn de smoorplaats en de vernauwingsplaatsen verplaatst naar de afvoerleiding 19, terwijl zij bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 13 liggen in de retour-leiding 17.13 again operates the throttling site 90, at which the narrowing sites 91 and 92 lie in series. Here, a part of the water flow is branched off by the heat exchange element 12. In the exemplary embodiment according to Fig. 14, the throttling location and the constriction locations are moved to the discharge pipe 19, while in the exemplary embodiment according to Fig. 13 they lie in the return pipe 17 .

15 zijn twee hydraulische circuits gevormd. De persaansluiting van de circulatiepomp 16 is aangebracht op een vertak- kingsplaats 93/ de retouraansluiting van de pomp loopt vanaf een tweede aftakplaats 94. Vanaf de beide aftak-plaatsen 93 en 94 is via leidingen het warmte-uitwisselingselement 12 aangesloten en parallel hiermee is het warmte-uitwisselingselement 11 aangesloten via de verwar-mingsinrichting 15. Het voordeel van deze uitvoering ligt daarin, dat het totale door de pomp opgebouwde drukverschil aanwezig is op het warmte-uitwisselingselement 12, zodat het daardoor mogelijk is een relatief grote warmtestroom aan het vlamgebied te onttrekken.15, two hydraulic circuits are formed. The discharge connection of the circulation pump 16 is arranged at a branch location 93 / the return connection of the pump runs from a second branch location 94. The heat exchange element 12 is connected via pipes from the two branch locations 93 and 94 and parallel to this heat exchange element 11 connected via the heating device 15. The advantage of this embodiment lies in that the total pressure difference built up by the pump is present on the heat exchange element 12, so that it is thereby possible to transfer a relatively large heat flow to the flame area. tap.

16 is de circulatiepomp 16 geschakeld in een eerste hydraulisch circuit 95, bestaande uit de warmte-uitwisselingsele-menten 11 en 12 en de verbindingsleidingen 96 en 97. Vanaf de aftakplaatsen 98 en 99 lopen de afvoerleiding 19 en de retourleiding 17, die leiden naar de verwarmingsinrichting 15. Door deze maatregel, wordt het aan het warmte-uitwisselingselement 12 toegevoerde water aan een ingangszijde op een verhoogd temperatuurniveau toegevoerd, zodat hier condensatieverschijnselen worden verminderd.16, the circulation pump 16 is connected in a first hydraulic circuit 95, consisting of the heat exchange elements 11 and 12 and the connecting pipes 96 and 97. From the tapping points 98 and 99, the discharge pipe 19 and the return pipe 17 lead to the heating device 15. By this measure, the water supplied to the heat exchange element 12 is supplied at an inlet side at an elevated temperature level, so that condensation phenomena are reduced here.

Het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 17 komt overeen met dat van fig. 13 maar hierbij ligt de vernauwde plaats 90, tezamen met de beide aftakkingen 91 en 92 na de pomp, in plaats van aan de toevoerzijde van de pomp zoals bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 13.The exemplary embodiment of FIG. 17 is similar to that of FIG. 13, but the narrowed location 90, along with both branches 91 and 92, is located after the pump, rather than on the supply side of the pump as in the exemplary embodiment of FIG. 13.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 18 is weer een hydraulische serieschakeling van de beide warmte-uitwisselingselementen 11 en 12 aanwezig. Deze liggen tezamen met de verwarmingsinrichting 15 in serieschakeling.In the exemplary embodiment according to Fig. 18, a hydraulic series connection of the two heat exchange elements 11 and 12 is again provided. These are in series connection together with the heating device 15.

Het van de verwarmingslichamen komende afgekoelde water stroomt allereerst in het gebied van de vlammen door het warmte-uitwisselingselement 12 en wordt dan door het warmte-uitwisselingselement 11 in een tweede trap verhit.The cooled water coming from the heating bodies first flows in the region of the flames through the heat exchange element 12 and is then heated in a second stage by the heat exchange element 11.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 19 is de hydraulische opeenvolging van de warmte-uitwisselingselementen 11 en 12 verwisseld, zodat het koele terugstromende water vanuit de verwarming eerst in het warmte- uitwisselingselement 11 tot een eerste temperatuurniveau hoog wordt verhit, voordat het in het warmte-uitwisselingselement 12 binnentreedt voor het afkoelen van het vlamgebied.In the exemplary embodiment shown in Fig. 19, the hydraulic sequence of the heat exchange elements 11 and 12 has been exchanged, so that the cool backflowing water from the heater is first heated to a first temperature level high in the heat exchange element 11 before it enters the heat exchange element 12 enters to cool the flame area.

Alle uitvoeringsvoorbeelden volgens de fig.All exemplary embodiments according to fig.

7 tot 19 hebben gemeenschappelijk, dat de doorstroming door het verwarmte-uitwisselingselement 12 niet wordt bewaakt. Een bewaking is echter in het algemeen mogelijk, zoals de uitvoeringsvoorbeelden volgens de fig. 1 en 5 tonen.7 to 19 have in common that the flow through the heat exchange element 12 is not monitored. However, a monitoring is generally possible, as the exemplary embodiments of FIGS. 1 and 5 show.

In het bijzonder bij doorstroomwaterverhitters, waarbij aan het warmte-uitwisselingselement 12 voortdurend vers en daardoor kalkhoudend water wordt toegevoerd, bestaat het grote gevaar van kalkafzetting op de buis-elementen van het warmte-uitwisselingselement 12.Particularly in the case of flow-through water heaters, in which fresh and hence lime-containing water is continuously supplied to the heat exchange element 12, there is a great risk of lime deposition on the tube elements of the heat exchange element 12.

