PL182045B1 - Kocioł grzewczy na paliwo ciekłe - Google Patents

Abstract

1. Kocioł grzewczy na paliwo ciekłe, zawierający kocioł przepływowy składający się z części dolnej, w której umieszczone sąwężownice wymiennika ciepła oraz części górnej w postaci skrzynki powietrzno-spalinowej, w której umieszczonajest komora spalania oraz komora powietrzna, wyposażony w wentylator powietrza, rozpylacz paliwa, zespół pomp, układy automatycznej regulacji i sterowania, przetwornicę elektryczną, szafę sterująco-rozdzielczą, instalację wodną, instalację paliwową instalację sprężonego powietrza, silnik napędowy, instalację elektryczną znamienny tym, żemawymiennik ciepła spalin (19) zainstalowany na przewodzie wylotowym spalin (17) zawierający metalowe elementy tulejowe (38,39) oddzielone przestrzeniami powietrznymi, umieszczone w zamkniętej obudowie, w której zjednej strony znajdują się otwory wlotowe powietrza (43), zaś po stronie przeciwległej usytuowany jest tunel wylotowy powietrza (18), łączący wymiennik (19) z komorą powietrzną (4), połączoną kanałem ssącym (15) z wentylatorem (20), którego wylot połączony jest z kanałem głównym (16), połączonym z komorą spalania (3), przy czym pod komorąspalania (3) usytuowanyjestpierwszy wymiennik ciepła (21) w postaci pierścieniowego dysku, zasilanego wodą z obiegu grzejnego oraz połączonego przewodem zasilającym (50) z drugim wymiennikiem ciepła (27), przy czym przez ten pierwszy wymiennik ciepła (21) oraz przez komorę powietrzną (4) przechodzi kanał wylotowy spalin (17), przy czym kanał ten jest oddzielony od dolnej przestrzeni kotła pierścieniową przegrodą (30) ze szczeliną obwodową (32).

Description

Przedmiotem wynalazku jest kocioł grzewczy na paliwo ciekłe, przeznaczony zwłaszcza do instalacji centralnego ogrzewania.

Znany jest kocioł grzewczy o symbolu WB5, produkcji Brzeskich Zakładów Urządzeń Wagonowych „BEWAG” w Brzegu Dolnym, opalany olejem napędowym, nadający się do eksploatacji stacjonarnej oraz na urządzeniach ruchomych na przykład do wytwarzania pary do ogrzewania składów pociągów. Kocioł ten zawiera kocioł przepływowy, wymiennik ciepła powierzchniowy z wężownicą, separator pary, zespół pomp, wentylator powietrza podmuchowego, rozpylacz paliwa przy pomocy sprężonego powietrza, układy automatycznej regulacji i sterowania, przetwornicę elektryczną szafę sterująco-rozdzielczą, instalację wodną instalację parową instalację paliwową instalację sprężonego po wietrzą silnik napędowy prądu stałego, instalacje elektryczną.

Kocioł przepływowy będący zasadniczo wytwornicą pary składa się z dolnej części kotła, skrzyni powietrzno-spalinowej i komory powietrznej, stanowiących łącznie obudowę kotła. Wewnątrz tej obudowy umieszczony jest zespół wężownic i komora spalania. Wewnątrz dolnej części komory spalania znajduje się kształtka ogniotrwała górną a pod wężownicami kształtka ogniotrwała dolna. W kopule palnikowej umieszczone są: rozpylacz, elektrody zapłonowe i wzierniki. Wężownicą składa się z podgrzewacza (część górna) i parownika (część dolna). Dolna część i komora powietrzno-spalinowa posiadają podwójne ściany, między którymi znajduje się izolacja termiczna. Separator pary jest grubościenną rurą z przy spawanymi dnami, osłoniętą z zewnątrz izolacją termiczną.

W skład zespołu pomp wchodzą zamocowane na wspólnej podstawie i połączone sprzęgłem elastycznym: pompa wodna i pompa paliwowa. Wentylator promieniowy, tłoczący powietrze podmuchowe do kotła wykonany jest jako spawana konstrukcja blaszana. Powietrze z zewnątrz zasysane jest przez kanał składający się z konfuzorowego wlotu, kanału regulacyjnego i kolana wlotowego. Rozpylacz zawiera końcówkę, w której nawiercone są dwie grupy otworów: pierwsze równoległe do osi, przez które płynie paliwo i drugie pod kątem do osi- do sprężonego powietrza. W końcówce rozpylacza paliwo miesza się z powietrzem i wypływa na zewnątrz w postaci rozpylonej mieszanki.

Wymiennik ciepła posiada korpus wykonany jako odlew, składający się z części górnej i dolnej, skręconych śrubami. Wewnątrz korpusu umieszczona jest wężownicą, przez którą przepływa woda gorąca (skropliny). Wlot i wylot wężownicy podłączone są do końcówek wkręconych w dno dolnej części korpusu. Woda zimna doprowadzona jest osiowo do górnej części korpusu i w dalszym ciągu przepływa przez rurę w dół wymienniką a następnie zawraca ku górze omywając wężownicę i wypływa na zewnątrz przez otwór w górnej części korpusu. W dolnej części korpusu znajduje się otwór spustowy wody z płaszcza wymiennika, zakręcony korkiem, w górnej odpowietrznik. Paliwo i powietrze rozpylające dopływają pod ciśnieniem do rozpylacza, z którego wypływają w postaci mgły olejowej do komory spalania.

Powietrze podmuchowe zasysane z zewnątrz przez wentylator, tłoczone jest do skrzyni powietrzno-spalinowej, gdzie strumień powietrza rozdzielany jest przez osłonę komory spalania na dwie części, z których jedna wpływa do komory spalania poprzez wykonane w niej otwory w górnej i dolnej części, a druga omywa od wewnątrz komorę powietrzną oraz kopułę palnikową nie dopuszczając do ich zbytniego nagrzewania się, a następnie dostaje się do komory paleniskowej przez centralny otwór.

