FI120987B

FI120987B - Chimney

Info

Publication number: FI120987B
Application number: FI20095031A
Authority: FI
Inventors: Paavo Valkama
Original assignee: Paavo Valkama
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2010-05-31
Also published as: SE534083C2; FI20095031A0; SE0950024L; FI20085069A0; FI20095031A

Description

SAVUPIIPPUCHIMNEY

Keksinnön kohteena on huonetilasta läpiviennin kautta ulos johdettava savupiippu, johon kuuluu savuhormin muodostava 5 sisäputki sitä ympäröivä eristekerros, ulkokuori ja ulkokuoren lämpötilaa alentava jäähdytyskanava sisäputken ja ulkokuoren välissä sekä savukaasun lämpötilalla ohjautuvat venttiiliväli-neet jäähdytysilman virtauksen ohjaamiseksi.The invention relates to a chimney which is led out of a room through a duct, which includes an insulating layer 5 forming a chimney flue, an outer casing and a cooling conduit for lowering the outer casing temperature between the inner casing and the outer casing.

10 Edellä olevan johdannon mukainen savupiippu on tunnettu esimerkiksi julkaisuista EP 299135 ja DE 8531719. Monimutkaisempia ja jopa koneellista vaihtoehtoa edustaa julkaisu US 4545293.A chimney according to the above introduction is known, for example, from EP 299135 and DE 8531719. A more complex and even mechanical alternative is represented by US 4545293.

Jäähdytysilmavirtaus hormin sisällä sisäputken ulkopuolella 15 alentaa huomattavasti ulkokuoren lämpötilaa. Tämä mahdollistaa pienemmän savupiipun poikkileikkauksen tai pienemmät varoetäi-syydet palavaan materiaaliin esimerkiksi läpivienneissä.The cooling air flow inside the chimney outside the inner pipe 15 significantly reduces the temperature of the outer casing. This allows for a smaller chimney cross-section or smaller safety distances for flammable material, for example in passages.

Teräksinen savuhormi eristeineen saadaan halkaisijaltaan melko 20 pieneksi. Siinäkin tulee kuitenkin raja vastaan, kun halkaisijaa pyritään pienentämään ja kun savupiippua käytetään kuumimmassa luokassa (savukaasujen lämpötila yli 600 °C) . Tällöin eristepak-suus kasvaa huomattavan suureksi. Esimerkiksi suomalaisissa rakennusmääräyksissä RakMK E3 on määrätty, että rakennuksen 25 sisäpuolella sijaitsevan savuhormin vapaan ulkopinnan lämpötila saa olla enintään +80°C hormiin yhdistetyn tulisijan jatkuvalla maksimiteholla.The steel chimney flue with its insulation is made quite small in diameter. However, there too, there is a limit when trying to reduce the diameter and when using the chimney in the hottest class (flue gas temperature above 600 ° C). This increases the insulation thickness considerably. For example, the Finnish building regulations RakMK E3 stipulate that the temperature of the free exterior surface of the chimney inside the building 25 must not exceed + 80 ° C at the maximum continuous output of the fireplace connected to the chimney.

Huoneesta karkaava piipun jäähdytyksen jatkuva vuotoilmavirta 30 heikentää lämmityksen energiataloutta.The continuous leakage of air from the barrel cooling from the room 30 reduces the energy economy of the heating.

