FI57020B - Braennareldad vaermepanna - Google Patents

Description

ESF*1 [B] (11)KUULUTUSjULKAISU „

Ma LJ ' } UTLÄGGN I NGSSKRI FT 3/020 fggS c (45) Pater, ttl uyönn·? ’uty 12 25 1920 ^ ^ (51) Kv.lk.Vlnt.CI.* P 24 H 1/28 SUOMI — FINLAND (21) ’“•"«•h»'»»*·· — P»t.nt»n«öknlnj 2907/72 (22) Hakamltpiivi —Ameknlngidag 20.10.72 ' (23) AlkupMvl—GHtighatadag 20.10.72 (41) Tullut julkiMkil — Bllvlt offartllg 2U.0U.73 _ . . (44) Nlhtlvlkslptnon |a kuuUulkalaun pvm. — .

Patent· och registerstyrelsen Antekan utlagd och utl.tkriftan publkarad 31 · 01.80 (32)(33)(31) Pyydetty atuoikau* —Begird prloritat 23-10.71 01.08.72 Saksan Liittotasavalta-Förbunds-republiken Tyskland(DE) P 2152856.3, P 2237759-9 (71) Gustav Ospelt, Hovalwerk Aktiengesellschaft, FL-9U90 Vaduz,

Liechtenstein(LI) (72) Wolfgang Kunkel, Triesen, Liechtenstein(Ll) (7U) Oy Jalo Ant-Wuorinen Ah (5U) Poltinlämmitteinen läjmidtyskattila - Brännareldad värmepanna Tämä keksintö koskee poltinlämmitteistä lämmityskattilaa, joka on varustettu vaakasuoralla kattilavesivaipalla, jonka ympärys on yläosaltaan puolisylinteri ja joka ympäröi kattilatilaa, jonka etupää on suljettu kannella ja takapää kattilavesivaipan päätyseinämällä ja jonka yläosaan on sijoitettu makaavaan asentoon, yläosansa kehältä puolisylin-terimäinen sisävesivaippa, jonka läpi kulkee aksiaalisuuntaisia savu-kaasukanavia, jotka ovat sisävesivaipan etupäässä avoimia sekä sisä-vesivaipan takapäässä yhdistetyt lämmityskattilan savukaasukanavaan.

Tunnetuille ja käytössä oleville tämän tapaisille lämmityskatti-lakonstruktioille on tunnusomaista, että niiden kattilavesitilan vast, kattilavesivaipan poikkileikkaus on yleensä pyöreä, jonka tilan alaosassa sijaitsee vaakasuora poltinkammio, jonka ylempi kehäpuolikas on kokonaan tai osittain savukaasukanavien ympäröimä, jotka lävistävät poltinkammion yläpuolella olevan kattilavesivaipan osan poltinkam-mion pituussuunnassa. Suljetussa poltinkammion päässä suuntaansa muuttavat palamiskaasut virtaavat poltinkammiossa takaisin avonaiseen poltinkammion päähän, jossa ne avonaisen poltinkammion edessä olevan yli-virtauskammion kautta, joka on suljettu poltinta kannattavalla kannella, johdetaan kattilaveden ympäröimään ja jälkilämmityspintoina vai- 2 57020 kuttaviin putkenmuotoisiin savukaasukanaviin. Tämän tapaisen kaasun-ohjauksen avulla saavutettavissa olevan suuren kattilatehon takia käytetään aikaisemmin mainitun tapaisista lämmityskattiloista käytännössä myös nimitystä suurtehokattila.

