(13) B1 PL B1. (21) Numer zgłoszenia F24H 1/36. Vetter Richard, Peine-Dungelbeck, DE. Richard Vetter, Peine-Dungelbeck, DE

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia Urząd Patentowy (22) Data zgłoszenia Rzeczypospolitej Polskiej (5 1) Int.Cl.6 F24H 1/36 (54) Kocioł do podgrzewania wody (30) Pierwszeństwo: ,DE,P ,DE,P (73) Uprawniony z patentu: Vetter Richard, Peine-Dungelbeck, DE (43)Zgłoszenie ogłoszono: BUP 22/93 (72) Twórca wynalazku: Richard Vetter, Peine-Dungelbeck, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/97 (74) Pełnomocnik: Misztak Irena, PATPOL Spółka z 0.0. PL B1 (57) 1. Kocioł do podgrzewania wody z wy miennikiem ciepła, w postaci dwuściennej rury, otaczającym komorę spalania i z poziomymi i równoległymi względem siebie elementami płytowego wymiennika ciepła umieszczonymi pod komorą spalania, które w celu utworzenia przepływu gazów spalinowych wzdłuż drogi o kształcie litery "S", są przesunięte względem siebie, i na obu końcach posiadają wzdłużne kanały wodne połączone między sobą wieloma kanałami, usytuowanymi poprzecznie do kierunku przepływu spalin, znamienny tym, że dolna część zewnętrznej ściany rury dwuściennej (4, 5) stanowi równocześnie górną ścianę najwyżej położonego elementu (6) p łytowego wymiennika ciepła, wyposażoną w wiele przelotowych otworów (14), przez które podgrzana woda kierowana jest do przestrzeni wodnej kotła. FIG. 1

2 Kocioł do podgrzewania wody Zastrzeżenia patentowe 1. Kocioł do podgrzewania wody z wymiennikiem ciepła, w postaci dwuściennej rury, otaczającym komorę spalania i z poziomymi i równoległymi względem siebie elementami płytowego wymiennika ciepła umieszczonymi pod komorą spalania, które w celu utworzenia przepływu gazów spalinowych wzdłuż drogi o kształcie litery "S", są przesunięte względem siebie, i na obu końcach posiadają wzdłużne kanały wodne połączone między sobą wieloma kanałami, usytuowanymi poprzecznie do kierunku przepływu spalin, znamienny tym, że dolna część zewnętrznej ściany rury dwuściennej (4, 5) stanowi równocześnie górną ścianę najwyżej położonego elementu (6) płytowego wymiennika ciepła, wyposażoną w wiele przelotowych otworów (14), przez które podgrzana woda kierowana jest do przestrzeni wodnej kotła. 2. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że przelotowe otwory (14) umieszczone są w rzędach, w poprzecznych kanałach (13) wymiennika ciepła (6), które to rzędy przebiegają równolegle do wzdłużnej osi dwuściennej rury (4, 5). 3. Kocioł według zastrz. 2, znamienny tym, że rzędy umieszczone są symetrycznie w odniesieniu do wzdłużnej płaszczyzny środkowej dwuściennej rury (4, 5). 4. Kocioł według zastrz. 3, znamienny tym, że po każdej stronie tej płaszczyzny jest tylko jeden rząd. 5. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnętrzna ściana (4) dwuściennej rury ogranicza od zewnątrz komorę spalania (2), a znajdująca się od zewnątrz ściana rury utworzona jest przez ścianę (5) w kształcie odwróconej litery U, której dolne ramiona połączone są z brzegami wymiennika ciepła (6). 6. Kocioł według zastrz. 5, znamienny tym, że ścianę wewnętrzną (4) stanowi cylindryczny korpus rurowy. 7. Kocioł według zastrz. 5, znamienny tym, że ściana wewnętrzna (4) od zewnątrz posiada podpory (17). które połączone są z obszarami brzegowymi wymiennika ciepła (6). 8. Kocioł według zastrz. 7, znamienny tym, że podpory (17) ściany wewnętrznej (4) skierowane są ukośnie w dół i odchylone na zewnątrz. 9. Kocioł według zastrz. 5, znamienny tym, że wymiennik ciepła (6) w części środkowej połączony jest bezpośrednio ze ścianą wewnętrzną (4), spawanym połączeniem (18). 10. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy obiema ścianami (4,5) znajdują się elementy łączące (19), które na swych zewnętrznych końcach połączone są z taśmami (20) przylegającymi od wewnątrz do zewnętrznej ściany (5), przy czym zewnętrzna ściana w obszarze taśmy posiada przelotowe otwory (21), których brzegi połączone są trwale z taśma spoiną (22). 11. Kocioł według zastrz. 10, znamienny tym, że sąsiednie przelotowe otwory (21) i ich spoiny (22) przesunięte są względem siebie. 12. Kocioł według zastrz. 10, znamienny tym, że elementy łączące (19) mają płaski prostokątny przekrój poprzeczny i położone są na całej szerokości taśmy (20). 13. Kocioł według zastrz. 11, znamienny tym, ze taśmy (20) przebiegają równolegle do wzdłużnej osi dwuściennej rury (4, 5). 14. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że rura dwuścienna (4, 5) połączona jest w górnej części poprzez wylot wody (27) z pionowymi wymiennikami ciepła (23, 24) usytuowanymi na całej wysokości urządzenia, przy obydwu ścianach poprzecznych. 15. Kocioł według zastrz. 14, znamienny tym, że wylot gorącej wody (16) znajduje się w połowie długości dwuściennej rury (4, 5), połączonej z wymiennikami ciepła (23, 24). 16. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że dwuścienna rura (4, 5) w tylnej części ma ukośne wycięcie (29) skierowane do wewnątrz urządzenia.

