PL247213B1 - Kocioł zgazowujący centralnego ogrzewania z systemem oddymiania komory załadowczej, kanał oddymiający kotła zgazowującego oraz metoda wymuszania ciągu spalin zgazowanych - Google Patents

Abstract

Kocioł zgazowujący centralnego ogrzewania, z systemem dolnego spalania wyposażony w płaszcz wodny, ruszt z komorą popielnikową, palnik ceramiczny z przegrodą metalową, kanały powietrza, kanały spalin, wyczystki oraz komorę załadowczą paliwa, charakteryzuje się tym, że w górnej części komory spalania (21) w przestrzeni wodnej płaszcza wodnego (5) ma kanał oddymiający (20), który od wewnętrznej strony drzwiczek załadunkowych (19) posiada wypust kołnierzowy, którego powierzchnia czołowa jest ścięta pod kątem ostrym i przylega ściśle do elementu uszczelniającego (31) wykonanego z materiału niepalnego osadzonego na profilowym wysięgniku (32) drzwiczek załadunkowych (19), do których jest przytwierdzony, przy czym profil elementu uszczelniającego (31) odpowiada profilowi powierzchni czołowej kołnierza kanału oddymiającego (20) i przylega do niego na całym swym obwodzie. Metoda wymuszania ciągu spalin zgazowanych w kotle centralnego ogrzewania z użyciem kotła centralnego ogrzewania z kanałem oddymiającym umieszczonym w górnej części komory załadowczej w przestrzeni wodnej płaszcza wodnego polega na tym, że powierzchnia czołowa kanału oddymiającego (20) usytuowana pod kątem ostrym i cofnięta do wnętrza przestrzeni kotła na dystans X wewnątrz komory spalania (21), uszczelniona jest przy pomocy elementu uszczelniającego (31), przy czym w momencie poruszenia (otwarcia) drzwiczek załadunkowych (19) następuje rozszczelnienie polegające na odsunięciu się elementu uszczelniającego od powierzchni czołowej kanału oddymiającego (20) tworząc szczelinę o coraz większej szerokości „d”, wytwarzając ciąg wyrzutu powietrza i nagromadzonych spalin przez kanał oddymiający (20) do kanału spalin (6), przy czym rozszczelnienie elementu z powierzchnią czołową następuje przed rozszczelnieniem drzwiczek załadunkowych (19) kotła, osiągając maksymalny przepływ powietrza w kanale (20) zanim spaliny przedostaną się na zewnątrz kotła.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kocioł zgazowujący centralnego ogrzewania z systemem oddymiania komory załadowczej, który służy do ogrzewania różnego rodzaju obiektów, oraz kanał oddymiający komorę załadowczą kotła zgazowującego maksymalizujący powstający ciąg spalinowy a także metoda wymuszania takiego ciągu spalin zgazowanych.

Znany jest z opisu patentowego PL 223952 kocioł grzewczy wodny opalany paliwem stałym, stosowany zwłaszcza w instalacjach centralnego ogrzewania. Kocioł w kształcie prostopadłościanu, którego ściany boczne i górna tworzą izolowany z zewnątrz płaszcz wodny z króćcami doprowadzającym i odprowadzającym wodę, wyposażony w otwór do rozpalania paliwa, otwór wyczystny, otwór do usuwania popiołu, otwór do odprowadzenia spalin oraz w palnik z podajnikiem paliwa i posiadający przegrody wodne, połączone z górną i bocznymi ścianami płaszcza wodnego, charakteryzuje się tym, że posiada rozprężną komorę z otworem wlotu spalin, usytuowanym w dolnej części komory, a u góry kocioł posiada otwór z wentylatorem wyciągowym spalin połączony doprowadzającym przewodem rurowym z filtrem oczyszczania wstępnego, który poprzez odprowadzający przewód rurowy połączony jest z czopuchem odprowadzającym spaliny do przewodu kominowego, w komorze spalania powyżej palnika znajduje się komora dopalania spalin, nad którą usytuowany jest deflektor.

