CZ30619U1 - Kamna s kombinovaným přívodem primárního a sekundárního vzduchu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká kamen na pevná paliva, kde je upraven vstup sekundárního a primárního vzduchu do spalovacího prostoru a kde se řeší umístění a regulace obou těchto vzduchových vstupů.

Dosavadní stav techniky

V současnosti jsou známa kamna na tuhá paliva v mnoha provedeních, přičemž poměrně často se nyní používá úprava, kde se do spalovacího prostoru zavádí také tzv. sekundární vzduch, pro dohořívání plynů vyvíjených z paliva za vyšší teploty. Taková úprava bývá častěji použita u topenišť teplovodních kotlů, ale také u krbových kamen, kde se vyústění přívodu sekundárního vzduchu směruje tak, že se současně ofukuje sklo těchto krbových kamen. U běžných kamen na pevná paliva se přívod sekundárního vzduchu vyskytuje méně často, ovšem ve většině případů se u těchto běžných kamen na pevná paliva přivádí sekundární vzduch regulovanými vstupy v přikládacích dvířkách. Taková provedení mají nevýhodu jednak v tom, že sekundární vzduch se přivádí do spalovacího prostoru poměrně chladný, což může narušovat dohořívání plynů, jednak regulace v přikládacích dvířkách vyžaduje samostatnou obsluhu, která je v podmínkách vytápění domácností zpravidla neodborná, takže vzniklá kombinace nastavení primárního a sekundárního vzduchu není často optimální, a to s následkem zhoršení účinnosti vytápění a také s následkem zhoršení složení spalin.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody se v podstatné míře redukují a kamna na pevná paliva s vyšší spolehlivostí správného nastavení přívodů spalovacího vzduchu a současně se zajištěním jeho předehřátí, se získávají u kamen na pevná paliva s kombinovaným přívodem primárního a sekundárního vzduchu, vytvořená ve shodě s předkládaným technickým řešením, kde kamna obsahují vnější obal se zadní stěnou z bočně svařených svislých trubek a na přední stěně umístěná přikládací dvířka apod nimi otvor pro manipulaci s popelníkovou schránkou, jejíž přední plná stěna těsně lícuje s přední stěnou kamen a kde prostor popelníkové schránky je, s výjimkou přívodu spalovacího vzduchu, uzavřen a propojen pouze roštem se spalovacím prostorem, a kde podstata spočívá v tom, že v kamnech je vnitřní prostor rozdělen dělící stěnou na přední část se spalovacím prostorem a na zadní část s teplosměnnou smyčkou spalin, přičemž dělící stěna je jednak vytvořena jako dutá s vnitřním prostorem, upraveným pro vedení sekundárního vzduchu, jednak je nahoře zahnuta vpřed a tvarována tím jako deflektor spalin, bránící přímému výstupu spalin do komínové příruby, a současně je na spodní stěně kamen upraven kombinovaný regulovatelný a uzavíratelný přívod primárního a sekundárního vzduchu, od kterého je upraveno vedení primárního vzduchu do prostoru popelníkové schránky a také vedení sekundárního vzduchu do dělící stěny kamen, ze které j sou upraveny výstupy sekundárního vzduchu do střední a horní části spalovacího prostoru. Výhodné je, jestliže teplosměnná smyčka spalin je tvořena sestupnou větví, upravenou podél dělící stěny, a vzestupnou větví, upravenou podél zadní stěny kamen a zaústěnou nahoře do komínové příruby. Zejména je výhodné, jestliže přívod vzduchu je opatřen šoupátkovým uzávěrem vzduchu, upraveným pro otevírání vstupů vysouváním tohoto šoupátkového uzávěru vzduchu vpřed a pro zavírání zasouváním tohoto šoupátkového uzávěru vzduchu vzad, kde uzavíraný vstup primárního vzduchu je umístěn v přední části kombinovaného přívodu primárního a sekundárního vzduchu, zatímco uzavíraný vstup sekundárního vzduchuje umístěn v zadní části tohoto kombinovaného přívodu primárního a sekundárního vzduchu. S výhodou ještě vstup do komínové příruby je opatřen šoupátkovým uzávěrem spalin, upraveným pro otvírání vstupu do příruby vysouváním spalinového šoupátka šoupátkového uzávěru spalin vpřed a pro zavírání vstupu zasouváním tohoto šoupátka vzad, přičemž uzavíratelný vstup spalin z teplosměnné smyčky je umístěn v zadní části šoupátkového uzávěru spalin a uzavíratelný přímý vstup spalin ze spalovacího prostoru je umístěn v přední části šoupátkového uzávěru spalin.

-1 CZ 30619 U1

Takto se dosáhne vytvoření jednoduchého vstupu primárního i sekundárního vzduchu, a to s možností kombinované souběžné regulace, kde při zatápění se otevírá zcela vstup primárního i sekundárního vzduchu, kde vzduchové šoupátko se vysune zcela vpřed, ěímž se otevřou vstupy pro primární i sekundární vstup, kde ale relativně málo škrcený průchod vzduchu okolo popelníkové schránky a roštem vede převládající část vzduchu, a to primárního vzduchu, přímo k palivu do spalovací komory, zatímco v principu více škrcený průchod sekundárního vzduchu dělící stěnou se téměř neuplatní. Po roztopení se vzduchové šoupátko přesouvá vzad, až do částečného či úplného uzavření přívodu primárního vzduchu, takže potom probíhá hoření převážně na bázi z paliva vyvíjených hořlavých plynů, okysličovaných sekundárním vzduchem. V případě potřeby utlumení výkonu kamen se postupně uzavírá vzduchové šoupátko pohybem dále vzad, čímž se omezuje přívod vzduchu a hoření se utlumuje. S výhodou také ve vstupu umístěným spalinovým šoupátkem lze volit výstup spalin buď pro zatápění přímou cestou, nebo pro topení cestou přes výměníkovou smyčku, přičemž při zatápění se vstup do komínového nátrubku zcela otevírá, takže převážná část spalin odchází přímo ze spalovacího prostoru, zatímco následkem labyrintového škrcení přes výměníkovou smyčku prochází menšina spalin. Celkově tedy se zde kombinuje výhodně jediný vstup vzduchu se souběžnou kombinovanou regulací tohoto vzduchového vstupu, a to pro pokračování jako primárního vzduchu, resp. sekundárního vzduchu, a současně se výhodně zavádí relativně krátkou cestou primární vzduch do spalovacího prostoru, zatímco sekundární vzduch se dostatečně předehřívá v dutině dělící stěny, kde právě tato dělící stěna je primárně zahřívána sestupnou větví výměníkové smyčky. Přitom účinnost je navíc podporována zadní trubkovou stěnou, která nejen logicky podporuje přestup tepla do okolního vzduchu, ale také, v součinnosti s oddělením spalovacího prostoru od této trubkové zadní stěny dělící stěnou s přívodem sekundárního vzduchu neochlazuje tato trubková zadní stěna nadměrně tento spalovací prostor, čímž se nesnižuje teplota paliva a tak se neohrožuje vývin hořlavých plynů z paliva, snadněji takto udržovaného na potřebné teplotě, a to i při méně intenzivním topení. Objasnění výkresu

Technické řešení je dále podrobněji popsáno a vysvětleno na příkladném provedení, včetně přiložených výkresů, kde na obr. 1 je půdorys kamen podle předkládaného technického řešení, s patrným uzávěrem vstupu spalin do komínového nátrubku a s naznačeným šoupátkovým uzávěrem spalin tohoto vstupu spalin, na obr. 2 je pak dále schematizovaný svislý podélný řez těmito kamny, s patrnými směry proudění plynů, načež ještě na obr. 3 je schematicky znázorněn, ve spodním pohledu, vstup spalovacího vzduchu šoupátkovým uzávěrem vzduchu.