Edellämainitunlainen suurtehokattila, kun se halutaan asentaa jo valmiina olevaan rakennukseen ja on siis kuljetettava normaalin oven kautta tai myös portaikkojen kautta, aiheuttaa huomattavia vaikeuksia tai jopa ylitsepääsemättömiä esteitä, mikä johtuu suuren kattilatehon edellyttämästä konstruktiivisesta kattilaleveydestä. Tunnettujen suurtehokattiloiden hinta on myös epäedullinen. Ylivirtaustilan sulkeva kansi on lisäksi savukaasukanaviin virtaavien palamiskaasujen takia alttiina hyvin korkeille lämpötiloille, jotka ovat n. 900-1000°C, mikä vaatii hyvin paksun kansieristyksen, joten kansi erikoisesti suurissa kattilatehoissa on hyvin kallis ja myös hyvin painava. Tosin voivat poltinkammion seinämät olla valmistetut normaalista työstämät-tömästä kattilateräksestä, jossa toisin sanoen ei ole pintaprofiloin-tia. Kuitenkin on välttämätöntä, jotta saataisiin aikaan taloudellinen kattilateho, että savukaasukanavista muodostetut jälkilämmityspin-nat muodostavat puolet tai enemmän kattilan kokonaislämmityspinnasta ja ovat valmistetut työstetystä kattilateräksestä, jossa on pintapro-filointi, joka on oleellisesti kalliimpaa kuin työstämätön, sileä kattilateräs.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan edellämainitunlainen suurtehokattila, joka ratkaisee mainitun kuljetusongelman, joka yksinkertaisilla rakenteellisilla toimenpiteillä ja menetelmillä parantaa palamiskaasujen ohjausta ja lämmön hyväksikäyttöä ja joka voidaan valmistaa vähäisillä materiaalikustannuksilla ja joka myös tuo mukanaan painonsäätöä.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti ensikädessä siten, että kattilavesivaipan ylempään puolisylinterimäiseen tilaan on sijoitettu oleellisesti samakeskeisesti sisävesivaippa, joka muodostaa kattilavesivaipan kanssa poikkileikkaukseltaan ympyränkaaren muotoisen välitilan, ja että sisävesivaippa on yhdistetty takapäästään syöttö-vesiyhteellä kattilavesivaipan takapäätyseinämään sekä etupäänsä korkeimmassa kohdassa putkiyhteellä kattilavesivaippaan sekä sijoitettu etupäätään kohti nousevaksi.

Keksinnön edut ja muut tunnusmerkit esitetään lähemmin viitaten piirustukseen, jossa on esitetty erilaisia rakenne-esimerkkejä keksinnön mukaisesta lämmityskattilasta, jossa 3 o / O 2 u kuvio 1 esittää ensimmäistä rakenne-esimerkkiä pystysuorana leikkauksena, kuvio 2 poikkileikkausta kuvion 1 viivaa II-II pitkin, kuvio 3 poikkileikkausta lämmityskattilasta, joka on varustettu eräällä toisella savukaasukanavarakenteella, kuvio 4 erästä toista lämmityskattilan rakenne-esimerkkiä pystysuorana pituusleikkauksena, ja kuvio 5 poikkileikkausta kuvion 4 viivaa V-V pitkin. Lämmityskattila on varustettu vaakasuoralla kellonmuotoisella kattilavesivaipalla ja kattilavesivaipan ympäröimän kattilatilan yläosassa olevalla erikoisella, oleellisesti vaakasuoralla lieriömäisellä sisäänrakennetulla sisävesivaipalla, jolla voi olla mielivaltainen poikkipintamuoto. Kuvioissa 1-3 on lieriömäisellä sisävesivaipalla 2 sylinterin muoto ja kattilavesivaippa 1 ympäröi suurin piirtein soikean muotoista kattilatilaa, jonka suurin halkaisija kulkee pystysuoraan ja jonka yläpuolikkaaseen sylinterinmuotoinen lieriö 2 on sijoitettu. Lieriön 2 takapääty on vettä johtavassa yhteydessä kattila-vesivaipan 1 vesijäähdytetyn takaseinämän 3 kanssa, jossa savukaasu-hormi 4 ja lämmityskattilan paluuputki 5 sijaitsevat. Lieriön 2 etu-pääty sijaitsee välimatkan päässä kannesta 7, joka kannattaa poltinta 6 ja joka on poistettavissa tai oven tavoin käännettävissä. Lieriön 2 vesitilan läpäisevät aksiaalisesti kulkevat savukaasuputket 8, jotka lieriön etupäädyssä ovat avonaiset ja lieriön takapäädyssä johtavat savukaasuhormin 4 sisään. Putket 8 voivat olla sylinterinmuotoisia putkia tai kuvion 3 mukaisesti litteitä putkia 16 ja ovat tarkoituksenmukaisesti varustetut sopivalla, lämmönsiirtoa edistämällä pintaprofi-loinnilla. Kattilatilan alapuolikkaassa sijaitsee varsinainen palamis-tila 9 sen pituussuunnassa avautuvaa poltinta varten.