Mgła olejowa wymieszana z powietrzem podmuchowym w postaci mieszanki olejowo-powietrznej spala się w komorze spalania. Spalanie inicjowane jest przez iskrę elektryczną wytwarzaną między elektrodami zapłonowymi.

Spaliny-poprzez kanał utworzony przez zespawane wewnętrzne zwoje wężownicy płyną ku dołowi kotła, a następnie zawracają ku górze, omywając kolejno część wężownicy stanowiącą parownik i część stanowiącą podgrzewacz.

Następnie spaliny wpływają do skrzyni powietrzno-spalinowej i dalej przez komin wypływają na zewnątrz kotła. Woda dopływa do części wężownicy stanowiącej podgrzewacz i w miarę przepływu przez kolejne wężownicę zamienia się stopniowo w parę o wzrastającej

182 045 suchości. W dalszym ciągu para przepływa przez końcową część zespołu wężownic oraz separator, z którego wypływa do przewodu wylotowego kotła.

Znany jest podgrzewacz wody, opalany olejem napędowym, o symbolu P-40 produkcji Brzeskich Zakładów Urządzeń Wagonowych „BEWAG” w Brzegu Dolnym, stosowany w lokomotywach do wstępnego ogrzania wody przed przystąpieniem do rozruchu silnika.

Podgrzewacz zawiera wymiennik ciepła, głowicę palnika, wentylator, zespół napędowy, instalacje paliwową, instalację elektryczną oraz instalację wodną. Wymiennik ciepła jest przepływowym kotłem wodnym, płomienicowym dwuciągowym. Spaliny z komory paleniskowej wyposażonej w pierścień szamotowy i wzdłużne żebra stalowe, przepływają do drugiego pierścieniowego ciągu i do króćca kominowego. Woda początkowo podgrzewana jest w zewnętrznym płaszczu, a następnie w wewnętrznym. W celu zintensyfikowania przepływu i wymiany ciepła drugi kanał spalin i oba płaszcze wodne wyposażone są w kierownice spiralne. Wlot wody powracającej z silnika lokomotywy do wymiennika ciepła jest na dole, wylot wody podgrzanej u góry. Na wlocie i wylocie wody zastosowano dwa regulatory temperatury wody: -regulujący i zabezpieczający. W końcu wylotu spalin z wymiennika zainstalowany jest komin wyposażony w ogranicznik temperatury spalin oraz klapę umożliwiającą czyszczenie bez konieczności zdejmowania przewodu kominowego.

Palnik stanowi rozpylacz ciśnieniowy z jedną regulowaną przysłoną. Komora spalania chłodzona jest powietrzem stycznie doprowadzonym z wentylatora podmuchowego. Obserwacje płomienia umożliwia wziernik w kopule, w której także osadzone są elektrody zapłonowe. Wentylator w układzie poziomym przykręcony jest poprzez kołnierz kolektora spiralnego do głowicy palnika.

W poradniku pt. „OGRZEWANIE I WENTYLACJA” Recknagel, Sprenger, Honmann, Schramek, EWFE - Wydanie 1 Gdańsk 1994 na stronie 604 przedstawiony jest poziomy kocioł grzejny z nawrotną komorą spalania i dodatkowymi powierzchniami grzejnymi, umieszczonymi z boku lub nad nią, w formie kieszeni grzejnych lub płomieniówek. Komora nawrotna znajduje się w przedniej części kotła. Na stronie 605 opisany jest poziomy kocioł grzejny nadciśnieniowy produkcji firmy Buderus Omnimat z nawrotną komorą spalania i rurami zwiększaj ącymi burzliwość j ako dodatkową powierzchnią grzej ną.

Dla lepszego wykorzystania ciepła spalin, na końcu kotła zainstalowany jest wymiennik ciepła z rur użebrowanych omywany przez spaliny, które ochładzają się przy tym do temp. 140°C bez wytrącania się skroplin. Na stronie 609 tegoż poradnika przedstawiony jest dwuobiegowy kocioł ciepłej wody, w którym pojemność podzielona jest na dwa obiegi: obieg pierwotny komory spalania otoczonej żebrami z temperatury wody powyżej punktu rosy i obieg wtórny dla instalacji ogrzewania. Oba obiegi połączone są ze sobą komorą mieszania z zaworem termostatycznym. Dzięki małej zawartości wody w obiegu pierwotnym możliwe jest szybkie nagrzanie kotła znajdującego się w stanie zimnym.

Istota wynalazku polega na tym, że kocioł grzewczy zawierający kocioł przepływowy wyposażony w wentylator powietrza, rozpylacz paliwa, zespół pomp, układy automatycznej regulacji i sterowania, przetwornicę elektryczną, szafę sterująco-rozdzielczą, instalację wodną, instalację paliwową, instalację sprężonego powietrza, silnik napędowy, instalację elektryczną wyróżnia się tym, że ma wymiennik ciepła spalin zainstalowany na przewodzie wylotowym spalin, zawierający metalowe elementy tulejowe, oddzielone przestrzeniami powietrznymi, umieszczone w zamkniętej obudowie.

W obudowie tej z jednej strony znajdują się otwory wlotowe powietrza, zaś po stronie przeciwległej do nich usytuowany jest tunel wylotowy powietrza, łączący wymiennik ciepła spalin z komorą powietrzną kotła. Komora powietrzna połączona jest kanałem ssącym z wentylatorem, którego wylot połączony jest z kanałem głównym, połączonym z komorą spalania. Pod komorą spalania usytuowany jest pierwszy wymiennik ciepła w postaci pierścieniowego dysku, zasilanego wodą z obiegu grzejnego i połączonego przewodem zasilającym z drugim wymiennikiem ciepła umieszczonym w dolnej części koda, stanowiącym główny segment grzejny. Przez pierwszy wymiennik ciepła i przez komorę powietrzną przechodzi rurowy

182 045 kanał wylotowy spalin, na wylocie którego zainstalowany jest wymiennik ciepła spalin. Kanał wylotowy spalin oddzielony jest od dolnej przestrzeni kotła pierścieniową przegrodą ze szczeliną obwodową. Wymiennik ciepła spalin zawiera tuleję wewnętrzną oraz tuleję zewnętrzną wyposażoną w otwory przelotowe dla krążącego powietrza. Tuleje umieszczone są w obudowie zawierającej płaszcz, dno górne, w którym usytuowane są otwory wlotowe powietrza, korzystnie w kształcie półksiężyca, oraz szczelne dno dolne. Korzystnie tuleja wewnętrzna ma wypustki wewnętrzne usytuowane wzdłużnie i promieniowo zwiększające powierzchnię odbioru ciepła. Wysokość wypustek jest mniejsza od promienia tulei, korzystnie wypustki mają postać płaskowników.

