PL248691B1 - Indukcyjny kocioł grzejny i sposób łączenia indukcyjnych kotłów grzejnych w zespół grzejny - Google Patents

Abstract

Kocioł (1) ma cewkę indukcyjną (13) z korpusem z materiału izolacyjnego elektrycznie i odpornego na wysokie temperatury oraz zespołem dwóch współosiowo osadzonych rur (4, 9) z materiału ferromagnetycznego, umieszczonych w obudowie (2) zewnętrznej. W osi pionowej obudowy (2) znajduje się rura wewnętrzna (4) równoległa do rury zewnętrznej (9). Na bocznej ściance obudowy (2) jest króciec wlotowy (16) dla zimnego medium grzewczego. Rura wewnętrzna (4) ma kołnierz wewnętrzny (5) osadzony trwale w jej dolnej części i uszczelniony z nią na jej krawędzi dolnej oraz gwintowany stopień (6) z gwintem wewnętrznym (7) i gwintem zewnętrznym (8). Rura zewnętrzna (9) ma kołnierz zewnętrzny (10) osadzony trwale w jej górnej części i uszczelniony z nią na jej krawędzi górnej. Rura wewnętrzna (4) jest osadzona trwale w części górnej swym  gwintowanym stopniem (6) w przelotowym otworze (11) kołnierza zewnętrznego (10), zaś w dolnej części jest osadzona trwale i uszczelniona swym kołnierzem wewnętrznym (5) z krawędzią dolną rury zewnętrznej (9). Rura zewnętrzna (9) w swej części górnej jest osadzona trwale i uszczelniona swym kołnierzem zewnętrznym (10) z boczną ścianką obudowy (2). Pomiędzy rurami (4 i 9) jest wewnętrzna obwodowa komora (12) na cewkę indukcyjną (13) wypełniona elektrycznie izolacyjną żywicą (14). Kocioł (1) posiada kanał przelotowy (15) medium grzewczego, zawierający króciec wlotowy (16), odcinek położony pomiędzy kołnierzem zewnętrznym (10), boczną ścianką obudowy (2) i rurą zewnętrzną (9), odcinek pomiędzy dnem obudowy (2) i kołnierzem wewnętrznym (5) oraz odcinek wewnątrz rury wewnętrznej (4). Przedmiotem zgłoszenia jest także sposób łączenia indukcyjnych kotłów (1) w zespół grzejny.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest indukcyjny kocioł grzejny i sposób łączenia indukcyjnych kotłów grzejnych w zespół grzejny, przy czym kocioł jest przeznaczony do podgrzewania medium grzewczego z wykorzystaniem zasady indukcji elektromagnetycznej.

Znany jest piec grzewczy wyposażony w obudowę obustronnie zamkniętą, wewnątrz której znajdują się elementy rurowe pomiędzy którymi umieszczona jest cewka indukcyjna. Obudowa wyposażona jest w usytuowane na ścianie bocznej i górnej pieca elementy doprowadzające czynnik podlegający podgrzewaniu i odprowadzające ten czynnik po podgrzaniu.

Znany jest z opisu patentowego WO2013119137 indukcyjny grzejnik cieczy, który zawiera cylindryczny korpus z podstawą i rurę wlotową, pokrywę zamykającą otwarty koniec cylindrycznego korpusu i mającą przewód wlotowy, cewkę indukcyjną, która jest osadzona w cylindrycznej osłonie ochronnej umieszczonej wewnątrz cylindrycznego korpusu tak, że tworzy szczelinę pierścieniową pomiędzy wewnętrzną powierzchnią cylindryczną osłony i zewnętrzną pierścieniową powierzchnią obudowy, a w środkowej części obudowy ochronnej znajduje się rdzeń cylindryczny z cylindrycznym kanałem, który jest połączony na jednym końcu do rury wlotowej, a na drugim końcu ze szczeliną pierścieniową, a przy tym korpus, ochronna obudowa, cylindryczny kanał i rura odprowadzająca są współosiowe, zaś osłona ochronna jest zamknięta przez nasadkę ochronną.

Znany jest także z opisu WO2009050631 grzejnik przepływowy zaopatrzony w kanał do prowadzenia płynu do podgrzania. Grzejnik przepływowy zawiera ferromagnetyczną ścianę otaczającą cewkę indukcyjną, przeznaczoną do podgrzewania przynajmniej części ścianki ściany ferromagnetycznej, przy czym kanał rozciąga się wzdłuż części ściany.

