SE465231B

SE465231B - Boiler with a pre-heating chamber and a final-heating chamber, intended to be connected to a radiator system

Info

Publication number: SE465231B
Application number: SE8902689A
Authority: SE
Inventors: Jonas Allmer Persson
Original assignee: Jonas Allmer Persson
Priority date: 1989-08-08
Filing date: 1989-08-08
Publication date: 1991-08-12
Also published as: SE8902689L; SE8902689D0

Abstract

A boiler comprises a combustion chamber 1 in which hot gases are generated and, located above this chamber, a container 2 which contains a heat transfer liquid for a system of radiators. The container also has a cylindrical side wall 3 and upper and lower delimiting walls 4, 5. Arranged in the container are pipelines, through which the hot gases from the combustion chamber can pass to an outlet 16, transferring some of the heat content in the gases to the liquid in the container. The pipelines consist of a great number of mutually separate, straight pipe elements 10 which each extend between the upper and lower delimiting walls 4, 5 of the container. The container is divided into two part chambers 12, 13 by means of a partition 11, namely an upper pre-heating chamber 12 and a lower final-heating chamber 13, the first of which is connected to a line 18 for transporting cooled heat transfer liquid returning from the radiator system and is connected to the final-heating chamber 13 via an intermediate line 19, in addition to which the final-heating chamber is connected to an outlet line 23 for transporting finally heated liquid to the radiator system. <IMAGE>

Description

465 231 10 15 20 25 30 35 2 Detta innebär att det utgående vattnet erhåller jäm- förelsevis låg temperatur i det att värmeöverföringen mellan hetgaserna och vattnet i den övre delkammaren f är betydligt mindre intensiv än värmeöverföringen mellan gaserna och vattnet i den undre delkammaren. = Kort redogörelse för uppfinningstanken Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovannämnda olägenhet hos den kända konstruktionen och skapa en värmepanna som har hög verkningsgrad. 465 231 10 15 20 25 30 35 2 This means that the outgoing water receives equal preferably low temperature in that the heat transfer between the hot gases and the water in the upper sub-chamber f is significantly less intense than the heat transfer between the gases and the water in the lower compartment. = Brief description of the inventive concept The present invention aims to eliminate the above-mentioned disadvantage of the known construction and create a boiler that has high efficiency.