Korzystnie, tuleja zewnętrzna ma przelotowe otwory, korzystnie rozmieszczone po linii śrubowej, umożliwiające krążenie powietrza zaś pomiędzy tymi otworami umieszczone są zwoje ślimaka z blachy. Powietrze podawane wentylatorem do komory spalania jest zasysane kanałem ssącym z komory powietrznej kotła, do której wskutek wytworzonego tam podciśnienia jest zasysane z wymiennika ciepła spalin. W wymienniku powietrze dostaje się pomiędzy rozgrzane od spalin tuleje, ogrzewając się od nich i przez kanał wylotowy powietrza wchodzi do komory powietrznej już ogrzane.

Korzystnie, pierwszy wymiennik ciepła ma nadbudowaną część wewnętrzną w formie wydłużonego ku górze walca, wewnątrz którego umieszczony jest pierwszy pierścień ogniotrwały, tworząc tunel ognia i spalin.

Wymiennik ten stanowi pierwszy stopień nagrzania wody doprowadzonej do kotła z obiegu grzejnego, która jest ogrzewana wielostopniowo: ciepłym powietrzem zasysanym z wymiennika spalin, ciepłem promieniowania od pierścienia ogniotrwałego oraz spalinami wędrującymi od dołu ku górze. Ogrzana wstępnie woda odprowadzona jest przewodem zasilającym do drugiego wymiennika ciepła, usytuowanego w dolnej części kotła, którego wężownice tworzą główny segment grzejny. Pierwszy wymiennik ciepła wyposażony jest w kierownice przepływu wody, korzystnie w formie płaskowników przymocowanych do dna wymiennika oraz jego ścianki wewnętrznej, zapewniające kontrolowany przepływ wody i wprowadzenie jej bez zakłóceń do zespołu wężownic drugiego wymiennika ciepła. Pod pierwszym wymiennikiem ciepła jest umieszczony drugi pierścień ogniotrwały, którego część wchodzi do wnętrza pierwszych zwojów wężownicy drugiego wymiennika ciepła. Komora spalania ma podwójną ścianę, składającą się z płaszcza wewnętrznego, w którym umieszczony jest zespół kielicha wlotowego powietrza i kierownicy powietrza oraz z płaszcza zewnętrznego. W płaszczu zewnętrznym usytuowany jest wylot kanału głównego, którym tłoczone jest powietrze do komory spalania oraz głowica, w której zamocowany jest rozpylacz paliwa, elektrody zapłonowe, fotokomórka oraz wziernik. Kierownica powietrza ma kształt pierścienia z pionowymi żebrami, ustawionymi ukośnie do kierunku promieniowego, zaś umieszczony z nią współosiowo cienkościenny kielich wlotowy powietrza ma postać zwężki zawierającej u góry część cylindryczną, pod którą jest część stożkowa zbieżna ku dołowi, pod nią jest część stożkowa rozbieżna ku dołowi, zaś na końcu jest część cylindryczna. Takie ukształtowanie kielicha wlotowego powietrza zapewnia odpowiednie parametry przepływu powietrza, niezbędne dla dobrego wymieszania i spalania mieszanki paliwowo-powietrznej.

Drugi wymiennik ciepła składa się z wężownicy dolnej, której zwoje tworzą drugi stopień nagrzania wody do temperatury pośredniej, oraz wężownicy górnej, której zwoje tworzą trzeci stopień nagrzania wody do temperatury wyjściowej, korzystnie w granicach 95°C.

Korzystnie wewnętrzny zwój wężownicy dolnej przebiega przez całą wysokość wymiennika, zaś następne zwoje nawinięte są spiralnie w kierunku zewnętrznym na przemian w górę i w dół, w przybliżeniu do połowy wysokości wymiennika. Wylot jej ostatniego dolnego zwoju połączony jest wspólnym przewodem z górnym, zewnętrznym zwojem wężownicy górnej. Pierwszy zwój wężownicy górnej usytuowany jest w pobliżu ściany kotła, zaś następne jej zwoje nawinięte są spiralnie w kierunku środka, na przemian w dół i w górę, w przybliżeniu do połowy wysokości wymiennika, zaś ostatni wewnętrzny zwój zakończony jest przewodem wylotowym połączonym z obiegiem grzejnym. Kanał wylotowy spalin jest oddzielony

182 045 od dolnej przestrzeni kotła, to jest przestrzeni ognia i spalin przegrodą, w której znajduje się szczelina, którą uchodzą spaliny i kierują się ku górze pod dno pierwszego wymiennika ciepła, podgrzewając krążącą w nim wodę i dalej przechodzą do rurowego kanału wylotowego spalin przechodzącego przez pierwszy wymiennik ciepła i komorę powietrzną, do wymiennika ciepła spalin i dalej do komina.

Korzystnie przegroda ma postać pierścieniowej tarczy przymocowanej na zewnętrznym obwodzie punktowo i rozłącznie do kołnierza zamocowanego trwale na ścianie wewnętrznej dolnej części kotła, przy czym odstęp pomiędzy tarczą i kołnierzem tworzy szczelinę. Od strony wewnętrznej tarcza jest połączona z pierścieniem uszczelniającym przymocowanym trwale do dna pierwszego wymiennika ciepła. Pierścień uszczelniający zaopatrzony jest w wypusty, na których zamocowany jest drugi pierścień ogniotrwały. Na przegrodzie zamocowana jest kierownica spalin w postaci płaskiego elementu odgiętego w kierunku wylotu spalin. Na dnie kotła zainstalowana jest dolna kształtka ogniotrwała zaopatrzona w zaokrąglone występy, korzystnie cztery występy, na których opiera się wężownica dolna.

