CZ4770U1 - Přepážka pro lokální topidlo na dvoustupňové spalování pevných paliv - Google Patents

Description

Přepážka pro lokální topidlo na dvoustupňové spalování pevných paliv

Oblast techniky

Technické řešení se týká přepážky pro lokální topidlo na dvoustupňové spalování pevných paliv a pro oddělení zplyňovací a spalovací komory.

Dosavadní stav techniky

V současné době existuje velké množství druhů lokálních topidel nízkých výkonů (do 20 kw) pro spalování paliv s velkým podílem prchavé hořlaviny. Nejrozšířenější je lokální topidlo s jednokomorovým topeništěm s roštem a spodním přívodem primárního vzduchu. Sekundární vzduch se přivádí například bočními otvory a se spalinami se mísí nad vrstvou paliva. Toto řešení je sice jednoduché a poměrně levné, ale má řadu nedostatků. Nej závažnějším nedostatkem tohoto řešení je nerovnoměrný průběh spalování, který je způsoben tím, že spaliny proudí zdola nahoru celou vrstvou paliva. Lokální topidla s popsaným uspořádáním proto mají poměrně vysoký podíl plynného nedopalu a špatnou regulovatelnost výkonu. Z tohoto důvodu se řada výrobců snaží vyvinout a uvést na trh nízkovýkonné lokální topidlo s tzv. spodním odhoříváním, podobně jako je tomu u některých roštových nebo zplyňovacích kotlů. Tento princip však vyžaduje dvoukomorové uspořádání, které je podstatně složitější a nákladnější.

Doposud známé principiálně nejpokročilejší nízkovýkonné lokální topidlo se spodním odhoříváním sestává se ze zplyňovací komory, nejčastěji tvaru kvádru, v jehož stěně je ve spodní části umístěn vodorovně podlouhlý průchod, který pokračuje krátkým mísícím kanálkem do spalovací komory. Spalovací komora má rovněž λ tvar kvádru a je umístěna tak, že má jednu stěnu, tzv. přepážku, společnou se zplyňovací komorou. Sekundární vzduch se přivádí dutinou v přepážce a ústí zhora řadou otvorů do mísícího kanálku. Vnitřní stěny zplyňovací komory jsou ze žáruvzdorného izolačního materiálu.

Toto uspořádání umožňuje podstatně kvalitnější spalování, avšak doposud nebylo uspokojivě konstrukčně vyřešeno alespoň do té míry, aby doznalo širšího uplatnění. Problematickou částí tohoto uspořádání je zejména přepážka, oddělující zplyňovací a spalovací komoru. U většiny současných řešení je tato přepážka tvořena jednoduchou deskou ze žáruvzdorné keramiky. Nevýhodou tohoto řešení je malá odolnost přepážky proti mechanickému poškození, které hrozí zejména při přikládání paliva. Mechanické rázy při přikládání namáhají keramickou desku na ohyb. Tahové napětí, vznikající při ohybu, se navíc sčítá s teplotním pnutím, které je úměrné tloušťce stěny. Protože pevnost keramických materiálů v tahu je malá, není možné vytvořit dostatečně velkou keramickou přepážku, která by zároveň byla dostatečně odolná proti mechanickému poškození. Velikost přepážky však do značné míry určuje rozměry obou komor. Zplyňovací komora je u tohoto řešení příliš dlouhá a nízká a má malý objem. Dalším problémem, který nebyl doposud uspokojivě vyřešen, je přívod sekundárního vzduchu. Nejčastěji je tento přívod proveden vodorovnou dutinou v keramické

-1CZ 4770 Ul stěně přepážky, umístěnou těsně nad mísícím kanálkem, do kterého ústí řadou otvorů. Nedostatkem tohoto řešení je to, že přepážka je v místě dutiny zeslabena, což ještě více snižuje její odolnost proti mechanickému poškození.

Nedostatky současných řešení dvoukomorového uspořádání jsou tak závažné, že naprostá většina výrobců nízkovýkonných lokálních topidel dává dosud přednost klasickému jednokomorovému uspořádání .

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje přepážka pro lokální topidlo na dvoustupňové spalování pevných paliv a pro oddělení zplyňovací a spalovací komory, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze dvou v odstupu od sebe umístěných vnějších stěn, které jsou na své vnější ploše obloženy žároizolačním obkladem a jejichž horní hrany.jsou spojeny horní stěnou. Vnější stěny jsou alespoň po části své délky ve své spodní části spojeny spodní stěnou s řadou otvorů. Mezi oběmi vnějšími stěnami, horní stěnou a spodní stěnou je vytvořen vnitřní prostor, v němž je umístěna v odstupu od obou vnějších stěn alespoň jedna vnitřní stěna, která je svojí spodní hranou umístěna na spodní desce.

Podle výhodného provedení je výška vnitřní stěny menší než výška vnějších stěn. Vnější stěny a vnitřní stěna jsou spojeny se spodní stěnou po celé své délce a spodní stěna spojuje spodní hrany vnějších stěn. Mezi bočními hranami vnějších stěn, horní stěny a spodní stěny je vytvořen otvor sekundárního vzduchu.

