FI84395B

FI84395B - Turbulence device of plate design for a rectangular flue duct in a boiler

Info

Publication number: FI84395B
Application number: FI891985A
Authority: FI
Inventors: Reino Heinola; Kari Lammi
Original assignee: Hoegfors Laempoe Oy
Priority date: 1989-04-26
Filing date: 1989-04-26
Publication date: 1991-08-15
Also published as: FI84395C; FI891985A; FI891985A0

Description

1 843951 84395

Levyrakenteinen turbulenssielin lämmityskattilan suorakaiteen muotoista savusolaa varten Tämän keksinnön kohteena on levyrakenteinen turbu-5 lenssielin lämmityskattilan suorakaiteen muotoista savusolaa varten.The present invention relates to a plate-structured turbu-5 lens element for a rectangular smoke salt of a heating boiler.

Kiinteistöjen keskuslämmityskattilat ovat ns. läm-minvp ikattiloita, joissa veden lämpötila on luokkaa 80°C. Kattila koostuu tulipesästä, joka ympäröi liekkiä, sekä 10 savusolista, joita pitkin savukaasut johdetaan savupiippuun. Tulipesän ja savusolien ympärillä kiertää vesi. Lämmön siirtymistä tapahtuu sekä tulipesässä, että savusolissa.The central heating boilers of the properties are so-called. hot-water boilers with a water temperature of the order of 80 ° C. The boiler consists of a firebox surrounding the flame and 10 smoke cells along which the flue gases are led into the chimney. Water circulates around the firebox and smoke cells. Heat transfer occurs in both the firebox and the smoke cell.

Tulipesä ja savusolat voidaan konstruoida hyvin 15 monella eri tavalla. Hyvin yleinen, varsinkin isojen kattiloiden, rakenne on ns. tulitorvi-tuliputkikattila, jossa tulipesä ja savusolat ovat poikkileikkaukseltaan pyöreitä. Tällainen pyöreä muoto on nimenomaan teräslevykattiloissa valmistusteknillisesti edullinen.The furnace and smoke salts can be constructed well in many different ways. A very common structure, especially for large boilers, is the so-called a horn-fire tube boiler in which the firebox and the smoke salts are round in cross section. Such a round shape is particularly advantageous from a manufacturing point of view in steel plate boilers.

20 Savusolissa käytetään lämmönsiirron tehostamiseksi yleisesti turbulenssielimiä. Nämä ovat yleensä tulenkestävästä teräslevystä muotoiltuja elimiä, joiden tehtävänä on sekoittaa savukaasun virtausta savusolissa ja näin tehostaa lämmönsiirtoa. Lämmönsiirtyminen tehostuu huomat-25 tavasti, jos savukaasu saadaan spiraalimaiseen liikkeeseen. Tällöin se kiertyy tehokkaasti pitkin jäähdyttäviä seinämiä, ja ehtii luovuttamaan mahdollisimman paljon läm-pösisällöstään kattilaveteen.20 Turbulence elements are commonly used in smoked sols to enhance heat transfer. These are usually members formed of a refractory steel plate, the function of which is to mix the flow of flue gas in the smoke cell and thus to enhance heat transfer. Heat transfer is considerably enhanced if the flue gas is moved in a helical motion. In this case, it circulates efficiently along the cooling walls, and has time to release as much of its heat content as possible into the boiler water.

Pyöreässä putkessa savukaasu on helppo saada spi-30 raalimaiseen liikkeeseen korkkiruuvimaisen turbulenssieli-men avulla, ja tällaiset elimet ovatkin olleet yleisesti käytössä jo pitkään. Pyöreässä ja sileässä putkessa saadaan hyviä tuloksia myös putken alkuun sijoitetun propel-lin avulla.In a round tube, the flue gas is easily introduced into a spi-30-like motion by means of a corkscrew-like turbulent member, and such members have been in common use for a long time. Good results are also obtained in a round and smooth tube with the help of a propel placed at the top of the tube.