Korzystnie kształtka ma kształt w widoku z góry zbliżony do czterolistnej koniczyny, przy czym jej część środkowa ma kształt wklęsłej czaszy. Wężownica styka się z kształtką miejscowo, na niewielkiej przestrzeni tak, że w około 85% powierzchnia wymiennika styka się bezpośrednio z powietrzem. Sprawia to, że wir ognia i spalin wprowadzany z komory spalania jest odbijany opływowo i kierowany jest od dołu pod wężownice, przechodząc pomiędzy ich zwojami i kierowany jest ku górze. Cztery boczne przestrzenie w kształcie półksiężyca przepuszczają ciepłe spaliny omywające wężownice.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wykorzystanie ciepła odlotowych spalin do ogrzewania powietrza, zasilającego komorę spalania, a także wstępne podgrzewanie wody dostarczanej następnie do obiegu drugiego wymiennika ciepła o dwustopniowym nagrzewaniu wody, co znacznie przyśpiesza rozruch urządzenia, obniża zużycie paliwa, a także polepsza ekonomikę procesu ogrzewania.

Istota odmiany rozwiązania według wynalazku polega na tym, że kocioł grzewczy zawierający kocioł przepływowy składający się z części dolnej, w której są umieszczone wężownice wymiennika ciepła oraz części górnej w postaci skrzyni powietrzno-spalinowej, w której umieszczona jest komora spalania oraz komora powietrzna, wyposażony w wentylator powietrza, rozpylacz paliwa, zespół pomp, układy automatycznej regulacji i sterowania, przetwornicę elektryczną szafę sterująco-rozdzielczą instalację wodną instalację paliwową instalację sprężonego powietrzą silnik napędowy, instalację elektryczną wyróżnia się tym, że ma wymiennik ciepła spalin zainstalowany na przewodzie wylotowym spalin, zawierający metalowe elementy tulejowe, oddzielone przestrzeniami powietrznymi, umieszczone w zamkniętej obudowie. W obudowie tej z jednej strony znajdują się otwory wlotowe powietrza, zaś po stronie przeciwległej do nich usytuowany jest tunel wylotowy powietrza, łączący wymiennik ciepła spalin z komorą powietrzną kotła. Komora powietrzna połączona jest kanałem ssącym z wentylatorem, którego wylot połączony jest z kanałem głównym, połączonym z komorą spalania. Przez komorę powietrzną przechodzi rurowy kanał wylotowy spalin, na wylocie, którego zainstalowany jest wymiennik ciepła spalin. Kanał wylotowy spalin oddzielony jest od dolnej przestrzeni kotła pierścieniową przegrodą ze szczeliną obwodową przez którą spaliny przedostają się do kanału wylotowego, następnie przez wymiennik ciepła spalin, tam ochłodzone przechodzą do komina. Wymiennik ciepła spalin zawiera tuleję wewnętrzną oraz tuleję zewnętrzną wyposażoną w otwory przelotowe dla krążącego powietrza. Tuleje umieszczone są w obudowie zawierającej płaszcz, dno górne, w którym usytuowane są otwory wlotowe powietrza, korzystnie w kształcie półksiężyca, oraz szczelne dno dolne. Korzystnie tuleja wewnętrzna ma wypustki wewnętrzne usytuowane wzdłużnie i promieniowo zwiększające powierzchnię odbioru ciepła. Wysokość wypustek jest mniejsza od promienia tulei, korzystnie wypustki mają postać płaskowników.

182 045

Korzystnie, tuleja zewnętrzna ma przelotowe otwory, korzystnie rozmieszczone po linii śrubowej, umożliwiające krążenie powietrza zaś pomiędzy tymi otworami umieszczone są zwoje ślimaka z blachy.

Powietrze podawane wentylatorem do komory spalania jest zasysane kanałem ssącym z komory powietrznej kotła, do której wskutek wytworzonego tam podciśnienia jest zasysane z wymiennika ciepła spalin. W wymienniku powietrze dostaje się pomiędzy rozgrzane od spalin tuleje, ogrzewając się od nich i przez kanał wylotowy powietrza wchodzi do komory powietrznej już ogrzane, skąd podawane jest wentylatorem do komory spalania. Umożliwia to szybki rozruch cieplny instalacji obniża zużycie paliwa oraz poprawia ekonomikę procesu ogrzewania.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kocioł grzewczy częściowo w widoku, a częściowo w przekroju wzdłużnym, fig. 2 przedstawia głowicę komory spalania w przekroju poprzecznym, fig. 3 przedstawia komorę spalania w przekroju wzdłużnym, fig. 4 przedstawia zespół kierownicy powietrza z kielichem wlotowym powietrza w widoku, fig. 5 przedstawia kierownicę powietrza w widoku z góry, fig. 6 przedstawia komorę powietrzną w widoku z góry, fig. 7 przedstawia pierwszy wymiennik ciepła w widoku z góry, fig. 8 przedstawia fragment ściany pierwszego wymiennika ciepła z pierścieniem uszczelniającym, w przekroju wzdłużnym, fig. 9 przedstawia przegrodę ze szczeliną w widoku z góry, fig. 10 przedstawia kierownicę spalin, fig. 11 przedstawia wymiennik ciepła spalin w przekroju wzdłużnym fig. 12 przedstawia drugi wymiennik ciepła z wężownicą górną i wężownicą dolną, w widoku, fig. 13 przedstawia drugi wymiennik ciepła w widoku z góry, fig. 14 przedstawia kształtkę ogniotrwałą dolną w widoku z góry, fig. 15 przedstawia kształtkę ogniotrwałą dolną w przekroju poprzecznym, fig. 16 przedstawia dolną część kotła w półwidoku i półprzekroju wzdłużnym.

