NO151174B - Kraftmodulenhet - Google Patents

Description

Enkelt-trekk-varmekjel uten utmuring for flytende og gassformete brennstoffer.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en

enkelt-trekkvarmekj el uten utmuring for flytende og gassformete brennstoffer med en vannmantel som omgir det på brennersiden lukkede og på avtrekksiden av et

innsatslegeme begrensede brennkammer og en ringsylindrisk røkgassføring og som er forsynt med tilførsels- og avløpsledninger.

Det er kjent varmekjeler med sylind-riske og koniske omstyrings-brennkamre, som arbeider etter fler-trekks-prinsippet (to-trekks-, tre-trekks-kjeler). Likeså er det kjent enkelt-trekks-kjeler med ringe spesifikk varmebelastning og middels virk-ningsgrad (s. k. Hollandkjeler).

Disse kjente kjeler har på grunn av

sin flerfoldige røkgassomstyring den ulempe at de får store trykktap på røkgassiden, som igjen får uheldige økonomiske konsek-venser, idet den nødvendige vifteydelse må tilveiebringes ved hjelp av kostbar elek-trisk energi. Alle hittil kjente kjelkonstruk-sjoner har videre den ulempe at de på grunn av sine dimensjoner og sin vekt må anbringes på gulvet, noe som gjør dem svært plasskrevende. Videre har de kjente fler-trekks-kjeler den ulempe at trekk-kanaler og omstyringskamre ofte er van-skelige å rense og derfor må forsynes med renseåpninger, noe som betinger en ekstra konstruksjons- og materialmessig innsats.

I forhold til det store oppbud, når det

gjelder fremstilling og materialbehov, har de kjente kjeler bare smale ydelsesområder.

Foreliggende oppfinnelse har til hen-sikt å tilveiebringe en varmekjel for et stort ydelsesområde med minimal vekt og mini-male dimensjoner og produksjonsomkost-ninger, hvilken kjel muliggjør økonomisk optimal sotfri forbrenning i brennkamret, og som om nødvendig til og med kan mon-teres på en vegg, slik at plassen under kjelen kan utnyttes for andre formål. Denne oppgave løses ved hjelp av en enkelt-trekkskj el, som i det vesentlige kjennetegnes ved at brennkammeret, røk-gassføringen og røkgasskammeret er beliggende bak hverandre i et horisontalt •anordnet rør med jevn diameter, som av det i og for seg kjente innsatslegemet deles i kammer- og avtrekksområdene og som i brennkammer- og røkgassføringsområdet omsluttes av vannmantelen, hvor innsatslegemets ende på brennersiden har en avstand fra brennermunningen, som tilnærmet svarer til rørets diameter, og at det i den i tverrsnitt rlngsylindriske røkgass-føring er anordnet flate, med sine flater på tvers av strømningsretningen og innbyrdes forskjøvet anordnete organer for å opprettholde konstant turbulens.

På grunn av brennkamrets tilnærmete kuleform (lengde omtrent lik diameter), hvor et stort volum således er omgitt av en minimal overflate, d.v.s. her brennkammerveggen, oppnås ved ekstremt høye brennkammerbelastninger og optimal forbrenning og en maksimal termisk påvirk-ning av brennkammerveggen. Den derved oppnådde gode varmeoverføringen i brennkamret fortsettes i det etterfølgende røk-gasstrekket ved at røkgassene fra brennkamret ifølge oppfinnélsen påskyndes i en innsnevret avtrekks-åpning på en slik må-te at det i det ringformete røkgassrommet på et hvert sted hersker en turbulent strømning, noe som oppnåes ved tilsvaren-de dimensjonering av strømningstverrsnit-tet i det ringformete rommet, dvs. ved til-svarende dimensjonering av brennkammer-rørets og innsatslegemets diameter.

På grunn av temperatursenkningen langs innsatslegemet og den derav betin-gete hastighetsreduksjon ville turbulensen opphøre og strømningen bli laminar, noe som ville medføre en sterk reduksjon av den spesifikke varmeoverføring. For å hin-dre denne overgang fra turbulent til laminar strømning, innsettes ifølge oppfinnelsen organer i trekket fra brennkamret for å holde strømningen turbulent og samtidig for at man skal kunne tilpasse røkgassens oppholdstid hhv. vei i trekket fra brennkamret. Ved en slik tilpasning av oppholds-tiden er det mulig vesentlig å øke ydelses-området for en varmekjel-grunntype ved samme varmeflate og ved tilnærmet ufor-andret røkgasstemperatur, idet motstanden i trekkene ved hjelp av organene for konstant turbulens, som nevnt kan endres1 og tilpasses den aktuelle brennkammerbelast-ning.

