FI67443C - Foerfarande foer foerhindrande av att elden utbreder sig i dentill eldstadsrummet i en eldningsanlaeggning foer fast br aesle ledande tillfoerselvaegen samt vaermeanlaeggning foer gnomfoerandet av foerfarandet - Google Patents

Description

1 67443

Menetelmä, jolla estetään tulen leviäminen kiinteää polttoainetta käyttävän lämmityslaitoksen tulipesään johtavassa syöttökanavassa, ja menetelmän soveltamiseen käytettävä lämmityslaitos 5

Keksintö koskee menetelmää, jolla estetään tulen leviäminen kiinteää polttoainetta käyttävän lämmityslaitoksen tulipesään johtavassa syöttökanavassa, ja menetelmän soveltamiseen käytettävää lämmityslaitosta 10 patenttivaatimusten 1 ja 5 pääkäsitteiden mukaan.

Tulen leviäminen syöttökanavassa estetään, kun se ei pääse leviämään tulipesään päättyvän syöttökana-van osan kautta koko syöttökanavaan.

US-patentista 4 181 082 tunnetaan lämmityslai-15 toksen syöttökanavassa syttyneen tulipalon sammuttaminen vedellä. Tätä varten syöttökanavan yläosaan on yhdistetty vesiputki, joka on liitäntäkohdassa suljettu lämpötila-tuntoelimen ohjaamalla venttiilillä. Tuntoelin avaa venttiilin tietyssä lämpötilassa, ja vesi virtaa syöttö-20 kanavaan, jolloin se virtaa tuntoelimen kautta ja jäähdyttää tämän, niin että venttiili sulkeutuu jälleen tietyn lämpötilan alenemisen jälkeen. Tämän rakenteen epäkohtana on, että sekä syöttökanavassa oleva tuli että myös tulipesässä oleva tuli sammuvat, koska tulipesässä oleva 25 polttoaine kastuu tällöin kokonaan. Jos taas tämän välttämiseksi vesivirtausta pienennetään, tuli ei sammu täysin varmasti, koska vain osa polttoainetta tulee kosteaksi. Tämän menetelmän varjopuolena on lisäksi se, että syöttö-kanavaan muodostuu vesihauta, joka voidaan tyhjentää vain 30 puhdistamalla kanava perusteellisesti.

Tämänkertaisella keksinnöllä pyritään siis estämään tulen leviäminen syöttökanavassa, ilman että tulipesässä tapahtuva palaminen sanottavasti häiriytyy.

2 67443 Tämä on ratkaistu keksintöön liittyvän menetelmän osalta patenttivaatimuksen 1 tunnuspiirreosassa esitetyllä tavalla ja laitteen osalta taas patenttivaatimuksen 5 vastaavassa osassa selostetulla rakenteella.

5 Patenttivaatimuksissa 2 - 4 ja 6 - 10 esitetään suositettavia ratkaisuja ja rakenteita keksinnön mukaisesta menetelmästä ja laitteistosta.

Syöttökanavassa olevaan polttoaineeseen (esim. puu) johdettu vesihöyry vaikuttaa kahdella eri tavalla: 10 ensinnäkin se imeytyy tasaisesti koko polttoaineeseen, niin että tämän kosteuspitoisuus nousee. Toiseksi vesihöyry lisää ilman kosteutta syöttökanavassa, joten tuli ei pääse enää leviämään syöttökanavassa. Tulipesässä tapahtuvaan palamiseen ei kuitenkaan liity merkittävää hi-15 dastavaa tekijää, koska lämpötila on siellä hyvin korkea ja sinne tulee myös riittävästi raitista ilmaa, niin että polttoaine, joka on tosin kosteaa, mutta ei kuitenkaan läpimärkää, palaa hyvin.