Een dichtslibben van deze buiselementen bij circulatie-waterverhitters of ketels is echter ook niet uit te sluiten. Om deze reden moet er voor worden gezorgd, dat de buiselementen ten opzichte van de warmte-uitwis-selingsdelen van het warmte-uitwisselingselement 12 kunnen worden weggenomen, gereinigd of kunnen worden vervangen, zonder dat al het water van het circuit of van de speciale warmtedrager moet worden afgevoerd. Hiertoe verdient het aanbeveling, bijvoorbeeld in het kader van fig. 1, in de beide stukken van de leidin-gen 26 afsluitkleppen aan te brengen. Ook bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 2 zouden in het gebied van de hoogteverstellingen 42 en 43 in de leiding 41 resp. 47 kleppen kunnen worden aangebracht. Bij ketels zou dit mogelijk zijn en aanbeveling verdienen in de leiding 60 resp. 61, bij het uitvoeringsvoorbeeld van fig. 6 in het gebied van de leidingen 78 en 79 zo dicht mogelijk bij het huis 71. Het zou hier echter ook mogelijk zijn zelfafsluitende insteekkoppelingen toe te passen, die bij het uit elkaar trekken van de aansluit-leidingen zich automatisch sluiten.Clogging these pipe elements with circulation water heaters or boilers cannot be ruled out, however. For this reason, it must be ensured that the tube elements can be removed, cleaned or replaced with respect to the heat exchange parts of the heat exchange element 12, without all the water of the circuit or of the special heat transfer medium must be disposed of. For this purpose, it is recommended, for example in the context of Fig. 1, to fit shut-off valves in the two pieces of the pipes 26. Also in the exemplary embodiment according to Fig. 2, in the region of the height adjustments 42 and 43 in the pipe 41 and 43, respectively. 47 valves can be fitted. This would be possible with boilers and should be recommended in the pipeline 60 resp. 61, in the exemplary embodiment of FIG. 6 in the region of the pipes 78 and 79 as close as possible to the housing 71. However, it would also be possible here to use self-sealing plug-in couplings, which are pulled out when the connecting pipes are pulled apart. close automatically.

Wanneer een doorstroombesturing van de doorstromende hoeveelheid door het warmte-uitwisselingselement 12 wordt aangebracht, dan kan deze doorstroombesturing met de hand (door instellen van de dwarsdoorsnede van een smoring), hydraulisch, thermisch of elektrisch plaatsvinden.When a flow-through control of the flow-through quantity is provided by the heat exchange element 12, this flow-through control can be carried out manually (by setting the cross-section of a throttle), hydraulically, thermally or electrically.

Een hydraulische besturing zou bij doorstroomwater-verhitters eveneens in aanmerking komen en hier zou de tapwaterdoorstroming bijvoorbeeld via de waterscha-kelaar 7 afgetast moeten worden en naar mate van de variatie · van de tapwaterdoorstroming zou de doorstromende hoeveelheid door het warmte-uitwisselingselement 12 kunnen worden bestuurd.A hydraulic control would also be eligible for flow water heaters and here the tap water flow would have to be sensed, for example, via the water switch 7 and, depending on the variation of the tap water flow, the amount of water flowing through could be controlled by the heat exchange element 12 .

Bij een thermische doorstroombesturing zou de toevoertemperatuur of de tapwatertemperatuur door een D temperatuurvoeler kunnen worden bewaakt en de doorstroming door het warmte-uitwisselingselement 12 zou kunnen worden vergroot bij een hoger wordende toevoer- of tapwatertemperatuur. Bij toepassing van een elektri-sche voeler kan dit ook langs elektrische weg. Dit zou dan bij een circulatiewa-5 terverhitter bijvoorbeeld geschieden bij een elektrisch te variëren besturing van de pompmotor 21, wat ook bij ketels mogelijk zou zijn.In a thermal flow control, the supply temperature or the tap water temperature could be monitored by a D temperature sensor and the flow through the heat exchange element 12 could be increased with an increasing supply or tap water temperature. If an electric sensor is used, this can also be done electrically. This would then take place, for example, with a circulation water heater with an electrically variable control of the pump motor 21, which would also be possible with boilers.

üitvoeringsvoorbeelden voor de regeling van de optimale koelwaterdoorstroming door het warmte-uitwisse-) lings element 12 tonen de fig. 23a tot d.Examples of embodiments for controlling the optimum cooling water flow through the heat exchange element 12 are shown in Figs. 23a to d.

Volgens fig. 23a wordt door een temperatuurvoeler 104 via stuurleidingen 106 een signaal toegevoerd aan een magneetklep 107 en daardoor wordt de koelmedium-doorstroming door het warmte-uitwisselingselement 12 geregeld ; in afhankelijkheid van de afvoertempera-tuur van de verwarming. Volgens fig. 23b wordt als schakëlgrootte voor de magneetklep 107 een vuurruimte-temperatuur van de voeler 104 gebruikt. Een andere uitvoeringsvorm blijkt uit fig. 23c, waarbij de door de voeler 104 waargenomen vlamtemperatuur de waarde vormt voor de besturing van de magneetklep 107. Fig. 23d toont een andere variant. Hierbij wordt de doorstroming door het warmte- uitwisselings-element 12 niet beïnvloed door een magneet klep, maar via het toerental van een pomp 109, waarbij aan de pompmotor weer alternatief de hiervoor aange-geven besturingswaarden kunnen worden toegevoerd. Slechts bij wijze van voorbeeld wordt hierbij weer een vuurruimtetemperatuur door de voeler 104 opgenomen.According to Fig. 23a, a temperature sensor 104 is supplied via control lines 106 to a solenoid valve 107 and thereby the cooling medium flow through the heat exchange element 12 is controlled; depending on the discharge temperature of the heating. According to Fig. 23b, the switching size for the solenoid valve 107 is a fire space temperature of the sensor 104. Another embodiment can be seen from Fig. 23c, wherein the flame temperature sensed by the sensor 104 forms the value for the control of the solenoid valve 107. Figs. 23d shows another variant. Here, the flow through the heat exchange element 12 is not influenced by a solenoid valve, but via the speed of a pump 109, whereby the control values indicated above can alternatively be supplied to the pump motor. Only by way of example is a fire room temperature again recorded by the sensor 104.