35 Toinen, erityisesti valurautakattiloissa käytössä 2 84395 oleva savusolatyyppi on poikkileikkaukseltaan suorakaiteen mallinen. Tällaiseen savusolaan on vaikea aikaansaada spiraalimaista kierrettä, ja käytössä olevat mallit ovat lähes pelkästään virtausta kuristavia. Suorakaiteen malli-5 sissa savusolissa on savukaasun mutkittelevaa liikettä pyritty aikaansaamaan virtaukseen nähden poikittaisilla rivoilla. Nämä rakenteet ovat kuitenkin nuohouksen kannalta hankalia. Sellaista turbulenssielintä, jolla savukaasu saataisiin suorakaiteen mallisessa savusolassa spiraali-10 maiseen liikkeeseen, ei aikaisemmin ole ollut.35 The second type of smoke salt, particularly used in cast iron boilers 2 84395, has a rectangular cross-section. It is difficult to provide a helical helix in such a smoky salt, and the designs in use are almost exclusively flow-restrictive. In the rectangular model-5 smoke cells, the tortuous movement of the flue gas has been attempted with ribs transverse to the flow. However, these structures are cumbersome for sooting. There has never been a turbulence member with which a flue gas would be introduced in a rectangular smoke salt in a helical-10-like motion.

Tämän keksinnön tavoitteena onkin tuoda esiin tur-bulenssielin suorakaiteen muotoista savusolaa varten, jonka avulla voidaan aikaansaada savukaasun spiraalimainen liike savusolassa. Tälle keksinnön mukaiselle turbulenssi-15 elimelle on tunnusomaista, että se käsittää useista toisiinsa liittyvistä ja keskenään sik-sak muotoon taivutetuista pinnoista muodostuvan, pitkänomaisen rakenteen ja että kukin pinta on varustettu sen toiseen reunaan sijoittuvalla virtausaukolla rakenteen peräkkäisten pintojen 20 virtausaukkojen sijaitessa rakenteen vastakkaisissa reunoissa. Edullisesti sik-sak-rakenteen pintojen väliset taitelinjat muodostavat terävän kulman savusolan poikit-taissuunnan kanssa, jolloin tämä terävä kulma on edullisesti 10-50°. Tällöin savukaasu saadaan kiertämään elimen 25 ympäri spiraalimaisesti. Savukaasun nopeus ja suunta vaih-televat kierroksen aikana, mikä osaltaan tehostaa sekoittumista. Edullisesti turbulenssielin savusolan suunnassa katsottuna kattaa savusolasta oleellisesti suorakaiteen muotoisen, solassa oleellisesti keskeisesti sijaitsevan 30 alueen siten, että elimen ja savusolan seinämien väliin jää raot. Tällöin sekoittumista tapahtuu myös turbulenssi-elimen reunojen ohi tulevan virtauksen sekoittuessa pyörivään virtaukseen.It is therefore an object of the present invention to provide a turbulence element for a rectangular smoke salt, by means of which a helical movement of the flue gas in the smoke salt can be effected. This turbulence member 15 of the invention is characterized in that it comprises an elongate structure of a plurality of interconnected and zigzagly bent surfaces, and each surface is provided with a flow opening at one edge of the structure with opposite flow openings at opposite edges of the structure. Preferably, the fold lines between the surfaces of the zigzag structure form an acute angle with the transverse direction of the smoke salt, this acute angle preferably being 10-50 °. The flue gas is then circulated around the member 25 in a spiral. The speed and direction of the flue gas vary during the cycle, which contributes to more efficient mixing. Preferably, the turbulence member, viewed in the direction of the smoky salt, covers a substantially rectangular area of the smoky salt substantially located centrally in the smear so that gaps remain between the walls of the member and the smoky salt. In this case, mixing also takes place as the flow past the edges of the turbulence member mixes with the rotating flow.