Vesihöyry voidaan tarvittaessa syöttää keskey-20 tymättömänä toimintona tai ajoittaisina sysäyksinä. Vesihöyryn syöttäminen on kuitenkin tarkoituksenmukaisinta vain silloin, kun tietty syöttökanavan lämpötila ylitetään. Näin käy silloin, jos syöttökanavan päässä oleva polttoaine syttyy tuleen ja tuli alkaa levitä syöttökana-25 vassaä Jos polttoaineena käytetään esim. puuta, niin tällainen tilanne syntyy puun ollessa hyvin kuivaa, jolloin se leviää puuta syötettäessä nopeasti. Jos polttoaineena käytetään taas tuoretta puuta, tulen leviämisnopeus (paluu-palamisnopeus) on pienempi kuin puun syöttönopeus eikä 30 tuli pääse leviämään syöttökanavassa, jolloin etukäteen määrättyä lämpötilaa ei ylitetä. Kun vesihöyryä syötetään ainoastaan etukäteen määrätyn lämpötilan ylittämiseen liittyen, vain liian kuiva polttoaine koostuu tällöin eikä tulen leviämisen estämisen kannalta jo riittävän korkeaa 35 polttoaineen kosteuspitoisuutta lisätä enää tarpeettomasti.

67443

Kun etukäteen määrätty lämpötila on ylitetty, on »edullista muuttaa vain pieni vesimäärä höyryksi sysätyksi ttäin. Vesimäärä mitataan tällöin niin, että tulen leviäminen voidaan estää. Tällöin riittää, että poltto-5 aineena käytettävä puu kostutetaan niin, että tulen leviämisnopeus on pienempi kuin tulen ylläpitämiseen tulipesässä tarvittavan vähimmäispolttoainevirtauksen nopeus. Tällöin on siis kysymyksessä suuruudeltaan sellainen virtaus, joka pidetään yllä silloin, kun lämpöä 10 ei tarvita.

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin oheisen piirustuksen ja siihen liittyvän rakenne-esimerkin avulla.

Piirustuksessa:

Kuva 1 on tasokuva, osittain leikkauksena, kek-15 sinnön mukaisesta lämmityslaitoksesta, ja kuva 2 on pystyleikkaus po. laitteistosta kuvan 1 linjaa II-II pitkin.

Ko. yksikkö on keskuslämmitykseen tarkoitettu puulämmityslaitos, jossa on automaattinen tulipesän 20 täyttö. Laitokseen kuuluu polttopuusäiliö 1, jonka toisen sivuseinämän alaosassa on reunavahvisteinen aukko 2, joka päättyy tulipesään 3 johtavaan syöttökanavaan 4. Säiliössä 1 edestakaisin liikkuva työnnin (ei kuvassa) murskaa puun aukossa 2 ja työntää sen sitten syöttökana-25 vaan 4. Tätä toimintoa selostetaan yksityiskohtaisesti US-patentissa 4 185 567. Tulipesä 3 sijaitsee poltto-kammiossa 5 (ei esitetty lähemmin), jonka yksityiskohdat on esitetty US-patentissa 3 181 082. Vesijohtoverkkoon yhdistetty vesiputki 6 liittyy painekalvon käyttämän 30 venttiilin 7 ja lämmönvaihtimen 8 välityksellä lämmönvaihtimeen 9, jossa vesi höyrystyy. Lämmönvaihtimeen 9 yhdistetty höyrynsyöttöjohto 10 ohjaa näin syntyneen höyryn aukkoon 11, joka on tehty takimmaisen, syöttö-kanavan 4 muodostavan putken (putkia on yhteenä kaksi, 35 12 ja 13) seinämään.

4 67443 Lämmönvaihdin 8 on sijoitettu putken 12 takimmaiseen, putkeen 13 laipalla liitettyyn päähän. Lämmön-vaihdin 8 koostuu putken 12 seinämään kiinnitetystä me-tallilohkosta 14, joka varastoi putkiseinämän siirtämän 5 lämmön ja luovuttaa sen aukon 15 kautta virtaavaan veteen. Lämmönvaihdin 9 on sen sijaan putken 12 etummaisessa, polttokammioon 5 laipalla liitetyssä päässä ja siinä on samoin putken 12 seinämään kiinnitetty metalli-lohko 19, joka varastoi putkiseinämän siirtämän lämmön.