Kocioł grzewczy składa się z kotła przepływowego, którego część dolna 1 ma postać walczaka, wykonanego z blachy stalowej, ze ścianą izolowaną cieplnie, zaś w części górnej znajduje się skrzynia powietrzno-spalinowa 2 w postaci kopuły, wewnątrz której usytuowana jest komora spalania 3 oraz otaczająca ją komora powietrzna 4. Na kopule skrzyni powietrzno-spalinowej osadzony jest wylot kanału wylotowego spalin przechodzącego w wymiennik ciepła spalin i dalej w przewód kominowy 5. W górnej części komory spalania 3 w jej płaszczu zewnętrznym 12 osadzona jest głowica 6, w postaci okrągłej tarczy, w której zamontowane są; rozpylacz paliwa 7, elektrody zapłonowe 8, fotokomórka 10 zabezpieczająca przed brakiem paliwa oraz brakiem iskry elektrycznej, a także wziernik, nie uwidoczniony na rysunku. Głowica przytwierdzona jest do kopuły skrzyni powietrzno-spalinowej śrubami, rozmieszczonymi na jej obwodzie. Komora spalania 3 ma postać czaszy wykonanej z blachy stalowej, wyposażonej w podwójną ścianę, składającą się z płaszcza wewnętrznego 11 i płaszcza zewnętrznego 12. Płaszcz wewnętrzny 11 i płaszcz zewnętrzny 12 w dolnej części są połączone ze sobą szczelnie przyspawanym dnem 13. W płaszczu zewnętrznym 12 znajduje się wylot kanału głównego 16, którym dostarczane jest powietrze tłoczone przez wentylator promieniowy 20 do komory spalania 3. Wentylator 20 usytuowany jest na zewnątrz kotła i umieszczony jest w szczelnej obudowie, przy czym powietrze dostarczane do kotła pobiera on z komory powietrznej 4, kanałem ssącym 15. Powietrze do komory powietrznej zasysane jest z wymiennika ciepła spalin 19, połączonego z kominem 5. W górnej części płaszcza wewnętrznego 11 komory spalania znajduje się centralny otwór, na którym umieszczona jest kierownica 14 powietrza tłoczonego do komory. Kierownica 14 ma postać okrągłego pierścienia, do którego przymocowane są pionowe żebra 14a wykonane z blachy, ustawione ukośnie względem kierunku promieniowego. Żebra 14a są przyspawane u dołu do wewnętrznego płaszcza komory spalania. Kierownica powoduje zawirowanie mieszanki paliwowo-powietrznej i ognia. Pod kierownicą 14 usytuowany jest kielich wlotowy powietrza 9, wykonany z blachy, przyspawany od spodu do płaszcza 11. Kielich wlotowy powietrza 9 ma postać zwężki, która u góry ma część cylindryczną, pod którą jest część stożkowa zbieżna ku dołowi, następnie jest część stożkowa rozbieżna ku dołowi, na końcu jest część cylindryczna. Komora

182 045 powietrza 4, wyposażona jest w szereg przewodów rurowych, połączonych z poszczególnymi podzespołami kotła, tworzących kanały, w których krąży powietrze oraz spaliny: - kanał ssący 15 powietrza, łączący komorę powietrzną 4 z wentylatorem 20, kanał główny 16 łączący wentylator 20 z komorą spalania 3, kanał wylotowy spalin 17, przechodzący przez pierwszy wymiennik ciepła 21 i biegnący przez całą wysokość komory powietrznej 4, łączy on dolną część 1 kotła z przewodem kominowym 5, poprzez wymiennik ciepła spalin 19. Pod dnem 13 komory spalania 3 umieszczony jest pierwszy wymiennik ciepła 21 stanowiący pierwszy stopień nagrzania wody. Wymiennik 21 ma postać płaskiego, pierścieniowego dysku, w środkowej części nadbudowanego w kształcie wydłużonego do góry walca.

Pomiędzy ściankami wymiennika przepływa woda, doprowadzona z instalacji centralnego ogrzewania i odprowadzana przewodem zasilającym 50 do wewnętrznego zwoju dolnej wężownicy drugiego wymiennika ciepła 27 zainstalowanego w dolnej części kotła. Wewnątrz pierwszego wymiennika ciepła 21 umieszczone są cztery pionowe kierownice 22a w postaci płaskowników przyspawanych do dna wymiennika, usytuowanych w kierunku przepływu wody, ukośnie do niego, oraz kierownice poziome 22, w postaci płaskowników przyspawanych do ścianki wewnętrznej wymiennika. Kierownice te powodują zawirowanie wody, powodując jej dobre wymieszanie i szybki odbiór ciepła. Wewnątrz wymiennika 21 osadzony jest pierwszy pierścień szamotowy 23. Pod dnem wymiennika 21 przymocowany jest trwale pierścień uszczelniający 24, wykonany z blachy żaroodpornej, wewnątrz którego na obwodzie przyspawane są wypusty 25, służące do zamocowania masy szamotowej, która tworzy drugi pierścień szamotowy 26, wchodzący do wewnętrznej przestrzeni pierwszego i drugiego zwoju wewnętrznego wężownicy drugiego wymiennika ciepła 27. W dolnej części kotła, wewnątrz walczaka 1 umieszczony jest drugi wymiennik ciepła 27, stanowiący główny segment grzewczy, składający się z wężownicy górnej 28 oraz wężownicy dolnej 29. Nad drugim wymiennikiem ciepła 27 usytuowana jest przegroda 30, oddzielająca dolną przestrzeń kotła, wypełnioną spalinami, od kanału wylotowego spalin 17. W przegrodzie 30 jest obwodowa szczelina 32. Przegroda 30 ma postać pierścieniowej tarczy przymocowanej rozłącznie na trzech płaskownikach do pierścieniowego kołnierza 31 przyspawanego do ściany wewnętrznej walczaka 1.

Pomiędzy pierścieniem 30, a kołnierzem 31 znajduje się wąski odstęp tworzący szczelinę 32, którą przedostają się spaliny z dolnej części kotła pod dno pierwszego wymiennika ciepła 21 i są nakierowane kierownicą spalin 33 w kierunku kanału wylotowego spalin 17. Kierownica 33 ma postać płaskiego elementu przyspawanego do pierścienia 30, odgiętego do góry.