Keksinnön mukaisen lämmityskattilan eräs oleellinen etu on siinä, että se selitetynlaisen rakenteen ansiosta, edellä mainituista tunnetuista suurtehokattiloista eroten, on todellinen kolmivaihekatti-la, jolloin ensimmäisenä lämmitysvaiheena on kattilatilan varsinaisen palamistilan muodostava alaosa 9. Palamiskaasuja ei tässä tapauk- sessä johdeta kattilatilan suljetusta päästä takaisin tämän varsinai- sen palamistilan puitteissa kattilatilan avonaiseen päähän, josta ne virtaavat suoraan savukaasukanaviin, vaan liekit vast, palamiskaasut virtaavat keksinnön mukaisen lämmityskattilan toisessa lämmitysvaihees-sa sisävesivaipan 2 ympäri ulkopuolisesti alhaalta ylöspäin ja takaosasta etuosaan. Tällöin voi sisävesivaipan 2 ylemmän kehäosan ja 4 S/020 kattilavesivaipan 1 välinen välitila 10 mahdollisesti vielä olla muodostettu siten, että sen vapaa poikkipinta on molemmista sivuosista korkeimpaan osaan päin kapeneva. Vasta kun kaasuvirta on virrannut sisävesivaipan 2 ympäri joutuu se suunnanmuutostilaan 13, joka sijaitsee sisävesivaipan etupäädyn kohdalla, ja josta kaasut virtaavat kolmannen lämmitysvaiheen muodostavaan lämmitysputkistoon 8, jossa ne aina savukaasuhormiin 4 saakka luovuttavat jälkilämpönsä kattilaveteen.

Koska palamiskaasut, ennenkuin ne joutuvat jälkikytkettyyn lämmitys-putkistoon, ovat virranneet lieriönäisen sisävesivaipan ympäri ja koska tästä syystä kattilatilan kansi joutuu alttiiksi n. 150-200°C alemmalle lämpötilalle kuin edellä selitetyssä tunnetussa suurtehokatti-lassa, on keksinnön mukaisella lämmityskattilalla se lisäetu, että kansieristys kattilatilan yläosassa voi olla huomattavasti ohuempi, joten kansi voidaan valmistaa oleellisesti halvemmalla ja kevyemmäksi kuin ennen. Eräs toisesta lämmitysvaiheesta johtuva lisäetu on siinä, että oleellisesti enemmän lämmityspintaa lämmityskattilassa, nimittäin ensimmäisen ja toisen lämmitysvaiheen lämmityspinnat, voidaan valmistaa normaalista kattilateräksestä ja siten halvemmin kuin tunnetuissa suurtehokattiloissa. On osoittautunut, että keksinnön mukaisessa lämmityskattilassa putkiston 8 osalta selvitään n. 30 %:lla käsitellyistä lämmityspinnoista, kun taas tunnetuissa suurtehokattiloissa tarvitaan n. 60 % käsiteltyjä lämmityspintoja vast, kattilaterästä. Tämä merkitsee sitä, että keksinnön mukainen lämmityskattila samansuuruisella teholla voidaan valmistaa entistä halvemmalla. Keksinnön mukaisen suurtehokattilan rakenteesta johtuen syntyy myös edullinen säteily-pinta-konvektionpintasuhde, so. enemmän palamislämmön säteilyvaihtoa kattilaveteen.

Lieriö 2 sijoitetaan ja muotoillaan edullisesti siten, että se on takapäästä etupäähän päin kaltevasti nouseva ja että sen etupään korkeimmassa kohdassa on putkiyhteys 11 kattilavesivaippaan 1. Täten saadaan aikaan erikoisen hyvä lieriön läpihuuhtelu kattilavedellä siten, että saadaan aikaan suuri lämmönsiirto savukaasuputkista 8 kattilaveteen, mutta jolloin tästä huolimatta ei mitään höyryesiintymiä voi esiintyä. Tässä lämmityskattilarakenteessa on edelleen edullista sijoittaa kattilan poistovesiyhde 12 kattilavesivaipan 1 korkeimpaan kohtaan suoraan putkiyhteyden 11 yläpuolelle. Tämä vaikuttaa erikoisen edullisesti kattilaveden virtaukseen koko lämmityskattilassa.