10 Metallilohkoon 19 on hitsattu putki 20, jossa on kierteillä varustettu irrotettava kansi 21* Vesiputki 6 ja höyrynsyttöputki 10 päättyvät tietyllä etäisyydellä lämmönvaihtimen 9 pohjan muodostavan metallilohkon 19 päällä putken 20 yläosaan. Koska putkien 6 ja 10 liitän-15 täaukot on sijoitettu putken 20 yläosaan,ei putken 6 kautta syötetystä vedestä höyrystettäessä erottuva ja putken 20 alaosaan metallilohkoon 19 laskeutuva kalkki pääse tukkimaan liitäntäaukkoja. Kansi 21 voidaan kiertää auki, niin että lämmönvaihdin 9 pystytään puhdista-20 maan, ts. poistamaan siitä kalkki.

Polttokammion seinämän 5 ja putken laippojen sekä molempien putkien 12, 13 laippojen väliin on sijoitettu asbestirengas 16, 16', Rengas 16 estää putken 12 liiallisen kuumenemisen polttokammion seinämän 5 lämmön-25 johtamiseen liittyen ja siten myös tulen leviämisen putkeen 12. Asbestirengas 16' estää puolestaan sen, ettei putken 12 takapää jäähdy liikaa putkeen 13 siirtyvästä lämmöstä johtuen eikä vaikuta haitallisesti lämmönvaihtimen 8 toimintaan, jota selostetaan lähemmin seuraavassa. 30 Veden lämpiäminen lämmönvaihtimessa 8 on tosin toivottua, koska lämmönvaihdin 9 pystyy tällöin kuumentamaan veden nopeammin kiehumispisteeseen ja muuttamaan sen höyryksi.

5 67443 Tämä ei kuitenkaan ole lämmönvaihtimen 8 varsinainen tehtävä, vaan se toimii yhdessä laajenrrasaineen (Dehnstoff). lämpötilantuntoelimen 17 ja kalvoventtiilin 7 kanssa siten, että venttiili avautuu, kun tietty lämpö-5 tila ylitetään, ja sulkeutuu jälleen tietyn vesimäärän virrattua sen läpi. Tätä varten laajennusnesteen sisältävä lämpötilatuntoelin 17 säiliö on sijoitettu lämmön-vaihdinlohkon 14 toiseen aukkoon, joka on yhdensuuntainen aukon 15 kanssa. Kapillaariputki 18 yhdistää tuntoelimen 17 10 kalvoventtiiliin 7, niin että tämä avautuu, kun etukäteen määrätty lämpötila on ylitetty, ja sulkeutuu jälleen, kun ao. lämpötilaraja on alitettu. Koska lämmänvaihti-men 8 läpi virtaava vesi jäähdyttää sen, venttiilin 7 sulkeutumisen aiheuttava lämpötilan aleneminen tapahtuu heti, 15 kun tietty määrä vettä on virrannut lämmönvaihtimen 8 läpi.

