FI122176B - Tulisija - Google Patents

Description

TULISIJA KEKSINNÖN ALA

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-5 osassa määritetty tulisija.

KEKSINNÖN TAUSTA

Suuri lämmönvarauskapasiteetti sekä pitkä ja tasainen lämmönluovutus ovat ominaisuuksia, jotka ovat tulleet 10 yhä tärkeämmiksi erilaisissa varaavissa tulisijoissa. Myös nopeasti lämmittävissä kamiinoissa on ryhdytty käyttämään varaavia massoja, joilla tasoitetaan ja pidennetään lämmönluovutusta. Etenkin käytettäessä tehokkaita ja täydellisesti polttavia arinarakenteita on 15 huomattu, että niin kutsutut yläpalotilat tai toi-siopalokammiot tulipesien nielujen yläpuolella ovat turhia tiloja, joissa ei enää tapahtu minkäänlaista palamista. Näin on kehitetty erilaisia varaavia massa-rakenteita, jotka sijoitetaan tulipesän päälle ja joi-20 den kautta ja läpi kuumat savukaasut johdetaan niiden sisältämän lämmön varaamiseksi massoihin.

Lämpöä varaaviin massoihin on pyritty järjestämään tasaisesti savukanavia niin, että virtausvastukset oli-25 sivat niissä yhtä suuria ja näin massat saataisiin varaamaan tasaisesti ja tehokkaasti savukaasujen lämpöä, o Tarkoissa mittauksissa on kuitenkin havaittu, että sa-

<M

^ vukaasujen pyörteisyys palotilassa ja ylöspäin johta- ^ vassa nielussa vaikuttaa siihen, että massat eivät va- o ^ 30 raudu tasaisesti. Kuumat savukaasut eivät jakaudu g aluksi tasaisesti koko varaavan massan alueelle. Näin kuumemmalle varaavan massan alueelle syntyy heti aluk-

CD

si voimakkaampi alipaine ja voimakkaammat virtaukset, 2 jotka edelleen kiihdyttävät virtauksia ja lämpötilan 0X1 35 nousua lisäten varaavan massan eri alueiden lämmönva- rauspintojen lämpötilaeroja.

2 Näin varaavan massan eri alueille voi syntyä suuriakin lämpötilaeroja, joiden vaikutuksesta osa massasta saavuttaa savukaasujen maksimilämpötilan ja osan varaa-vasta massasta lämmönvarauskapasiteetti on vain osit-5 tain käytössä. Lisäksi savukaasujen maksimilämpötilan saavuttavan massan läpi tapahtuu kuumia lämpövirtauk-sia suoraan hormiin ilman lämmön varautumista massoihin ja savukaasujen jäähtymistä.

10 Keksintöön liittyvää tunnettua tekniikkaa on kuvattu hakijan omassa aiemmassa patenttihakemuksessa EP 1376014.

Täten tunnetussa tekniikassa yleensä osa tulisijan 15 lämmönvarauskapasiteetista jää käyttämättä samalla kun osa lämmöstä johdetaan suoraan savuhormiin ja harakoille kaiken johtuessa epätasaisista savukaasuvirta-uksista lämpöä varaavien massojen ympärillä.

20 KEKSINNÖN TARKOITUS

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt tunnetun tekniikan epäkohdat. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudenlainen tulisijojen lämpöä varaavien massojen yhteydessä käytettävä raken-25 ne tai järjestely, jonka avulla lämpö saadaan varautumaan massoihin tasaisesti niiden koko lämpöä varaavien pintojen alueella.

δ

(M

KEKSINNÖN YHTEENVETO

h» cp o 30 Keksinnön mukaiselle tulisijalle tunnusomaisten seik-

<M

kojen osalta viitataan oheisiin patenttivaatimuksiin, cc Q_ ^ Keksinnön mukaiseen tulisijaan kuuluu ulkovaippa ja co g sen rajaamassa tilassa arinalla varustettu tulipesä, o 35 joka ylöspäin kapenee nieluksi sekä tulisijan yläosan

CVJ

poistokanava savukaasujen ohjaamiseksi hormiin. Nielun 3 ja poistokanavan väliin on järjestetty lämpöä varaava massa, jonka lämmönvarauspintojen kautta on järjestetty kulkevaksi varauskanavia niin, että varauskanavia pitkin nousevista kuumista savukaasuista lämpö pääsee 5 siirtymään lämmönvarauspintojen kautta lämpöä varaa-viin massoihin. Keksinnön mukaisesti varaavan massan alapuolelle kuuluu imuohjaimet ja vastaavasti varaavan massan yläpuolelle injektio-ohjaimet kuumien palokaasujen jakamiseksi tasaisesti varaavan massan lämpöä 10 varaaville pinnoille. Näin hormin vedon aiheuttama alipaine imee imuohjainten ohjaamana ja suuntaamana savukaasut tulipesästä nielun kautta hallitusti ja tasaisesti jakaen lämpöä varaavan massan kaikille läm-mönvarauspinnoille. Samalla tavoin varaavan massan 15 yläpuolella hormin vedon johdosta injektio-ohjaimet yhdistävät ja suuntaavat tasaisesti varaavan massan ympäriltä nousevat savukaasuvirtaukset samansuuntaisina virtauksina poistokanavaan. Samansuuntaiset ja yhdistyvät savukaasuvirtaukset injektioperiaatteen mu-20 kaisesti yhdistyvät ja vahvistavat toisiaan tehostaen näin lämpöä varaavan massan eri puolilta tulevien sa-vukaasuvirtausten nopeuksien yhtäläisyyttä.

Eräässä keksinnön sovelluksessa olennaisesti pys-25 tysuuntainen varauskanava on vaakapoikkileikkauksel- taan rengasmainen siten, että varaavaa massaa on va-rauskanavan sekä keskellä että ulkopuolella. Rengas-^ maisuus voi tarkoittaa pyöreää, kulmikasta tai muulla ^ tavoin mutkittelevaa tai polveilevaa varauskanavan h'- o 30 poikkileikkausta. Olennaista on, että varaavaa massaa ^ on nousevan varauskanavan joka puolella.

X

cc

CL

Edullisesti imuohjaimeen kuuluu vaakaripoja tai vas-gj taavia vaakasuuntaisia siipiä tai levymäisiä ohjaimia,

LO

o 35 joilla savukaasuja ohjataan varaavan massan alapuolel- ^ la vaakasuunnassa. Ripojen määrä voi vaihdella ollen 4 edullisesti 4-10. Liian moni ripa vain vie turhan suuren osan käytettävästä virtauspoikkipinta-alasta.

Eräässä sovelluksessa imuohjaimeen kuuluu vaakaripojen 5 lisäksi nielun alueella pystyripoja, joiden avulla savukaasuja ohjataan ja niiden pyörteilyä rajoitetaan jo nielun alueella eli savukaasujen nousevan liikkeen alueella, jolloin ne kääntyessään vaakaripojen alueelle ovat jo jakautuneita tasaisiksi virtauksiksi.

10

Edullisesti varaavan massan yläpuolella sijaitsevaan injektio-ohjaimeen kuuluu vaakaripoja tai vastaavia vaakasuuntaisia siivekkeitä tai ohjaimia. Näiden avulla varauskanavista varaavan massan päälle nousevat sa-15 vukaasut voidaan kerätä ja ohjata suunnatusti ja ta saisesti kohti poistokanavaa. Kun lisäksi injektio-ohjaimeen kuuluu sopivasti poistokanavan alueella yhdensuuntaisia pystyripoja, saadaan poistokanavaan ja sieltä hormiin muodostumaan yhdensuuntaisia injek-20 tiovirtauksia, jotka vahvistavat ja tasoittavat va- rauskanavan eri osien savukaasuvirtauksia.

Eräässä keksinnön sovelluksessa varauskanavaan kuuluu imuohjaimesta injektio-ohjaimeen ulottuvia jakoseiniä 25 nousevan varauskanavan jakamiseksi useammaksi erilli seksi osakanavaksi. Näin jakoseinillä on yhdistetty imuohjaimen ja induktio-ohjaimen toisiaan vastaavat i- vaakarivat, jolloin nielusta poistokanavaan ulottuu ^ toisistaan erilliset savukaasujen virtauskanavat. Kun h-· o 30 savukaasut jaetaan osavirtauksiin ja yhdistetään suo- cm rien ja tasaisten virtausten alueilta nielussa ja g poistokanavassa, saadaan lämpöä varaavan massan kai-

CL

kille lämmönvarauspinnoille tasainen ja yhtenäinen sa-^3 vukaasuvirtaus.

LO

o 35

Keksinnön mukaisella tulisijalla saavutetaan merkittäviä etuja tunnettuun tekniikkaan verrattuna. Keksintö 5 mahdollistaa kuumien savukaasuvirtausten tasaisen jakamisen lämpöä varaavan massan kaikille lämpöä varaa-ville pinnoille. Näin keksinnön avulla saadaan tulisijan koko lämmönvarauskapasiteetti käytetyksi tehok-5 kaasti hyödyksi. Edelleen keksintö mahdollistaa puhtaan ja täydellisen palamisen yhteydessä mahdollisimman hyvän kokonaishyötysuhteen.

KUVALUETTELO

10 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 on pystypoikkileikkaus eräästä keksinnön mukaisesta tulisijasta, kuva 2 on vaakaleikkaus kuvan 1 lämpöä varaavasta mas-15 sasta, kuva 3 on vaakaleikkaus kuvan 1 nielusta, kuva 4 on vaakaleikkaus kuvan 1 tulipesästä ja kuva 5 esittää keksinnön erästä yksityiskohtaa.

20 KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

Kuvan 1 keksinnön mukaiseen tulisijaan kuuluu ulko-vaippa 1, joka tässä sovelluksessa on vuolukiveä, mutta jonka materiaali voi vapaasti vaihdella tulisijan haluttujen rakenteellisten, toiminnallisten ja ulko-25 näöllisten ominaisuuksien mukaan. Ulkovaipan sisäpuolella on myös vuolukivestä tehty tulisijan sisävaippa -1- 15, jolla on muodostettu tuhkatilan 16 seinät arinan 2 cm alapuolella, tulipesä 3 arinan yläpuolella sekä ylä- i ^ osan lämpöä varaavan massan reunaosat 17. Myös nämä i o 30 rakenteet voivat materiaaliltaan vaihdella eri sovel- c\i x luksissa. Esimerkiksi yläosan lämpöä varaavan massan cc reunaosat 17 voidaan korvata metallivaipalla, jolloin σ> tulisija on perinteinen nopeasti lämpiävä kamiina, kun co g vielä ulkovaippa 1 tehdään metallista, o 35

(M

6

Tulipesa 3, jonka poikkileikkaus on esitetty kuvassa 4, kapenee yläosassa poikkileikkaukseltaan pyöreäksi nieluksi 4, minkä jälkeen nielun reunojen 17 varaan on tuettu metallinen tukirakenne 18. Sen päälle on tuettu 5 lämpöä varaava massa 6 eli joukko vuolukivilaattoja, jotka tässä sovelluksessa ovat suorakaiteen muotoisia, kuten kuvan 2 poikkileikkauksesta nähdään. Vuolukivi-lattoja ympäröi rengasmainen savukaasukanava eli va-rauskanava 7, jota pitkin savukaasut pääsevät nouse-10 maan ylöspäin nielusta kohti tulisijan yläosan keskellä olevaa poistokanavaa 5.

Lämpöä varaavan massan 6 alapuolelle tilaan, jossa nielusta 4 nousevat savukaasut jakaantuvat vaakasuun-15 nassa massan 6 reunoille, on sijoitettu imuohjaimet 8. Niihin kuuluu leikkauskuvan 3 mukaisesti vaakaripoja 10 sekä jo nielun 4 alueelle pystyripoja 11, jotka yhdessä muodostavat savukaasuja ohjaavia, rajaavia ja jakavia väliseiniä, joiden avulla savukaasut nielun 20 alueen tasaisesta pystysuuntaisesta nousuvirtauksesta jakaantuvat yhtä voimakkaina ja kuumina lämpöä varaaman massan 6 eri puolille.

Vastaavalla tavalla lämpöä varaavan massan 6 yläpuo-25 lelle savukaasujen virratessa keskelle päin kohti poistokanavaa 5 on järjestetty injektio-ohjaimet 9. Niihin kuuluu varaavan massan 6 päällä olevat vaakari-^ vat 12, joilla varaavan massan 6 ympärillä nousevat

O

^ savukaasut kerätään poistokanavaan 5. Vaakarivat 12 ri.

o 30 jatkuvat poistokanavan 5 alueelle pystyripoina 13, cm jotka suuntaavat yhdensuuntaiset savukaasujen injek- ^ tiovirtaukset hormiin.

CL

^ Edelleen kuten kuvan 2 poikkileikkauksessa on esitet- LO . .

o 35 ty, varaavan massan 6 koko korkeudelle nouseviin va- cm rauskanaviin 7 on sijoitettu jakoseiniä 14 eli metal- lilaippoja. Ne lähtevät imuohjaimen 8 vaakarivoista 10 7 ja päättyvät injektio-ohjaimen 9 vaakaripoihin 12. Näin varaavan massan 6 ympärille tai tarkemmin tämän kuvan sovelluksessa varaavan massan keskelle, kun reunoillakin on varaavaa massaa, on järjestetty erillisiä 5 savukaasujen virtauskanavia, jotka lähtevät erillisinä jo nielun 4 alueelta ja loppuvat ja yhdistyvät vasta poistokanavassa 5.

Kuvassa 5 on tarkemmin esitetty keksinnön mukainen in-10 jektio-ohjain 9 tai vastaavasti toisinpäin käännettynä imuohjain 8. Injektio-ohjaimeen 9 kuuluu levymäinen vaakaripa 12 tai vaakasiipi, jonka korkeus a vastaa olennaisesti sen lämpöä varaavan massan 6 päällä olevan tilan korkeutta, johon se on sijoitettavissa. 15 Edelleem injektio-ohjaimeen 9 kuuluu levymäinen pysty-ripa 13 tai pystysiipi, jonka leveys b on poistokanavan 5 säteen suuruinen. Pystyrivan 13 korkeus c on siten sovitettu, että se ulottuu massan 6 päältä riittävälle ja merkittävälle pituudelle poistokanavaan, ei 20 kuitenkaan välttämättä hormiin eli tulisijarakenteen ulkopuolelle.

Jos injektio-ohjaimet 9 asennetaan kuvan 3 mukaisesti tilan nurkista keskelle yhteen, voivat niiden vaa- 25 kasiipien 12 pituudet d olla yhtä suuria. Siivistä voidaan kuitenkin tarpeen mukaan rakentaa ja keskeltä yhteen hitsata erilaisia kombinaatioita, joissa siipi- ^ en määrä ja niiden väliset kulmat vaihtelevat savu- o ^ kanavien muotojen ja niissä tarvittavien savukaasuvir- cp 30 tausten mukaan. Tällöin vaakasiipien 12 pituudet vaih- ^ televat pystysiipien 13 ollessa kaikissa rivoissa sa- mankokoisia.

Q_ ^ Varaavan massan 6 alapuolelle ja nieluun 4 sijoitettu-

LO

o 35 na kuvan 5 mukainen imuohjain ulottuu varaavan massan ^ ja nielun väliselle koko vaaka-alueelle ja ainakin 8 osalle nielun korkeutta, mahdollisesti koko nielun korkeudelle.

Tällä tavoin lämpöä varaavan massan 6 kaikille lämmön-5 varauspinnoille saadaan yhtä voimakkaat ja samanläm-pöiset savukaasuvirtaukset tulisijan koko lämmityksen ajan. Kun tiedetään tulisijan lämmönvarauskapasiteetti ja sitä vastaava tarvittava poltettava puumäärä, voidaan keksinnön avulla varmistaa, että lämpöä varaavan 10 massan 6 koko lämmönvarauskapasiteetti saadaan käyttöön ja että vältetään lämmityksen aikainen kuumien kaasujen ohivirtaus hormiin.

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyjä esi-15 merkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

20 δ

CVJ

o o

CM

X

cc

CL

CD

CO

LO

O

δ

CM

Claims (7)

1. Tulisija, johon kuuluu ulkovaippa (1) ja sen rajaamassa tilassa arinalla (2) varustettu tulipesä (3), 5 joka ylöspäin kapenee nieluksi (4) sekä tulisijan yläosan poistokanava (5) savukaasujen ohjaamiseksi hormiin, jolloin nielun ja poistokanavan välissä on lämpöä varaava massa(6), jonka lämmönvarauspintojen kautta on järjestetty varauskanavia (7) , tunnettu siilo tä, että varaavan massan (6) alapuolelle kuuluu imuoh-jaimet (8) ja yläpuolelle injektio-ohjaimet (9) kuumien palokaasujen jakamiseksi tasaisesti varaavan massan lämpöä varaaville pinnoille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tulisija, tun nettu siitä, että olennaisesti pystysuuntainen va-rauskanava (7) on vaakapoikkileikkaukseltaan rengasmainen siten, että varaavaa massaa (6) on varauskana-van sekä keskellä että ulkopuolella. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tulisija, tunnettu siitä, että imuohjaimeen (8) kuuluu vaa-karipoja (10), joilla savukaasuja ohjataan varaavan massan (6) alapuolella vaakasuunnassa. 25

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tulisija, t u n - ^ nettu siitä, että imuohjaimeen (8) kuuluu nielun o (4) alueella pystyripoja (11) savukaasujen ohjaamisek- ^ si vaakaripojen (10) alueelle. ° 30 o

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen tulisi-x £ ja, tunnettu siitä, että injektio-ohjaimeen (9) kuuluu varaavan massan (6) yläpuolella vaakaripoja CD 2^ (12) varauskanavista (7) nousevien savukaasujen kerää- ? 35 miseksi ja ohjaamiseksi kohti poistokanavaa (5). CM

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen tulisija, tunnettu siitä, että injektio-ohjaimeen (9) kuuluu poistokanavan (5) alueella pystyripoja (13) yhdensuuntaisten injektiovirtausten muodostamiseksi poistokana- 5 vaan.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen tulisija, tunnettu siitä, että varauskanavaan (7) kuuluu imuohjaimesta (8) injektio-ohjaimeen (9) ulottuvia ja- 10 koseiniä (14) nousevan varauskanavan jakamiseksi useammaksi erilliseksi osakanavaksi. 15 δ (M h-· o o (M X en CL σ> co m o δ (M