PL221451B1

PL221451B1 - Sposób i urządzenie do spalania paliwa ciekłego, zwłaszcza w biokominkach

Info

Publication number: PL221451B1
Application number: PL399874A
Authority: PL
Inventors: Mikołaj Woyna
Original assignee: Mikołaj Woyna
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2016-04-29
Also published as: DE102012106598B4; DE102012106598A1; PL399874A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do spalania paliwa ciekłego, zwłaszcza w biokominkach zasilanych paliwem ciekłym na bazie alkoholu.

Stan techniki

Znany sposób spalania polega na rym, że podgrzewa się pojemnik z ciekłym paliwem do określonej temperatury i jej utrzymywanie powoduje wytwarzanie określonej ilości oparów, które są poddawane spalaniu. W celu zmiany wielkości ognia (ilości wytwarzanych oparów) zmienia się temperaturę elementu grzejnego i utrzymuje się go na wyższym poziomie, co powoduje doprowadzenie większej ilości energii cieplnej i zmianę wielkości parowania.

Znane urządzenia grzewcze spalające paliwa ciekłe w biokominkach składają się na ogół ze zbiornika na paliwo, z którego paliwo ciekłe dostarczane jest do komory parowania urządzenia paleniskowego, w którym znajduje się listwa odparowująca oraz układ automatycznego zapalania iskry. W urządzeniach tych rozwiązania w celu odparowania ciekłego paliwa oparte są na podgrzewaniu określonej ilości paliwa przez element grzejny. Działają one więc na zasadzie podgrzewania niewie lkiego pojemnika ciekłego paliwa, w którym znajduje się znana objętość ciekłego paliwa. Paliwa te, na opisanej wyżej zasadzie, mają różne rozwiązanie techniczne. Na przykład znane z polskiego opisu patentowego P 389 408 urządzenie składa się z dwóch zbiorników paliwa połączonych ze sobą, przy czym paliwo ze zbiornika doprowadzane jest przewodem do listwy odparowującej w sposób grawitacyjny na zasadzie naczyń połączonych. Urządzenie to sterowane jest elektronicznym układem, a samo załączanie i wyłączanie - pilotem.

Cel wynalazku

Celem wynalazku jest zastosowanie w biokominkach nowego sposobu spalania paliwa ciekłego i zastosowanie urządzenia do spalania paliwa ciekłego, które można by uruchomić szybko, a wielkością spalania sterować precyzyjnie poprzez zmianę podawanego do odparowania ciekłego paliwa, przy czym urządzenie to miałoby niewielkie gabaryty, a zbiornik paliwa mógłby być w położeniu niezależnym od położenia paleniska, zaś praca urządzenia mogłaby odbywać się też w przestrzeniach będących w ruchu, na przykład w pojazdach.

Istota wynalazku

Sposób spalania paliwa ciekłego, zwłaszcza w biokominkach, według istotnych cech wynalazku, charakteryzuje się tym, że paliwo doprowadza się do metalowej rurki w komorze odparowania listwy paleniskowej za pomocą zainstalowanej na przewodzie paliwowym pompki paliwowej, samozasysającej i samohamownej, którą steruje się układem elektronicznym połączonym z manipulatorem urządzenia spalającego, przy czym dawkę paliwa doprowadza się do metalowej rurki w ściśle określonej i odmierzonej objętości, zależnej od temperatury elementów oraz zamierzonego efektu cieplnego i/lub wizualnego, zaś paliwo ciekłe wtryskuje się do komory odparowującej poprzez otwory w metalowej rurce.

Inną cechą charakterystyczną jest to, że temperaturę elementu grzejnego i elementu akumulującego ciepło oraz wkładu higroskopijnego monitoruje się za pomocą czujnika temperatury elementu grzejnego i czujnika listwy paleniskowej oraz utrzymuje się ją na zadanym, optymalnym poziomie.