Laitteen toiminta: Säiliössä 1 sijaitseva työnnin työntää työ-iskullaan polttoaineen (puun) aukkoon 2, murskaa sen 20 siellä sekä työntää murskeen sitten edelleen syöttökana-vaan 4. Työntimen iskutaajuus ja siitä riippuva poltto-ainevirtaus säädetään keskuslämmityslaitteiston lämmöntarpeen mukaan. Tällöin käytetään sellaista vähimmäis-polttoainevirtausta, joka takaa tulen säilymisen tulipe-25 sässä 3. Niin kauan kuin syötettävä puu on kosteaa, tuli ei pääse vähimmäispolttoainevirtausta käytettäessä leviä-mään tulipesästä 3 syöttökanavaan 4. Putki 12 ei kuumene ja lämpötilatuntoelimen 17 ohjaama lämmönvaihtimen 8 lämpötila on etukäteen määrätyn lämpötilan alapuolella, 30 niin että venttiili 7 pysyy suljettuna eikä höyrynsyöt-töä tapahdu. Sitävastoin kuivaa puuta syötettäessä voi paluupalamisnopeus, ts. se nopeus, jolla tuli leviää syöttösuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan, muodostua polttoainevirtauksen nopeutta suuremmaksi. Tässä tapa-35 uksessa tuli sytyttää syöttökanavan 4 ulostulopäÄssä 6 67443 olevan puumurskeen, jolloin putken 12 pää ja siinä oleva lämmönvaihdin 9 kuumenevat yli 200°C:een. Putkessa 12 esiintyvän lämmönjohtumisen vuoksi myös lämmönvaihdin 8 ja tuntoelin 17 lämpenevät. Laajennusneste 5 laajenee tästä johtuen ja käynnistää venttiilin 7 kalvon, kun etukäteen määrätty lämpötila on ylitetty. Venttiilin 7 avautumisen jälkeen putkea 6 pitkin virtaava vesi imee lämpöä lämmönvaihtimesta 8, kuumenee lämmönvaihti-messa 9 kiehumispisteen yli sekä häyrystyy sysäyksittäin.

10 Vesihöyry (märkä höyry) virtaa häyrynsyöttöputken 10 ja aukon 11 läpi takimmaiseen putkeen 13, minkä jälkeen se jakautuu koko syöttökanavaan 4, nostaa sen ilman kosteuspitoisuuden ja imeytyy murskeeseen. Kun tietty 3 määrä vettä (20 - 30 cm ) on virrannut lämmönvaihtimen 8 15 läpi, on sen ja myös lämpötilantuntoelimen 17 lämpötila laskenut. Laajennusneste vetäytyy nyt kokoon ja venttiili 7 sulkeutuu jälleen. Koska lämmönvaihtimeen 9 pääsee vain suhteellisen vähän vettä, on tarvittava hovrystyslämpö myös melko pieni, niin että lämmönvaihdin 9 jäähtyy vain 20 vähän. Mikäli syötetty höyrymäärä (sysäys) ei kuitenkaan riitä tulen leviämisen estävän, riittävän ilman ja puun kosteuden synnyttämiseen, ts. palaminen jatkuu edelleen, putken 12 siirtämä palamislämpö lämmittää lämmönvaihtimen 8 etukäteen määrättyä lämpötilaa korkeammaksi, minkä jälkeen 25 tulee uusi höyrysysäyksiä syntyy sitten niin kauan, kunnes syöttökanavan 4 ulostulossa tapahtuva palaminen on laskenut alhaiseen, vain vähän lämpöä synnyttävään määrään, jolloin paluupalamisnopeus on pienempi kuin tulen ylläpitämiseen tulipesässä 3 tarvittavan vähimmrispolttoaine-30 virtauksen syöttönopeus. Koska koko syöttökanavassa olevan polttopuumäärän kosteuspitoisuus on suuri, voi tulen leviäminen syöttökanavaan tapahtua vasta sitten, kun säiliöstä 1 syötetään uutta polttoainetta syöttökanavan 4 päähän. Tämän jälkeen toistetaan tarvittaessa em. kosteut- 7 67443 tamistoiminto. Polttoaineen lisääntynyt kosteuspitoisuus ei kuitenkaan estä tulipesässä 3 tapahtuvaa palamista, koska siellä on huomattavasti korkeampi lämpötila ja sinne syötetään lisäksi polttoilmaa.

5 Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erittäin hyvin edellä kuvattuihin puulämmityslaitoksiin, joihin syötetään puumursketta, koska höyry imeytyy helposti puuta murskattaessa syntyneeseen ilmatilaan ja kostuttaa puun kauttaaltaan. Keksinnön mukaisen menetelmän käyttö 10 ei ole kuitenkaan rajoitettu yksinomaan tällaisiin läm-mityslaitoksiin, vaan se soveltuu yhtä hyvin esimerkiksi sellaisiin jo käytössä oleviin puulämmityslaitoksiin, joissa puu muskataan tietyssä murskauslaitteessa pieneksi ja syötetään sitten syöttöputkeen järjestetyn 15 ruuvikuljettimen avulla tulipesään. Puun lisäksi polttoaineena voidaan käyttää myös muita kiinteitä aineita, esim. hiiltä, jolloin tulen leviämiseen puussa liittyvästä probleemasta tulee erittäin merkittävä koska kosteuspitoisuus vaihtelee puulajista riippuen hyvin pal-20 jon.

Lämmönvaihtimessa 9 tapahtuvan höyryn kehittämisen etuna on, että syöttökanavan ulostulopäässä tapahtuvasta palamisesta syntyvä hukkalämpö käytetään veden häyrystämiseen. Höyry voidaan luonnollisesti kehittää 25 myös esim. sähköllä kuumennetun höyrystimen - höyry-kattilan - avulla.

Lämmönvaihtimen 8, lämpötilantuntoelimen 17 ja sen ohjaaman venttiilin 7 avulla pystytään, kun etukäteen säädetty lämpötila on ylitetty, siirtämään pieni ja li-30 säksi jo esilämmitetty vesimäärä yksinkertaisimmin lämmönvaihtimeen 9,joka muuttaa tämän annostetun vesimäärän sitten sysäyksittään höyryksi. Suuremman vesimäärän höy-rystämiseksi voi lämpötilatuntoelin 17 tai jokin siihen 8 67443 yhdistetty ohjauslaite avata yenttiilin 7 myös silloin, kun tietty lämpötilan yläraja ylitetään ja sulkea sen jälleen vasta tuntuvan lämpötilan laskun jälkeen, kun tietty lämpötilan alaraja alitetaan, Höyrystettävä vesi-5 määrä voitaisiin annostella myös muulla tavalla, ts. voidaan käyttää esim. aikakytkintä, joka avaa venttiilin lämpötilatuntoelimen avulla haluttua vesimäärää vastaavan, etukäteen valitun ajanjakson kuluessa.

Koska höyrynsyöttöjohto 10 päättyy syöttökanavan 4 10 takaosaan 13, höyry saadaan jakautumaan tasaisesti koko kanavaan. Jos syöttöjohto 10 päättyisi syöttökanavan 4 polttokammioon 5 yhdistettyyn päähän, osa höyryä voisi helposti päästä tulipesään 3. Koska höyrynsyöttöaukko 11 on järjestetty kanavan takaosaan 13 - kanavan halkaisijaa 15 monta kertaa suuremmalle etäisyydelle tulipesän sisään-tulokohdasta - pystytään lisäksi takaamaan se, ettei tuli pääse leviämään koko syöttökanavaan edes silloin, kun se leviää räjäjhdysmäisesti syöttökanavan etupäähän, koska kanavan takaosassa olevaan ja vielä syttymättömään murs-20 keeseen kohdistuu nopeasti toistuvia höyrysysäyksiä, jotka kostuttavat sen siinä määrin, että tulen leviäminen estyy. Aukon 11 loppupäähän voidaan järjestää myös suutin, niin että höyry pystytään jakamaan syöttökanavassa vielä suuremmalla nopeudella. Lisäksi voidaan erittäin pitkiin 25 syöttökanaviin järjestää useita höyrynsyöttöputkia tai yksi hövrynsyöttöputki voi liittyä useasta kohdasta syöttökanavaan, niin että tämän koko pituudelle saadaan riittävästi höyryä.

Lämmönvaihdin 8 voidaan jättää pois, jos lämpötila-30 tuntoelin 17 sijoitetaan lämmönvaihtimen 9 metallilohkon 19 reikään ja lämmönvaihdin 9 asennetaan syöttökanavaan 4. Toisaalta lämmönvaihdin 8 ja tuntoelin 17 voidaan asentaa syöttökanavan 4 etupäähän ja lämmönvaihdin 9 polttokammion 5 kohdalle tai siihen.

Claims (10)

1. Menetelmä, jolla estetään tulen leviäminen kiinteää polttoainetta käyttävän lämmityslaitoksen 5 tulipesään johtavassa syöttökanavassa, tunnettu siitä, että vesihöyryä johdetaan syöttökanavassa olevaan polttoaineeseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tietty annostelu vesimäärä 10 muodostetaan ajoittaisina sysäyksinä höyryksi tai aina silloin, kun syöttökanavassa ylitetään etukäteen määrätty lämpötila.

3 Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesihöyryä syötetään vain 15 silloin, kun etukäteen määrätty lämpötila ylitetään syöttökanavassa.

4. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, jossa polttoainevirtaus säädetään lämmöntarpeesta riippuen ja pidetään yllä tulen säilymisen 20 tulipesässä takaavaa vähimmäispolttoainevirtausta, tunnettu siitä, että höyryä syötetään vain niin paljon, että tulen leviämisnopeus on syöttökanavassa olevassa polttoaineessa pienempi kuin vähimmäispolttoainevirtauksen nopeus.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän soveltamiseen käytettävä lämmityslaitos, jossa on tulipesään (3) päättyvä polttoaineen syöttökanava (4), tunnettu siitä, että syöttökanavaan (4) tulee (11) höyrynsyöttö-putki (10).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitos, tun nettu siitä, että tulipesään tai syöttökanavan (4) tulipesään päättyvään päähän on järjestetty vesiputken (6) höyrynsyöttöputkeen (10) yhdistävä lämmönvaihdin (9), jotta vesiputkestä (6) virtaava vesi voidaan muuttaa höyryksi sen 35 (9) siirtämän palamislämmön avulla.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laitos, tunnettu siitä, että syöttökanavaan (4) on järjestetty lämpötilatuntoelin (17), joka ohjaa höyrynsyötön tai höyrystettävän veden syötön säätävää sulkuosaa (7) niin, 10 67443 että se avautuu tietyn etukäteen määrätyn lämpötilan yläpuolella ja sulkeutuu sen alapuolella tai etukäteen määrätyn lämpötilan alenemisen tai tietyn ajanjakson jälkeen.

8. Patenttivaatimusten 6 ja 7 mukainen laitos, tunnettu siitä, että tietyn, etukäteen määrätyn lämpötilan yläpuolella avautuva ja sen alapuolella tai tietyn lämpötilan alenemisen jälkeen sulkeutuva sulkuosa (7) on asennettu vesiputkeen (6) ja että, lämpötilatunto-10 elin (17) on sijoitettu lämmönvaihtimeen tai toiseen syöttökanavaan (4) järjestettyyn ja vesiputkeen (6) liitettyyn lämmönvaihtimeen (8), jotta sulkuosaa (7) avattaessa virtaavavesi jäähdyttää ensimmäisen tai toisen lämmönvaihtimen (8), kun tietty määrä vettä on muuttunut höy-15 ryksi tai virrannut läpi, sulkuosan (7) sulkeutumisen aiheuttavaan lämpötilaan.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että toinen lämmönvaihdin (8) on vesiputkessa (6) läpivirtaussuunnassa ensimmäisen läm-20 mönvaihtimen (9) edessä ja sijoitettu syöttökanavaan (4) tietylle etäisyydelle ensimmäisestä lämmönvaihtimesta (9) sekä tulipesän (3) sisääntulokohdasta.

10. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimusten 5-9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että höyryn-25 syöttöputki (10) tulee syöttökanavaan (4) tietyn etäisyyden päässä tulipesän (3) siääntulokohdasta, jolloin tulo-kohdan (11) etäisyys tulipesän sisääntulokohdasta on mieluimmin moninkertainen syöttökanavan (4) sisäläpimittaan verrattuna. 6744 3 Patentkrav: u f n t xj