NO133045B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedfører en varmekjele for brennerfyring med en i det vesentlige horisontal kjelevannmantel som omgir et brennkammer, i hvis fremre, ved hjelp av et deksellukkede ende en brenner munner, og hvis bakre ende er lukket med en vannførende endevegg av kjelevannmantelen, idet forbrenningsgassene ved den fremre brennkammerenden går over i røkgasskanaler som strekker seg i brennkammerets lengderetning frem til det ved den bakre brennkammerende anordnede røkgassavtrekk i varmekjelen.

De kjente og vanlige konstruksjoner av varmekjeler av denne type har for det meste et i tverrsnitt rundt kjelevannsrom henholdsvis kjelevannsmantel, med det horisontale brennkammer anordnet i den nedre del. Den øvre omkretshalvdel er helt eller delvis omgitt av røkgasskanaler som strekker seg i brennkammerets lengderetning gjennom den over brennkammeret liggende del av kjelevannmantelen. De ved den lukkede brennkammerende avbøyde forbrenningsgasser strømmer i brennkammeret tilbake til den åpne brennkammerenden og der blir de ved hjelp av et foran den åpne brennekammerende liggende overstrøm-ningskammer, som er lukket med det deksel som bærer brenneren, avbøyet inn i de av kjelevannet omgitte og som etterkoplede heteflate vir-kende rørformede røkgasskanaler. Slike varmekjeier betegnes vanligvis som høyeffektkjeier på grunn av de store kjeleeffekter som man kan nå med denne type gassføring.

Med de kjente høyef.fektkjeier av den innledningsvis nevnte type støter man på betydelige vanskeligheter når varmekjelen skal bringes inn i et bestående hus og altså må transporteres gjennom en vanlig dør eller sogar i trappehus. Dette skyldes en konstruktivt betinget kjelebredde som man må ha ved en stor ønsket kjeleeffekt.

De kjente høyeffektkjeier er også dyre. Dekslet som lukker overstrøm-ningskammerétjbestrykes av de i røkgasskanalene overstrømmende forbrenningsgasser som ennå har en høy temperatur på mellom gOO til 1000°C, og det er derfor nødvendig, med en tykk dekselisolasjon. Dekselet blir derfor, særlig ved større kjeleeffekter, meget dyrt og også

meget tungt. Riktignok kan veggen i brennkammeret bestå av normalt ubearbeidet, d.v.s. uten overflateprofileringer utførte kjeleplater, men for å oppnå en øknnomisk kjele er det nødvendig at de av røkgass-kanalene dannede heteflater utgjør omtrent halvparten eller mer av den totale kjeleheteflate og må bestå av bearbeidede kjeleplater med en overflateprofilering. Slike bearbeidede kjeleplater er vesentlig dyrere enn ubearbeidede, glatte kjeleplater.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en høy-effektk jeie av den innledningsvis nevnte type, hvilken varmekjeie løser det nevnte transportproblem, bedrer forbrenningsgassføringen og varmeutnyttelsen med enkle konstruktive tiltak og midler, samtidig som den kan fremstilles med små materialomkostninger og også kan ut-føres lettere enn tidligere.

Dette oppnås ved den varmekjele som angitt i krav 1.

Ytterligere trekk ved fordelaktig utførelse vil gå frem av underkravene.

Fordelene ved oppfinnelsen vil bli beskrevet nærmere

ved omtalen av forskjellige utførelseseksempler som er vist på tegningene.

På tegningene viser

Figur 1 et første utførelseseksempel i lengdesnitt,

Figur 2 viser et tverrsnitt etter linjen II-II i figur 1, Figur 3 viser et tverssnitt gjennom varmekjelen med en annen utførelse av røkgasskanalene,