Disse organer oppretter dessuten et be-stemt trykk i brennkamret, hvilket trykk fremmer optimal forbrenning av brennstof-fet og sikrer en jevn røkgasstilførsel til trekket.

En således utformet varmekjel kan selvsagt også utstyres med et batteri for gjennomstrømning av varmtvann eller en boiler som er direkte forbundet med kjelen, og som oppvarmes av varmemediet. Batteri-et for varmtvann består hensiktsmessig av rette rør, som forløper fra kjelens front-til kjelens bakvegg, og som således ikke må tas ut av kjelen ved rensing. Det er god plass for disse rørene omkring røret som inneholder brennkamret i vannmantelen som er større på dette sted og som frem-kommer av den eksentriske anordning av brennkammerrøret. Denne eksentrisitet er imidlertid ikke bare opprettet på grunn av gjennomløpsrøret men også for å oppnå en gunstig fordeling av den vannmengde

som med forskjellig temperatur befinner seg i vannmantelen

For å støtte den naturlige vannsirkula-sjon og stabilisere reguleringen er det ifølge oppfinnelsen gjennomført forskjellige for-holdsregler ved kjelen, som vil bli omtalt i detalj i forbindelse med beskrivelsen av et utførelseseksempel på tegningen.

Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom hele

kjelen.

Fig. 2 viser et tverrsnitt etter linjen

II-II i fig. 1.

Fig. 3 viser detaljen A i fig. 1.

Som vist i fig. 1, går et rør 2 eksentrisk gjennom hele kjelen 1. Røret 2 har jevn diameter frem til brenneråpnings-området [3), hvor det er innsnevret for å gi mulig-het for opptagelse av varmeutvidelse. Et brennkammer 4 med gasstrekk 5 oppnås ved anordning av et innsatslegeme 6, hvis ende 7 på brennersiden har slik avstand fra brenneråpningen 3 hhv. brennermunningen at det oppnåes et kulellgnende brennkammer 4. På grunn av innsatslegemets 6 koaksiale anordning i røret 2 opp-står det i tverrsnitt ringformete røkgass-trekket 5, hvis frie tverrsnitt er vesentlig mindre enn brennkamrets 4, noe som med-fører en hastighetsøkning av de strøm-mende røkgasser.

Dette innsatslegeme 6 utføres for-trinnsvis helt hult og er via overstrøm-ningskanaler 8, 9 forbundet med vannmantelen, hvorved disse kanaler holder innsatslegemet i sin rette stilling. Innsatslegemet kan imidlertid også være anordnet isolert og ikke vannførende i røret 2, hvorved det kan holdes på plass i røret 2 ved hjelp av organer for å holde turbulensen konstant, idet slike organer er anordnet på innsatsens overflate. Etter prinsippet om best mulig utnyttelse av varmeflaten vil den førstnevnte utførelse være å fore-trekke, da det dessuten med denne ekstra «kjel» i kjelen også skapes en positiv på-virkning av reguleringsstabiliteten av hele kjelen.

Varmemediets kretsløp hhv. gjennom-strømning skjer fra tilbakeløpet 10. Kaldt-vannet synker først ned i bunnområdet 1' med forholdsvis lite volum, for å forlate kjelen gjennom kjelutløpet 10'. Denne sir-kulasjon fremmes spesielt ved utformnin-gen av ulikt store vannrom i kjelen 1 ved den eksentriske anordning av røret 2, videre ved anordningen av innsatslegemet 6 med sine innbyrdes forskjøvete overstrøm-ningskanaler 8, 9, som dessuten hensiktsmessig har ulikt tverrsnitt, hvorved kanalen 8 er mindre enn kanalen 9.

Røret 2, dvs. den ende som vender bort fra brennkamret rager ut av den bakre kjelbunnen 11 og danner der et røk-gasskammer 12, som avtrekksstussen 13 er koblet til. Platen 14 lukker kamret 12 og tjener samtidig som renseåpning.

På innsatslegemet 6 er det anordnet organer 15 for å holde turbulensen konstant. Organene 15 består av små plater e. 1., som er innbyrdes forskjøvet anordnet på tvers av strømningsretningen i røkgass-trekket 5.

Røkgassenes ovennevnte temperatur-fall langs innsatslegemet ville føre til at turbulensen slo om i laminare strømninger, som er forbundet med mindre gunstige varmeoverføringsbetingelser, hvis man ikke hadde anordnet nevnte organer 15, som skaper ytterligere tverrsnitts-innsnev-ringer og hvirveldannelser i røkgassene, slik at den nødvendige turbulensen opprett-holdes.