Cechą charakterystyczną urządzenia, według istotnych cech wynalazku, jest to, że w komorze odparowującej zainstalowana jest co najmniej jedna metalowa rurka połączona z przewodem paliwowym doprowadzającym ciekłe paliwo ze zbiornika paliwa, która ma uformowane liczne otwory oraz otoczona jest materiałem higroskopijnym, przy czym w przewodzie paliwowym umieszczona jest pompka paliwowa samozasysająca i samohamowna, połączona z układem elektronicznego sterowania urządzenia spalającego, przy czym układ ten połączony jest manipulatorem obsługi, a pod komorą odparowującą zainstalowany jest element akumulacyjny ciepła połączony z elementem grzejnym, natomiast w przestrzeni spalania zainstalowany jest element zapłonowy działający na zasadzie świecy żarowej.

Inną cechą urządzenia jest to, że w korzystnym rozwiązaniu komora odparowująca połączona z komorą rozprowadzającą i przestrzenią spalania, ma postać listwy wielokomorowęj, która w przekroju porzecznym ma postać profilu zamkniętego w zakresie komory rozprowadzającej, zawierającego w części górnej, stanowiącej przestrzeń spalania, wydęcie do ujścia płomieni, a w części dolnej, stanowiącej komorę odparowującą, wycięcie do dojścia ciepła z elementu akumulacyjnego ciepło, który połączony jest z elementem grzejnym, zaś w ściankach pomiędzy komorą odparowującą, a komorą rozprowadzającą i przestrzenią spalania uformowane są otwory.

PL 221 451 B1

Inną cechą charakterystyczną urządzenia jest również to, że w korzystnym wykonaniu element zapłonowy stanowi znana świeca żarowa do silników wysokoprężnych.

Dalszą cechą jest to, że na ściankach przestrzeni spalania ma uformowane kanaliki powietrzne w pobliżu elementu zapłonowego oraz to, że pompkę paliwową stanowi pompka perystaltyczna.

Inną cechą jest też to, że urządzenie spalające paliwa ciekłe ma obudowę w postaci wydłużonego prostopadłościanu składającego się z osłony dolnej zamkniętej od góry płytą rusztu, która uformowaną ma wzdłużną szczelinę, w której umieszczona jest listwa paleniskowa, a w wnętrzu obudowy zainstalowany jest układ elektroniczny sterujący pracą urządzenia na podstawie sygnałów uzyskanych z manipulatora obsługi z ekranem dotykowym usytuowanym na płycie rusztu.

Korzystne skutki techniczne i użytkowe.

Zbudowane urządzenie spalające ciekłe paliwa według istotnych cech wynalazku, nie bazuje na grzaniu określonej ilości paliwa i zmianie temperatury elementu grzejnego, lecz na doprowadzeniu elementu grzejnego do temperatury pozwalającej na natychmiastowe odparowanie podanej ilości ciekłego paliwa. Zmiana wielkości ognia (ilości odparowywanych oparów) jest realizowana poprzez zmianę ilości podawanego do odparowania ciekłego paliwa. Regulacja temperatury elementu grzejnego jest wprowadzona w celu lepszego dopasowania zapotrzebowania na opary i nie ma bezpośredniego przełożenia na sterowanie wielkością spalania. Dawka paliwa, podawana do komory odparowującej, odparowywana jest na bieżąco, dzięki czemu w komorze odparowującej jest minimalna ilość paliwa.

Zbiornik paliwa może być połączony z urządzeniem grzewczym lub może być zbiornikiem oddzielnym. Samozasysająca i samohamowna pompka paliwowa, pracująca w układzie, powoduje to, że zbiornik paliwa może znajdować się zarówno powyżej jak i poniżej poziomu paleniska i jego pojemność nie jest ograniczana.