Podle dalšího výhodného provedení je každá vnější stěna ve své spodní části směrem od spodní hrany opatřena obdélníkovým výřezem. Vnější stěny jsou spojeny spodní stěnou po celé délce horních hran obdélníkových výřezů a boční hrany vnějších stěn jsou po celé své délce spojeny vnějšími svislými pásky a boční hrany obdélníkových výřezů jsou spojeny vnitřními pásky, mezi jejichž horní hranou a horní stěnou je vytvořena mezera. Mezi spodními hranami vnějších pásků a spodními hranami obou vnějších stěn je vytvořen otvor sekundárního vzduchu. Vnitřní stěna je umístěna mezi vnitřními pásky a její horní hrana leží ve stejné vodorovné rovině jako horní hrany vnitřních pásků.

Podle dalšího výhodného provedení je šířka spodní stěny větší než vnější vzdálenost vnějších stěn a tím vzniklé přesahující okraje spodní stěny jsou tvořeny opěrným osazením pro žároizolační obklad vnějších stěn.

Podle dalšího výhodného provedení jsou obě vnější stěny a vnitřní stěna svislé a vzájemně rovnoběžné.

Podle dalšího výhodného provedení je vnitřní stěna a plocha obou vnějších stěn opatřena žebry nebo výstupky.

Uvedené řešení umožňuje jednoduchým a levným způsobem vytvořit v podstatě libovolně velkou spalovací a zplyňovací komoru, aniž by byla ohrožena pevnost a trvanlivost přepážky, která odděluje obě komory. Vnější povrch dvojité stěny zároveň vytváří

-2CZ 4770 U1 opěrnou plochu pro žároizolační obklad obou komor, takže mechanické rázy při přikládání namáhají žároizolační obklad pouze tlakem. Životnost žároizolačního obkladu a tím i celého lokálního ; topidla se tak prodlužuje.

Výhodou navrženého řešení je, že umožňuje dostatečně předehřát sekundární vzduch ve vnitřním prostoru přepážky. Řešení umožňuje zvýšit intenzitu předehřevu vzduchu umístěním dalších vnitřních stěn nebo žeber do vnitřního prostoru přepážky. PředeT hřevem vzduchu se zároveň vnější stěna ochlazuje, což umožňuje použití cenově dostupných materiálů, jako například ocelových plechů běžných jakostí. Další předností navrhovaného řešení je i úspora drahých žáruvzdorných materiálů.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresů, na kterých znázorňuje obr. 1 řez lokálním topidlem, obr. 2 axonometrický pohled na první příklad provedení přepážky, obr. 3 čelní, boční a spodní pohled na přepážku z obr. 1, obr. 4 axonometrický pohled na druhý příklad provedení přepážky a obr. 5 čelní, boční a spodní pohled na přepážku z obr. 4.

Příklady provedení technického řešení

Lokální topidlo výkonu do 25 kW na dvoustupňové spalování pevných paliv s vysokým obsahem prchavé hořlaviny, zejména kusového dřeva, je určeno zejména pro vytápění a sestává podle obr. 1 až 3 z tělesa, které má ve svém vnitřním prostoru vytvořenu zplyňovací komoru 1 a spalovací komoru 2, které jsou vzájemně odděleny svislou přepážkou 14., pod jejímž spodním okrajem a tělesem je vytvořen mísící kanálek 12., který propojuje obě komory i, 2. Vnitřní stěny zplyňovací komory 1 a spalovací komory 2. jsou obloženy žároizolačním obkladem 8. Ve spodní části zplyňovací komory « 1 je umístěn rošt 6, pod nímž je umístěna popelníková zásuvka 7, v jejímž čele je vytvořen přívod 16 primárního vzduchu. Přepážka 14 je vytvořena ze dvou vzájemně rovnoběžných a v odstupu od sebe umístěných kovových vnějších stěn 3, které jsou na své vnější ploše opatřeny žároizolačním obkladem 8 a na své vnitřní ploše jsou opatřeny žebry nebo výstupky. Každá vnější stěna 3 je vytvořena ze svislého plechu 17 obdélníkového tvaru. Horní hrany obou svislých plechů 17 jsou spojeny prostřednictvím vodorovné horní stěny 18., tvořené vodorovným páskem. Ve vnitřním prostoru 10, vzniklém mezi oběmi vnějšími stěnami 3_ a vodorovnou horní stěnou 18 je umístěna v odstupu od obou vnějších stěn 2 vnitřní stěna 4., tvořená obdélníkovým plechem. Výška vnitřní stěny 4 je menší než výška vnějších stěn 2· Vnitřní stěna 4 je rovnoběžná s vnějšími stěnami 2· Spodní hrany vnějších stěn 2 ^a vnitřní stěny 4 jsou po celé délce spojeny prostřednictvím vodorovné spodní stěny 19, tvořené vodorovným plechem s řadou otvorů 5, jehož šířka je větší než vnější vzdálenost svislých plechů 17., čímž vznikají na vnější straně obou svislých plechů 17 přesahující okraje vodorovné spodní stěny 19., které vytvářejí opěrné osazení 13 pro žároizolaóní obklad 8, obklopující vnější plochu vnějších stěn 2· Přepážka 14 je umístěna do tělesa lokálního topidla tak, že mezi oběmi bočními hranami přepážky 14 a oběmi bočními stěnami tělesa jsou vytvořeny mezery pro přívod sekundárního vzduchu do otvoru