Combinaties van de hier weergegeven uitvoeringsvoor- beelden zijn steeds mogelijk, zonder afzonderlijk te worden beschreven. Al deze uitvoeringsvormen hebben steeds tot doel om door middel van een karakteristieke besturingswaarde de koelwaterdoorvoer door het warmte-uitwisselingselement 12 te regelen en daardoor de procentueel optimale noodzakelijke warmtestroom af te voeren.Combinations of the exemplary embodiments shown here are always possible without being described separately. All these embodiments always aim to control the cooling water throughput through the heat exchange element 12 by means of a characteristic control value, and thereby to discharge the necessary heat flow as percentage optimal.

Volgens een verder uitvoeringsvoorbeeld, dat is weergegeven in fig. 24, kunnen aan een microprocessor 110 signalen worden toegevoerd vanaf de temperatuur voelers 104. Het gaat daarbij bijvoorbeeld om temperaturen, die worden afgenomen van de verwarmingsafvoer danwel van de verwarmingsretourleiding en/of van een vuurruimte-temperatuur en/of temperaturen aan het warmte-uitwisselingselement 12, dat in het direkte vlamge-bied ligt. De microprocessor vergelijkt afzonderlijke van deze temperaturen of van hun verschillen danwel van tijdelijke temperatuursgra-diënten of gradiënten van temperatuurverschillen met bijpassende gewenste waarden, die als vooraf vastgestelde optimale waarden zijn opgenomen in een gegevensopslaginrichting, die weer onderdeel kan uitmaken van de microprocessor.According to a further exemplary embodiment, which is shown in Fig. 24, signals can be supplied to a microprocessor 110 from the temperature sensors 104. These are, for example, temperatures taken from the heating discharge or from the heating return pipe and / or from a fire space. temperature and / or temperatures on the heat exchange element 12, which is in the direct flame region. The microprocessor compares individual of these temperatures or of their differences or of temporal temperature gradients or temperature difference gradients with matching desired values, which are included as predetermined optimum values in a data storage device, which in turn may form part of the microprocessor.

De regelafwijking kan worden gebruikt voor regeling van de gashoeveelheid (warmtebelasting) of voor het regelen van de doorstroming door het warmte-uitwisselingselement 12 voor het afkoelen van de vlam of als signaal voor een veiligheidsbewaking tegen oververhitting/onderkoeling, bijvoorbeeld voor een beveiligingsuitschakeling.The control deviation can be used to control the amount of gas (heat load) or to control the flow through the heat exchange element 12 for cooling the flame or as a signal for a safety monitoring against overheating / hypothermia, for example for a safety shutdown.

Het voordeel van een dergelijke inrichting ligt in het bijzonder daarin, dat door middel van de verwerking van de in het direkte vlamgebied opgenomen tem-peraturen of hun gradiënten een voor de besturing van het totale verbrandingsproces snel regeltraject kan worden opgebouwd.The advantage of such a device lies in particular in the fact that by means of processing the temperatures included in the direct flame region or their gradients, a control range can be quickly built up to control the entire combustion process.

Stroomopwaarts van het warmte-uitwisselingselement 12 bevindt zich volgens fig. 3 in de baan van het gas het gasmondstuk 56, dat gas onder aanzuiging van primaire lucht 57 uit de gasleiding 6 in een mengbuis 56 van de brander 4 blaast. De drukimpuls van het gas dient dus voor het versterken van de doorvoer van koelmedium (hier gas-primaire luchtmengsel) door de buizen van het warmte-uitwisselingselement 12.Upstream of the heat exchange element 12, according to Fig. 3, in the path of the gas is the gas nozzle 56, which blows gas under suction of primary air 57 from the gas pipe 6 into a mixing tube 56 of the burner 4. The pressure impulse of the gas thus serves to enhance the passage of cooling medium (here gas-primary air mixture) through the pipes of the heat exchange element 12.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 4 zou het mogelijk zijn de verwarmingsgeleidingslichamen zodanig te kiezen, dat een zelfregelende variatie van de warmteafvoer vanuit het vlamgebied wordt gerealiseerd door een temperatuurafhankelijke wijziging van het warmte-geleidings-vermogen van de elementen van het warmteuitwisselingselement 12,In the exemplary embodiment according to Fig. 4, it would be possible to select the heating conducting bodies such that a self-regulating variation of the heat dissipation from the flame region is realized by a temperature-dependent change of the heat conductivity of the elements of the heat exchange element 12,

Voor de stand van de staven, buizen of verdere elementen van het warmte-uitwisselingselement 12 ten opzichte van de afzonderlijke vlammen van de brander 4 geldt, dat de elementen bij voorkeur centraal in de vlam resp. in de hoofdvlam of zodanig in de vlammenband liggen, dat zij alzijdig door de vlam worden omsloten. Overigens zou ook een positionering van de koelelementen bij de flanken van de binnenkegel van voorgemengde brandervlammen of naast de vlammen of boven deelvlam-men in aanmerking komen.For the position of the bars, tubes or further elements of the heat exchange element 12 relative to the individual flames of the burner 4, it holds that the elements are preferably centrally located in the flame or the flame. in the main flame or in the flame tape in such a way that they are enclosed on all sides by the flame. Incidentally, a positioning of the cooling elements at the flanks of the inner cone of premixed burner flames or next to the flames or above partial flames would also be eligible.