Detta ernås enligt uppfinningen därigenom att pannan är via sagda ledningar ansluten till ett radiatorsystem i vilket sagda vätska tjänar såsom ett värmebärande medium, närmare bestämt på så sätt att i radiatorsyste- met nedkyld vätska förs i retur till behållaren via sagda första ledning, medan den i behållaren uppvärmda vätskan förs ut till radiatorsystemet via sagda andra ledning, att förvärmningskammaren är anordnad ovanför slutvärmningskammaren, att returvätskeledningen från radiatorsystemet mynnar i den övre kammaren och att tillförsel- eller utloppsledningen till radiatorsystemet mynnar i den undre kammaren.This is achieved according to the invention in that the boiler is connected via said lines to a radiator system in which said liquid serves as a heat carrier medium, more specifically in such a way that in the radiator system The cooled liquid is returned to the container via said first line, while that in the container heated the liquid is discharged to the radiator system via said other line, that the preheating chamber is arranged above the final heating chamber, that the return fluid line from the radiator system opens into the upper chamber and that the supply or outlet line to the radiator system opens into the lower chamber.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är FIG 1 en delvis skuren perspektivvy av den upp- finningsenliga värmepannan, FIG 2 en vertikalsektion genom värmepannan enligt fig 1, FIG 3 en förstorad detaljsektion illustrerande förutnämnda insatselement insatt i ett rör- element, samt FIG 4 en ändvy underifrån av insatselementet enligt f fig 3. “ Detaljerad beskrivning av ett föredraget utförande ' av uppfinningen Den i fig 1 och 2 visade värmepannan inbegriper ett undre förbränningsrum 1 och en ovanpå detta placerad behållare vilken i sin helhet är betecknad 2. Behålla- 10 15 20 25 30 35 465 231 3 ren 2 är sammansatt och avgränsad av dels en i detta fall cylindrisk sidovägg 3, dels övre och undre plana väggar 4 resp 5. Den cylindriska väggen 3 skjuter ned ett stycke under den plana bottenväggen 5 och avgränsar även förbränningsrummet 1 tillsammans med en bottenplatta 6, t ex i form av ett dubbelväggigt hölje i vilket är införd en värmeisolering. Förbrännings- rummet 1 kan i praktiken vara utfört för förbränning av många olika typer av bränslen. I det aktuella exemplet tänkes detsamma vara utfört för oljeeldning, varvid en konventionell oljebrännare 7 är ansluten till rummet via en anslutningsstos 8 som genomskär ett pannan omslutande lager 9 av värmeisolerande material. Pannan kan emellertid även vara utförd för eldning med fasta bränslen eller för förbränning av gas från en inkommande gasledning. Det enda väsentliga är sålunda att i rummet 1 alstras någon form av heta gaser, såsom rökgaser.Brief description of the accompanying drawings On the drawings are Fig. 1 is a partially cut-away perspective view of the inventive boiler, Fig. 2 is a vertical section through the boiler according to Fig. 1, Fig. 3 is an enlarged detail section illustrating the aforementioned insert element inserted into a element, as well Fig. 4 is an end view from below of the insert element according to f fig 3. “ Detailed Description of a Preferred Embodiment of the invention The boiler shown in Figures 1 and 2 includes a lower combustion chamber 1 and one placed on top of this container which in its entirety is designated 2. Container 10 15 20 25 30 35 465 231 3 pure 2 is composed and delimited by partly one in this case cylindrical side wall 3, partly upper and lower plane walls 4 and 5, respectively. The cylindrical wall 3 projects down a bit below the flat bottom wall 5 and also delimits the combustion chamber 1 together with a base plate 6, for example in the form of a double-walled housing in which a thermal insulation is inserted. Combustion room 1 can in practice be designed for combustion of many different types of fuels. In the current example the same is thought to be performed for oil firing, whereby a conventional oil burner 7 is connected to the room via a connecting socket 8 which intersects a boiler enclosing layer 9 of heat insulating material. Pannan however, can also be made for firing with solid fuels or for the combustion of gas from an incoming gas pipeline. The only essential thing is thus that in the room 1, some form of hot gases are generated, such as flue gases.

I behållaren 2 är anordnade en mångfald sinsemellan åtskilda, raka rörelement 10 som var för sig sträcker sig i ett sammanhängande stycke från behållarens botten- vägg 5 till den plana övre väggen 4, varvid rörelementen i det visade exemplet mynnar i plan med sagda väggar 4,5. I praktiken kan dessa rör 10 bestå av rostfritt stål och ha en diameter inom området 30-60, lämpligen 40-50 mm samt vara förhållandevis tunnväggiga (1-2 mm).In the container 2 a plurality is arranged among themselves separate, straight tubular members 10 extending individually in a continuous piece from the bottom of the container wall 5 to the flat upper wall 4, the tubular elements in the example shown, it flows into planes with said walls 4.5. In practice, these pipes 10 may consist of stainless steel steel and have a diameter in the range 30-60, preferably 40-50 mm and be relatively thin-walled (1-2 mm).

Antalet rör i behållaren kan i och för sig variera, men tätheten mellan rören bör under alla omständigheter vara sådan att det största avståndet mellan närbelägna rör ej överskrider rörens diameter. Vid ett praktiskt utfört försök har sålunda antalet rör med diametern 50 mm uppgått till 22 i en behållare med diametern 480 mm.The number of tubes in the container may vary per se, but the tightness between the pipes should in any case be such that the greatest distance between nearby pipes do not exceed the diameter of the pipes. At a practical experiments performed thus have the number of tubes with the diameter 50 mm amounted to 22 in a container with a diameter 480 mm.