W urządzeniu zastosowano wkład z materiału higroskopijnego i umieszczono go w komorze odparowującej. Zapewnia on optymalne rozprowadzenie podawanej dawki paliwa na powierzchni elementu grzejącego, a dzięki ciśnieniu wtrysku pozwala na optymalne i szybkie odparowanie paliw, czyli szybkie uruchomienie urządzenia, a dzięki odparowywaniu paliwa na bieżąco i zastosowaniu wkładu z materiału higroskopijnego nie zachodzi obawa rozlania się paliwa, a urządzenie może pracować w przestrzeni będącej w ruchu względem ziemi.

Zastosowana pompka paliwowa jest pompką dozującą - co oznacza, że zapewnia precyzyjne sterowanie dawką paliwa podawanego do komory odparowującej, a także wytwarza ciśnienie robocze na poziomie zapewniającym pracę jak układ wtryskowy, to znaczy z dużym poziomem rozpylania paliwa. Inną korzystną cechą proponowanego rozwiązania jest to, że urządzenie ma mniejsze gabaryty w stosunku do istniejących na rynku i nie jest wrażliwe na podmuchy wiatru czy przeciągi, a zbiornik paliwa oraz wnętrze obudowy nie wymagają chłodzenia.

Przykład realizacji wynalazku

Realizacja wynalazku przedstawiona została na przykładzie wykonania na rysunku, na którym, na fig. 1 uwidoczniono w rzucie perspektywicznym kompletne urządzenie spalające z częściowym przekrojem poprzecznym pokazującym jego wnętrze, fig. 2 - listwę paleniskową w przekroju wzdłużnym, fig. 3 - fragment X listwy paleniskowej w powiększeniu, fig. 4 - przekrój A-A z fig. 3 i fig. 5 przekrój B-B z fig. 3.

Przykład realizacji wynalazku w zakresie sposobu działania

Sposób spalania w urządzeniu do spalania US polega głównie na tym, że paliwo doprowadza się do metalowej rurki 8 w komorze odparowującej 5 listwy paleniskowej 4 za pomocą zainstalowanej na przewodzie paliwowym 2 pompki paliwowej 3 samozasysającej i samohamownej, którą steruje się układem elektronicznym sprzężonym z układem sterowania UE urządzenia spalającego US.

W szczegółach sposób charakteryzuje się tym w sposobie, że paliwo do urządzenia US jest dostarczane ze zbiornika paliwa 1, z którego jest przepompowywane przewodem paliwowym 2 i podawane do komory odparowującej 5 poprzez pompkę paliwową 3. Dawka paliwa jest ściśle określona i odmierzona i zależy od temperatury elementów oraz zamierzonego efektu cieplnego i/lub wizualnego. Paliwo ciekłe poprzez przewód paliwowy 2 i pompkę paliwową 3 jest wtryskiwane do komory odparowującej 5 poprzez otwory 81 w rurce metalowej 8. W komorze odparowującej 5 rozpylane paliwo trafia na element akumulujący ciepło 10 oraz wkład higroskopijny 9. Wkład higroskopijny 9 i element akumulujący ciepło 10 są nagrzewane poprzez element grzejny 11 w postaci płyty. Temperatura elementu grzejnego 11 oraz elementu akumulującego 10 i wkładu higroskopijnego 9 jest monitorowana przez czujnik temperatury 14 elementu grzejnego 11 i czujnik 14 listwy paleniskowej 4 i utrzymywana