Zgromadzona i wtłoczona przez wentylator objętość powietrza do skrzyni powietrznospalinowej i do dolnej części kotła jest tak duża, że wąska szczelina 32 powstrzymuje ciepło tam zgromadzone, zaś pochłaniający ciepło pierwszy wymiennik 21, powoduje wyrównanie temperatury powietrza do tego stopnia, że wylot spalin nie jest zbyt gwałtowny i hałaśliwy.

Takie rozwiązanie wpływa również na polepszenie spalania, gdyż nawet bez zastosowania wymiennika ciepła spalin 19, spalanie jest bezdymne zarówno przy minimalnych jak i maksymalnych dawkach paliwa dostarczanego do kotła. Ściana walczaka 1 wyłożona jest wewnątrz warstwą szamotową 34, aż do wysokości na której znajduje się przegroda 30. Grubość warstwy szamotowej zwiększa się skokowo w kierunku dna walczaka, co umożliwia dobre krążenie spalin w rejonie górnej wężownicy, a także dobrą obserwację stanu warstwy podczas okresowych przeglądów kotła. Na dnie walczaka umieszczona jest dolna kształtka szamotowa 35, której kształt w widoku z góry zbliżony jest do czterolistnej koniczyny zaś rdzeń stanowi wklęsła czasza. Na czterech zaokrąglonych występach 47 kształtki 35 opiera się pierwszy zwój wężownicy dolnej 29. W ścianie walczaka umieszczone są wzierniki 36, przez które można oczyszczać z sadzy wężownice 28 i 29 za pomocą wody lub sprężonego powietrza. Kopuła 2 kotła mocowana jest do walczaka klamrami zaciskowymi 37.

Wymiennik ciepła spalin 19 składa się z dwóch tulei wykonanych z blachy stalowej: tulei wewnętrznej 38, przymocowanej współosiowo do kanału wylotowego spalin 17 i przewodu kominowego 5 oraz tulei zewnętrznej 39.

182 045

W tulei wewnętrznej 38, na całej jej długości znajdują się wypustki 40, usytuowane wzdłużnie i promieniowo, w postaci przy spawanych płaskowników o szerokości mniejszej od promienia. Wypustki zwiększają powierzchnię odbierającą ciepło od przepływających spalin.

Obydwie tuleje umieszczone są w obudowie, składającej się z płaszcza 46 wykonanego z blachy, dna górnego 41 i dna dolnego 42. Dolne dno 42 jest szczelnie przy spawane do płaszcza, zaś góme dno 41 ma dwa wlotowe otwory 43 w kształcie półksiężyca, przez które wpływa do wewnątrz zasysane wentylatorem 20 powietrze.

Na powierzchni tulei zewnętrznej 39 nawiercone są otwory 44, rozmieszczone po linii śrubowej, wzdłuż których, na całej długości tulei biegną zwoje ślimaka 45 wykonanego z blachy stalowej. W dolnej części wymiennika ciepła spalin 19, na bocznej ścianie płaszcza 46 umieszczony jest tunel wylotowy 18 zasysanego powietrza, połączony z komorą powietrzną 4 skrzyni powietrzno-spalinowej 2.

Wymiennik ciepła spalin 19 ma za zadanie odzyskanie ciepła z uchodzących kominem spalin.

Drugi wymiennik ciepła 27 wykonany jest z rur o jednakowym przekroju i składa się z dwóch zespołów wężownic: - wężownicy górnej 26, stanowiącej trzeci stopień nagrzania wody, w którym woda osiąga temperaturę wyjściową około 95°C, oraz wężownicy dolnej 29, stanowiącej drugi stopień nagrzania wody, do temperatury niższej od temperatury wyjściowej. Obydwie wężownice połączone są ze sobą na zewnątrz wspornikami 48, rozmieszczonymi na obwodzie środkowej części wężownicy. Wlot wężownicy dolnej 29 jest połączony przewodem zasilającym z pierwszym wymiennikiem ciepła 21. Wewnętrzny zwój wężownicy dolnej 29 dochodzi przez całość wymiennika ku dołowi, gdzie rozchodzi się spiralnie na przemian w górę i w dół, w przybliżeniu do połowy wysokości wymiennika, w kierunku ścian kotła i wychodzi u dołu na zewnątrz przewodem wspólnym 49, połączonym z drugim zwojem wężownicy górnej 28.

Trzeci stopień nagrzania wody stanowi górna wężownica 28, której pierwsze zwoje usytuowane są w pobliżu ściany kotła i następnie rozchodzą się spiralnie, na przemian w dół i w górę, w przybliżeniu do połowy wysokości wymiennika, ku środkowi kotła. Kierunek ruchu przepływającej wody odbywa się spiralnie począwszy od ściany wewnętrznej walczaka do pierwszego zwoju rur stopnia drugiego nagrzania wody z góry do dołu, do wysokości połowy wężownicy i wychodzi na zewnątrz przewodem wylotowym 51 do instalacji centralnego ogrzewania. Drugi wymiennik ciepła 27 stoi na dolnej kształtce szamotowej 35 umieszczonej na dnie walczaka 1, z którą styka się w czterech miejscach, na zaokrąglonych występach 47.

Kocioł wyposażony jest w zespół pomp, układy automatycznej regulacji i sterowania, przetwornicę elektryczną szafę sterująco-rozdzielczą, instalację wodną, instalację paliwową instalację sprężonego powietrza, elektryczny silnik napędowy, instalację elektryczną, w których to zespołach wykorzystano znane rozwiązania, zespoły te nie są uwidocznione na rysunku. Wentylator 20 wytwarza podciśnienie w komorze powietrznej 4 powodując zasysanie powietrza z wymiennika ciepła spalin 19 poprzez tunel wylotowy 18. Powietrze do wymiennika spalin dostaje się przez dwa otwory 43 usytuowane w górnym dnie 41 wymiennika, otworami 44 przedostaje się do wnętrza tulei 39, gdzie ogrzewa się od nagrzanej spalinami tulei 38. Zassane kanałem ssącym 15 ciepłe powietrze jest tłoczone przez wentylator do kanału głównego 16, skąd do przestrzeni powietrznej komory spalania, pomiędzy ściankami 11 i 12, skąd kierowane jest przez ukośne żebra kierownicy powietrza 14 do wnętrza kielicha wlotowego 9 powietrza, który nadaje mu odpowiednią prędkość i zawirowanie.