I behållaren är anordnad en mellanvägg 11 vilken delar behållaren i två delkamrar, nämligen en övre kammare 12 vilken tjänar såsom föruppvärmningskammare, och en undre kammare 13 vilken tjänar såsom slutvärmnings- kammare. I det visade exemplet är mellanväggen 11 465 231 10 15 20 25 30 35 4 placerad ungefär mittemellan de övre och undre begräns- ningsväggarna 4 och 5, innebärande att de båda kamrarna 12, 13 är i allt väsentligt lika stora. Rören 10 är förda genom hål i mellanväggen och tätade gentemot mellanväggen, lämpligen genom att rören svetsats i anslutning till genomföringshålen i mellanväggen.In the container is arranged a partition wall 11 which divides the container into two sub-chambers, namely an upper one chamber 12 which serves as a preheating chamber, and a lower chamber 13 which serves as the final heating chamber. In the example shown, the partition wall is 11 465 231 10 15 20 25 30 35 4 located approximately midway between the upper and lower limits walls 4 and 5, meaning that the two chambers 12, 13 are essentially the same size. The tubes 10 are passed through holes in the partition and sealed against the partition, preferably by welding the pipes in connection to the lead-through holes in the partition.

På analogt sätt är rörens motsatta ändar även fastsvet- sade i anslutning till liknande hål i de övre och undre väggarna 4 resp 5.By analogy, the opposite ends of the tubes are also welded. said in connection with similar holes in the upper and lower walls 4 and 5 respectively.

Ovanför behållaren 2 är anordnat ett uppsamlings- utrymme 14 vilket avgränsas av ett uppskjutande parti av cylinderväggen 3 och ett fällbart lock 15 som medger åtkomst till utrymmets inre. Från utrymmet 14 leder ett rökgasutlopp 16 som i sin tur kan vara anslutet till en skorsten eller liknande. I det visade exemplet tänkes locket 15 vara stadigvarande förbundet med cylinderväggen via ett gångjärn 17. Det är emellertid även tänkbart att utföra locket förskjutbart relativt cylinderväggen.Above the container 2 is arranged a collecting space 14 which is delimited by a projecting portion of the cylinder wall 3 and a folding lid 15 which allows access to the interior of the space. From space 14 leads a flue gas outlet 16 which in turn may be connected to a chimney or the like. In the example shown the cover 15 is thought to be permanently connected to the cylinder wall via a hinge 17. However, it is also conceivable to make the lid displaceable relatively the cylinder wall.

Till den övre delkammaren eller förvärmningskamma- ren 12 är ansluten eller anslutbar en returledning 18 för befordran av nedkyld värmebärarvätska från ett icke närmare visat radiatorsystem. Såsom framgår av fig 1 och 2 mynnar denna returledning i den undre delen av den övre delkammaren 12. Från den övre delen av den övre delkammaren 12 utgår en förbindelseledning 19 vars motsatta ände mynnar i en förbränningsrummet 1 omslutande, dubbelväggig manteldel 20 vilkens övre parti 21 skjuter upp ett stycke ovanför bottenväggen 5, varvid manteldelens inre kommunicerar med den undre delkammaren 13 via en mångfald små hål 22 vilka är lämpligen jämnt fördelade utmed behållarens cylindriska vägg 3. Från kammaren 13 leder en utloppsledning 23 för befordran av slutuppvärmd vätska till förutnämnda radiatorsystem. Denna utloppsledning 23 mynnar i den övre delen av den undre delkammaren 13.To the upper sub-chamber or preheating chamber reindeer 12 is connected or connectable to a return line 18 for the transport of cooled heat transfer fluid from a not shown radiator system. As shown in Figures 1 and 2 open this return line into the lower one the part of the upper sub-chamber 12. From the upper part a connecting line extends from the upper sub-chamber 12 19 whose opposite end opens into a combustion chamber 1 enclosing, double-walled jacket part 20, the upper of which portion 21 projects a piece above the bottom wall 5, wherein the interior of the jacket part communicates with the lower one the sub-chamber 13 via a plurality of small holes 22 which are suitably evenly distributed along the cylindrical container wall 3. From the chamber 13 leads an outlet line 23 for the transport of final heated liquid to the aforesaid radiator system. This outlet line 23 opens into it upper part of the lower sub-chamber 13.