Znany jest z opisu PL224946B1 indukcyjny kocioł grzejny, który zawiera zespół trzech współosiowo osadzonych rur, usytuowanych w obustronnie zamkniętej deklami górnym i dolnym obudowie osłonowej rurowej, która w górnej części posiada króciec wyjściowy, a przy tym w osi wzdłużnej kotła znajduje się rura wewnętrzna zasilająca kocioł w medium grzewcze, wyposażona w mufę osadzoną w deklu dolnym, przy czym rura wewnętrzna jest osadzona za pomocą gwiazdek równolegle do rury środkowej będącej rdzeniem, na którym osadzona jest cewka indukcyjna i która jest osadzona wewnątrz rury zewnętrznej za pomocą krążka.

W opisanych rozwiązaniach urządzeń grzejnych konstrukcja jest oparta na rurach usytuowanych współbieżnie, a przy tym na jednym z elementów wewnętrznych usytuowana jest cewka indukcyjna.

Indukcyjny kocioł grzejny wyposażony w cewkę indukcyjną, która ma korpus z materiału izolacyjnego elektrycznie i odpornego na wysokie temperatury oraz w zespół dwóch współosiowo osadzonych rur z materiału ferromagnetycznego, umieszczonych w obudowie zewnętrznej, przy czym w osi pionowej obudowy znajduje się rura wewnętrzna do odprowadzenia z kotła strumienia podgrzanego medium grzewczego, usytuowana równolegle do rury zewnętrznej, zaś na bocznej ściance obudowy jest króciec wlotowy do wprowadzenia do kotła strumienia wlotowego zimnego medium grzewczego, a rura zewnętrzna kotła posiada kołnierz zewnętrzny osadzony trwale w jej górnej części i uszczelniony z nią na jej krawędzi górnej, przy czym kołnierz zewnętrzny ma przelotowy otwór, a ponadto rura zewnętrzna w swej części górnej jest osadzona trwale i uszczelniona swym kołnierzem zewnętrznym z boczną ścianką obudowy kotła, który posiada kanał przelotowy medium grzewczego, zawierający co najmniej jeden króciec wlotowy, odcinek położony pomiędzy kołnierzem zewnętrznym, boczną ścianką obudowy i rurą zewnętrzną, odcinek pomiędzy dnem obudowy i połączeniem między rurą wewnętrzną i rurą zewnętrzną oraz odcinek wewnątrz rury wewnętrznej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jego rura wewnętrzna ma kołnierz wewnętrzny osadzony trwale w jej dolnej części i uszczelniony z nią na jej krawędzi dolnej oraz gwintowany stopień z gwintem wewnętrznym i gwintem zewnętrznym do odprowadzenia medium grzewczego, przy czym rura wewnętrzna jest osadzona trwale w części górnej swym gwintowanym stopniem w przelotowym otworze kołnierza zewnętrznego, zaś w swej dolnej części jest osadzona trwale i uszczelniona swym kołnierzem wewnętrznym z krawędzią dolną rury zewnętrznej, a ponadto pomiędzy rurą wewnętrzną a rurą zewnętrzną jest wewnętrzna obwodowa komora na cewkę indukcyjną wypełniona elektrycznie izolacyjną żywicą o wysokiej odporności temperaturowej i wysokiej przewodności cieplnej, a w dnie obudowy jest króciec dolny do spustu medium grzewczego, zaś co najmniej jeden z króćców wlotowych jest używany w funkcji odpowietrznika.

Korzystnie zewnętrzny obwód kołnierza zewnętrznego rury zewnętrznej jest dopasowany wymiarowo i kształtem do górnej krawędzi obudowy kotła, a ponadto obudowa kotła jest wykonana z metalu i pokryta zewnętrzną cieplną izolacją.

Dalsze korzyści uzyskuje się, jeśli obudowa kotła ma w przekroju poprzecznym kształt okręgu albo kwadratu albo prostokąta, przy czym kołnierz zewnętrzny rury zewnętrznej jest odpowiedni do kształtu obudowy w kształcie kolistym albo kwadratowym albo prostokątnym.