Hakemusjulkaisu DE 2317972 esittää järjestelmää jäähdytys-kanavalla varustetun piipun yhteydessä. Järjestelmään kuuluu lämpötila-anturi, sähköinen säädin ja toimilaite sekä läppävent-35 tiili jäähdytyskanavan yläpäässä. Lämpötila-anturilla voidaan havaita jäähdytyskanavan ulkopinnan lämpötilan kohoaminen. Tämän perusteella säädin ohjaa läppäventtiilin aukeamaan, 2 jolloin ilmavirtaus kasvaa jäähdytyskanavassa jäähdyttäen ulkovaipan sisäpintaa vain tarvittaessa. Järjestelmän ongelmana on laitetekninen monimutkaisuus ja ulkoisen energian tarve.DE 2317972 discloses a system for a chimney with a cooling duct. The system includes a temperature sensor, an electronic regulator and actuator, and a butterfly valve at the top of the cooling duct. The temperature sensor can detect an increase in the temperature of the outer surface of the cooling duct. On this basis, the controller guides the butterfly valve to open, 2 whereby the air flow in the cooling duct increases, cooling the inner surface of the outer jacket only when necessary. The problem with the system is the hardware complexity and the need for external power.

5 Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada savupiippu, jossa synnytetään tehokas jäähdytysilmavirta yksinkertaisella järjestelyllä vain tarvittaessa. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista. Kun jäähdytysilmavir-taa ohjataan venttiilillä, joka saa voimansa savuhormin muodos-10 tavan putken, edullisimmin teräsputken lämpölaajenemisesta. Jäähdytys saadaan automaattisesti päälle vain silloin, kun sitä tarvitaan hyvin yksinkertaisella järjestelyllä. Järjestelmä toimii sähköttä ja ilman muutakaan ulkoista voimaa.It is an object of the invention to provide a chimney in which an efficient cooling air flow is generated by a simple arrangement only when necessary. Characteristic features of the present invention will be apparent from the appended claims. When the cooling air flow is controlled by a valve that is powered by the thermal expansion of the flue-forming pipe, most preferably the steel pipe. Cooling is only automatically activated when it is needed in a very simple arrangement. The system operates without electricity and without any external power.

15 Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissaThe invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuva la esittää keksinnön mukaisen piipun takan yhteydessä 20 Kuva Ib esittää piipun poikkileikkaustaFigure 1a shows a barrel according to the invention in connection with a fireplace 20 Figure Ib shows a cross-section of a barrel

Kuva 2 esittää piipun läppäventtiiliä kiinni asennossaFigure 2 shows the barrel butterfly valve in the closed position

Kuva 3 esittää piipun läppäventtiiliä auki asennossaFig. 3 shows the barrel butterfly valve in the open position

Kuva 4 esittää jäähdytyksen toimintaa piipussaFigure 4 shows the operation of cooling in the barrel

Kuva 5 esittää erästä toista keksinnön mukaisen savupiipun 25 sovellustaFigure 5 shows another embodiment of the chimney 25 according to the invention

Keksinnön mukainen piippu soveltuu monenlaisten tulisijojen piipuksi. Kun tulisijasta (tässä takka 10, kuva 1) halutaan savuhormi lähtevän suoraan ylöspäin käytetään kuvan la mukaises-30 ti valmispiippua 12, joka on yleensä eristevaipalla ympäröity teräspiippu. Eristeestä huolimatta piipun ulkolämpötila nousee korkeaksi tavanomaisessa piipuissa, mikä hankaloittaa erityisesti läpivientiä 16 välipohjan 15 tms. rakenteen läpi. Palomää-räykset vaativat huomattavan alhaisen pinta-lämpötilan savupii-35 pulle.The barrel according to the invention is suitable for a variety of fireplaces. When the chimney (here fireplace 10, Fig. 1) is to be directed straight up, a ready-made chimney 12 according to Fig. 1a is used, which is usually a steel barrel surrounded by an insulating jacket. In spite of the insulation, the outside temperature of the barrel rises high in conventional barrels, which makes it particularly difficult to penetrate 16 through the midsole 15 or the like. The fire regulations require a remarkably low surface temperature for the flue-35 pellet.

33

Piipun ulkokuoren lämpötilan alentamiseksi piippuun johdetaan ilmaa yhteestä 14, mikä selostetaan tarkemmin jäljempänä. Pienikin virtaus, joka helposti saadaan aikaiseksi luonnonkierrolla, jäähdyttää piipun ulkovaippaa tehokkaasti.In order to lower the temperature of the barrel's outer shell, air is introduced from the barrel 14, which will be described in more detail below. Even the slightest flow, which is easily achieved by the natural cycle, effectively cools the barrel's outer sheath.

55

Kuvan Ib mukaisesti piippuun 12 kuuluu savuhormin 21 muodostava sisäputki 18, välikuori 19, eristekerros 20 ja ulkokuori 22. Nimenomaan ulkokuoren pintalämpötila on palomääräysten mukaan merkittävä vaadittavien suojaetäisyyksien suhteen. Sisäputken 18 10 ja välikuoren 19 väliin muodostettu jäähdytyskanava 17 on keskeinen tekijä, jolla ulkokuoren 22 pintalämpötilaa saadaan alennettua. Yhde 14 sijaitsee 50 - 100 cm läpiviennin 16 alapuolella. Yhde 14 johtaa huoneilmaa jäähdytyskanavaan 17, joka on auki piipun huipulla ulkoilmaan. Tällöin välikuoren 19 ja siten 15 edelleen ulkokuoren 22 lämpötila tulisijaa käytettäessä putoaa huomattavasti siitä, mitä se olisi ilman piipun sisäistä jäädy-tysvirtausta jäähdytyskanavassa 17 sisäputken 18 ja välikuoren 19 välissä. Piipun yläpää on suojattu siten, ettei jäähdytys-kanavaan pääse sadevesi myrskyisälläkään säällä (ei näytetty).As shown in Fig. Ib, the barrel 12 includes an inner tube 18 forming a chimney flue 21, an intermediate shell 19, an insulating layer 20 and an outer shell 22. Specifically, according to fire regulations, the surface temperature of the outer shell must be significant with respect to the required safety distances. The cooling conduit 17 formed between the inner tube 18 10 and the spacer 19 is a key factor in lowering the surface temperature of the outer casing 22. The assembly 14 is located 50-100 cm below the through-pass 16. The unit 14 leads the room air to the cooling duct 17, which is open at the top of the barrel to the open air. Hereby, the temperature of the casing 19 and thus of the further casing 22 when using the fireplace drops considerably from what it would be without the internal cooling flow of the barrel in the cooling passage 17 between the inner tube 18 and the casing 19. The top of the barrel is protected so that no rainwater can enter the cooling duct even in stormy weather (not shown).

2020

Yhteessä 14 eristevaipassa 20 on katko, vaikka ylä- ja alaosa ovat kiinteästi toisiinsa sidottu sopivin kiinnikkein (ei näytetty). Alapuolisella osalla on yläpääty, muodostaen alalai-pan 27, jota vasten ylälaippa 26 painuu sisäputken 18 ollessa 25 kylmä, kuvat 2 ja 3. Venttiili on tällöin kiinni. Kun tulisijaa käytetään, kuumat savukaasut lämmittävät sisäputkea 18, joka lämpölaajenee muutaman millimetrin yhteen 14 alapuolisella pituudella. Ylälaippa 26 on kiinni välikuoressa 19, joka on puolestaan kiinni sisäputkessa 18. Ylälaippa 26 nousee siten 30 ylös alalaipasta 27 sisäputken 18 lämpölaajenemisen johdosta. Samalla tulee esiin rei'ät 24, joiden kautta jäähdytyskanavaan sisäputken 18 ja välikuoren 19 väliin pääsee jäähdytysilmaa, joka lämmetessään aikaansaa voimakkaan vedon.The joint 14 has a break in the insulating jacket 20, although the upper and lower parts are firmly bonded together by suitable fasteners (not shown). The lower part has an upper end, forming a lower base 27 against which the upper flange 26 is depressed when the inner tube 18 is cold, Figures 2 and 3. The valve is then closed. When a fireplace is used, the hot flue gases heat the inner pipe 18, which expands a few millimeters to a length below 14. The upper flange 26 is secured to the spacer 19, which in turn is secured to the inner tube 18. The upper flange 26 thus rises up from the lower flange 27 due to the thermal expansion of the inner tube 18. At the same time, holes 24 are provided, through which cooling air is introduced into the cooling passage between the inner tube 18 and the casing 19, which, when heated, provides a strong draft.

35 Ylälaipalla 26 on tilaa liikkua päätyjen välissä. Eristysvaippa 20 ei lämpölaajene kuin hyvin vähäisessä määrin.35 The upper flange 26 has space to move between the ends. The insulating jacket 20 does not expand very extensively.

44

Yhde 14 on kuvissa 2 ja 3 suojattu esteettisesti suunnitellulla suojalla 32, jolla ei ole mitään teknistä merkitystä, kunhan ei se estä virtausta yhteeseen.The assembly 14 in Figures 2 and 3 is protected by an aesthetically designed shield 32, which is of no technical significance, as long as it does not obstruct the flow into the joint.

5 Kuvan 4 mukaisesti sisäputken 18 kuumeneminen hormissa 21 kulkevien kuumien savukaasujen vaikutuksesta aikaansaa sisäputken laajenemisen, mikä avaa venttiilin yhteessä 14. Tällöin jäähdytysilmaa virtaa sisäputkea ympäröivään jäähdytyskanavaan. Ulkokuoren lämpötila jää alhaiseksi ja voidaan soveltaa helpom-10 pia palosuojamääräyksiä esim. suojaetäisyyksissä .As shown in Figure 4, the heating of the inner tube 18 by the hot flue gases passing through the flue 21 causes the inner tube to expand, which opens the valve at 14. This causes the cooling air to flow into the cooling duct surrounding the inner tube. The temperature of the outer casing remains low and easier fire protection regulations can be applied, eg at safety distances.

Läppäventtiili tai vastaava voidaan luonnollisesti sijoittaa myös piipun yläpäähän, jossa lämpölaajenemisen aikaansaama siirtymä on huomattavasti suurempi kuin edellä esitetyssä 15 esimerkissä. Joka tapauksessa jäähdytyskanavan yläpää on suojattava erityisen hyvin, sillä myrskyisällä säällä sadevesi tulee vaakasuoraan. Piipunhatun 30 lisäksi jäähdytyskanavan 17 yläyh-teeseen kuuluu erityisiä suojia (ei näytetty).Of course, the butterfly valve or the like may also be located at the top of the barrel where the displacement caused by thermal expansion is significantly greater than in the above 15 examples. In any case, the upper end of the cooling duct must be particularly well protected, since in stormy weather the rainwater flows horizontally. In addition to the barrel cap 30, the top connection of the cooling channel 17 includes special shields (not shown).

20 Kuvassa 5 toiminnallisesti samanlaisista osista on käytetty samoja viitenumerolta kuin edellä. Niinpä yhteestä 14 johdetaan jäähdytysilmaa jäähdytyskanavaan 17, joka on muodostettu teräksisen sisäputken 18 ja välikuoren 19 välille. Eristekerros 20 on sijoitettu välikuoren 19 ja ulkokuoren 22 väliin. Sisäputki 18 25 on tässä aivan yhtenäinen ja tavanomainen teräsputki. Välikuori 19 on tässä valmistettu sinkitystä teräspellistä. Sisätiloihin näkyväksi jäävä ulkokuori 22 valmistetaan edullisesti kirkkaasta ruostumattomasta levystä tai muovipinnoitetusta teräspellistä. Yhde 14 käsittää yhden tai useamman aukon ilman johtamiseksi 30 huonetilasta jäähdytyskanavaan 17. Yhteen 14 ympärillä voi olla esteettinen suoja 32 kuten kuvissa 2 - 5 on esitetty.20 In FIG. 5, the same reference numerals as above are used for functionally similar parts. Thus, cooling air is led from the unit 14 to the cooling duct 17 formed between the steel inner tube 18 and the spacer 19. An insulating layer 20 is disposed between the spacer 19 and the outer shell 22. The inner tube 18 25 is here a perfectly uniform and conventional steel tube. The spacer 19 here is made of galvanized sheet steel. The exterior shell 22 which remains visible indoors is preferably made of clear stainless steel sheet or plastic-coated steel sheet. The unit 14 comprises one or more openings for introducing air from the room 30 into the cooling duct 17. The unit 14 may be surrounded by an aesthetic shield 32 as shown in Figures 2-5.

Tarvittaessa sisäputken 18 ja välikuoren 19 välissä käytetään välikkeitä pitämään ilmakanava muodossaan (ei näytetty). Välik-35 keiden laatuun on kiinnitettävä kuitenkin huomiota, ettei ne aikaansaa melua lämpölaajenemisen liikkeestä. Erityisen korkeis- 5 sa piipuissa välikuori sidotaan sellaiselta korkeudelta sisä-putkeen, että sisäputken yläpuolinen korkeus huippuun saakka aikaansaa riittävän lämpölaajenimisvälin.If necessary, spacers are used between the inner tube 18 and the spacer 19 to keep the air channel in shape (not shown). However, care should be taken in the quality of the spacers that they do not produce noise from the thermal expansion movement. In particularly high barrels, the spacer is bonded from such a height to the inner tube that the height above the inner tube to the peak provides a sufficient thermal expansion interval.

5 Läppäventtiili muodostuu piipun yläosaan sadesuojana toimivan ylälaipan 26 ja alalaipan 27 avulla, kun ylälaippa 26 saa käyttövoimansa sisäputken lämpölaajenemisesta. Ylälaippaan 26 liittyy suoja 25, joka estää sadeveden pääsyn ilmakanavaan.5 The butterfly valve is formed at the top of the barrel by a top flange 26 acting as a rain shield and a bottom flange 27 when the top flange 26 is powered by the thermal expansion of the inner tube. Upper flange 26 is provided with a shield 25 which prevents rainwater from entering the air duct.

10 Kuuman sisäputken 18 ympärillä ja sitä vasten voidaan käyttää niin haluttaessa erillistä ohutta kuumaeristekerrosta, mikä rakenne johtanee eristyskerrosten yhteispaksuuden minimiin.10 A separate thin layer of heat insulation may be used around and against the hot inner tube 18, which structure is likely to result in a minimum overall thickness of the insulation layers.

Tavanomaisimmat sisäputken halkaisijat ovat 100 - 150 mm.The most common inner tube diameters are 100-150 mm.

15 Tavanomainen eristyspaksuus on 50 - 60 mm ja ilmaväli 10 - 15 mm. Tavanomaisen sisätiloihin suunnitellun savupiipun kokonais-halkaisijaksi eristyksineen muodostuu siten 250 - 300 mm.15 The usual insulation thickness is 50-60 mm and the air gap 10-15 mm. The overall diameter of the conventional chimney, with its insulation, is thus 250 to 300 mm.

Claims

A chimney (12) which is led out of a room through a passageway comprising an inner pipe (18) forming a chimney flue (21), an insulating layer (20) surrounding it, an outer casing (22) and a cooling conduit (17) reducing the outer casing (22) and the flue gas temperature controlled valve means (26, 24) for controlling the flow of cooling air, characterized in that said valve means comprise a butterfly valve (26, 27) used for thermal expansion of the inner tube (18).

Chimney according to claim 1, characterized in that the inner pipe (18) is a steel pipe. 15

Chimney according to claim 1 or 2, characterized in that the insulating layer (20) is disposed between a separate intermediate layer (19) and an outer layer (22).

Chimney according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the cooling duct (17) is located between the insulating layer (20) and the inner pipe (18).

Chimney according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the butterfly valve (26, 27) is located at the lower end of the cooling duct (17).

Chimney according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the butterfly valve (26, 27) is located at the upper end of the cooling duct (17).

Chimney according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the unit (14) leading to the cooling duct (17) is in a room. 35