Bij doorstroomwaterverhitters, circulatiewaterver-hitters, boilers en ketels worden verschillende brandertypen toegepast. Buiten de hoofdplaatsingskenmerken, dat de branders ventilatorbranders of atmosferische gas-branders kunnen zijn, komt bij ventilatorbranders de voeding met olie en gas in aanmerking. Bij gasbranders zouden overigens ook diffusiebranders mogelijk zijn. Naast buis- of ribben-buisvormige gasbranders, meest atmosferisch met injectors gevoed, bestaan ook vlak uitgevoerde metaal, metaalvezels-en keramiekplaatbranders. Bij buisvormige branders zijn er met ronde of langwerpige contouren, verder zogenaamde roosterbranders, die zijn samengesteld uit een aantal parallel lopende branderbuizen. Meestal aan de bovenzijde van de branderbuizen bevinden zich een aantal brander-mengseluittree-openingen, die bestaan uit gaten of sleuven of uit beide.Different burner types are used for flow water heaters, circulation water heaters, boilers and boilers. In addition to the main installation characteristics, that the burners can be fan burners or atmospheric gas burners, the supply with oil and gas is suitable for fan burners. Diffusion burners would also be possible with gas burners. In addition to tubular or rib-tubular gas burners, most atmospheric fed with injectors, there are also flat metal, metal fiber and ceramic plate burners. Tubular burners have round or elongated contours, otherwise known as grate burners, which are composed of a number of parallel burner tubes. Usually at the top of the burner tubes there are a number of burner-mixture outlet openings, which consist of holes or slots or both.

Wanneer men bijvoorbeeld uitgaat van een buisvormige gasbrander met een aantal gas-mengsel-uittreesleuven,. dan is de plaatsing van de delen van het warmte-uitwisselingselement 12, betrokken op de vlammen, relatief probleemloos Wordt nu een dergelijke brander vanwege een modulatie in de brandercapaciteit met een deelca-paciteit bedreven, dan worden de vlammen korter waar-door de plaats van de heetste zones van de brandervlam- men zich wijzigt.For example, if one starts from a tubular gas burner with a number of gas mixture exit slots. the placement of the parts of the heat exchange element 12, based on the flames, is relatively problem-free. If such a burner is now operated with a partial capacity due to a modulation in the burner capacity, the flames become shorter, so that the location of the the hottest zones of the burner flames change.

Nu moeten, om hetzelfde koeleffect te bereiken, de elementen van het warmte-uitwisselings-element 12 worden verplaatst, zoals dit reeds werd beschreven bij het uitvoeringsvoorbeeld van fig. 2. Om behalve de koeling ook de stabilisatie van de vlammen te verbeteren, zou het in plaats van een variatie van de stand van de warmte-uitwisselingselementen ook mogelijk zijn afzonderlijke van de gas-mengsel-uittree-openingen af te sluiten om de resterende door-stromende hoeveelheid bij een gelijkblijvende vorm van de vlammen door minder gas-mengsel-uittree-openin-gen dan voorheen door te laten. Daar het vlambeeld hetzelfde blijft, zouden de elementen van het warmte-uitwisselingselement 12 op dezelfde plaats kunnen worden gelaten. Het afsluiten en openen van afzonder-lijke gasmengsel-uittree-openingen kan thermisch, mechanisch, elektromagnetisch of motorisch plaatsvinden en de besturingswaarde zal hierbij de grootte van de doorstromende hoeveelheid gas zijn.Now, in order to achieve the same cooling effect, the elements of the heat exchange element 12 must be moved, as already described in the exemplary embodiment of Fig. 2. In order to improve the stabilization of the flames in addition to the cooling, the instead of varying the position of the heat exchange elements, it is also possible to close off individual of the gas-mixture-outlet openings in order to reduce the residual flow-through quantity with the same shape of the flames by less gas-mixture outlet -pass openings than before. Since the flame image remains the same, the elements of the heat exchange element 12 could be left in the same place. The closing and opening of individual gas mixture outlet openings can take place thermally, mechanically, electromagnetically or motorically and the control value will be the magnitude of the amount of gas flowing through.

Daar het voor het stabiliserings- en koelingseffect belangrijk is, de elementen van het warmte-uitwisselingselement 12 op een bepaalde plaats ten opzichte van de vlam te houden, zou het mogelijk zijn bij de brander-mengsel-uittree-openingen aan de brander 4 verstelbare stromingsrichters aan te brengen voor het uittredende gas of gas-lucht-mengsel.Since it is important for the stabilizing and cooling effect to keep the elements of the heat exchange element 12 in a certain location relative to the flame, it would be possible at the burner mixture outlet openings on the burner 4 adjustable flow adjusters for the leaving gas or gas-air mixture.