Sposób łączenia indukcyjnych kotłów grzejnych, określonych powyżej, w zespół grzejny, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w jeden zespół łączy się co najmniej dwa kotły, a cewkę indukcyjną każdego z kotłów podłącza się do innego źródła zasilania, przy czym medium grzewcze dostarcza się króćcem wlotowym z jednej strony kotła, część objętości strumienia medium grzewczego wprowadza się rurą wewnętrzną do wyprowadzenia medium grzewczego, pozostała część wyprowadza się króćcem wlotowym z drugiej strony kotła do króćca wlotowego kolejnego kotła, przy czym wyprowadzenia medium grzewczego wszystkich kotłów łączy się za pomocą jednego kolektora wylotowego, a króciec wlotowy ostatniego kotła w szeregu stosuje się w funkcji odpowietrznika albo medium grzewcze dostarcza się króćcem wlotowym z jednej strony kotła, a wyprowadzenie medium grzewczego w kotle poprzedzającym łączy się z króćcem wlotowym kolejnego kotła, przy czym wolne króćce wlotowe kotłów stosuje się w funkcji odpowietrznika.

Korzystnie łączy się trzy kotły, a ich cewki indukcyjne łączy się w trójkąt albo gwiazdę, a ponadto poszczególne kotły pozbawione obudowy umieszcza się we wspólnej obudowie wyposażonej w co najmniej jeden króciec dolny i co najmniej dwa króćce wlotowe, z których jeden stosuje się w funkcji odpowietrznika, a wszystkie wyprowadzenia medium grzewczego łączy się za pomocą kolektora wylotowego.

Rozwiązania według wynalazku pozwalają na wykorzystanie zasady indukcji elektromagnetycznej w rdzeniu wewnętrznym w czasie przepływu prądu elektrycznego. Dodatkową zaletą tego rozwiązania jest druga strefa grzejna obejmująca wlotową rurę zewnętrzną, zasilającą na odcinku całej wysokości cewki indukcyjnej. Pozwala to już na wstępne podgrzanie medium grzewczego. Zastosowane rozwiązania konstrukcyjne gwarantują dużą szczelność oraz równomierne rozszerzanie się materiału pod wpływem temperatury eliminując mikropęknięcia. W przypadku sposobów łączenia kotłów grzejnych, zastosowane rozwiązania umożliwiają skalowanie mocy grzewczej kotłów, a w przypadku sposobu połączenia w jednej obudowie - gwarantują zwiększone parametry dotyczące izolacji termicznej, a tym samym efektywności energetycznej realizowanego procesu ogrzewania medium grzewczego.

Przedmiot wynalazku pokazano w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kocioł w przekroju poprzecznym z oznaczoną indukcyjną strefą grzewczą i podgrzewanym medium grzewczym, fig. 2 - rurę wewnętrzną kotła, fig. 3 - rurę zewnętrzną kotła, fig. 4 - jednostkową obudowę kotła, fig. 5 - sposób równoległego dla medium grzewczego połączenia kotłów grzejnych według wynalazku, fig. 6 - sposób szeregowego połączenia dla tego medium kotłów grzejnych, w którym wyprowadzenie medium grzewczego poprzedzającego kotła jest podłączone do króćca wlotowego następnego kotła, fig. 7 - sposób połączenia równoległego dla medium grzewczego kotłów grzejnych w jednej obudowie.

Przedstawiony na fig. 1 zespół kotła 1 jest umieszczony w metalowej jednostkowej obudowie 2, a ta obudowa 2 jest otoczona warstwą cieplnej jednostkowej izolacji 3. W osi pionowej obudowy 2 znajduje się rura wewnętrzna 4 odprowadzająca z kotła 1 podgrzane medium grzewcze. Rura wewnętrzna 4 ma kołnierz wewnętrzny 5 wspawany szczelnie w jej dolnej części oraz gwintowany stopień 6 z gwintem wewnętrznym 7 (rurowym) i gwintem zewnętrznym 8 do odprowadzenia medium grzewczego. Rura zewnętrzna 9 posiada kołnierz zewnętrzny 10 wspawany szczelnie w jej górnej części. Kołnierz zewnętrzny 10 ma przelotowy otwór 11. Rura wewnętrzna 4 jest osadzona trwale w części górnej swym gwintowanym stopniem 6 w przelotowym otworze 11 kołnierza zewnętrznego 10, zaś w swej dolnej części jest wspawana swym kołnierzem wewnętrznym 5 z krawędzią dolną rury zewnętrznej 9. Rura zewnętrzna 9 w swej części górnej jest zespawana swym kołnierzem zewnętrznym 10 dopasowanym wymiarowo i kształtem do średnicy obudowy 2 z boczną ścianką obudowy 2 kotła 1. Pomiędzy rurą wewnętrzną 4 a rurą zewnętrzną 9 jest wewnętrzna obwodowa komora 12 na cewkę indukcyjną 13 wypełniona elektrycznie izolacyjną żywicą 14 o wysokiej odporności temperaturowej i wysokiej przewodności cieplnej. Kocioł 1 posiada kanał przelotowy 15 medium grzewczego, zawierający króciec wlotowy 16, odcinek położony pomiędzy kołnierzem zewnętrznym 10 boczną ścianką obudowy 2 i rurą zewnętrzną 9, odcinek pomiędzy dnem jednostkowej obudowy 2 i kołnierzem wewnętrznym 5 oraz odcinek wewnątrz rury wewnętrznej 4. W dolnej części obudowy 2 są dwa króćce dolne 17 do spustu medium grzewczego. Drugi króciec wlotowy 16 jest używany w funkcj i odpowietrznika.