Figur 4 viser et annet utførelseseksempel av varmekjelen

1 lengdesnitt,

Figur 5 viser et tverrsnitt etter linjen V-V i figur 4«

Varmekjelen har en horisontal kjelevannmantel og i

det øvre område til det av kjelevannmantelen omgitte brennkammer er det anordnet en særskilt, i det vesentlige horisontal innbygningsvannmantel. Denne kan ha en vilkårlig tverrsnittsform,. I figurene 1 til 3 har den trommellignende innbygningsvannmantel 2 en sylindrisk form og kjelevannmantelen 1 omgir et omtrent ovalt brennkammer f. Brennkammerets store diameter forløper vertikalt og den sylindriske trommel 2 er anordnet i den øvre halvdel. Med den bakre enden er trommelen 2 vannførende forbundet med den bakre vannkjølte endeveggen 3 til kjelevannmantelen 1. Her befinner også røkgassavtrekket 4 °g returløp 5 seg. Den fremre enden av trommelen 2 har en avstand fra et deksel Dekselet 7 bærer en brenner 6 og kan tas løs eller åpnes som en dør. Vannrommet i trommelen 2 er gjennomtrekt av aksialt forløpende røkgassrør 8 . Disse er åpne ved den fremre trommelenden og trekker seg ved den bakre trommelende inn i røkgassavtrekket 4« Rørene 8 kan være sylindriske rør eller som vist i figur 3 flate rør 16, og er 'hensiktsmessig forsynt med en egnet overflateprofilering som øker varmeoverføringen. I den nedre halvdel av brennkammeret 9 ligger det egentlige forbrenningsrom for den i brennkammerets lengderetning innmundende brenner.■

En vesentlig fordel ved den nye varmekjeie består i at det er til forskjell fra de innledningsvis nevnte høyeffektkjeier dreier seg om et riktig tre-trekkjele, hvor den første hetetrekk dannes av brennkammeret 9 nedre område som danner det egentlige forbrenningsrom. Forbrenningsgassene blir her ikke ved den lukkede brennkammerende og inne i det egentlige forbrenningsrom avbøyet tilbake til den åpne brennkamerenden, for der umiddelbart å gå over i røkgasskanalene, men flammene henholdsvis forbrenningsgassene omstrøm-mer i den nye varmekjeie innbygningsvannmantelen 2 i et andre hetetrekk nedenfra og oppover og bakfra og forover. Det mellom den øvre omkretsdel av innbygningsvannmantelen 2 og kjelevannmantelen 1 dannede mellomrom lo. kan utformes slik at det får et ifra de to sideveis plasserte områder og mot det høyeste område i stadig trangere tverrsnitt. Først •-■setter omstrømmingen av innbygningsvannmantelen når gasstrømmen et omdreiningsrom 13 på den fremre endesiden av innbygningsvannmantelen.- Derfra går gassene inn i rørene 8 som altså

virker som et tredje hetetrekk. På veien mot røkgassavtrekket avgir her gassene den resterende varme til kjelevannet. Fordi forbrenningsgassene før de går inn i det etterkoplede heteregister har omstrømt den trommellignende innbygningsvannmantel på dens utside og derfor treffer brennkammerdekselet med en... 150 til 2op°C lavere temperatur enn tilfellet er ved de.innledningsvis nevnte høyeffektkjeier, har den nye hetekjele den ytterligere fordel at dekselisolasjonen i brennkammerets øvre område kan gjøres vesentlig tynnere, slik at dekselet blir vesentlig billigere og også lettere. En ytterligere fordel består i at en større andel av' heteflaten i varmekjelen, nemlig hete-■•flåtene i det første og det andre hetetrekk, kan fremstilles av vanlige - kjeleplater og derfor bli billigere enn tilfellet er ved de kjente høyeffektkjeier. Det har vist seg at man ved den nye hetekjele kan greie seg med en andel av bearbeidede heteflater i registerrørene 8

på ca. 3°$ av den totale kjeleheteflate, men som man, ved de kjente høyeffektkjeier trenger ca. 60% bearbeidede"~heteflater respektivt kjeleplater. Det betyr at den nye hetekjele ved samme effekt kan fremstilles med mindre omkostninger. På grunn av -konstruksjonen for man også et gunstigere forhold mellom stråleflate og konveksjonsflate, d.v.s. mer strålingsomsetning av forbrenningsvarmen til kjelevannet.

Fordelaktig anordnes trommelen 2 slik og utformes.slik

at den har en skråstilling, idet den skrår nedover og bakover. På det' høyeste sted, d.v.s. ved den fremre enden er det en rørforbindelse 11 med vannmantelen 1. På denne måten-oppnår man en særlig god

gjennomspyling av trommelen med kjelevann,•slik at man får en stor varmeoverføring fra røkgassrørene 8 til kjelevannet uten dampdannelser. Ved denne utformingen av varmekjelen er det videre en fordel å anordne kjelevanns-utløpstussen 12- på toppen av kjelevannsmantelen 1, direkte over rørforbindelsen 11. Dette har en særlig gunstig inn-virkning på strømningen av kjelevannet i hele varmekjelen.