PL 221 451 B1 jest na zadanym, optymalnym poziomie. Paliwo rozpylone w komorze odparowującej 5 paruje i po₂ przez otwory 4 dostaje się do komory rozprowadzającej 6. W komorze odparowania 5 ciekłe paliwo nagrzewa się spalanym paliwem - z jednej strony oraz układem grzejącym 11 - z drugiej strony. Opary dostające się do komory rozprowadzającej 6 pod podwyższonym ciśnieniem - rozprężają się i wypełniają ją, dzięki czemu, na wylocie, z komory rozprowadzającej 6, na całej jej długości uzyskiwany jest porównywalny strumień objętości gazów wylotowych o porównywalnej prędkości. Opary ₂ wydostają się z komory rozprowadzającej 6 przez otwory 4 do przestrzeni spalania 7. Daje to stabilny, równy płomień na całej długości listwy paleniskowej 4. Opary rozchodzące się w komorze rozprowadzającej 6 układają się ze względu na gęstość i stopień odparowania (wielkość kropli), dzięki czemu opary o mniejszym stopniu odparowania układające się u dołu tej komory zostają dogrzane i odparowane do stanu umożliwiającego wyjście z komory rozprowadzania 6. Wyjście oparów z komory roz₂ prowadzającej 6 do przestrzeni spalania 7 odbywa się przez małe, równomiernie rozłożone, otwory 4 na całej długości tej przestrzeni spalania, gdzie ulegają spaleniu.

Przykład realizacji wynalazku w zakresie urządzenia

Urządzenie do spalania US paliwa ciekłego pokazane na fig. 1 do 5, zawiera zbiornik paliwa 1 i połączoną z nim poprzez przewód paliwowy 2 pompkę paliwową 3, która dozuje paliwo do listwy paleniskowej 4, zawierającej komorę odparowującą 5 oraz połączoną z nią trwale komorę rozprowadzającą 6 opary do przestrzeni spalania 7, przy czym przestrzenie obu komór 5 i 6 oraz przestrzeń spalania 7 łączą się ze sobą poprzez otwory 42 uformowane w ich ściankach, umożliwiające przepływ oparów ciekłego paliwa. W komorze odparowującej 5 zainstalowana jest metalowa rurka 8 połączona z przewodem paliwowym 2 wyprowadzonym ze zbiornika paliwa 1. Metalowa rurka 8 uformowane ma liczne otwory 81 i otoczona jest materiałem higroskopijnym 9, przy czym zainstalowana na przewodzie paliwowym 2 pompka paliwowa 3 jest samozasysająca oraz samohamowna i połączona jest z układem elektronicznego sterowania UE sprzężonym z manipulatorem MO. Pod komorą odparowującą 5 zainstalowany jest element akumulujący ciepło 10 połączony z elementem grzejnym 11, natomiast w przestrzeni spalania 7 zainstalowany jest element zapłonowy 12 działający na zasadzie świecy żarowej.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 2 do 5, komora odparowująca 5 połączona z komorą rozprowadzającą 6 i przestrzenią spalania 7, stanowi listwę paleniskową 4, mającą postać listwy wielokomorowej, która w przekroju porzecznym ma postać profilu zamkniętego w zakresie komory rozprowadzającej 6, zawierającego w części górnej, stanowiącej przestrzeń spalania 7, wycięcie 71 do ujścia płomieni, a części dolnej, stanowiącej komorę odparowującą 5, wycięcie 51 do dojścia ciepła z elementu akumulacyjnego 10, który połączony jest z elementem grzejnym 11. Na ściankach ₁ wewnętrznych 4 listwy paleniskowej 4 pomiędzy komorą odparowującą 5, a komorą rozprowadzającą 6 ₂ i przestrzenią spalania 7 uformowane są otwory 4 . Element zapłonowy 12 w przedstawionym przykładzie wykonania stanowi znana świeca żarowa do silników wysokoprężnych.