-3CZ 4770 Ul sekundárního vzduchu, vytvořeného po celé boční stěně přepážky 14·

V horní části tělesa je nad spalovací komorou 2 a přepážkou 14 umístěn vodorovně výměník 11 tepla, nad nímž je umístěno odtahové hrdlo 9. Vnitřní plocha přední stěny tělesa je spojena s vodorovnou horní stěnou 18 vodorovným překladem, v němž je vytvořena zkratovací klapka 15. V přední stěně tělesa jsou pod vodorovným překladem umístěna přikládací dvířka 20., která ústí do zplyňovací komory 2·

Přepážka 14 podle obr. 4a 5 je téměř shodná s přepážkou 24 podle obr. 2 a 3 a rovněž je tvořena horní stěnou 18 a dvěmi vnějšími stěnami 2, tvořenými svislými plechy. Každá vnější stěna 2 je ve své spodní části směrem od spodní hrany opatřena obdélníkovým výřezem. Horní hrany obou obdélníkových výřezů jsou vzájemně spojeny vodorovnou spodní stěnou 22, tvořenou vodorovným plechem s řadou otvorů 5. Boční hrany vnějších stěn 2 jsou po celé své délce spojeny svislými vnějšími pásky 23. Boční hrany obdélníkových výřezů jsou spojeny svislými vnitřními pásy 22, jejichž výška je menší, než je výška vnějších pásků 23 . čímž je mezi horní hranou obou vnitřních pásků 22 a horní stěnou 18 vytvořena mezera. Mezi spodními hranami vnitřních a vnějších pásků 22, 23 a spodními hranami obou vnějších stěn 2 je vytvořen otvor 21 sekundárního vzduchu. Vnitřní stěna 4 je umístěna mezi vnitřními pásky 22 a její horní hrana leží ve stejné vodorovné rovině jako horní hrany vnitřních pásků 22.

Obsluha lokálního topidla podle prvního příkladu provedení je stejná jako u obdobných zařízení. Při otevřené zkratovací klapce 15 se rozdělá na roštu 6 oheň a po rozhoření se zplyňovací komora 2 naplní palivem a zkratovací klapka 15 se uzavře. Primární vzduch proudí přívodem 16 primárního vzduchu skrz rošt 6 do zplyňovací komory 2, kde se jeho účinkem palivo zplyňuje. Vznikající plyn proudí do mísícího kanálku 12 , kde se mísí se sekundárním vzduchem. Hořící plyn prochází spalovací komorou 2 a předává svoje teplo výměníku 11 tepla. Ochlazené spaliny jsou odváděny odtahovým hrdlem 9 do komína. Sekundární vzduch se přivádí otvory 21 sekundárního vzduchu do vnitřního prostoru 10 a vstupuje řadou otvorů 5 do mísícího kanálku 12. Průchodem vnitřním prostorem 22 se sekundární vzduch předehřívá a zároveň tak vnější stěnu 2 ochlazuje. Intenzivní tepelný tok, směřující do spodní stěny 22 opatřené řadou otvorů 2, je odváděn kondukcí do svislých plechů 17 a do vnitřní stěny 4. Vnitřní stěna 4 kromě toho přijímá sálavý tok ze svislých plechů 17 a předává jej konvekcí sekundárnímu vzduchu. Tím zlepšuje chlazení svislých plechů 17 a zvyšuje intenzitu předehřevu sekundárního vzduchu.

U řešení podle druhého příkladu provedení je funkce shodná s tím rozdílem, že sekundární vzduch se přivádí otvory 21 sekundárního vzduchu ve dně přepážky 14 a proudí průřezy mezi vnitřními a vnějšími pásky 22, 23. Relativní rychlost vzduchu se obtékáním vnitřních pásků 22 zvyšuje a tím se zvyšuje i intenzita předehřevu sekundárního vzduchu a zlepšuje se chlazení vnějších stěn

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Přepážka pro lokální topidlo na dvoustupňové spalování pevných paliv pro oddělení zplyňovací a spalovací komory, vyznačující se tím, že sestává ze dvou v odstupu od sebe umístěných vnějších stěn (3), které jsou na své vnější plose obloženy žároizolačním obkladem (8) a jsou alespoň po části jedné své délky spojeny stěnou (19).
2. 2. Přepážka pro lokální topidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější stěny (3), jsou alespoň v částí své délky ve své spodní částí opatřeny opěrným osazením (13) pro žároizolační obklad (8) vnějších stěn (3).
3. 3. Přepážka pro lokální topidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi vnějšími stěnami (3) je umístěna nejméně jedna vnitřní stěna (4), která může být opatřena žebry (24).
4. 4. Přepážka pro lokální topidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřní prostor (10) je rozčleněn systémem přepažení (25) a nebo vnější stěny (3) jsou opatřeny žebry (24).