Fordelaktig■skilles ombøyningsrommet 13 fra det nedenfor liggende området av brennkammeret ved hjelp av- en sperrevegg 14. Derved unngår man en kortslutning av gasstrømningen fra brennerhodet til brenrieren 6 og direkte inn i registeret 8. Sperreveggen 14 er, som vist' i figur 1 og 2, i det vesentlige krummet i samsvar med tverrsnittsformen til den trommelaktige innbygningsvannmantel på dennes underside. Sperreveggen 14 kan gripe om. den nedre omkretshalvdel av trommelen 2, og griper fortrinnsvis bare 12o° om den nedre omkretshalvdel. Fordelaktig kan det videre i de to sideveis anordnede områder av mellomrommet lo mellom trommelen 2 og kjele- ' vannsmantelen 1 være anordnet horisontale ledevegger 15 som slutter seg til sperreveggen 14 og lar det være en fri forbindelse mellom den nedre og øvre del av mellomrommet lo ved den bakre kjelevanns-mantelende, slik at gassene påtrykkes en lang vei ved gjennomstrøm-mingen av det andre hetetrekk, mellom det egentlige forbrenningsrom og det etterkoplede heteregister.

Den ovale tverrsnittsformen til det i figur 1 til 3 viste utførelseseksempel egner seg særlig for store effekter,, f.eks. over 200.000 kilokalorier pr. time og gir til tross for en høy kjeleeffekt mulighet for en så liten tverrsnittsbredde at varmekjelen kan transporteres gjennom vanlige dører og trappehus i bygninger.

Den ved den ovale tverrsnittsform nødvendige forsterk-ning av de rette flater ved hjelp av stagbolter eller lignende unngår man ved utførelsene i figurene 4 og 5- Kjelevannmantelen loi har sirkelsylindrisk tverrsnittsform som unødvendiggjør forsterkninger av kjelevannmantelens ytre og indre vegg. Produksjonen blir derfor

-billigere. I det øvre område av det runde brennkammer I09 er det anordnet en trommellignende innbygningsvannmantel lo2 med en hesteskoformet, nedad åpen tverrsnittsform. Også denne tverrsnittsformen av innbygningsvannmantelen består i realiteten av sirkelformede, respektive halvsirkelformede elementer og krever derfor ingen forsterkninger. Ved den fremre enden av innbygningsvannmantelen lo2 er det'anordnet en med strekkpunkterte linjer antydet, sperrevegg 114 som.er krummet i samsvar med undersiden av innbygningsvannmantelen. I sammenheng- med kjelevannmantelens loi- sylindriske tverrsnitt har det hesteskoformede tverrsnitt .til.innbygningsvannmantelen lb2 den fordel at det under den konkave.undersiden blir plass -til et tilstrek-kelig stort egentlig.forbrenningsrom i det nedre -område av brennT

kammeret 1o9j hvor-brenneren munner. Den i-figurene 4 °g 5 viste runde byggemåte, som også muliggjør en meget høy kjeleeffekt,

egner seg-for effektområder opptil ca. 2oo.ooo kilokålorier pr. time,

og krever ikke kjelédiametere som, overskrider vanlige dørbr.edder.

Det sylindriske.rørgassrør 8 (figur 2) kan man som overflateprofilering anordne lett fremstillbare.ribber som er inn-

trykket i. rørveggen og springer frem innover .'.og i det vesentlige for-

løper i rørets omkretsretning. Det er en fordel dersom ribbene har en avtagende avstand i røkgassens strømningsretning. Derved oppnår <!>mån at den ønskede gassturbulens bibeholdes selv når hastigheten til gassene avtar ved gjennomstrømmin<g>en i rørene.

Den horisontale sperrevegg 14; 114 kan fordelaktig

samtidig være anordnet' på; den øvre del av dekselet som lukker omdreiningsrommet 13. Den øvre del kan-ved den ovale byggemåte i figurene 1 til 3 også utformes som en separat dekseldel. Fordelaktig kan sperreveggen samtidig være utformet som en keramikdel og i realiteten utgjøre en nese på dekselforingen henholdsvis dekseliso-

lasjon.