In plaats van afzonderlijke afsluitbare uittree-openin-gen zou het ook mogelijk zijn deelgebieden van de brander danwel van de deelbrander 4 bij gedeeltelijke belasting af te sluiten, om daardoor de brandervlakken getrapt vrij te geven danwel af te sluiten.Instead of separate closable exit openings, it would also be possible to close off partial areas of the burner or of the partial burner 4 under partial load, so as to thereby release or close the burner surfaces in steps.

Zoals reeds eerder gezegd komen verschillende vormen van koelelementen van het warmte-uitwisselingselement 12 in aanmerking. Zo zouden deze elementen algemeen kunnen bestaan uit staven, buizen, roosters en zeven met verschillende dwarsdoorsneden. De dwarsdoorsneden zouden rond, kegelvormig, prismatisch of elliptisch kunnen zijn.As mentioned earlier, different forms of cooling elements of the heat exchange element 12 are eligible. For example, these elements could generally consist of bars, tubes, grids and sieves with different cross sections. The cross sections could be round, conical, prismatic or elliptical.

Wanneer de brander 4 uit afzonderlijke deelbranders is samengesteld, dan kunnen bij deze deelbranders verschild' lende belastingen en daardoor ook verschillen-de vlamhoogten ontstaan. Daarom kan men de elementen van het warmte-· uitwisselingselement 12 op deze vlam-hoogten zodanig aanpassen, dat door keuze van de dwars-doorsnedevormen en van de dimensioneringeh van de verschillende vlamhoogten en vlam-delen aan de deel-branders verschillende stabilisatie-en koelelementen worden toegevoegd. De elementen van het warmte-uitwis- selingselement 12 kunnen verdraaibare, verzwenkbare en in hoogte verstelbare lichamen zijn, zodat de varia-tie van de warmte-afvoer mogelijk is en daardoor de stabilisatie en reactievérsnelling van de vlammen onder de verschillende omstandigheden kan worden gewaar-borgd.If the burner 4 is composed of separate partial burners, different loads and therefore also different flame heights can arise with these partial burners. Therefore, the elements of the heat exchange element 12 can be adapted to these flame heights such that by selecting the cross-sectional shapes and the dimensioning of the different flame heights and flame parts on the partial burners, different stabilizing and cooling elements being added. The elements of the heat exchange element 12 can be rotatable, pivotable and height-adjustable bodies, so that the variation of the heat dissipation is possible and thus the stabilization and reaction acceleration of the flames can be observed under the different conditions. guaranteed.

De verstelling voor wat betreft verdraaibaarheid, verzwenk-baarheid en hoogteverstelbaarheid is mogelijk via thermische expansievoelers, expanderend materiaal-elementen en is ook mogelijk via elektromagnetische, elektromotorische en manuele weg.The adjustment with regard to rotatability, pivotability and height adjustment is possible via thermal expansion sensors, expanding material elements and is also possible via electromagnetic, electromotive and manual route.

Bij direkte afname van het koelmedium uit het water-circuit kan - voorop gesteld dat er passende bedrijfsomstandigheden zijn van de waterverhitter voor wat betreft druk en temperatuur in het watercircuit - de eis van storingsvrij bedrijf van de vlamkoeling tot aanvullende be-sturings/regelingseisen leiden en bijzondere varianten van de constructieve uitwerking van de vlamkoeling noodzakelijk maken. Dit is in het bijzonder dan hef geval, wanneer voor condensaatvorming op de buitenwand van het warmte-uitwisselingselement 12 of een verdampen of koken van het koelwater moet worden gevreesd. Mogelijke uitvoeringsvormen zijn weergegeven in de fig. 25 tot 33.If the cooling medium is taken directly from the water circuit - provided that there are suitable operating conditions for the water heater with regard to pressure and temperature in the water circuit - the requirement of trouble-free operation of the flame cooling can lead to additional control / regulation requirements and require special variants of the structural effect of the flame cooling. This is particularly the case if condensation on the outer wall of the heat exchange element 12 or the evaporation or boiling of the cooling water is to be feared. Possible embodiments are shown in Figs. 25 to 33.

Bij de in fig. 25 weergegeven eerste variant is een aftakking aangebracht van het voor de vlamkoeling bestemde koelwater naar een deel van de warmtewisselaar 11. Het in deze aftakking stromende water is reeds een deel van de warmtewisselaar 11 gepasseerd en is daardoor iets verhit, zodat het voor de vlamkoe-ling afgetakte water een gemiddelde temperatuur bezit.In the first variant shown in Fig. 25, a branch is provided of the cooling water intended for flame cooling to a part of the heat exchanger 11. The water flowing in this branch has already passed a part of the heat exchanger 11 and is therefore slightly heated, so that the water branched off for the flame cooling has an average temperature.

In fig. 26 is een verdere variant weergegeven voor het regelen van de warmtestroom van de vlamkoeling.Fig. 26 shows a further variant for controlling the heat flow of the flame cooling.