Seuraavassa keksinnön mukaista turbulenssielintä 35 kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustuk- 3 84395 seen, jossa kuvio 1 esittää keksinnön yhden esimerkinomaisen suoritusmuodon mukaisen turbulenssielimen sijoitettuna keskuslämmityskattilan savusolaan tämän savusolan ollessa 5 esitettynä leikkauksena, kuvio 2 esittää poikkileikkauksen kuvion 1 mukaisesta turbulenssielimestä ja sitä ympäröivästä savusolasta oteti na kuvion 1 linjaa A-A pitkin ja kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen turbulenssieli-10 men toisen suoritusmuodon muodostamisen yleisesti ottaen suorakulmaisesta levyaihiosta.The turbulence member 35 according to the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a turbulence member according to one exemplary embodiment of the invention placed in a central heating boiler smoke. 1 along line AA and Figure 3 shows the formation of a second embodiment of a turbulence member 10 according to the invention from a generally rectangular plate blank.

Kuviossa 1 esitetty keksinnön mukainen turbulenssi-elin käsittää useista toisiinsa liittyvistä ja keskenään sik-sak muotoon taivutetuista pinnoista 12 muodostuvan, 15 pitkänomaisen rakenteen 1, joka on ripustettu keskuslämmityskattilan savusolaan kannakkeen 2 avulla, joka tukeutuu savusolan tulipesän 9 puoleiseen sivuseinään 7. Itse turbulenssielin 1 on muodostettu metallilevystä, kuten tulenkestävästä teräslevystä, taivuttelemalla se sik-sak 20 muotoiseksi rakenteeksi. Tällä tavoin syntyvien pintojen 12 väliset taitelinjat 10 on lisäksi sovitettu muodostamaan terävän kulman 11, joka voi olla esimerkiksi 10-50°, savusolan 4 poikittaissuunnan kanssa. Savukaasun nopeuden ja suunnan vaihteluja savusolassa voidaan muuttaa juuri 25 tätä kulmaa 11 muuttamalla. Samoin kulman 11 muuttaminen vaikuttaa elimen 1 jäykkyyteen. Kukin elimen 1 pinnoista on varustettu sen toiseen reunaan sijoittuvalla virtaus-aukolla 5, jotka aukot rakenteen 1 peräkkäisissä pinnoissa 12 sijaitsevat sen vastakkaisissa reunoissa. Tällä tavoin 30 savukaasu saadaan savusolassa spiraalimaiseen liikkeeseen, kuten on esitetty nuolen 6 avulla. Virtausaukkojen 5 muotoa ja kokoa muuttamalla voidaan vaikuttaa syntyvän pyörteen ominaisuuksiin.The turbulence member according to the invention shown in Fig. 1 comprises an elongate structure 1 consisting of a plurality of interconnected and zigzagly bent surfaces 12 suspended on the smoke boiler of a central heating boiler by means of a bracket 2 resting on the side wall 7 of the smoke salt furnace. formed of a metal plate, such as a refractory steel plate, by bending it into a zigzag 20-shaped structure. The fold lines 10 between the surfaces 12 thus formed are further adapted to form an acute angle 11, which may be, for example, 10-50 °, with the transverse direction of the smoke salt 4. Fluctuations in the velocity and direction of the flue gas in the smoke salt can be changed exactly by changing this angle 11. Likewise, changing the angle 11 affects the stiffness of the member 1. Each of the surfaces of the member 1 is provided with a flow opening 5 located at one of its edges, which openings in the successive surfaces 12 of the structure 1 are located at its opposite edges. In this manner, the flue gas 30 obtained by the chimney duct spiraling motion, as shown by the arrow 6. By changing the shape and size of the flow openings 5, the properties of the resulting vortex can be influenced.