Gotowy kocioł może być złożony sposobem, w którym rurę wewnętrzną 4 przedstawioną na fig. 2 osadza się trwale w części górnej swym gwintowanym stopniem 6 w przelotowym otworze 11 kołnierza zewnętrznego 10, zaś w swej dolnej części wspawuje się kołnierzem wewnętrznym 5 z krawędzią dolną rury zewnętrznej 9, przedstawionej na fig. 3. Całość umieszcza się w obudowie przedstawionej na fig. 4.

W sposobie łączenia indukcyjnych kotłów grzejnych, określonych powyżej, w zespół grzejny, w każdym przykładzie realizacji, w jeden zespół łączy się trzy kotły 1, przy czym cewkę indukcyjną 13 każdego z kotłów 1 podłącza się do innego źródła zasilania, to znaczy ich cewki indukcyjne 13 łączy się w trójkąt albo gwiazdę i zasila napięciem trójfazowym.

W przedstawionym na fig. 5 pierwszym przykładzie realizacji sposobu połączenia kotłów grzejnych 1 w zespół grzejny cewka indukcyjna 13 każdego kotła 1 jest podłączona do innego źródła zasilania, w postaci innej fazy zasilania trójfazowego. Medium grzewcze dostarcza się króćcem wlotowym 16 z jednej strony kotła 1, część objętości strumienia medium grzewczego wypływa rurą wewnętrzną 4 do wyprowadzenia 18 medium grzewczego, pozostała część przepływa do króćca 16 z drugiej strony, który jest połączony z króćcem wlotowym 16 kolejnego kotła 1. Wszystkie wyprowadzenia 18 medium grzewczego są w tym przykładzie połączone za pomocą jednego kolektora wylotowego 19, a tylko króciec wlotowy 16 ostatniego kotła 1 używa się w funkcji odpowietrznika.

W przedstawiony na fig. 6 w drugim przykładzie realizacji sposobu połączenia kotłów grzejnych 1 w zespół grzejny medium grzewcze dostarcza się króćcem wlotowym 16 z jednej strony, a wyprowadzenie 18 medium grzewczego w kotle 1 poprzedzającym jest połączone z króćcem wlotowym 16 kolejnego kotła 1, przy czym nie podłączone króćce wlotowe 16 kotłów 1 używa się w funkcji odpowietrznika.

Z kolei w przedstawionym na fig. 7 trzecim przykładzie realizacji sposobu połączenia kotłów 1 w zespół grzejny, kotły 1 łączy się równolegle dla medium grzewczego, a poszczególne kotły 1 pozbawione jednostkowej obudowy 2 umieszcza się we wspólnej obudowie 2’ wyposażonej w dwa króćce dolne 17 i dwa króćce wlotowe 16, z których jeden używa się w funkcji odpowietrznika. Wszystkie wyprowadzenia 18 medium grzewczego są połączone za pomocą jednego kolektora wylotowego 19. Zespół kotłów 1 posiada izolację 3, która w tym przypadku jest wspólna dla trzech kotłów 1.

Claims (8)