Příklad uskutečnění technického řešení

Kamna na pevná paliva v příkladném provedení, vytvořená v souladu s předkládaným technickým řešením, jsou vytvořena v následující konfiguraci. Kamna 10 na pevné palivo mají kombinovaný přívod H primárního a sekundárního vzduchu. Tato kamna 10 obsahují vnější obal 100 se zadní stěnou 12, vytvořenou z bočně svařených svislých trubek, a na přední stěně 13 jsou umístěná přikládací dvířka 131 a pod nimi je vytvořen otvor 132 pro manipulaci s popelníkovou schránkou 14, jejíž přední plná stěna 141 těsně lícuje s přední stěnou 13 kamen a kde prostor popelníkové schránky 14 je, s výjimkou kombinovaného přívodu H spalovacího vzduchu, uzavřen a propojen pouze roštem 15 se spalovacím prostorem 16. Podstatné je, že v kamnech 10 ie vnitřní prostor rozdělen dělící stěnou 17 na přední část 171, se spalovacím prostorem 16, a na zadní část 172, s teplosměnnou smyčkou 1720 spalin, přičemž dělící stěna 17 je jednak vytvořena jako dutá s vnitřním prostorem, upraveným pro vedení sekundárního vzduchu, jednak je nahoře zahnuta vpřed a tvarována tím jako deflektor 173 spalin, bránící přímému výstupu spalin do komínové příruby 18, a současně je na spodní stěně 19 kamen 10 upraven regulovatelný a uzavíratelný kombinovaný přívod H vzduchu, od kterého je upraveno vedení primárního vzduchu do prostoru popelníkové schránky 14 a také vedení sekundárního vzduchu do dělící stěny 17 kamen 10, ze které jsou upraveny výstupy 174 sekundárního vzduchu do střední a horní části spalovacího prostoru 16. S výhodou zde také teplosměnná smyčka 1720 spalin je tvořena sestupnou větví 1721, upravenou podél dělící stěny 17, a vzestupnou větví 1722, upravenou podél zadní stěny 12 kamen 10 a zaústěnou nahoře do komínové příruby 18. Kombinovaný přívod 11 vzduchu je zde

-2CZ 30619 Ul opatřen šoupátkovým uzávěrem 190 vzduchu, upraveným pro otevírání vstupů vysouváním vzduchového šoupátka 191 vpřed a pro zavírání zasouváním tohoto vzduchového šoupátka 191 vzad, kde uzavíraný vstup primárního vzduchuje umístěn v přední části kombinovaného přívodu 11 vzduchu, zatímco uzavíraný vstup sekundárního vzduchuje umístěn v zadní části tohoto kombinovaného přívodu H vzduchu. Vstup do komínové příruby 18 je zde ješíě opaířen šoupátkovým uzávěrem 180 spalin, upraveným pro otvírání vstupů do komínové příruby 18 vysouváním spalinového šoupátka 181 vpřed a pro zavírání vstupů zasouváním spalinového šoupátka 181 vzad, přičemž uzavíratelný vstup spalin z teplosměnné smyčky 1720 je umístěn v zadní části šoupátkového uzávěru 180 spalin a uzavíratelný přímý vstup spalin ze spalovacího prostoru 16 je umístěn v přední části šoupátkového uzávěru 180 spalin.

Takto se i v tomto příkladném provedení dosáhne vytvoření jednoduchého vstupu primárního i sekundárního vzduchu, a to s možností kombinované souběžné regulace, takže při zatápění se otevírá zcela vstup primárního i sekundárního vzduchu, a to tím, že vzduchové šoupátko se vysune zcela vpřed, čímž se otevřou vstupy pro primární i sekundární vstup. Takto relativně málo škrcený průchod vzduchu okolo popelníkové schránky a roštem vede převládající část vzduchu, a to primárního vzduchu, přímo k palivu do spalovací komory, zatímco v principu více škrcený průchod sekundárního vzduchu dělící stěnou se téměř neuplatní. Po roztopení se vzduchové šoupátko přesouvá vzad, až do částečného či úplného uzavření přívodu primárního vzduchu, a tak potom probíhá hoření převážně na bázi z paliva vyvíjených hořlavých plynů, okysličovaných sekundárním vzduchem. V případě potřeby utlumení výkonu kamen se postupně uzavírá vzduchové šoupátko pohybem dále vzad, čímž se omezuje přívod vzduchu a intenzita hoření se snižuje. Současně spalinovým šoupátkem lze volit výstup spalin bud pro zatápění přímou cestou, nebo pro topení cestou přes teplosměnnou smyčku. Při zatápění se vstup do komínového nátrubku zcela otevírá a převážná část spalin odchází přímo ze spalovacího prostoru, zatímco následkem labyrintového škrcení přes výměníkovou smyčku prochází jen malá část spalin. Celkově tedy se i zde kombinuje výhodně jediný vstup vzduchu se souběžnou kombinovanou regulací tohoto vzduchového vstupu pro pokračování proudu primárního, resp. i sekundárního vzduchu. Současně se zavádí relativně krátkou cestou primární vzduch do spalovacího prostoru, zatímco sekundární vzduch se dostatečně předehrivá v dutině dělící stěny, kde právě tato dělící stěna je primárně zahřívána sestupnou větví teplosměnné smyčky. Tepelná účinnost je navíc podporována zadní trubkovou stěnou, která nejen logicky podporuje přestup tepla do okolního vzduchu, ale také, v součinnosti s oddělením spalovacího prostoru od této trubkové zadní stěny dělící stěnou s přívodem sekundárního vzduchu neochlazuje tato trubková zadní stěna nadměrně spalovací prostor. Tak se potom nesnižuje teplota paliva a neohrožuje se řádný vývin hořlavých plynů z paliva, neboť se palivo udržuje na potřebné teplotě, a to i pri méně intenzivním topení. Průmyslová využitelnost