W innych znanych ze stanu techniki rozwiązaniach znane są kotły centralnego ogrzewania posiadające kanały oddymiające w formie kanałów o niewielkiej średnicy, które znajdują się w górnej części komory spalania, i w czasie użytkowania pieca są przysłonięte bezpośrednio drzwiczkami wewnętrznej ściany drzwiczek załadowczych.

Znane ze stanu techniki rozwiązania posiadają środki techniczne umożliwiające odprowadzanie spalin z komory spalania, jednakże związane jest to z zastosowaniem dodatkowych elementów mechanicznych w budowie kotła.

Niedogodnością znanych dotychczas rozwiązań, w których zastosowano kanały odprowadzania spalin, jest to, iż podczas otwierania drzwiczek załadunkowych pieca następuje jednoczesne rozszczelnienie zarówno drzwiczek, jak i kanału oddymiającego. Nie sposób uniknąć zatem sytuacji, w której część spalin przedostanie się na zewnątrz pieca, narażając użytkownika na kontakt z nimi.

Celem wynalazku jest opracowanie rozwiązania rozwiązującego problem ze stanu techniki, a opracowanie takiego rodzaju pieca, w którym wymuszenie ciągu - nowego obiegu spalin nastąpi przed pełnym rozszczelnieniem i otwarciem drzwiczek, wymuszając tym samym wczesny obieg spalin i wytworzenie ciągu, minimalizując tym samym przedostawanie się ich na zewnątrz kotła. Dalszym celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji kanału oddymiającego komorę załadowczą kotła, która zwiększać będzie siłę ciągu wymuszające większy wyrzut spalin przed otwarciem drzwiczek kotła, a także opracowanie metody wymuszającej ciąg spalin zgazowanych minimalizującej w ten sposób ilość zanieczyszczeń, które mogą przedostać się poza strukturę kotła przez otwarte drzwiczki.

Istota kotła zgazowującego centralnego ogrzewania, z systemem dolnego spalania wyposażonego w płaszcz wodny, ruszt z komorą popielnikową, palnik ceramiczny z przegrodą metalową, kanały powietrza, kanały spalin, wyczystki oraz komorę załadowczą paliwa polega na tym, że w górnej części komory spalania w przestrzeni wodnej płaszcza wodnego ma kanał oddymiający, który od wewnętrznej strony drzwiczek załadunkowych posiada kołnierz, którego powierzchnia czołowa jest ścięta pod kątem ostrym i przylega ściśle do elementu uszczelniającego wykonanego z materiału niepalnego osadzonego na profilowym wysięgniku drzwiczek załadunkowych, do których jest przytwierdzony, przy czym profil elementu uszczelniającego odpowiada profilowi powierzchni czołowej kołnierza kanału oddymiającego, i przylega do niego na całym swym obwodzie. Korzystnie pole powierzchni przekroju kanału jest większe niż pole powierzchni przekroju S palnika, zaś kołnierz kanału oddymiającego ścięty jest pod kątem α równym 30, 45 lub 60°. Co więcej korzystnym jest również, gdy kanał oddymiający posiada wewnątrz co najmniej jedno pionowe wzmocnienie w postaci ścianki wzmacniającej na całej swej długości oraz gdy element uszczelniający wykonany jest z materiałów umożliwiających ścisłe przyleganie do kołnierza kanału oddymiającego oraz gdy materiał uszczelniający wykonany jest ze sznura ceramicznego, szklanego lub płyty ceramicznej, zaś szerokość uszczelnienia drzwiczek kotła dobrana jest tak, aby przed ich rozszczelnieniem następowało rozszczelnienie kołnierza kanału oddymiającego oraz sznura ceramicznego.