3 Przedmiotem wynalazku jest kocioł do podgrzewania wody, stosowany w domowych instalacjach centralnego ogrzewania. W znanych kotłach tego rodzaju, komora spalania otoczona jest płaskimi wymiennikami ciepła wykonanymi na kształt płyty. Taki wymiennik ciepła ogranicza komorę spalania również od dołu. Oczywiste jest, że te wymienniki ciepła poddawane są znacznym obciążeniem cieplnym, a objętość wody jest stosunkowo mała, co utrudnia regulację temperatury i może zakłócać elastyczność systemu. W poradniku Recknagel-Sprenger "Ogrzewanie i Klimatyzacja" (W-wa 1976 str. 511) przedstawiono konstrukcję kotła do podgrzewania wody z wymiennikiem ciepła w postaci dwuściennej rury, przy czym w przestrzeni między ścianami rury usytuowane są płomieniówki. Przedmiotem wynalazku jest kocioł do podgrzewania wody z wymiennikiem ciepła, w postaci dwuściennej rury, otaczającym komorę spalania i z poziomymi i równoległymi względem siebie elementami płytowego wymiennika ciepła umieszczonymi pod komorą spalania, które w celu utworzenia przepływu gazów spalinowych wzdłuż drogi o kształcie litery "S", są przesunięte względem siebie, i na obu końcach posiadają wzdłużne kanały wodne połączone między sobą wieloma kanałami, usytuowanymi poprzecznie do kierunku przepływu spalin. Kocioł według wynalazku charakteryzuje się tym, że dolna część zewnętrznej ściany rury dwuściennej stanowi równocześnie górną ścianę najwyżej położonego elementu płytowego wymiennika ciepła, wyposażoną w wiele przelotowych otworów, przez które podgrzana woda kierowana jest do przestrzeni wodnej kotła. Korzystnie otwory przelotowe umieszczone są w rzędach, w poprzecznych kanałach wymiennika ciepła, przy czym rzędy te usytuowane są równolegle do wzdłużnej osi rury dwuściennej i symetrycznie w stosunku do wzdłużnej płaszczyzny środkowej rury, a po każdej stronie tej płaszczyzny znajduje się tylko jeden rząd. Wewnętrzna ściana rury dwuściennej ogranicza od zewnątrz komorę spalania, a zewnętrzna ściana rury ma w przekroju poprzecznym kształt odwróconej litery "V", której dolne końce połączone są z brzegami wymiennika ciepła, przy czym wewnętrzną ścianę stanowi cylindryczny korpus rurowy. Ściana ta od zewnątrz posiada podpory połączone z obszarami brzegowymi wymiennika ciepła, przy czym podpory te skierowane są ukośnie w dół i na zewnątrz. Wewnętrzna ściana rury dwuściennej ogranicza od zewnątrz komorę spalania, a zewnętrzna ściana rury ma w przekroju poprzecznym kształt odwróconej litery "U", której dolne końce połączone są z brzegami wymiennika ciepła, przy czym wewnętrzna ścianę stanowi cylindryczny korpus rurowy. Ściana ta od zewnątrz posiada podpory połączone z obszarami brzegowymi wymiennika ciepła, przy czym podpory te skierowane są ukośnie w dół i na zewnątrz. Wymiennik ciepła kotła, w części środkowej połączony jest bezpośrednio ze ścianą wewnętrzną rury za pomocą spawania, a pomiędzy ścianami rury znajdują się elementy łączące, które na zewnętrznych końcach połączone są z taśmami przylegającymi od wewnątrz do zewnętrznej ściany rury, przy czym ściana ta posiada przelotowe otwory, których brzegi połączone są trwale z taśmą za pomocą spaliny. Sąsiednie otwory przelotowe i ich spoiny przesunięte są względem siebie, a elementy łączące mają prostokątny przekrój poprzeczny i położone są na całej szerokości taśmy, przy czym taśmy usytuowane są równolegle do wzdłużnej osi rury dwuściennej. Rura dwuścienna połączona jest w górnej części poprzez wylot wody z pionowymi wymiennikami ciepła usytuowanymi na całej wysokości urządzenia przy obydwu ścianach poprzecznych, przy czym wylot gorącej wody z rury dwuściennej znajduje się w połowie jej długości. Rura dwuścienna w tylnej części ma ukośne wycięcie skierowane do wewnątrz urządzenia, które ma kształt trójkąta. Dwuścienna rura stwarza możliwość otoczenia danej komory spalania większą objętością wody, w celu uproszczenia regulacji temperatury wody i uczynienia jej bardziej elastyczną. Poza tym nie wykorzystuje się cienkościennych, płaskich wymienników ciepła, które z reguły mniej mogą być obciążane termicznie, lecz stosuje się przestrzeń przeznaczoną na wodę o dużej objętości, zależnej od grubości ściany dwuściennej rury, która może być dobrana jako stosunkowo duża.