Claims (10)

1. Varmekjele for brennerfyring med .en i det vesentlige horisontal kjelevannmantel som omgir et brennkammer, i hvis fremre, med et deksel lukkede ende en brenner munner,og hvis bakre ende er lukket med den vannførende endevegg av kjelevannmantelen, idet forbrenningsgassene går over i røkgasskanalene ved den fremre brennkammerende, hvilke .røkgasskanaler strekker seg i-brennkammerets lengderetning og bakover til et ved den bakre brennkammerende liggende røkgassavtrekk, karakterisert ved at det i det øvre område av brennkammeret' (9, ' I09) er anordnet en i det vesentlige horisontal tromméllignende innbygningsvannmantel (2; lo2)hvis bakre ende er vannførende forbundet med den bakre vannførende endevegg (3) i kjelevannmantelen (l;lol) og i lengderetningen av.brennkammeret gjennomtrenges av røkgassrør (8), hvilke røkgassrør ved den bakre innbygningsvannmantelende er tilknyttet røkgassavtrekket (4)» hvilken' innbygningsvannmantels øvre omkretsdel sammen med kjelevannmantelen danner et i tverrsnitt sirkelbueformet mellomrom (lo) gjennom hvilket de ved den fremre innbygningsvannmantelende åpne røkgassrør står i forbindelse med det til undersiden-.av innbygningsvannmantelen grensende hedre område av brennkammeret, hvor brennerenden (6) munner i brennkammerets lengderetning.

2. Varmekjeie ifølge krav 1, karakterisert ved at kjelevannmantelen (1) -i tverrsnitt innvendig i det vesentlige har oval form, idet den store diameter forløper vertikalt, og ved at innbygningsvannmantelen (2) er utformet som en sylindrisk trommel og er anordnet i den øvre halvdel av mantelen i hvis nedre halvdel brenner en munner..

3» Varmekjeie ifølge krav 1, karakterisert ved at kjelevannmantelen (loi) har sirkelsylindrisk tverrsnittsform og ved at innbygningsvannmantelen (lo2) har en hesteskoformet, og nedad åpen tverrsnittsform, idet innbygningsvannmantelens konkave underside sammen med kjelevannmantelen begrenser det nedre område av brennkammeret hvori brenneren munner.

4. Varmekjele ifølge krav 1, karakterisert ved at innbygningsvannmantelen er anordnet, med en stigning regnet bakfra og mot. den fremre ende og på det høyeste sted ved sin fremre ende har en rørforbindelse (11) med kjelevannmantelen.

5. Varmekjele ifølge krav 4>karakterisert ved at kjele:-utløpstussen (12) er tilknyttet kj elevannmantelen rett over rørforbindelsen (11) mellom .kjelevannmantelen og innbygningsvannmantelen.

6. Varmekjele ifølge krav 1, karakterisert ved at det mellom den øvre omkretsdel av innbyggningsvannmantelen og kjelevannmantelen dannede mellomrom (lo) har et i fra de to sideveis liggende områder og mot høyeste område stadig smalere åpent tverrsnitt.

7. Varmekjele ifølge krav 1,karakterisert ved at vendekammeret (13) mellom den fremre ende av innbygningsvannmantelen og lokket som lukker brennkammeret, er adskilt fra det nedenfor liggende nedre område av brennkammeret ved hjelp av en horisontal sperrevegg (14» 114)•

8. Varmekjele ifølge krav 7>karakterisert ved at det i mellomrommet (lo), fortrinnsvis i høyde med innbygningsvannmantelens langsgående midtlinje, er anordnet horisontale ledevegger (15) som slutter seg til sperreveggen (14; 114) og langs lengden og/eller ved den bakre enden av innbygningsvannmantelen har en i gjennomstrømningstverrsnitt bestemt forbindelse mellom den nedre og øvre del av mellomrommet (lo).

9. Varmekjele ifølge krav 1, karakterisert ved at røkgassrørene består av sylindriske rør, i hvis vegger er inntrykket innover ragende i det vesentlige rørets oinkretsretning forløpende ribber, fortrinnsvis ribber med den i røkgassens strøm-ningsretning stadig avtagende innbyrdes avstand.

10. Varmekjele ifølge krav 7j karakterisert ved at sperreveggen (14; 114) er anordnet på den øvre del av dekselet som lukker omdreiningsrommet (13), og fortrinnsvis er løs-bart festet.