Nu hänvisas till fig 3 och 4 som i förstoring 10 15 20 25 30 35 465 251 5 illustrerar ett i ett enskilt rökgasrör 10 införbart insatselement generellt betecknat 24. Detta element har i likhet med röret 10 cirkulär tvärsnittsform och kan i praktiken med fördel bestå av just ett rör- stycke vars undre ände tillslutits på lämpligt sätt.Reference is now made to Figures 3 and 4 as in magnification 10 15 20 25 30 35 465 251 5 illustrates one insertable in a single flue gas pipe 10 insert element generally designated 24. This element has, like the tube 10, a circular cross-sectional shape and may in practice advantageously consist of just one piece whose lower end is suitably closed.

Såsom framgår av fig 3 och 4 har elementet eller rör- stycket 24 en ytterdiameter som är mindre än inner- diametern hos rökgasröret 10 så att mellan dessa bildas en tvärsnittsvis ringformig spalt 25. Lämpligen bör ytterdiametern hos elementet 24 vara 5-25, företrädesvis 10-15 mm mindre än innerdiametern hos rökgasröret 10; innebärande att spalten 25 får en bredd av 2,5 -12,5, lämpligen 5-7,5 mm. Elementets 24 längd bör uppgå till 50-100, lämpligen 80-90% av rörets 10 längd.As can be seen from Figures 3 and 4, the element or tube paragraph 24 an outer diameter which is smaller than the inner the diameter of the flue gas pipe 10 so that between them is formed a cross-sectional annular column 25. Suitably the outer diameter of the element 24 should be 5-25, preferably 10-15 mm smaller than the inside diameter of the flue gas pipe 10; meaning that the gap 25 has a width of 2.5 -12.5, preferably 5-7.5 mm. The length of the element 24 should be to 50-100, preferably 80-90% of the length of the tube 10.

Naturligtvis kan i stället för just ett rör även användas exempelvis en gedigen stång såsom insatselement. Vid sin övre ände uppvisar elementet 24 en på högkant ställd ring 26 vars diameter är något större än inner- diametern hos rökgasröret 10. Medelst denna ring 26 kan elementet 24 gripas och lyftas upp ur röret 10.Of course, instead of just one pipe can also be used for example a solid rod as an insert element. At its upper end, the element 24 has a vertical edge set ring 26 whose diameter is slightly larger than the inner the diameter of the flue gas pipe 10. By means of this ring 26 the element 24 can be gripped and lifted out of the tube 10.

Ringen 26 tjänar även såsom ett lägesbestämmande stopp för elementet 24, varjämte ringen även automatiskt centrerar åtminstone det övre partiet av insatselementet 24 då detta nedsläpps i röret 10. För att tillförlitligt centrera även det undre partiet av elementet 24 är detta vid sin undre ände försett med åtminstone tre sinsemellan åtskilda utsprång 27. Genom förekomsten av insatselementet 24 i det enskilda röret 10 tvingas de underifrån kommande rökgaserna att passera genom en spalt 25 som uppvisar betydligt reducerad tvärsnitts- area i jämförelse med rörets 10 tvärsnittsarea. Här- igenom åstadkommer elementet 24 ett strömningsmotstånd eller tryckfall, samt ger upphov till den effekten att rökgaserna tvingas röra sig i turbulenta strömmar som säkerställer en särdeles intensiv kontakt med rörets 10 inneryta. Denna intensiva kontakt säkerställer en extremt god värmeöverföring från de passerande 465 231 10 15 20 25 30 35 6 heta gaserna till den i behållaren befintliga vätska som omger röret 10.The ring 26 also serves as a position determining stop for the element 24, and the ring also automatically centers at least the upper part of the insert element 24 when this is dropped into the tube 10. To reliably center also the lower portion of the element 24 is this at its lower end provided with at least three spaced apart 27. By occurrence of the insert member 24 in the individual tube 10 is forced the flue gases coming from below to pass through a gap 25 which has a significantly reduced cross-sectional area in comparison with the cross-sectional area of the pipe 10. Here- through, the element 24 provides a flow resistance or pressure drop, and gives rise to that effect that the flue gases are forced to move in turbulent currents which ensures a particularly intense contact with inner surface of the tube 10. This intensive contact ensures an extremely good heat transfer from the passers-by 465 231 10 15 20 25 30 35 6 the hot gases to the liquid present in the container surrounding the pipe 10.