Kamna podle předkládaného technického řešení jsou použitelná k vytápění prostorů, především v domácnostech, ale i v jiných prostorách, kde se z různých důvodů použije topení kamny a kde se požaduje především rychlé naběhnutí teploty a jednoduchá obsluha při současně spolehlivém udržování kamen v režimu úsporného provozu za nízké produkce škodlivých látek ve spalinách a vysoké účinnosti spalování.

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kamna na pevná paliva s kombinovaným přívodem (11) primárního a sekundárního vzduchu, kde kamna (10) obsahují vnější obal (100), vytvořený se zadní stěnou (12), vytvořenou z bočně svařených svislých trubek, a na přední stěně (13) umístěná přikládací dvířka (131) a pod nimi otvor (132) pro manipulaci s popelníkovou schránkou (14), jejíž přední plná stěna (141) těsně lícuje s přední stěnou (13) kamen (10) a kde prostor popelníkové schránky (14) je, s výjimkou přívodu spalovacího vzduchu, uzavřen a propojen pouze roštem (15) se spalovacím prosto-3 CZ 30619 U1 rem (16), vyznačená tím, že v kamnech (10) je vnitřní prostor rozdělen dělící stěnou (17) na přední část (171) se spalovacím prostorem (16) a na zadní část (172) s teplosměnnou smyčkou (1720) spalin, přičemž dělící stěna (17) je jednak vytvořena jako dutá s vnitřním prostorem, upraveným pro vedení sekundárního vzduchu, jednak je nahoře zahnuta vpřed a tvarována tím jako deflektor (173) spalin, bránící přímému výstupu spalin do komínové příruby (18), a současně je na spodní stěně (19) kamen (10) upraven regulovatelný a uzavíratelný kombinovaný přívod (11) primárního a sekundárního vzduchu, od kterého je upraveno vedení primárního vzduchu do prostoru popelníkové schránky (14) a také vedení sekundárního vzduchu do dělící stěny (17) kamen (10), ze které jsou upraveny výstupy (174) sekundárního vzduchu do střední a horní části spalovacího prostoru (16).
2. 2. Kamna podle nároku 1, vyznačená tím, že teplosměnná smyčka (1720) spalin je tvořena sestupnou větví (1721), upravenou podél dělící stěny (17), a vzestupnou větví (1722), upravenou podél zadní stěny (12) kamen (10) a zaústěnou nahoře do komínové příruby (18).
3. 3. Kamna podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že kombinovaný přívod (11) primárního a sekundárního vzduchuje opatřen šoupátkovým uzávěrem (190) vzduchu, upraveným pro otevírání vstupu kombinovaného přívodu (11) primárního a sekundárního vzduchu vysouváním vzduchového šoupátka (191) vpřed a pro jeho zavírání zasouváním vzduchového šoupátka (191) vzad, kde uzavíraný dílčí vstup primárního vzduchu je umístěn v přední části kombinovaného přívodu (11) primárního a sekundárního vzduchu, zatímco uzavíraný vstup sekundárního vzduchuje umístěn v zadní části tohoto kombinovaného přívodu (11) primárního a sekundárního vzduchu.
4. 4. Kamna podle nároku 3, vyznačená tím, že vstup do komínové příruby (18) je opatřen šoupátko vým uzávěrem (180) spalin, upraveným pro otvírání vstupu do komínové příruby (18) vysouváním spalinového šoupátka (181) vzad, přičemž uzavíratelný vstup spalin z teplosměnné smyčky (1720) je umístěn v zadní části šoupátkového uzávěru (180) spalin a uzavíratelný přímý vstup spalin ze spalovacího prostoru (16) je umístěn v přední části šoupátkového uzávěru (180) spalin.