Daarbij is een koppeling van het koelmediumcircuit op de verwarmingsafvoer en de verwarmingsretour aangebracht, om bij veranderlijke verwarmingsafvoer danwel retourtem-peraturen een konstant temperatuurniveau van het koelwater te verzekeren. Bij voorkeur wordt een drie-weg-klep 111 aangebracht, die via een thermische werkelijke-gewenste-waarde vergelijking een motorische mengbesturing bezit, zodat instromend afvoer- en retourwater zodanig wordt gemengd, dat de wegstromende hoeveelheid koelwater en de koelwatertemperatuur een bepaald niveau bereiken. In plaats van een dergelijk drie-weg-ventiel kan ook een thermisch regelend expandeerbaar-materiaalelement worden toegepast voor de mengselbesturing of een thermisch bestuurde voorrangsomschakelklep.A coupling of the cooling medium circuit is provided on the heating discharge and the heating return in order to ensure a constant temperature level of the cooling water in the event of variable heating discharge or return temperatures. Preferably, a three-way valve 111 is provided which, via a thermal actual-setpoint comparison, has a motor mixing control, so that inflowing discharge and return water is mixed such that the amount of cooling water flowing away and the cooling water temperature reach a certain level. Instead of such a three-way valve, a thermally controlling expandable material element can also be used for the mixture control or a thermally controlled priority changeover valve.

Een uitvoeringsvariant van een drie-weg-klep 111 met ingebouwde regelinrichting voor het konstant houden van de temperatuur van het koelwater toont fig. 26a in schematische weergave. Een in het ingangsgebied van de koelslang aangebrachte expandeerbaar-materiaalregelaar D werkt zowel op een openingsstempel Sl tussen de afvoer VL en een mengruimte M als op een openings-stempel S2 tussen de retour RL en de mengruimte M. Bij verhoging van de temperatuur in de mengruimte M wordt het volume van het expandeerbaar materiaal- element D vergroot waardoor automatisch het openings-stempel Sl verder wordt gesloten en de openingsstempel S2 verder wordt geopend. Dientengevolge komt minder reeds verwarmd afvoerwater door de openingsstempel Sl in de mengruimte M maar gelijktijdig meer koud retourwater, zodat het in de mengruimte M terechtkomende koelwater wordt afgekoeld tot het door de regelaar D bepaalde temperatuurniveau.Fig. 26a shows a schematic representation of an embodiment variant of a three-way valve 111 with a built-in control device for keeping the temperature of the cooling water constant. An expandable material regulator D arranged in the entrance area of the cooling hose operates both on an opening punch S1 between the discharge VL and a mixing space M and on an opening punch S2 between the return RL and the mixing space M. When the temperature in the mixing space is increased M, the volume of the expandable material element D is increased, whereby the opening punch S1 is automatically closed further and the opening punch S2 is further opened. As a result, less already heated waste water passes through the opening punch S1 into the mixing space M, but simultaneously more cold return water, so that the cooling water entering the mixing space M is cooled to the temperature level determined by the controller D.

Een verdere uitvoeringsvorm van een temperatuurregeling met een expandeerbaar-materiaalregelaar D toont fig. 26b.A further embodiment of a temperature control with an expandable material regulator D shows fig. 26b.

Voor het besturen van het koelproces kan echter ook een in fig. 27 weergegeven, in het koelmediumcircuit geïntegreerd ventiel 112 dienen op de wijze van een thermostaat-ventiel. Dit ventiel smoort de koelmedium-doorvoer bij onderschrijding van een bepaalde gewenste temperatuur, wat een verhoging van de gemiddelde koel- mediumtemperatuur in het warmte-uitwisselingselement 12 tengevolge heeft.However, a valve 112 integrated in the cooling medium circuit shown in Fig. 27 can also serve to control the cooling process in the manner of a thermostatic valve. This valve throttles the cooling medium throughput if it falls below a certain desired temperature, which results in an increase in the average cooling medium temperature in the heat exchange element 12.

De principiële opbouw van een variant van een ventiel 112 toont fig. 27a. Daaruit blijkt dat de koelmedium-doorvoer met behulp van een expandeerbaar-materiaal- element D wordt geregeld. Behalve een vrije opening F, die een hasistroming toestaat, is voorzien in een temperatuur bestuurde afsluitbare opening V, die in verbinding staat met een afsluitelement E, dat verend is opgesteld en in krachtsevenwicht is met het eveneens verend opgestelde expandeerbaar-materiaalelement D. Bij hogere temperatuur van het binnenstromende water wordt het volume van het expandeerbaar-materiaalelement D vergroot, met het gevolg dat het afsluitelement E tot maximaal een aanslag A uit de afsluitbare opening V wordt gedrukt. Dientengevolge wordt de doorstromende hoeveelheid koelmedium groter, waardoor de afkoelende werking eveneens toeneemt.Fig. 27a shows the basic construction of a variant of a valve 112. This shows that the cooling medium throughput is controlled by means of an expandable material element D. In addition to a free opening F, which permits hasis flow, a temperature-controlled closable opening V is provided, which communicates with a closing element E, which is resiliently arranged and which is in equilibrium with the expandable material element D, which is also resiliently arranged. At the temperature of the water flowing in, the volume of the expandable material element D is increased, with the result that the closing element E is pressed up to a maximum stop A from the closable opening V. As a result, the amount of cooling medium flowing through becomes larger, so that the cooling effect also increases.

Een mogelijkheid voor het verlagen van de maximale temperaturen van het door het warmte-uitwisselingsele-ment 12 stromende koelmedium is weergegeven in de fig.One possibility for lowering the maximum temperatures of the cooling medium flowing through the heat exchange element 12 is shown in FIG.

28 en 28a. Het warmte-uitwisselingselement 12 is hier onderverdeeld in twee afzonderlijke strengen 113 en 114.28 and 28a. The heat exchange element 12 is here divided into two separate strands 113 and 114.

Een meandervormige koelslang met n (in het bijzonder veertien) evenwijdig lopende büisdelen bestaat bij deze variant dientengevolge uit twee afzon-derlijke koelslangen 113 en 114 met elk n/2 (bij voorkeur zeven) büisdelen.A meandering cooling hose with n (in particular fourteen) parallel tube sections in this variant consequently consists of two separate cooling hoses 113 and 114, each with n / 2 (preferably seven) tube sections.