Istota kanału oddymiającego kotła zgazowującego charakteryzuje się tym, że jego powierzchnia czołowa stanowiąca kołnierz uszczelniający pochylona jest pod kątem ostrym wynoszącym korzystnie 30, 45 lub 60° zaś jego pole przekroju S’ jest większe lub równe polu powierzchni przekroju S palnika kotła, w którym został on zamontowany, oraz gdy umieszczony jest wewnątrz płaszcza wodnego, łącząc komorę spalania i kanał spalin, a także gdy posiada wewnątrz co najmniej jedno pionowe wzmocnienie w postaci ścianki wzmacniającej na całej swej długości.

Z kolei istota metody wymuszania ciągu spalin zgazowanych w kotle centralnego ogrzewania z użyciem kotła centralnego ogrzewania z kanałem oddymiającym umieszczonym w górnej części komory załadowczej w przestrzeni wodnej płaszcza wodnego polega na tym, że powierzchnia czołowa kanału oddymiającego usytuowana pod kątem ostrym i cofnięta do wnętrza przestrzeni kotła na pewien dystans wewnątrz komory spalania uszczelniona jest przy pomocy elementu uszczelniającego, przy czym w momencie poruszenia (otwarcia) drzwiczek załadunkowych następuje rozszczelnienie polegające na odsunięciu się elementu uszczelniającego od powierzchni czołowej kanału oddymiającego, tworząc szczelinę o coraz większej szerokości, wytwarzając ciąg wyrzutu powietrza i nagromadzonych spalin przez kanał oddymiający do kanału spalin, przy czym rozszczelnienie elementu z powierzchnią czołową następuje przed rozszczelnieniem drzwiczek załadunkowych kotła, osiągając maksymalny przepływ powietrza w kanale, zanim spaliny przedostaną się na zewnątrz kotła. Korzystnym jest gdy w momencie rozszczelnienie drzwiczek ciąg powstały poprzez rozszczelnienie kanału oddymiającego wymuszony jest już w całej objętości tego kanału przy dystansie wynoszącym od 20 do 100 mm.

Zaletą zastosowania kanału według wynalazku oraz samego kotła jest umożliwienie wyprowadzania spalin zgazowanych w części palnikowej/załadowczej kotła już w momencie pierwszego ruchu drzwiczkami. Ciąg powstały poprzez rozszczelnienie kanału przed rozszczelnieniem drzwiczek, a zatem desynchronizacja procesu obu rozszczelnień pozwoliła na wyrzut spalin do przewodu kominowego przed faktycznym otwarciem kotła załadunkowego, w skutek czego ilość zanieczyszczeń, jakie mogą przedostać się na zewnątrz kotła, radykalnie zmalała.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku Fig. 1-9, na którym Fig. 1 przedstawia kocioł centralnego ogrzewania w przekroju pionowym z widocznym kanałem oddymiającym, Fig. 2 przedstawia przykładowy kanał oddymiający w widoku perspektywicznym, Fig. 3 przedstawia drzwiczki załadunkowe kotła w widoku perspektywicznym od strony wewnętrznej posiadającej uszczelnienie w postaci sznura, Fig. 4 - te same drzwiczki w widoku z góry, Fig. 5 - te same drzwiczki w przekroju wzdłuż linii C-C, Fig. 6 - powiększony szczegół S elementu uszczelniającego, Fig. 7 przedstawia przegrodę metalową w widoku od przodu ukazując pole „S” przepływu powietrza, Fig. 8 - powiększony szczegół „T” drzwiczek oraz kanału oddymiającego w stanie całkowitego uszczelnienia - zamknięcia pieca, a Fig. 9 - ten sam szczegół „T” drzwiczek oraz kanału oddymiającego w momencie rozszczelnienia uszczelnienia i po wytworzeniu ciągu materiału zgazowanego, przed otwarciem i rozszczelnieniem drzwiczek załadunkowych.

Przykład 1

Kocioł posiada korpus wykonany z blachy stalowej i osadzony na stopkach 1. Korpus kotła zabezpieczony jest od wewnątrz izolacją termiczną 2 oraz od góry dodatkową izolacją 3 w postaci płyty z wermikulitu, w dolnej części kotła znajdują się wyczystki boczne kotła po obu jego stronach do usuwania części lotnych. Na zewnątrz kotła znajduje się mufa wody powrotnej 4, a wewnątrz płaszcz wodny 5, kanał spalin 6, kanał 7 podgrzewania i regulacji dopływu powietrza wtórnego z wylotem do ceramicznej komory spalania w zawirowywaczu ceramicznym 8, znajdującym się za przegrodą metalową 9. W górnej części wymiennika znajduje się klapka krótkiego obiegu spalin 10 i w tyle czopuch 11. Na zewnątrz kotła na jego tylnej ścianie w części górnej znajduje się mufa 12 wody zasilającej, na dole zaś mufa wody powrotnej 4.

Kocioł ma drugą wyczystkę górną z pokrywą 13, pod którą znajduje się wyczystka z wizjerem płomienia 14 i dostępem do kanałów wymiennika, całość jest zaizolowana izolacją termiczną 3 oraz pokrywą 13. W przedniej części znajduje się termometr 17 wskazujący temperaturę wody w kotle oraz mufa miarkownika ciągu 18, który odpowiedzialny jest za zabezpieczenie kotła przed przegrzaniem, kocioł wyposażony jest w drzwiczki załadunkowe 19, a kanał powietrza oddymiającego 20 znajduje się nad komorą załadowczą 21. Drzwiczki popielnika 22 posiadają dopływ powietrza do spalania regulowany za pomocą suwaka, zabezpieczony klapką połączoną z miarkownikiem ciągu 23 odcinającą przed przegrzaniem kotła. Przed przegrodą metalową 9 o przekroju prostokątnym o powierzchni „S” znajduje się miejsce do rozpalania kotła 24. Kocioł wyposażony jest w ruchomy ruszt żeliwny 25 lekko pochylony w kierunku palnika. Przed rusztem znajduje się pozioma płyta ceramiczna 26, pod którą znajduje się komora popielnika 27. Z przodu kotła znajdują się drzwiczki rozpalania 28, które umieszczone są nad drzwiczkami popielnika 22.

W górnej części komory spalania 21 znajduje się podłużny kanał oddymiający 20 o przekroju prostokątnym wykonany z blachy 4 mm, którego pole powierzchni przekroju pionowego S’ jest większe bądź równe polu powierzchni przekroju S przegrody metalowej 9 palnika (S’ > S), którego początek znajduje się bezpośrednio w komorze spalania, zaś koniec znajduje się przed kanałem spalin 6.

Kanał oddymiający 20 znajduje się w części komory załadowczej i w przestrzeni wodnej - górnej części płaszcza wodnego 5. Początek kanału oddymiającego 20 wystaje poza przestrzeń wodną płaszcza wodnego 5, tworząc kołnierz 30, przy czym powierzchnia czołowa 29 tego kanału cofnięta jest do wewnątrz komory załadowczej względem drzwiczek o dystans x = 50 mm. Powierzchnia czołowa 29 kanału oddymiającego 20 przylega bezpośrednio do elementu uszczelniającego 31 w postaci sznura ceramicznego tworzącego zawinięty profil o kształcie odpowiadającym kształtowi powierzchni czołowej 29 kołnierza 30. Element uszczelniający 31 osadzony jest na wysięgniku 32 wykonanym z blachy, który przymocowanym trwale do wewnętrznej powierzchni drzwiczek załadunkowych 19. Kołnierz 30 kanału oddymiającego 20 ścięty jest pod kątem α = 30°.

Przykład 2

W drugim przykładzie wykonania kocioł posiadał identyczną budowę jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że jego kanał oddymiających 20 posiadał dodatkową ścianę wzmacniającą 33 usztywniającą konstrukcję rozciągającą się od powierzchni czołowej na całej długości tego kanału, zaś powierzchnia czołowa ścięta była pod kątem α wynoszącym 60°.