1. Indukcyjny kocioł grzejny wyposażony w cewkę indukcyjną, która ma korpus z materiału izolacyjnego elektrycznie i odpornego na wysokie temperatury oraz w zespół dwóch współosiowo osadzonych rur z materiału ferromagnetycznego, umieszczonych w obudowie zewnętrznej, przy czym w osi pionowej obudowy znajduje się rura wewnętrzna do odprowadzenia z kotła strumienia podgrzanego medium grzewczego, usytuowana równolegle do rury zewnętrznej, zaś na bocznej ściance obudowy jest króciec wlotowy do wprowadzenia do kotła strumienia wlotowego zimnego medium grzewczego, a rura zewnętrzna kotła posiada kołnierz zewnętrzny osadzony trwale w jej górnej części i uszczelniony z nią na jej krawędzi górnej, przy czym kołnierz zewnętrzny ma przelotowy otwór, a ponadto rura zewnętrzna w swej części górnej jest osadzona trwale i uszczelniona swym kołnierzem zewnętrznym z boczną ścianką obudowy kotła, który posiada kanał przelotowy medium grzewczego, zawierający co najmniej jeden króciec wlotowy, odcinek położony pomiędzy kołnierzem zewnętrznym, boczną ścianką obudowy i rurą zewnętrzną, odcinek pomiędzy dnem obudowy i połączeniem między rurą wewnętrzną i rurą zewnętrzną oraz odcinek wewnątrz rury wewnętrznej, znamienny tym, że jego rura wewnętrzna (4) ma kołnierz wewnętrzny (5) osadzony trwale w jej dolnej części i uszczelniony z nią na jej krawędzi dolnej oraz gwintowany stopień (6) z gwintem wewnętrznym (7) i gwintem zewnętrznym (8) do odprowadzenia medium grzewczego, przy czym rura wewnętrzna (4) jest osadzona trwale w części górnej swym gwintowanym stopniem (6) w przelotowym otworze (11) kołnierza zewnętrznego (10), zaś w swej dolnej części jest osadzona trwale i uszczelniona swym kołnierzem wewnętrznym (5) z krawędzią dolną rury zewnętrznej (9), a ponadto pomiędzy rurą wewnętrzną (4) a rurą zewnętrzną (9) jest wewnętrzna obwodowa komora (12) na cewkę indukcyjną (13) wypełniona elektrycznie izolacyjną żywicą (14) o wysokiej odporności temperaturowej i wysokiej przewodności cieplnej, a w dnie obudowy (2) jest króciec dolny (17) do spustu medium grzewczego, zaś co najmniej jeden z króćców wlotowych (16) jest używany w funkcji odpowietrznika.

2. Kocioł grzejny według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzny obwód kołnierza zewnętrznego (10) rury zewnętrznej (9) jest dopasowany wymiarowo i kształtem do górnej krawędzi obudowy (2) kotła (1).

3. Kocioł grzejny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że obudowa (2) kotła (1) jest wykonana z metalu.

4. Kocioł grzejny według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że obudowa (2) kotła (1) jest pokryta zewnętrzną cieplną izolacją (3).

5. Kocioł grzejny według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że obudowa (2) kotła (1) ma w przekroju poprzecznym kształt okręgu albo kwadratu albo prostokąta, przy czym kołnierz zewnętrzny (10) rury zewnętrznej (9) jest odpowiedni do kształtu obudowy (2) w kształcie kolistym albo kwadratowym albo prostokątnym.

6. Sposób łączenia indukcyjnych kotłów grzejnych, określonych w zastrz. 1, w zespół grzejny, znamienny tym, że w jeden zespół łączy się co najmniej dwa kotły (1), przy czym cewkę indukcyjną (13) każdego z kotłów (1) podłącza się do innego źródła zasilania, przy czym medium grzewcze dostarcza się króćcem wlotowym (16) z jednej strony kotła (1), część objętości strumienia medium grzewczego wprowadza się rurą wewnętrzną (4) do wyprowadzenia (18) medium grzewczego, pozostała część wyprowadza się króćcem wlotowym (16) z drugiej strony kotła (1) do króćca wlotowego (16) kolejnego kotła (1), przy czym wyprowadzenia (18) medium grzewczego wszystkich kotłów (1) łączy się za pomocą jednego kolektora wylotowego (19), a króciec wlotowy (16) ostatniego kotła w szeregu stosuje się w funkcji odpowietrznika albo medium grzewcze dostarcza się króćcem wlotowym (16) z jednej strony kotła (1), a wyprowadzenie (18) medium grzewczego w kotle poprzedzającym łączy się z króćcem wlotowym (16) kolejnego kotła (1), przy czym wolne króćce wlotowe (16) kotłów (1) stosuje się w funkcji odpowietrznika.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że łączy się trzy kotły (1), a ich cewki indukcyjne (13) łączy się w trójkąt albo gwiazdę.

8. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że poszczególne kotły (1) pozbawione obudowy (2) umieszcza się we wspólnej obudowie (2’) wyposażonej w co najmniej jeden króciec dolny (17) i co najmniej dwa króćce wlotowe (16), z których jeden stosuje się w funkcji odpowietrznika, a wszystkie wyprowadzenia (18) medium grzewczego łączy się za pomocą kolektora wylotowego (19).