Såsom framgår av fig 1 och 2 inbegriper det exempli- . fierade utförandet av den uppfinningsenliga värmepannan H även ett kompletterande rörsystem 28 vilket är placerat i området omedelbart innanför cylinderväggen 23, ehuru utanför de genomgående rökgasrören 10. Detta rörsystem är avsett för uppvärmning av tappvarmvatten. I exemplet utgörs rörsystemet av en skruvformigt arrangerad rör- slinga med ett inlopp 29 för intagande av kallt vatten och ett utlopp 30 för utmatning av uppvärmt vatten.As shown in Figures 1 and 2, it includes exemplary embodied the embodiment of the boiler according to the invention hrs also a complementary pipe system 28 which is located in the area immediately inside the cylinder wall 23, though outside the continuous flue gas pipes 10. This pipe system is intended for heating domestic hot water. In the example the pipe system consists of a helically arranged pipe loop with an inlet 29 for ingesting cold water and an outlet 30 for discharging heated water.

Inloppet 29 är lokaliserat till den övre delen av den övre delkammaren 12, medan utloppet 30 är beläget vid den undre delen av den undre delkammaren 13.The inlet 29 is located to the upper part of the upper sub-chamber 12, while the outlet 30 is located at the lower part of the lower sub-chamber 13.

Den beskrivna värmepannan fungerar på följande sätt. Förbränning av olja från brännaren 7 äger rum i förbränningsrummet 1 varifrån heta rökgaser passerar genom vart och ett av de många rören 10. Genom före- komsten av insatselementen 24 i vart och ett av rören 10 erhålls en i huvudsak jämn fördelning av rökgaserna till de olika rören, varigenom säkerställs att vart och ett av rören uppvärms i huvudsak lika mycket.The described boiler works on the following way. Combustion of oil from the burner 7 takes place in the combustion chamber 1 from which hot flue gases pass through each of the many tubes 10. By means of the arrival of the insert elements 24 in each of the tubes 10, a substantially even distribution of the flue gases is obtained to the various pipes, thereby ensuring that where and one of the tubes is heated substantially as much.

Efterhand som rökgaserna passerar rören uppvärms vätskan i de båda kamrarna 13,12, varvid den intensivaste uppvärmningen naturligtvis sker i den undre kammaren 13.As the flue gases pass through the pipes, the liquid heats up in the two chambers 13,12, the most intense the heating of course takes place in the lower chamber 13.

Nedkylt radiatorvatten intas via inloppsledningen 18 och införs i den övre kammaren 12, varvid en föruppvärm- ning av vattnet sker. Detta föruppvärmda vatten passerar därefter via mellanledningen 19 till den manteldel 20 som omger förbränningsrummet 1 varvid en ytterligare, tämligen intensiv uppvärmning av vattnet äger rum.Cooled radiator water is taken in via the inlet line 18 and inserted into the upper chamber 12, a preheating of the water takes place. This preheated water passes then via the intermediate line 19 to the jacket part 20 surrounding the combustion chamber 1, a further, rather intense heating of the water takes place.

I nästa steg stiger vattnet upp i slutuppvärmningskamma- ren 13 via de runt cylinderväggen 3 fördelade inlopps- hålen 22, varefter slutuppvärmning av vattnet sker i kammaren 13. Slutligen återgår det uppvärmda vattnet till radiatorsystemet via utloppet 23.In the next step, the water rises in the final heating chamber. 13 via the inlet distributed around the cylinder wall 3 the holes 22, after which final heating of the water takes place in the chamber 13. Finally, the heated water returns to the radiator system via the outlet 23.

I praktiken bör behållaren 2 ha en höjd av åtmins- 10 465 231 7 tone 800 à 1000 mm och en diameter av 450 à 500 mm.In practice, the container 2 should have a height of at least 10 465 231 7 tone 800 to 1000 mm and a diameter of 450 to 500 mm.

Givetvis ökar verkningsgraden ju högre behållaren utförs, varför höjder inom området 1500 - 2000 mm med fördel kan tillämpas vid installation av pannan i mindre till medelstora byggnader.Of course, the higher the container, the higher the efficiency performed, which is why heights in the range 1500 - 2000 mm can be advantageously applied when installing the boiler in smaller to medium-sized buildings.

Sotning av den uppfinningenliga pannan är extremt enkel. Efter uppfällning av täcklocket 15 och avlägsnande av insatselementen 24 (som lätt låter sig gripas medelst ringarna 26) är de raka rören 10 i sin helhet exponerade och lätt åtkomliga för ifrågakommande sotningsverktyg.Sooting of the inventive boiler is extreme simple. After folding up the cover 15 and removing of the insert elements 24 (which can be easily gripped by means of rings 26), the straight tubes 10 are fully exposed and easily accessible for the sooting tools in question.

Claims

465 231 dnøu 10 15 20 25 30 PATENTKRAV

A boiler comprising a space (1) for hot gases and a container (2) arranged adjacent to this space, which contains liquid, such as water, and which, in addition to a side wall (3), has upper and lower boundary walls (4, 5) , wherein in the container (2) are arranged pipelines through which hot gases from said space can pass to an outlet (16) during transfer of parts of the heat content of the gases to the liquid in the container, namely via the walls of the pipelines, and wherein said pipelines consist of a plurality of spaced apart, straight tubular elements (10) extending separately between the upper and lower boundary walls (4, 5) of the liquid container, and the container is divided into at least two sub-chambers (at least) between at least one upper wall (11) present between the upper and lower boundary walls. 12, 13), namely a preheating chamber (12) and a final heating chamber (13), one of which is connected to a first conduit (18) for conveying cooled liquid to the container. and is connected to the final heating chamber (13) via an intermediate connecting line (19) for conveying preheated liquid from the preheating chamber to the final heating chamber, while the second chamber is connected to a second line or outlet line (23) for conveying the final heated liquid, characterized in that it is connected via said lines (18, 23) to a radiator system in which said liquid serves as a heat-carrying medium, more specifically in such a way that the cooled liquid of the radiator system is returned to the container via said first line (18 ), while the liquid heated in the container is discharged to the radiator system via said second line (23), that the preheating chamber (12) is arranged 10 15 20 25 30 465 231 above the final heating chamber (13), that the return liquid line (18) from the radiator system opens into the upper chamber or preheating chamber (12) and that the supply or outlet line (23) to the radiator The system opens into the lower chamber or the final heating chamber (13). '

Boiler according to claim 1, characterized in that the return liquid line (18) opens into a lower part of the preheating chamber (12) and the supply line (23) into an upper part of the final heating chamber (13).

Boiler according to Claim 1 or 2, characterized in that the connecting line (19) opens partly into the upper part of the preheating chamber (12) and partly into a double-walled jacket part (20) enclosing a hot gas chamber (1), the upper part of which projects a piece above the lower wall or bottom wall (5) of the container, the interior of the jacket part communicating with the final heating chamber (13) via a plurality of suitably evenly distributed along the side wall (3) of the container.

Boiler according to one of the preceding claims, characterized in that in the area between the side wall (3) of the container and the set of pipe elements (10) at least one pipeline loop (28) intended for heating domestic hot water is arranged, which has a intake of cold water arranged inlet (29) located in the upper part of the upper preheating chamber (12) and an outlet (30) arranged for discharging heated tap water located in the lower part of the lower final heating chamber (13).