W dalszych przykładach wykonania kąt α wynosił 45°, dystans x wynosił kolejno 20 mm, 40 mm i 100 mm, zaś element usztywniający 31 wykonany został ze sznura ceramicznego szklanego bądź z płyty ceramicznej.

Przykład 3

Kanał oddymiający kotła zgazowującego znajdujący się w części komory załadowczej i w przestrzeni wodnej - górnej części płaszcza wodnego 5, którego początek wystaje poza przestrzeń wodną płaszcza wodnego 5, tworząc kołnierz 30, przy czym powierzchnia czołowa 29 tego kanału cofnięta jest do wewnątrz komory załadowczej względem drzwiczek o dystans x = 50 mm, zaś powierzchnia czołowa 29 stanowiąca kołnierz uszczelniający 30 pochylona jest pod kątem ostrym. Pole przekroju S’ kanału oddymiającego jest większe lub równe polu powierzchni przekroju S palnika 9 kotła, w którym został on zamontowany.

W innych przykładach wykonania kanał oddymiający kotła zgazowującego ma taka samą budowę jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że kąt α wynosi 30, 45 lub 60°, zaś kanał posiada wewnątrz co najmniej jedno pionowe wzmocnienie w postaci ścianki wzmacniającej 33 na całej swej długości.

Przykład 4

Metoda wymuszania ciągu spalin zgazowanych polega na tym, że w momencie otwarcia drzwiczek załadunkowych 19 oraz ich pociągnięciu następuje rozszczelnienie pomiędzy powierzchnią czołową 29 kanału oddymiającego 20 a uszczelnieniem 31 znajdującym się na wysięgniku 32 zamocowanym trwale na wewnętrznej powierzchni drzwiczek załadunkowych 19, tworząc pomiędzy nimi zwiększający się dystans „d”, wskutek czego powietrze wraz ze spalinami znajdujące się w komorze spalania 21 zostaje wessane poprzez tak utworzoną szczelinę i zostaje zasysane poprzez kanał oddymiający do dalszej części kotła - i przekazane na zewnątrz kanałami spalin 6.

Wraz z poruszaniem się/otwieraniem się drzwiczek kotła następuje zwiększenie dystansu „d”, a zatem zwiększenie prędkości przepływu spalin, aż do momentu w którym kanał oddymiający 20 wyprowadzał będzie spaliny z maksymalną przepustowością. Nastąpi to w momencie, gdy pole powierzchni szczeliny powstałej na dystansie „d” na całym obwodzie „L” czoła 29 kanału oddymiającego 20 zrównoważy pole powierzchni przekroju S’ samego kanału, z uwagi na to, iż kanał oddymiających 20 cofnięty jest do wewnętrznej części komory spalania o dystans „x” całość procesu - generowania ciągu, następuje tylko i wyłącznie wewnątrz kotła w jego przestrzeni spalania 21. Dystans pomiędzy czołem kanału oddymiającego a powierzchnią drzwiczek dobrany jest w taki sposób, aby rozszczelnienie oraz uzyskanie pełni ciągu w całej objętości kanału oddychającego nastąpiło przed rozszczelnieniem drzwiczek załadowczych.

Claims (13)

1. Kanał oddymiający kotła zgazowującego znamienny tym, że jego powierzchnia czołowa (29) stanowiąca kołnierz (30) pochylona jest pod kątem ostrym.

2. Kanał oddymiający kotła zgazowującego według zastrz. 1 znamienny tym, że kołnierz (30) kanału oddymiającego (20) ścięty jest pod kątem α równymi 30, 45 lub 60°.

3. Kanał oddymiający kotła zgazowującego według zastrz. 1 znamienny tym, że posiada wewnątrz co najmniej jedno pionowe wzmocnienie w postaci ścianki wzmacniającej (33) na całej swej długości.