Fig. 29 toont een uitvoeringsvorm met een afzonderlijk koelmediumcircuit. Dit koelmediumcircuit is gekoppeld met een warmte-uitwisselingselement 115 aan de verwar-mingsafvoer en bezit bovendien een circulatiepomp 116 en een ontluchting 117.Fig. 29 shows an embodiment with a separate cooling medium circuit. This cooling medium circuit is coupled to a heat exchange element 115 on the heating outlet and also has a circulation pump 116 and a vent 117.

Een modificatie van de in fig. 29 weergegeven koeling blijkt uit het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 30. Daarbij is een koelmediumcirculatiepomp 116’ gekoppeld met de circulatiepomp 16 van het verwarmingscircuit. Beide aggregaten 16 en 116' bezitten ofwel een gemeen-schappelijke as of zijn door een magneetkoppeling met elkaar verbonden. Aanvullend kan - zoals fig. 31 toont - tussen de beide watercircuits een compensa-tieleiding 118 zijn aangebracht voor het compenseren van de drukniveau1s.A modification of the cooling shown in Fig. 29 is apparent from the exemplary embodiment according to Fig. 30. In this connection, a cooling medium circulation pump 116 is coupled to the circulation pump 16 of the heating circuit. Both aggregates 16 and 116 'either have a common shaft or are linked together by a magnetic coupling. Additionally, as shown in Fig. 31, a compensation line 118 can be arranged between the two water circuits for compensating the pressure levels.

Fig. 32 toont een uitvoering waarbij na de warmte- uitwisselaar 11 een aftakking 119 is aangebracht, die zorgt voor toevoer van een deel van het afvoerwater van het verwarmingscircuit aan een warmte-uitwisselings-element 12. Het warmte-uitwisselingselement 12 bestaat daarbij uit een meandervormig gewikkelde buis 120 voor dit koelwater en een enkelvoudig gewonden, de buis 120 in principe haaks kruisende, afvoerwatervoerende buisslang 121. De buis 120 mondt uit in het verbindingsstuk 122 tussen de buisslang 121 en de warmtewisselaar 11. Uitvoeringsvormen voor het kruisingsgebied tussen de buis 120 en de buisslang 121 zijn weergegeven in fig. 32a in bovenaanzicht en in fig.Fig. 32 shows an embodiment in which a branch 119 is provided after the heat exchanger 11, which ensures that part of the effluent from the heating circuit is supplied to a heat exchange element 12. The heat exchange element 12 then consists of a meandering winding tube 120 for this cooling water and a single-wound tube, the tube 120 in principle at right angles, the discharge water-carrying tube hose 121. The tube 120 opens into the connecting piece 122 between the tube hose 121 and the heat exchanger 11. Embodiments for the crossing area between tube 120 and the tube hose 121 are shown in top view in fig. 32a and in fig.

32b in doorsnede. Daaruit blijkt dat de meandervormig gewikkelde buis 120 op de kruisingspunten warmte-uitwisselend is verbonden met de verwarmingswatervoerende buis 121.32b in section. This shows that the meandering winding tube 120 is heat-exchanged at the intersection points with the heating water-carrying tube 121.

Ook bij het in fig. 33 weergegeven koelmediumcircuit is een meandervormig gewikkelde buis 120' aangebracht, die door een buisslang 121, identiek met die van fig.Also in the cooling medium circuit shown in Fig. 33, a meandering winding tube 120 'is provided, passing through a tube hose 121, identical to that of Fig.

32, heenloopt. In onderscheid met fig. 32 vormt hierbij echter de buis 120' een afzonderlijk koelmediumcircuit, dat een circulatiepomp 116 - analoog aan fig. 29 - bezit.32, running away. In contrast to FIG. 32, however, the tube 120 'forms a separate cooling medium circuit, which has a circulation pump 116 - analogous to FIG. 29 -.

De onderhavige uitvinding omvat de verschillende elementen van de uitvoeringen van het bij de vlam aangebrachte warmte-uitwisselingselement met betrekking tot de verschillende toepassingen bij verschillende typen waterverhitters en een aantal hydraulische schakelingen voor het opnemen van het bij de vlam aangebrachte warmte-uitwisselingselement tezamen met een aantal plaatsings-, bewakings- en besturings-elementen benevens inrichtingen voor het regelen van het koelmediumcircuit. In het algemeen geldt, dat elke uitvoeringsvorm van de waterverhitter met elk der beschreven uitvoerings-vormen van hydraulische opstelling, bewaking en bestu-ring benevens koelregulering mogelijk en denkbaar is. In elk afzonderlijk geval moet worden vastgesteld welke combinatie van de maatregelen leidt tot optimale resultaten.The present invention encompasses the various elements of the embodiments of the flame applied heat exchange element with respect to the different applications in different types of water heaters and a number of hydraulic circuits for receiving the flame applied heat exchange element together with a number of positioning, monitoring and control elements as well as devices for controlling the cooling medium circuit. In general it holds that any embodiment of the water heater with any of the described embodiments of hydraulic arrangement, monitoring and control as well as cooling regulation is possible and conceivable. In each individual case it should be determined which combination of the measures leads to optimal results.

De fig. 34a en 34b tonen de plaats van het warmte-uitwisselingselement 12 ten opzichte van de vlamcontour bij een brander met variabele capaciteit en daardoor variabele vlamlengte, waarbij de, het verbrandingsgas-lucht- mengsel toevoerende kamers 123/ gekromd zijn uitgevoerd.34a and 34b show the position of the heat exchange element 12 with respect to the flame contour in a burner of variable capacity and therefore variable flame length, the chambers 123 / which supply the combustion gas-air mixture being curved.

Bij verschillende brandercapaciteiten verandert het evenwicht tussen de uittree-impuls'en de thermische opstijging van de vlammen. Hogere brandercapaciteitf dus hogere uittree-snelheid van het mengsel leidt tot een overmaat van de uittree-impulS/ zodat de vlam overeenkomstig de kromming van de buis wordt gericht en daardoor een in dit gebied aangebracht warmte-uitwisselingselement in versterkte mate omstroomd. De koelende werking wordt dientengevolge bij hogere brandercapaciteit ook versterkt.At different burner capacities, the balance between the exit pulses and the thermal rise of the flames changes. Higher burner capacity, i.e. higher exit speed of the mixture, leads to an excess of the exit impulse / so that the flame is directed in accordance with the curvature of the tube and, as a result, an increased flow around a heat exchange element arranged in this area. The cooling effect is consequently also enhanced at higher burner capacity.

Claims

A device for heating a liquid, in particular a water heater, preferably a circulation water heater, a flow water heater, a boiler or a boiler with a burner and a heat exchanger, comprising at least two successive units in the flow direction of the combustion gases wherein the first heat exchange unit, located closest to the burner and downstream of the fuel exit opening, which is located directly in the flame region, extracts a heat flow from the flame region, characterized in that this heat flow is between 5 and 50% of is the total heat flow and that this direct extraction of a heat flow serves to optimize the combustion process, the remaining heat flow being converted into the second heat exchange element (11).

2. Device as claimed in claim 1, characterized in that the first-mentioned heat exchange element (12) is designed and dimensioned respectively. is positioned such that as a propellant it improves the flame stability of the burner (4) and effects reaction intensification.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the two heat exchange elements (12, 112) have a common function monitoring device.

Device according to claim 3, characterized in that the heat exchange element (12) arranged at the flame area has a separate function monitoring device.

5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that a monitoring device is arranged for the amount of coolant flowing through.

6. Device as claimed in claim 5, characterized in that the flow-through quantity is thermally sensed by temperature difference sensing, by a flow meter, by a length expansion, by an expandable material element or a pressure difference of the flowing medium.

7. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the heat exchange element arranged on the flame consists of a heat-conducting body in the form of a tube, rod, grid or screen.

8. Apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the heat-exchanging element (12) arranged on the flame consists of a cooling medium through which the heat is conveyed by convection.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the position of the heat exchange unit (12) located directly in the flame region is adjustable.

Device according to claim 9, characterized in that the heat exchange unit (12) located directly in the flame region is fixed in an optimum position.

Device according to claim 10, characterized in that the heat exchange unit (12) located directly in the flame region is manually adjusted to an optimum position and fixed in this position.

Device according to claim 9, characterized in that the heat exchange unit (12) located directly in the flame region is controlled and brought to the optimum position by suitable devices, for example bimetal elements.

Device according to any one of claims 1-8, characterized in that the heat flow extracted from the flames by the heat exchange unit (12) located directly in the flame region is controlled by suitable devices.

Device according to claim 5, characterized in that the temporary gradients of the temperature differences are supplied to a monitoring device for the flow of cooling medium.

Device, in particular according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling medium guide has a control or regulation device for maintaining a desired temperature level of the cooling medium.

16. Device according to claim 15, characterized in that a manually or hydraulically, thermally or electrically controllable control or regulation device is provided.

Device according to either of Claims 15 and 16, characterized in that the control or regulation device is designed in such a way that the control or regulation region of the cooling medium temperature lies between a lower condensation starting on the outer wall of the heat exchange element (12) characterized limit temperature and an upper limit temperature characterized by initial refrigerant evaporation.

Device according to any one of claims 15 to 17, characterized in that the control device is designed to control the through-flow quantity of cooling medium of the heat exchange element (12).

19. Device according to any one of claims 15-18, characterized in that the return pipe (RL) and the discharge pipe (VL) of the consumable water pipe are each provided with a branch, which by means of a thermal mixture control the mixture valve (111) opens into a cooling medium string comprising the heat exchange element (12), the latter being connected at its other end to the return pipe (RL).

Device according to claim 19, characterized in that the mixture control has a thermally regulating expandable material element or a thermally controlled priority changeover valve.

Device according to any one of claims 15 to 18, characterized in that a cooling medium circuit branched from the return line (RL) has a valve (112) in the manner of a thermostat valve, which regulates the cooling medium flow in such a way that the flow rate The cooling medium is reduced when a desired temperature is distinguished.

Device according to any one of claims 15 to 18, characterized in that a separate cooling medium circuit is provided.

Apparatus according to claim 22, with k and m er k, that the cooling medium circuit is coupled to the return line (RL) of the consumable water circuit by means of a heat exchange element (115).

24. Device as claimed in any of the claims 22 or 23, characterized in that the consumable water and the cooling medium circuit each have a circulation pump (16, 116 ') which are connected to each other via a common shaft or a magnetic coupling.

25. Device as claimed in any of the claims 22 to 24, characterized in that a pressure compensation line is provided connecting the consumable water circuit to the cooling medium circuit.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the end portion of the fuel-air-mixture-outlet-tube (12) located at the opening area is curved in a circular manner.