Kuten kuviosta 1 ilmenee savusola 4 on pääosin pys-35 tysuuntainen turbulenssielimen 1 ollessa sovitettuna tähän 4 84395 savusolaan riippumaan oleellisesti keskeisesti kannattimen 2 avulla. Tällöin turbulenssielin savusolan 4 suunnassa katsottuna kattaa savusolasta oleellisesti suorakaiteen muotoisen, solassa 4 oleellisesti keskeisesti sijaitsevan 5 alueen, jonka muoto vastaa oleellisesti savusolan muotoa, kuten kuviosta 2 ilmenee. Tällöin elimen 1 ja savusolan seinämien 7 väliin jää raot, joiden kautta virtaavat savukaasut ed ;auttavat savukaasujen pyörteilyä ja virtauksen sekoittumista savusolassa. Kannake 2 voi olla muodostettu 10 joko samasta levystä kuin itse turbulenssielin 1 tai se voi olla erillinen osa, joka on liitetty turbulenssieli-meen 1 esimerkiksi pistehitsaamalla. Lisäksi turbulenssi-elimen 1 yläpäähän on muotoiltu korvake tai vastaava 3, joka kuvion 1 suoritusmuodossa on esitetty lävistämällä 15 aikaansaatuna reikänä ja joka voi luonnollisesti olla myös erillisenä kappaleena valmistettu. Tämän korvakkeen tai vastaavan elimen avulla turbulenssielin voidaan vetää pois savusolasta 4. Tätä tarkoitusta varten kattila on varustettu nuohousluukulla 14, joka sijaitsee turbulenssielimen 20 1 yläpuolella. Tämän nuohousluukun 14 kautta turbulenssi elin 1 voidaan poistaa savusolasta 4 käyttäen hyväksi tur-bulenssielimeen muodostettua korvaketta 3. Koska turbulenssielin on rakenteeltaan joustava ja voi täten osittain suoristua sitä ulos vedettäessä, ei juurikaan synny vaaraa 25 turbulenssielimen 1 juuttumisesta kiinni savusolaan.As can be seen from Figure 1, the smoke slot 4 is essentially vertical, with the turbulence member 1 being fitted to this 4 84395 smoke slot to hang substantially centrally by means of the support 2. In this case, the turbulence member, viewed in the direction of the smoke salt 4, covers a substantially rectangular area of the smoke salt 5 substantially centrally located in the gap 4, the shape of which substantially corresponds to the shape of the smoke salt, as shown in Fig. 2. In this case, gaps remain between the members 1 and the walls 7 of the flue, through which the flue gases flow, and the flue gases flow therein and the flow is mixed in the flue. The bracket 2 can be formed 10 either from the same plate as the turbulence member 1 itself or it can be a separate part connected to the turbulence member 1, for example by spot welding. In addition, a lug or the like 3 is formed on the upper end of the turbulence member 1, which in the embodiment of Fig. 1 is shown as a hole provided by piercing 15 and which can, of course, also be made as a separate piece. By means of this lug or a similar member, the turbulence member can be pulled out of the smoke salt 4. For this purpose, the boiler is provided with a soot hatch 14 located above the turbulence member 20 1. Through this sooting hatch 14, the turbulence member 1 can be removed from the smoke salt 4 by utilizing the lug 3 formed in the turbulence member.

Mainittakoon, että kuviossa 1 esitetyssä suoritusmuodossa savusolan metalliset seinät 7 rajoittuvat osittain tai kokonaan vesitilaan 8 (kuviossa vasemmalla).It should be noted that in the embodiment shown in Figure 1, the metal walls 7 of the smoke salt are partially or completely confined to the water space 8 (left in the figure).

Kuviossa 3 on esitetty raaka-aineen säästön kannal-30 ta edullinen tapa keksinnön mukaisen turbulenssielimen muodostamiseksi metallilevymateriaalista. Kuten kuviosta 3 havaitaan, turbulenssielimen 1 virtausaukot 13 on muodostettu suunnikkaan muotoisiksi ja siten, että niiden reunat yhtyvät pintojen 12 välisiin taitelinjoihin 10.Figure 3 shows a preferred way of forming a turbulence member according to the invention from a sheet metal material in terms of raw material savings. As can be seen from Fig. 3, the flow openings 13 of the turbulence member 1 are formed in the shape of a parallelogram and so that their edges coincide with the fold lines 10 between the surfaces 12.