Następuje wymieszanie powietrza z paliwa z mieszanką paliwowo-powietrzną doprowadzą rozpylaczem 7, a podanie iskry elektrycznej na elektrodach zapłonowych 8 wywołuje zapłon mieszanki paliwo w powietrznej. Jako paliwo stosuje się olej opałowy, olej napędowy lub inne paliwo ciekłe.

Wytworzony wir ognia i spalin ogrzewa pierwszy pierścień szamotowy 23 i drugi pierścień szamotowy 26, powodując nagrzewanie się małej ilości wody krążącej w pierwszym

182 045 wymienniku ciepła 21. Gorące spaliny omywają wężownice 28 i 29 drugiego wymiennika ciepła oraz ściany i dno walczaka 1 powodując nagrzewanie się wody oraz akumulację ciepła w szamotowej wykładzinie 34 oraz dolnej kształtce szamotowej 35. Gorące spaliny wydostają się szczeliną 32 do przestrzeni pod dnem pierwszego wymiennika ciepła 21 tracąc część ciepła na podgrzanie przepływającej w nim wody.

Dalej spaliny uchodzą kanałem wylotowym 17, oddając część ciepła powietrzu w komorze powietrznej oraz wymiennikowi ciepła spalin 19, powodując rozgrzanie jego metalowych elementów; płaskowników 40, tulei wewnętrznej 38, oraz tulei zewnętrznej 39, ślimaka 45, od których nagrzewa się powietrze zasysane do wnętrza wymiennika, które następnie podawane jest tunelem wylotowym 18 do komory powietrznej 4, skąd zasysane jest przez wentylator i podawane ponownie do obiegu. Ogrzana w pierwszym wymienniku 21 woda przepływa przewodem zasilającym 50 do pierwszego wewnętrznego zwoju rur wężownicy dolnej 29 drugiego wymiennika ciepła 27, gdzie jest podgrzana do temperatury pośredniej, odpowiadającej drugiemu stopniowi nagrzania wody. Następnie przepływa wspólnym przewodem 49 do pierwszego zwoju wężownicy górnej 28, gdzie zostaje podgrzana do temperatury 95°C i następnie płynie do obiegu centralnego ogrzewania.

W układzie jest zainstalowany termostat, nie uwidoczniony na rysunku.

Kocioł według wynalazku charakteryzuje się szybkim osiąganiem wymaganej temperatur}' grzania. Kocioł według wynalazku może znaleźć zastosowanie, zwłaszcza do ogrzewania, szkół, gospodarstw ogrodniczych, mieszkań.

182 045

182 045

Fig. 4

182 045

Fig. ⁶

Fig. 7

182 045

Fig. 8

Fig. 9

182 045

Fig. 11

Fig. 12

Fig. 13

182 045

Fig. 16

182 045

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (20)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kocioł grzewczy na paliwo ciekłe, zawierający kocioł przepływowy składający się z części dolnej, w której umieszczone są wężownice wymiennika ciepła oraz części gómej w postaci skrzynki powietrzno-spalinowej, w której umieszczona jest komora spalania oraz komora powietrzna, wyposażony w wentylator powietrza, rozpylacz paliwa, zespół pomp, układy automatycznej regulacji i sterowania, przetwornicę elektryczną, szafę steruj ąco-rozdzielczą, instalację wodną, instalację paliwową, instalację sprężonego powietrza, silnik napędowy, instalację elektryczną, znamienny tym, że ma wymiennik ciepła spalin (19) zainstalowany na przewodzie wylotowym spalin (17) zawierający metalowe elementy tulejowe (38, 39) oddzielone przestrzeniami powietrznymi, umieszczone w zamkniętej obudowie, w której z jednej strony znajdują się otwory wlotowe powietrza (43), zaś po strome przeciwległej usytuowany jest tunel wylotowy powietrza (18), łączący wymiennik (19) z komorą powietrzną (4), połączoną kanałem ssącym (15) z wentylatorem (20), którego wylot połączony jest z kanałem głównym (16), połączonym z komorą spalania (3), przy czym pod komorą spalania (3) usytuowany jest pierwszy wymiennik ciepła (21) w postaci pierścieniowego dysku, zasilanego wodą z obiegu grzejnego oraz połączonego przewodem zasilającym (50) z drugim wymiennikiem ciepła (27), przy czym przez ten pierwszy wymiennik ciepła (21) oraz przez komorę powietrzną (4) przechodzi kanał wylotowy spalin (17), przy czym kanał ten jest oddzielony od dolnej przestrzeni kotła pierścieniową przegrodą (30) ze szczeliną obwodową (32).
2. 2. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wymiennik ciepła spalin (19) zawiera tuleję wewnętrzną (38) oraz tuleję zewnętrzną (39) wyposażoną w otwory przelotowe (44), umieszczone w obudowie (46) zamkniętej dnem górnym (41), w którym usytuowane są otwory wlotowe (43) powietrza oraz dnem dolnym (42).
3. 3. Kocioł według zastrz. 2, znamienny tym, że otwory wlotowe (43) mają kształt półksiężyca.
4. 4. Kocioł według zastrz. 2, znamienny tym, że wewnętrzna tuleja (38) ma wypustki wewnętrzne (40) usytuowane promieniowo i wzdłużnie, o wysokości mniejszej od promienia tulei, zaś na tulei zewnętrznej (39) umieszczone są po linii śrubowej zwoje ślimaka (45) z blachy, przy czym otwory (44) umieszczone są między tymi zwojami.
5. 5. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy wymiennik ciepła (21) ma nadbudowaną wewnętrzną część w formie wydłużonego ku górze walca.
6. 6. Kocioł według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że wymiennik (21) jest wyposażony w kierownice przepływu wody w formie płaskowników (22,22a) przymocowanych do dna wymiennika oraz jego ścianki wewnętrznej.
7. 7. Kocioł według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że wewnątrz wymiennika ciepła (21) usytuowany jest pierwszy pierścień ogniotrwały (23).
8. 8. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że pod pierwszym wymiennikiem ciepła (21) umieszczony jest drugi pierścień ogniotrwały (26), którego część wchodzi do wnętrza pierwszych zwojów wężownicy drugiego wymiennika ciepła (27).
9. 9. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że komora spalania (3) ma podwójną ścianę składającą się z płaszcza wewnętrznego (11), w którym umieszczony jest zespół kielicha wlotowego powietrza (9) i kierownicy powietrza (14) oraz płaszcza zewnętrznego (12), w którym usytuowany jest wylot kanału głównego (16) oraz głowica (6), w której zamontowany jest rozpylacz paliwa (7), elektrody zapłonowe (8) oraz fotokomórka (10).
10. 10. Kocioł według zastrz. 9, znamienny tym, że kierownica powietrza (14) ma kształt pierścienia z pionowymi żebrami (14a), ustawionymi ukośnie względem kierunku promieniowego zaś umieszczony z nią współosiowo cienkościenny kielich wlotowy powietrza (9) ma