Urządzenie do spalania US pokazane na fig. 1 ma obudowę 15 w postaci wydłużonego prostopadłościanu składającego się z osłony dolnej 151 zamkniętej od góry płytą rusztu 152, która uform owane ma wzdłużną szczelinę 153, w której umieszczona jest listwa paleniskowa 4. We wnętrzu obudowy 15 zainstalowany jest układ elektroniczny UE sterujący pracą urządzenia spalającego US na podstawie sygnałów uzyskanych z manipulatora obsługi MO z ekranem dotykowym, który usytuowany jest na płycie rusztu 152. Urządzenie US posiada również szereg zabezpieczeń zapobiegających nieprawidłowej pracy urządzenia, które są uruchamiane po otrzymaniu sygnałów z czujników temperatury, czujników wilgotności - przecieku paliwa, czujników poziomu paliwa, czujników poruszenia. Na fig. 1 wejścia przewodów do układu elektronicznego UE od wymienionych uprzednio czujników są oznaczone kolejno od w1 do w5. Z układu elektronicznego UE wyjściem przewodu w6 zasilany jest element grzejny 11, element zapłonowy 12 i pompka paliwowa 3. Układ elektroniczny UE zasilany jest z sieci elektrycznej przewodem w7.

Urządzenie do spalania US wyposażone jest w układ zapłonowy 12 działający na zasadzie świecy żarowej, której temperatura znacznie przekracza temperaturę samozapłonu paliwa. W momencie zapalania świecy żarowej opary przedostające się do przestrzeni spalania 7 mieszają się z powietrzem - tworząc mieszankę palną, która trafiając na świecę żarową zapala się samoczynnie.

₁

Mieszanka palna wytwarza się dzięki dodatkowym kanalikom powietrznym 7 uformowanym na ściance przestrzeni spalania 7 w pobliżu elementu zapłonowego 12 zapobiegając zbytniemu zubożeniu tej części w tlen.

PL 221 451 B1

Sterowanie urządzeniem spalającym US odbywa się na podstawie komend wydawanych przez użytkownika poprzez manipulator obsługi MO na podstawie sygnałów z czujników 14 i 14 . Po włączeniu urządzenie spalające US pozostaje w stanie czuwania. Po komendzie start - układ elektroniczny sterowania UE sprawdza temperatury na elementach grzejnych 11 listwy paleniskowej 4 i na podstawie tych odczytów włącza układ grzejny 11. Po osiągnięciu optymalnej temperatury pracy włącza się pompkę paliwową 3 i podaje zapłonową dawkę paliwa, które po odparowaniu, przechodzi do przestrzeni spalania 7. Wraz z pompką paliwową 3 włączany jest element zapłonowy 12 doprowadzając świecę żarową do temperatury zadanej. Paliwo podane do przestrzeni spalania 7 zapala się od świecy żarowej i rozgrzewa listwę paleniskową 4 do temperatury pracy. Osiągnięcie temperatury pracy przez listwę paleniskową 4 jest sygnałem dla sterownika, że urządzenie pracuje i może przejść w tryb pracy normalnej, to znaczy podać normalną dawkę paliwa. Po uruchomieniu urządzenia US użytkownik może sterować za pomocą manipulatora obsługi MO wielkością spalania paliwa, zmieniając wydajność pompki paliwowej 3 oraz temperaturę elementu grzejnego 11. Urządzenie spalające US posiada również szereg znanych zabezpieczeń zapobiegających nieprawidłowej pracy urządzenia, zgaśnięciu ognia itp. (nie są one pokazane na rysunku).

Przedstawione w przykładzie realizacji wynalazku urządzenie do spalania paliwa ciekłego oraz sposób, według istotnych cech wynalazku, nie wyczerpuje wszystkich możliwych jego odmian realizacji. Przedstawiony w niniejszym opisie szczegółowy opis korzystnej odmiany sposobu i urządzenia spalające paliwa ciekłe nie powinien być interpretowany jako ograniczający zasadniczą ideę wynalazczą opisaną w podstawowej części niniejszego opisu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób spalania paliwa ciekłego, zwłaszcza w biokominkach, znamienny tym, że paliwo doprowadza się do metalowej rurki (8) w komorze odparowania (5) listwy paleniskowej (4) za pomocą zainstalowanej na przewodzie paliwowym (2) pompki paliwowej (3), samozasysającej i samohamownej, którą steruje się układem elektronicznym (UE) połączonym z manipulatorem obsługi (MO) urządzenia spalającego (US), przy czym dawkę paliwa doprowadza się do metalowej rurki (8) w ściśle określonej i odmierzonej objętości, zależnej od temperatury elementów oraz zamierzonego efektu cieplnego i/lub wizualnego, zaś paliwo ciekłe wtryskuje się do komory odparowującej (5) poprzez otwory (81) w metalowej rurce (8).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że temperaturę elementu grzejnego (11) i elementu akumulującego ciepło (10) oraz wkładu higroskopijnego (9) monitoruje się za pomocą czujnika temperatury elementu grzejnego (14 ) i czujnika (14 ) listwy paleniskowej (4) oraz utrzymuje się ją na zadanym, optymalnym poziomie.
3. Urządzenie do spalania paliwa ciekłego, zwłaszcza w biokominkach, zawierające zbiornik paliwa i połączoną z nim poprzez przewód paliwowy, pompkę dozującą, która dozuje paliwo do listwy paleniskowej, zawierającej komorę odparowującą oraz połączoną z nią trwale komorę rozprowadzającą opary do przestrzeni spalania, przy czym przestrzenie obu komór i przestrzeń spalania łączą się ze sobą poprzez liczne otwory, uformowane w ich ściankach, umożliwiając przepływ oparów paliwa, znamienne tym, że w komorze odparowującej (5) zainstalowana jest co najmniej jedna metalowa rurka (8) połączona z przewodem paliwowym (2) doprowadzającym ciekłe paliwo ze zbiornika paliwa (1), która ma uformowane liczne otwory (81) oraz otoczona jest materiałem higroskopijnym, przy czym w przewodzie paliwowym (2) umieszczona jest pompka paliwowa (3) samozasysająca i samohamowna, połączona z układem elektronicznego sterowania (UE) urządzenia spalającego (US), przy czym układ ten połączony jest manipulatorem obsługi (MO), a pod komorą odparowującą (5) zainstalowany jest element akumulacyjny ciepła (10) połączony z elementem grzejnym (11), natomiast w przestrzeni spalania (7) zainstalowany jest element zapłonowy (12) działający na zasadzie świecy żarowej.
4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że komora odparowująca (5) połączona z komorą rozprowadzającą (6) i przestrzenią spalania (7), ma postać listwy wielokomorowej, która w przekroju porzecznym ma postać profilu zamkniętego w zakresie komory rozprowadzającej (6), zawierającego w części górnej, stanowiącej przestrzeń spalania (7), wydęcie (71) do ujścia płomieni, a w części dolnej, stanowiącej komorę odparowującą (5), wycięcie (51) do dojścia ciepła z elementu akumulacyjnego ciepło (10), który połączony jest z elementem grzejnym (11).

PL 221 451 B1 ₁
5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że w ściankach (4 ) pomiędzy komorą odpa₂ rowującą (5), a komorą rozprowadzającą (6) i przestrzenią spalania (7) uformowane są otwory (4 ).
6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że w korzystnym wykonaniu element zapłonowy (12) stanowi znana świeca żarowa do silników wysokoprężnych.
7. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że na ściankach przestrzeń spalania (7) ma ₁ uformowane kanaliki powietrzne (7 ) w pobliżu elementu zapłonowego (12).
8. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że pompkę paliwową (3) stanowi pompka perystaltyczna.
9. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że urządzenie spalające (US) paliwa ciekłe ma obudowę (15) w postaci wydłużonego prostopadłościanu składającego się z osłony dolnej (151) zamkniętej od góry płytą rusztu (152), która uformowaną ma wzdłużną szczelinę (153), w której umieszczona jest listwa paleniskowa (4), a w wnętrzu obudowy (15) zainstalowany jest układ elektroniczny (UE) sterujący pracą urządzenia na podstawie sygnałów uzyskanych z manipulatora obsługi (MO) z ekranem dotykowym usytuowanym na płycie rusztu (152).