I vannmantelens øvre og større parti 1" er rørene 16 for et gjennomløpsbatteri hensiktsmessig anordnet med tilknytning som vist i detalj i fig. 3. For å kunne utligne produksjonstoleranser og varmespenninger holdes rørene 16 væsketett i en elastisk membran 17 og de er festet til kjelen ved hjelp av en flens 18.

Med henblikk på montering av et gjen-nomstrømningsbatteri kan tilbakeløpsstus-sen 10 på kjelen 1 selvsagt også tilknyttes dypereliggende enn det som er vist i tegningen, for at rørendene 16 som ligger i det kjelområdet og som hensiktsmessig på kjent måte er forsynt med ytterribber, ikke skal komme umiddelbart i berøring med det kalde tilbakeløpsvannet.

Det skal også nevnes at innsatslegemets 6 frontende også kan ha konkav form i forhold til brennkammeret (se streket linje 7' i fig. 1), hvorved det kan oppnåes en viss omstyring og tilbakeføring av gasse-ne før de med større hastighet strømmer inn i det ringformete røkgass-trekket 5.

Claims (10)

1. Enkelt-trekk-varmekjel uten utmuring for flytende og gassformete brennstoffer med en vannmantel som omgir det på brennersiden lukkede og på avtrekksiden av et innsatslegeme begrensede brennkammer og en ringsylindrisk røkgass-føring og som er forsynt med tilførsels- og avløpsledninger, karakterisert ved at brennkamret (4), røkgassføringen (5) og røkgasskamret (12) er beliggende bak hverandre i et horisontalt anordnet rør (2)

med jevn diameter, som av det i og for seg kjente innsatslegemet (6) deles i kammer-og avtrekksområdene og som i brennkammer-^)- og , røkgassførings-(5)-området omsluttes av vannmantelen, hvor innsatslegemets (6) ende på brennersiden (7, 7') har en avstand fra brennermunningen (3), som tilnærmet svarer til rørets (2) diameter, og at det i den i tverrsnitt ring-sylindriske røkgassføring (5) er anordnet flate, med sine flater på tvers av strøm-ningsretningen og innbyrdes forskjøvet anordnete organer (15) for å opprettholde konstant turbulens.

2. Enkelt-trekk-varmekjel som angitt i påstand 1, karakterisert ved at røret (2) med innsatslegemet (6) er eksentrisk anordnet i det vannførende kjel-huset (1) på en slik måte at avstanden mellom rørveggen (2') og den nedre kjelveggen er liten i forhold til avstanden mellom rørveggen (2") og den øvre kjelveggen.

3. Enkelt-trekk-varmekjel som angitt i påstand 1 og 2, karakterisert ved at innsatslegemet (6) er utført som vann-førende hullegeme, som står i forbindelse med vannkjelen som omgir røret (2).

4. Enkelt-trekk-varmekjel som angitt i påstand 1 og 2, karakterisert ved at det ikke vannførende innsatslegeme på sin overflate er utstyrt med organer for opprettholdelse av konstant turbulens og at de ytre dimensjoner for nevnte organer svarer til rørets (2) indre diameter.

5. Enkelt-trekk-varmekjel som angitt i påstand 1 til 4, karakterisert ved at det i det øvre vannførende parti (1") av kjelen (1) er anordnet et i og for seg kjent, fra to sider tilgjengelig gjennomstrøm-ningsbatteri med rør (16). hvor rørene (16) er festet i elastiske membraner (17).

6. Enkelt-trekk-varmekjel som angitt i påstand 1—3 og 5, karakterisert v e d at overstrømningskanalene (8, 9) har ulikt tverrsnitt, slik at den nedre kanalen (8) er mindre enn den øvre (9).

7. Enkelt-trekk-varmekjel som angitt i påstand 1—6, karakterisert v e d at røret (2) i brenneråpningsområdet (3) har redusert diameter og er utført som membran.

8. Enkelt-trekk-varmekjel som angitt i påstand 1—7, karakterisert ved åt røret (2) på avtrekksiden er lukket med et rensedeksel (14).

9. Enkelt-trekk-varmekjel som angitt i påstand 1—8, karakterisert ved at innsatslegemets (6) ende mot brenneren er konkavt hvelvet (7') mot brennkamret (4).

10. Enkelt-trekk-varmekjel som angitt i påstand 1—9, karakterisert ved at ut- og tilbakeløps-tilknytningene (10, 10') er beliggende på kjelens (1) høyeste sted, hvorved det under tilbakeløpet (10) even-tuelt ved anordning av et gj ennomstrøm- ningsbatteri anordnes en ledeplate (18) ovenfor rørene (16).