4. Kocioł zgazowujący centralnego ogrzewania, z systemem dolnego spalania wyposażony w płaszcz wodny, ruszt z komorą popielnikową, palnik ceramiczny z przegrodą metalową, kanały powietrza, kanały spalin, wyczystki oraz komorę załadowczą paliwa znamienny tym, że w górnej części komory spalania (21) w przestrzeni wodnej płaszcza wodnego (5) ma kanał oddymiający (20), który od wewnętrznej strony drzwiczek załadunkowych (19) posiada kołnierz (30), którego powierzchnia czołowa (29) jest ścięta pod kątem ostrym i przylega ściśle do elementu uszczelniającego (31) wykonanego z materiału niepalnego osadzonego na profilowym wysięgniku (32) drzwiczek załadunkowych (19), do których jest przytwierdzony, przy czym profil elementu uszczelniającego (31) odpowiada profilowi powierzchni czołowej (29) kołnierza (30) kanału oddymiającego (20), i przylega do niego na całym swym obwodzie.

5. Kocioł zgazowujący według zastrz. 4 znamienny tym, że pole powierzchni przekroju S’ kanału oddymiającego (20) jest większe niż pole powierzchni przekroju S palnika (9).

6. Kocioł zgazowujący według zastrz. 4 albo 5 znamienny tym, że kanał oddymiający (20) posiada wewnątrz co najmniej jedno pionowe wzmocnienie w postaci ścianki wzmacniającej (33) na całej swej długości.

7. Kocioł zgazowujący według zastrz. 4 znamienny tym, że kołnierz (30) kanału oddymiającego (20) ścięty jest pod kątem α równym 30, 45 lub 60°.

8. Kocioł zgazowujący według zastrz. 4 znamienny tym, że element uszczelniający (31) wykonany jest z materiałów umożliwiających ścisłe przyleganie do kołnierza (30) kanału oddymiającego (20).

9. Kocioł zgazowujący według zastrz. 4 albo 8 znamienny tym, że materiał uszczelniający (31) wykonany jest ze sznura ceramicznego, szklanego lub płyty ceramicznej.

10. Kocioł zgazowujący według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń znamienny tym, że szerokość uszczelnienia drzwiczek kotła dobrana jest tak, aby przed ich rozszczelnieniem następowało rozszczelnienie kołnierza kanału oddymiającego oraz sznura ceramicznego.

11. Metoda wymuszania ciągu spalin zgazowanych w kotle centralnego ogrzewania z użyciem kotła centralnego ogrzewania z kanałem oddymiającym umieszczonym w górnej części komory załadowczej w przestrzeni wodnej płaszcza wodnego znamienna tym, że powierzchnia czołowa (29) kanału oddymiającego (20) usytuowana pod kątem ostrym i cofnięta do wnętrza przestrzeni kotła na dystans X wewnątrz komory spalania (21) uszczelniona jest przy pomocy elementu uszczelniającego (31), przy czym w momencie poruszenia (otwarcia) drzwiczek załadunkowych (19) następuje rozszczelnienie polegające na odsunięciu się elementu uszczelniającego (31) od powierzchni czołowej (29) kanału oddymiającego (20), tworząc szczelinę o coraz większej szerokości „d”, wytwarzając ciąg wyrzutu powietrza i nagromadzonych spalin przez kanał oddymiający (20) do kanału spalin (6), przy czym rozszczelnienie elementu (31) z powierzchnią czołową (29) następuje przed rozszczelnieniem drzwiczek załadunkowych (19) kotła, osiągając maksymalny przepływ powietrza w kanale (20) zanim spaliny przedostaną się na zewnątrz kotła.

12. Metoda według zastrz. 11 znamienna tym, że w momencie rozszczelnienie drzwiczek ciąg powstały poprzez rozszczelnienie kanału oddymiającego (20) wymuszony jest już w całej objętości tego kanału.

13. Metoda według zastrz. 11 znamienna tym, że dystans x wynosi od 20 do 100 mm.