    182 045 postać zwężki zawierającej u góry część cylindryczną pod którą jest część stożkowa zbieżna ku dołowi, pod nią jest część stożkowa rozbieżna ku dołowi, zaś na końcu jest część cylindryczna.
11. 11. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że przegroda (30) ma postać pierścieniowej tarczy przymocowanej na zewnętrznym obwodzie punktowo i rozłącznie do kołnierza (31) zamocowanego trwale na ścianie wewnętrznej dolnej części (1) kotła, przy czym odstęp pomiędzy tarczą i kołnierzem tworzy szczelinę (32), zaś od strony wewnętrznej tarcza jest połączona z pierścieniem uszczelniającym (24), przymocowanym do dna pierwszego wymiennika ciepła (21).
12. 12. Kocioł według zastrz. 1 albo 11, znamienny tym, że na przegrodzie (30) usytuowana jest kierownica spalin (33) w postaci płaskiego elementu odgiętego w kierunku wylotu spalin.
13. 13. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi wymiennik ciepła (27) zawiera wężownicę górną (28) oraz wężownicę dolną (29), która jest połączona przewodem zasilającym (50) z pierwszym wymiennikiem ciepła (21), przy czym wewnętrzny zwój wężownicy dolnej przebiega przez całą wysokość drugiego wymiennika ciepła, zaś następne zwoje nawinięte są spiralnie na zewnątrz, na przemian w górę i w dół, zaś wylot jej ostatniego dolnego zwoju połączony jest przewodem wspólnym (49) z górnym, zewnętrznym zwojem wężownicy górnej (28), której zwoje nawinięte są po linii spiralnej ku środkowi na przemian w dół i w górę, zaś ostatni wewnętrzny zwój zakończony jest przewodem wylotowym (51) doprowadzającym wodę do obiegu grzejnego.
14. 14. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna kształtka ogniotrwała (35) ma zaokrąglone występy (47), korzystnie cztery, na których opiera się wężownica dolna (29).
15. 15. Kocioł według zastrz. 14, znamienny tym, że w widoku z góry kształtka ogniotrwała (35) ma kształt zbliżony do czterolistnej koniczyny, przy czym jej część środkowa ma kształt wklęsłej czaszy.
16. 16. Kocioł grzewczy na paliwo ciekłe zawierający kocioł przepływowy składający się z części dolnej, w której umieszczone są wężownicę wymiennika ciepła oraz części górnej w postaci skrzynki powietrzno-spalinowej, w której umieszczona jest komora spalania oraz komora powietrzną wyposażony w wentylator powietrza, rozpylacz paliwa, zespół pomp, układy automatycznej regulacji i sterowania, przetwornicę elektryczną szafę sterująco-rozdzielczą instalację wodną instalacje paliwową instalację sprężonego powietrza, silnik napędowy, instalację elektryczną znamienny tym, że ma wymiennik ciepła spalin (19), zainstalowany na przewodzie wylotowym spalin (17), zawierający metalowe elementy tulejowe (38,39) oddzielone przestrzeniami powietrznymi, umieszczone w zamkniętej obudowie, w której z jednej strony znajdują się otwory wlotowe powietrza (43) zaś po stronie przeciwległej usytuowany jest tunel wylotowy powietrza (18), łączący wymiennik (19) z komorą powietrzną (4) połączoną kanałem ssącym (15) z wentylatorem (20), którego wylot połączony jest z kanałem głównym (16) połączonym z komorą spalania (3), przy czym kanał wylotowy spalin (17) przechodzi przez komorę powietrzną (4) i jest oddzielny od dolnej przestrzeni kotła pierścieniową przegrodą (30) zaopatrzoną w szczelinę obwodową (32).
17. 17. Kocioł według zastrz. 16, znamienny tym, że wymiennik ciepła spalin (19) zawiera tuleję wewnętrzną (38) oraz tuleję zewnętrzną (39) wyposażoną w otwory przelotowe (44), umieszczone w obudowie (46) zamkniętej dnem dolnym (41) i dnem górnym (42), w którym usytuowane są otwory wlotowe (43) powietrza.
18. 18. Kocioł według zastrz. 17, znamienny tym, że otwory wlotowe (43) mają kształt półksiężyca.
19. 19. Kocioł według zastrz. 17, znamienny tym, że wewnętrzna tuleja (38) ma wypustki wewnętrzne (40) usytuowane wzdłużnie i promieniowo, o wysokości mniejszej od promienia tulei, zaś na tulei zewnętrznej (39) umieszczone są po linii śrubowej zwoje ślimaka (45) z blachy, przy czym otwory (44) umieszczone są między tymi zwojami.
20. 20. Kocioł według zastrz. 19, znamienny tym, że wypustki wewnętrzne (40) mają kształt płaskowników.

    182 045