35 Tällä tavoin muodostettuina aihiot keksinnön mukaisia 5 84395 turbulenssielimiä varten voidaan erittäin tehokkaasti limittää keskenään samalle metallilevylle, jolloin äärimmäisen pieni osa metallilevystä jää käyttämättä. Kuten kuviosta 3 ilmenee, vierekkäiset turbulenssielimet muodos-5 tuvat siten, että niiden yläpää sijaitsee levykappaleen vastakkaisissa reunoissa. Tämä käy ilmi turbulenssielin-ten vastakkaisissa päissä sijaitsevista turbulenssielimen kannr timiksi muodostettavaksi tarkoitetuista revitetyistä osista. Myös tässä kuvion 3 mukaisessa suoritusmuodossa 10 samoin kuin kuvion 1 suoritusmuodossa virtausaukot ovat keskenään identtisiä.When formed in this way, the blanks for the turbulence members 5 84395 according to the invention can be very effectively overlapped on the same metal plate, whereby an extremely small part of the metal plate remains unused. As shown in Figure 3, the adjacent turbulence members are formed so that their upper end is located at opposite edges of the plate body. This is apparent from the torn portions at opposite ends of the turbulence members for forming the turbulence member supports. Also in this embodiment 10 according to Fig. 3 as well as in the embodiment of Fig. 1, the flow openings are identical to each other.

Keksinnön mukaisen turbulenssielimen eräänä edullisena rakennepiirteenä voidaan pitää myös sitä, että turbulenssielimet ovat pinottavissa päällekkäin, joten niiden 15 tilan tarve kuljetuksen ja varastoinnin aikana on pieni.Another advantageous structural feature of the turbulence member according to the invention is that the turbulence members can be stacked on top of each other, so that the need for their space during transport and storage is small.

Yllä keksinnön mukaista turbulenssielintä on kuvattu vain kahden esimerkinomaisen suoritusmuodon pohjalta ja on ymmärrettävää, että niihin voidaan tehdä joitakin muutoksia poikkeamatta kuitenkaan oheisten patenttivaatimus-20 ten määrittelemästä suojapiiristä. Siten erityisesti elimen pintojen välisten taitelinjojen kulmaa samoin kuin virtausaukkojen kokoa ja muotoa voidaan muuttaa haluttujen virtausominaisuuksien saavuttamiseksi.The turbulence member according to the invention has been described above on the basis of only two exemplary embodiments, and it is to be understood that some modifications may be made thereto without departing from the scope defined by the appended claims. Thus, in particular, the angle of the fold lines between the surfaces of the member as well as the size and shape of the flow openings can be changed to achieve the desired flow properties.

Claims

1. A turbulence element of plaque construction for a rectangular smoke duct (4) in a heating boiler, characterized in that it comprises an elongated structure (12) formed by a plurality of interconnected and interconnected surfaces (12) formed (1) and that each surface (12) is provided with a flow opening (5) located at one edge thereof, wherein the flow openings 10 (5) in the successive surfaces (12) of the structure (12) are located in the opposite of the structure. edges.

Turbulence means according to claim 1, characterized in that the breaking lines (10) between the surfaces (12) of the zigzag structure (1) form an acute angle (11) with the transverse direction of the flue channel (4).

Turbulence means according to claim 2, characterized in that the angle (11) of the intersecting lines (10) located between the surfaces of the zig-zag structure (1) in relation to the transverse direction of the flue channel (4) is 10. -50 °.

Turbulence means according to any one of claims 1 to 3, characterized in that, in the direction of the flue channel (4), it covers a substantially rectangular, substantially centrally located area of the flue channel, so that between the walls (7) of the flue (1) and the flue channel (7). becomes 25 slots.

Turbulence means according to any of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a bracket (2), by means of which it is supported on the wall (7) of the flue duct (4).

Turbulence means according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a fitting or the equivalent (3) to enable adhesion to and extraction thereof from the flue (4).

Turbulence means according to any one of claims 1 to 35, characterized in that the flow openings (5, 13) are mutually identical.

Turbulence means according to claim 7, characterized in that the straw cleaning apertures are triangular (5).

Turbulence means according to claim 7, characterized in that the flow openings are parallelogram-shaped (13), their edges being joined to the break lines (10) between the surfaces (12).