4 Duża ilość małych przelotowych otworów służących do przechodzenia wody w kierunku pałąkowatej ścianki, ma jeszcze tę dużą zaletę, że zawirowuje obejmowaną przez nią wodę. Poza tym zapewnia się równomierne wymieszanie wody, zawartej pomiędzy ścianami rury. Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie pokazane ważniejsze części kotła do podgrzewania wody, w przekroju poprzecznym, fig. 2 - kocioł z fig. 1w przekroju wzdłużnym, fig. 3 - przekrój według linii III-III z fig. 1, fig. 4 - przekrój według linii IV-IV z fig. 1, fig. 5 - fragment V z fig. 1, w powiększeniu, fig. 6 - widok z góry na miejsce przedstawione na fig. 5, fig. 7 - fragment z fig. 5 w powiększeniu, a fig. 8 przedstawia inną postać kotła do ogrzewania wody, w przekroju wzdłużnym. Kocioł do ogrzewania wody znajduje się w obudowie 1 zaznaczonej linią przerywaną. Posiada on komorę spalania 2 z palnikiem 3 zasilanym olejem lub gazem. Zewnętrzna średnica komory spalania 2 wyznaczona jest przez cylindryczną rurę metalową 4. Od góry i z boków jest ona otoczona w pewnym odstępie, przez ścianę 5 o kształcie odwróconej litery U, której brzegi połączone są wodoszczelnie z brzegami płaskiego, poziomo umieszczonego wymiennika ciepła 6. Metalowa rura 4 tworzy więc ścianę wewnętrzną, a ściana 5 wraz z wymiennikiem ciepła 6 stanowi ścianę zewnętrzną dwuściennej rury otaczającej komorę spalania 2. Wymiennik ciepła 6 jest górnym wymiennikiem ciepła pakietu utworzonego z wielu płaskich wymienników, na przykład trzech wymienników ciepła 6, 7 i 8, które poziomo umieszczone są jeden nad drugim i równolegle do wzdłużnej osi dwuściennej rury. Wymienniki ciepła 7, 8, według fig. 2, są przesunięte względem siebie, w celu utworzenia opływu gazów spalinowych na kształt litery S, zgodnie ze strzałkami 9. Wylot gazów spalinowych oznaczony jest liczbą 10. Oba brzegi każdego wymiennika ciepła 6, 7, 8 utworzone są przez wzdłużne kanały 11, równoległe do osi głównej dwuściennej rury, które na przemian połączone są pionowymi przewodami 12 dla wody. Poza tym kanały wzdłużne 11 każdego wymiennika ciepła 6, 7, 8 połączone są za pomocą dużej liczby małych kanałów 13, które transportują ogrzaną wodę z jednego kanału wzdłużnego 11 do przeciwległego kanału wzdłużnego 11. Przeznaczona do ogrzania woda doprowadzana jest od dołu do kanału wzdłużnego 11 wymiennika ciepła 8 i dalej w przebiegu w kształcie litery S, doprowadzana jest do kanałów 13 wymiennika ciepła 16. Kanały 13, symetryczne względem wzdłużnej płaszczyzny środkowej dwuściennej rury 4-6, posiadają w swych ściankach małe otwory 14 o średnicy 4 do 6 mm. Woda ogrzana w wymiennikach ciepła 6,7,8 przepływa więc przez otwory 14 umieszczone w poszczególnych kanałach 13, zgodnie ze strzałkami 15, do przestrzeni objętej przez dwuścienną rurę. Tu zostaje jeszcze bardziej ogrzana i poprzez umieszczony u góry wylot 16 przechodzi do urządzeń regulacyjnych względnie do odbiorcy. Istnienie małych otworów 14 zapewnia wewnętrzne mieszanie się doprowadzanej wody z wodą już znajdującą się w obrębie przestrzeni otoczonej ścianami rury dwuściennej. Powstaje pożądane zawirowanie wody doprowadzanej pod ciśnieniem i wody już zebranej we wspomnianej przestrzeni. Komora spalania 2 jest więc całkowicie otoczona przez znaczną ilość wody. Od zewnątrz cała objętość wody otoczona jest ścianą 5 i wymiennikiem ciepła 6. Ponieważ woda znajduje się w podwyższonym ciśnieniu, w przestrzeni objętej ścianami dwuściennej rury, znajduje się wzmocnienie w postaci podpór 17, rozmieszczonych w odstępach wzdłuż długości komory spalania 2, które ustawione są ukośnie, łącząc metalową rurę 4, od zewnątrz, z bocznymi obszarami brzegowymi wymiennika ciepła 6. Poza tym pomiędzy rurą metalową 4 i wymiennikiem ciepła 6, pośrodku, w miejscu zaznaczonym liczbą 18, może być wykonane stałe połączenie na przykład za pomocą spawania. Stosunkowo duza objętość wody otaczającej komorę spalania 2 stwarza tę korzyść, że można lepiej śledzić zmieniające się temperatury u użytkownika, a regulacja na przykład poprzez obejścia, jest znacznie spokojniejsza. Poza tym zmniejszone jest termiczne obciążenie wymiennika ciepła. Nadmienia się, że ściany wszystkich elementów na rysunku z wyjątkiem fig. 4, zostały zaznaczone pojedynczą linią, lecz mają one oczywiście wystarczającą grubość.