Lisäksi on edullista että lieriön 2 etupään ja kannen 7 välissä oleva suunnanmuutostila 13 erotetaan vaakasuoran sulkuseinämän 14 avulla sen alapuolella olevasta kattilatilan alaosasta. Täten vältetään 5 ä/020 kaasuvirran kulku polttimen 6 poltinpäästä suoraan jälkikytkettyyn lämmitysputkistoon 8. Sulkuseinämä 14 on, kuten kuvioista 1 ja 2 ilmenee, tehty pääasiassa lieriömäisen sisävesivaipan 2 poikkipintamuo-toa vastaavasti alapuolestaan kaarevaksi. Sulkuseinämä 14 voi ympäröidä lieriön 2 alapuolista kehäpuolikasta, mutta vastaa sopivimmin vain 120° tästä kehäpuolikkaasta. Edullisesti voidaan edelleen lieriön 2 ja kattilavesivaipan 1 välissä olevaan välitilaan 10 sijoittaa vaakasuoria johtoseinämiä 15, jotka liittyvät sulkuseinämään 14 ja jotka kattilavesivaipan takapäätä kohti jättävät yhteyden välitilan 10 ylä-ja alaosan välille vapaaksi siten, että kaasut pakotetaan virtaamaan pitkän matkan virratessaan toisen lämmitysvaiheen läpi varsinaisen palamistilan ja lämmitysputkiston 8 välillä.

Kuvioissa 1-3 esitetyn rakenne-esimerkin soikea poikkipinta soveltuu erikoisesti suurille tehoille, jotka esimerkiksi ovat yli 200 000 lämpöyksikköä/tunti ja joka suuresta kattilatehosta huolimatta vaatii niin pienen poikkipintaleveyden, että lämmityskattila voidaan kuljettaa tavanomaisten ovien ja portaikkojen läpi jo valmiina oleviin taloihin.

Soikeaa poikkipintaa käytettäessä tarvittava suorien pintojen tukeminen sidepulttien tai vastaavien avulla vältetään kuvioissa 4 ja 5 esitetyn rakenne-esimerkin avulla. Kattilavesivaipan 101 muoto on sy-linterimäinen, mikä ei vaadi kattilavesivaipan uiko- ja sisäseinämien vahvistusta ja joka tästä syystä on halvempi valmistaa. Pyöreän kat-tilatilan yläosaan on sijoitettu lieriömäinen sisäänrakennettu si-sävesivaippa 102, jonka poikkipintamuoto on hevosenkengän muotoinen ja joka on avonainen alaspäin. Myös tämä sisävesivaipan muoto koostuu ympyränmuotoisista vast, puoliympyränmuotoisista elementeistä, eikä siitä syystä tarvitse vahvistuksia. Sisävesivaipan 102 etupäätyyn on sijoitettu pistekatkoviivalla esitetty sulkuseinämä 114, joka sisävesivaipan 102 alapintaa vastaavasti on kaareva ylöspäin. Yhdessä kattilavesivaipan 101 sylinterimuotoisen poikkipinnan kanssa on sisävesi-vaipan 102 hevosenkengänmuotoisella poikkipinnalla se etu, että vesi-vaipan 102 koveran alapinnan alapuolelle muodostuu tarpeeksi suuri varsinainen palamistila 109 kattilatilan alaosassa, johon poltin ulottuu. Kuvioissa 4 ja 5 esitetty pyöreä rakennemuoto, joka myöskin saa aikaan hyvin suuren kattilatehon, soveltuu n. 200 000 lämpäyksikköä/ tunti tehoalueelle saakka ilman että se vaatii normaalia oven leveyttä suuremman kattilahalkaisijän.

Kuvion 2 mukaisten sylinterinmuotoisten savukaasuputkien 8 pinta-profilointina voidaan käyttää helposti valmistettavia ripoja, jotka

Claims (11)

1. 6 S/020 ovat painetut putken seinämään sisäänpäin ulkonevasti ja jotka ovat oleellisesti putken kehän suuntaiset. Tällöin on edullista sijoittaa rivat siten, että niiden välit pienenevät savukaasujen virtaussuunnassa. Täten saavutetaan se, että kaasujen turbulenssia voidaan pitkälti ylläpitää kun jäähtyvien kaasujen nopeus pienenee kun ne virtaavat putkien läpi. Vaakasuora sulkuseinämä 14 vast. 114 voi edullisesti olla sijoitettu suoraan kannen yläosan kohdalle, joka sulkee suunnanmuutostilan
2. 13. Tämä yläosa voi kuvion 1-3 mukaisessa soikeassa rakennemuodossa myös olla erillinen kansiosa. Tällöin voi sulkuseinämä edullisella tavalla myös olla keramiikkaosa joka muodostaa ulokkeen kansimuurauk-sessa vast, kansieristyksessä.
3. 1. Poltinlämmitteinen lämmityskattila, joka on varustettu vaakasuoralla kattilavesivaipalla (1, 101), jonka ympärys on yläosaltaan puolisylinteri ja joka ympäröi kattilatilaa, jonka etupää on suljettu kannella (7) ja takapää kattilavesivaipan päätyseinämällä (3) ja jonka yläosaan on sijoitettu makaavaan asentoon, yläosansa kehältä puolisylinte-rimäinen sisävesivaippa (2, 102), jonka läpi kulkee aksiaalisuuntai-sia savukaasukanavia (8), jotka ovat sisävesivaipan etupäässä avoimia sekä sisävesivaipan takapäässä yhdistetyt lämmityskattilan savukaasu-kanavaan, tunnettu siitä, että kattilavesivaipan (1, 101) ylempään puolisylinterimäiseen tilaan on sijoitettu oleellisesti samakes-kisesti sisävesivaippa (2, 102), joka muodostaa kattilavesivaipan kanssa poikkileikkaukseltaan ympyränkaaren muotoisen välitilan (10), ja että sisävesivaippa on yhdistetty takapäästään svöttövesiyhteellä kattilavesivaipan takapäätyseinämään (3) sekä etupäänsä korkeimmassa kohdassa putkiyhteellä (11) kattilavesivaippaan sekä sijoitettu etupää-tään kohti nousevaksi.
4. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmityskattila, tunnet-t u siitä, että kattilavesivaipan (1) muoto on poikkileikkaukseltaan oleellisesti soikio, jonka suurin halkaisija kulkee pystysuoraanpa että sisävesivaippana (2) on ympyrälieriö, joka on sijoitettu soikion ylempään puolikkaaseen, jonka soikion alapuoliskoon poltin johtaa.
5. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmityskattila, tunnet-t u siitä, että kattilavesivaipan (101) poikkipinnan muoto on ympyrämäinen ja sisävesivaipan (102) poikkileikkaus alaspäin avautuvan he-
6. 7 S/02C vosenkengän muotoinen, jonka kovera alapinta yhdessä kattilavesivaipan kanssa rajoittaa kattilatilan alaosaa, palamistilaa, johon poltin johtaa.
7. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmityskattila, tunnet-t u siitä, että kattilan poistovesiyhde (12) on yhdistetty kattila-vesivaippaan, kattilavesivaipan ja sisävesivaipan välillä olevan put-kiyhteen (11) yläpuolelle.
8. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmityskattila, tunnet-t u siitä, että sisävesivaipan ylemmän kehäosan ja kattilavesivaipan välissä olevan välitilan (10) vapaa poikkipinta pienenee molemmilta sivuiltaan korkeimpaan osaansa päin.
9. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmityskattila, tunnet-t u siitä, että sisävesivaipan etupään ja kannen, joka sulkee kattilatilan, välissä on suunnanmuutostila (13), joka on vaakasuoran sulku-seinämän (14, 114) avulla erotettu alla olevasta kattilatilan alaosasta, palamistilasta.
10. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen lämmityskattila, tunnet-t u siitä, että välitila (10), sopivimmin sisävesivaipan pituuskes-kiviivan korkeudella, on varustettu vaakasuorilla johtoseinämillä (15), jotka liittyvät sulkuseinämään (14, 114) ja jotka pituussuunnassaan ja/tai sisävesivaipan takapäässä jättävät vapaaksi läpivirtauspoikki-pinnaltaan ennalta määrätyn yhteyden välitilan (10) ylä- ja alaosan välille.
11. 1. Brännareldad värmepanna med en horisontell pannvattenmantel (1, 101) med en halvcylinderformig Övre omkrets och som omger ett pann-rum vars främre ände är tillsluten av en käpa (7) och bakre ände av pannvattenmantelns ändvägg (3), och i vars Övre del är i liggande ställning anord-nad en inre vattenmantel (2, 102) med en halvcylinderformig Övre omkrets genom vilken axiala rökgaskanaler (8) är förda, som är öppna i den främre änden av den inre vattenmanteln och vilka i den bakre delen av den inre vattenmanteln är anslutna tili värmepannans rökgasfäng, kännetecknad därav, att i detövre halvcylinderformiga rum-met av pannvattenmanteln (1, 101) är anordnad, i huvudsak koncentriskt, den inre vattenmanteln (2, 102) som tillsammans med pannvattenmanteln bildar ett tili sitt tvärsnitt cirkel bagformigt mellanrum (10), och att den inre vattenmantelns bakre ände medelst en pannvattenstuts är ansluten tili pannvattenmantelns bakre ändvägg (3) samt vid den främre ändens högsta