5 Oprócz podpór 17, pomiędzy obiema ścianami 4,5, mogą być umieszczone usztywniające elementy dystansowe 19, które zespawane są z metalową rurą 4 i połączone są od zewnątrz trwale, promieniowo, z taśmą 20 przylegającą od wewnątrz do ściany 5. Ażeby można było również tę taśmę 20 połączyć trwale ze ścianą 5, gdy juz ściany 4, 5 zostaną zestawione, ściana 5 w obszarze taśmy 20 zawiera przelotowe otwory 21, których brzegi spawane są z taśmą 20. Przelotowe otwory 21 umożliwiają dostęp do taśm 20 od zewnątrz, dla utworzenia stałego połączenia. Jeżeli taśmy 20 są dostatecznie szerokie, to połączenia względnie miejsca spawania 22 mogą być przesunięte względem siebie (fig. 6). Ażeby uzyskać jeszcze lepsze wykorzystanie energii cieplnej, kocioł według fig. 8 posiada dodatkowo na swych ścianach czołowych płaskie wymienniki ciepła 23 i 24, przy czym wymiennik ciepła 24 położony przy przedniej ścianie, posiada wybranie 25 na palnik 3. Tak jak położony u dołu wymiennik ciepła 8 wyposażony jest on w doprowadzenie wody przeznaczonej do ogrzania. Wymienniki ciepła 23, 24 mają również takie doprowadzenia 26, przy czym rozumie się, że dla elementów 8, 23, 24 istnieje tylko jedno doprowadzenie zimnej wody, dzielące się na trzy drogi. Ważne jest tylko, że gorąca woda wychodząca z wymienników ciepła 23, 24 u góry, w miejscu zaznaczonym liczba 27 nie jest doprowadzana do wylotu 16 lecz ta ogrzana woda kierowana jest, w każdym z obszarów końcowych dwuściennej rury, do jego najwyższego miejsca, natomiast wylot 16 znajduje się pomiędzy oboma miejscami wlotu 28, pośrodku, na połowie długości dwuściennej rury względnie komory spalania 2. Wskutek tego nie może wystąpić zbyt szybki przebieg wody przez wymienniki ciepła 23, 24, a woda ogrzana w tych wymiennikach ciepła może być doprowadzana do całego obiegu w odmierzonej ilości. Dwuścienna rura 4, 5 jest krótsza u dołu niż u góry. Ażeby gazy spalinowe mogły lepiej wpływać do przestrzeni pomiędzy oboma od góry położonymi wymiennikami ciepła 6, 7, dwuścienna rura 4, 5 przy swym tylnym końcu ma trójkątne wybranie 29, przedstawione w widoku z-boku.

6 FIG. 2 FIG. 3 FIG. 4 FIG.5 FIG. 6 FIG.7

7 FIG. 8

8 FIG.1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł