SE515311C2

SE515311C2 - Hot Water Boiler

Info

Publication number: SE515311C2
Application number: SE0002324A
Authority: SE
Inventors: Tage Staanghammar
Original assignee: Tage Staanghammar
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2001-07-09
Also published as: EP1292797A1; DE60106247D1; AU2001274721A1; SE0002324L; SE0002324D0; WO2001098716A1; ATE278918T1; DE60106247T2; EP1292797B1

Abstract

Hot water boiler with a flow heater for tap water, comprising a combustion chamber (4), an outlet for heating water from a gap-shaped passage (22) arranged around the combustion chamber (4), a tube coil (18) for tap water arranged in said passage, and an inlet (9) for return heating water. The boiler comprises a preheater (11) for return heating water arranged in the combustion chamber (4). The preheater has an outlet line (13) which conducts preheated heating water out of the combustion chamber (4) to the lower part of the boiler, from where it passes upward in the gap-shaped passage (22) surrounding the combustion chamber (4) while being heated by the combustion chamber (4) and transferring heat to the tap water. A high production of hot tap water is thus achieved.

Description

515 311 Till grund för uppfinningen ligger insikten om att ovan nämnda mål kan uppnås genom att utnyttja restvärme i för- bränningsgaserna i brännkammaren för en effektiv förvärm- ning av returvärmevatten från ett till pannan anslutet värmesystem och att sedan under värmevattnets huvudsakliga uppvärmning utnyttja detta för kompletterande uppvärmning av tappvarmvattnet. 515 311 The invention is based on the insight that the above-mentioned goal can be achieved by utilizing residual heat in the combustion gases in the combustion chamber for efficient preheating of return heating water from a heating system connected to the boiler and then using it for supplementary heating of the heating water. heating of the domestic hot water.

Det speciellt karakteristiska för en varmvattenpanna av det i första stycket angivna slaget är därvid att den innefat- tar en i brännkammaren anordnad förvärmare för returvärme- vatten, att förvärmaren har en utloppsledning som leder ut förvärmt värmevatten ur brännkammaren och till pannans nedre del varifrån det är inrättat att kunna passera uppåt i den brännkammaren omgivande spaltformade passagen under uppvärmning från brännkammaren och värmeöverföring till tappvattnet.The special characteristic of a hot water boiler of the type specified in the first paragraph is that it comprises a preheater for return heating water arranged in the combustion chamber, that the preheater has an outlet line which leads preheated heating water out of the combustion chamber and to the lower part of the boiler from where it is arranged to be able to pass upwards in the slit-shaped passage surrounding the combustion chamber during heating from the combustion chamber and heat transfer to the tap water.

En varmvattenpanna av detta slag har visat sig kunna arbeta med mycket hög verkningsgrad och samtidigt producera vä- sentligen dubbelt så mycket tappvatten, som de bästa idag på marknaden befintliga pannorna.A hot water boiler of this kind has proven to be able to work with very high efficiency and at the same time produce substantially twice as much tap water as the best boilers on the market today.

Det föredrages att förvärmaren är utförd i form av ett dubbelmantlat kärl, varvid kärlets inlopp är anslutet till en inre kammare i kärlet som står i förbindelse med ett denna omgivande, spaltformat utrymme, och varvid kärlets utlopp är anslutet till det spaltformade utrymmet. Bredden hos detta spaltformade utrymme är mycket liten för erhål- lande av en effektiv förvärmning av vattnet.It is preferred that the preheater is designed in the form of a double-sheathed vessel, the inlet of the vessel being connected to an inner chamber in the vessel which communicates with a space which is formed around it, and where the outlet of the vessel is connected to the slit-shaped space. The width of this slit-shaped space is very small in order to obtain an efficient preheating of the water.

Vid en föredragen utföringsform har förvärmaren formen av ett cylindriskt kärl och är kärlets utsida försedd med ett stort antal, väsentligen radiellt riktade pinnar. Längden hos dessa pinnar är endast något kortare än bredden hos en mellan kärlet och brännkammarens innermantel utbildad, spaltformad passage för rökgaser. 515 311 bd Ytterligare särdrag för uppfinningen framgår av efterföl- jande patentkrav.In a preferred embodiment, the preheater has the shape of a cylindrical vessel and the outside of the vessel is provided with a large number of substantially radially directed pins. The length of these sticks is only slightly shorter than the width of a slit-shaped passage for flue gases formed between the vessel and the inner jacket of the combustion chamber. 515 311 bd Further features of the invention appear from the appended claims.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till den på bifogade ritningar såsom exempel visade utföringsformen.The invention will be described in more detail below with reference to the exemplary embodiment shown in the accompanying drawings as an example.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGSFIGURERNA Fig. l visar en första längdsektion genom en varmvatten- panna enligt uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows a first longitudinal section through a hot water boiler according to the invention.

Fig. 2 visar en andra längdsektion genom pannan längs en annan snittlinje.Fig. 2 shows a second longitudinal section through the forehead along another section line.

Fig. 3 visar pannan sedd uppifrån.Fig. 3 shows the boiler seen from above.

DETALJERAD BESKRIVNING AV DEN FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMEN I figurerna betecknar 1 pannans yttermantel, vilken är försedd med en isolering 2. Med 3 betecknas schematiskt en oljebrännare, vilken skjuter in i en brännkammare 4, som begränsas av en innermantel 5. Brännkammarens botten är täckt med ett skikt 6 av eldfast material, såsom tegel.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT In the figures, 1 denotes the outer jacket of the boiler, which is provided with an insulation 2. 3 denotes schematically an oil burner which projects into a combustion chamber 4, which is bounded by an inner jacket 5 of the combustion chamber. 6 of refractory material, such as brick.

Brännkammarens 4 övre ände är ansluten till en skorsten 7.The upper end of the combustion chamber 4 is connected to a chimney 7.

Med 8 betecknas en i pannans nedre del anordnad elpatron för alternativ drift av pannan eller för att höja pannans effekt. Pannan är försedd med ett inlopp 9 för returvärme- vatten från ett till pannan anslutet värmesystem. Inloppet 9 är via ett rör 10 förbundet med en i brännkammarens övre del anordnad förvärmare ll med ett utlopp 12, som via ett rör 13 leder förvärmt returvärmevatten ned till pannans botten. Med 25 betecknas en luftningskanal.8 denotes an immersion heater arranged in the lower part of the boiler for alternative operation of the boiler or for increasing the power of the boiler. The boiler is equipped with an inlet 9 for return heating water from a heating system connected to the boiler. The inlet 9 is connected via a pipe 10 to a preheater 11 arranged in the upper part of the combustion chamber with an outlet 12, which via a pipe 13 leads preheated return heat water down to the bottom of the boiler. 25 denotes an aeration channel.

Förvärmaren utgöres av ett dubbelmantlat kärl med ett till röret 10 anslutet inlopp 14, som mynnar i en inre kammare 15 i kärlet, och luftningsöppningar 26. Denna kammare kommunicerar vid sin nedre del med ett kammaren omgivande, 515 311 »ts spaltformat utrymme 16 genom vilket returvärmevattnet passerar upp till utloppet 12. Utrymmet 16 är mycket smalt och värmevattnet som passerar upp genom spalten utsättes för en effektiv uppvärmning från de den yttre kärlväggen omsvepande rökgaserna i brännkammaren 4. Det föredrages att utrymmet har en bredd av storleksordningen 1-4 mm, företrädesvis ca 2 mm.The preheater consists of a double-jacketed vessel with an inlet 14 connected to the tube 10, which opens into an inner chamber 15 in the vessel, and ventilation openings 26. This chamber communicates at its lower part with a slit-shaped space 16 surrounding the chamber through which the return heating water passes up to the outlet 12. The space 16 is very narrow and the heating water which passes up through the gap is exposed to an efficient heating from the flue gases enveloping the outer vessel wall 4. It is preferred that the space has a width of the order of 1-4 mm, preferably about 2 mm.

För att ytterligare effektivisera värmeöverföringen från rökgaserna till vattnet i det spaltformade utrymmet 16 förses förvärmarens 11 yttervägg med ett stort antal vä- sentligen radiellt påsvetsade pinnar 17, vilka kommer att upphettas av rökgaserna och leda värme till kärlväggen.To further streamline the heat transfer from the flue gases to the water in the slit-shaped space 16, the outer wall of the preheater 11 is provided with a large number of substantially radially welded pins 17, which will be heated by the flue gases and conduct heat to the vessel wall.

Pinnarna 17 har en längd som är något, företrädesvis ca 2 mm, kortare än bredden hos den mellan förvärmaren och brännkammarens innermantel 5 utbildade strömningskanalen för förbränningsgaserna.The pins 17 have a length which is slightly, preferably about 2 mm, shorter than the width of the flow channel for the combustion gases formed between the preheater and the inner jacket 5 of the combustion chamber.

Genom den visade placeringen och utformningen av förvärma- ren kommer restvärme i förbränningsgaserna att mycket effektivt överföras till returvärmevattnet för förvärmning av detta.Due to the location and design of the preheater shown, residual heat in the combustion gases will be transferred very efficiently to the return heating water for preheating it.

Brännnkammarens innermantel 5 omges av en rörslinga 18, lämpligen tillverkad av ett kamflänsrör av koppar. Rör- slingan tillföres kallt vatten vid inloppet 19, se fig. 1, vilket uppvärmes under passagen genom rörslingan till ett utlopp 20, se fig. 2, för varmvatten. Rörslingan 18 omges av en styrplåt 21, vilken tillsammans med brännkammarens innermantel 5 bildar en spaltformad passage 22 för värme- vattnet, som passerar upp till ett stigarkärl 23, vilket är anslutet till pannans utlopp 24, via vilket värmevatten är avsett att tillföras ett till pannan anslutet värmesystem.The inner jacket 5 of the combustion chamber 5 is surrounded by a pipe loop 18, suitably made of a comb flange tube of copper. The pipe loop is supplied with cold water at the inlet 19, see Fig. 1, which is heated during the passage through the pipe loop to an outlet 20, see Fig. 2, for hot water. The pipe loop 18 is surrounded by a guide plate 21, which together with the inner jacket 5 of the combustion chamber forms a slit-shaped passage 22 for the heating water, which passes up to a riser 23, which is connected to the boiler outlet 24, via which heating water is intended to be supplied to the boiler. connected heating system.

Styrplåten är vid sin övre del försedd med luftningsöpp- ningar 28. Bredden hos den spaltformade passagen 22 är något, företrädesvis ca 4 mm, större än ytterdiametern hos röret i rörslingan 18. 515 311 UI Detta ger en mycket god värmeöverföring från värmevattnet, som passerar upp genom passagen 22 till tappvattnet i rörslingan 18, vilket även uppvärmes direkt från brännkam- maren 4. Resultatet blir en mycket hög produktion av tapp- varmvatten. Detta torde ha sin grund i den effektiva för- värmningen av värmevattnet kombinerad med den effektiva överföringen av värme från detta och brännkammaren till tappvattnet i rörslingan.The guide plate is provided at its upper part with ventilation openings 28. The width of the slit-shaped passage 22 is slightly, preferably about 4 mm, larger than the outer diameter of the pipe in the pipe loop 18. 515 311 UI This gives a very good heat transfer from the heating water, which passes up through the passage 22 to the tap water in the pipe loop 18, which is also heated directly from the combustion chamber 4. The result is a very high production of tap hot water. This should be based on the efficient preheating of the heating water combined with the efficient transfer of heat from this and the combustion chamber to the tap water in the pipe loop.

Officiella provningar har verifierat att pannan har en hög verkningsgrad, 91 %, vilket motsvarar de bästa pannorna på marknaden. En för villabruk avsedd värmepanna med en effekt på storleksordningen 15-20 kW kan tillverkas med en dia- meter på 550 mm och en höjd på 1100 mm. Produktionen av tappvarmvatten har därvid uppmätts till 21 liter/minut med temperaturen 42°C. Detta skall jämföras med de bästa idag på marknaden befintliga pannorna av detta slag, vilka producerar 11 liter/minut och därvid kan behöva komplette- ras med varmvattenbehållare.Official tests have verified that the boiler has a high efficiency, 91%, which corresponds to the best boilers on the market. A boiler intended for residential use with an output of the order of 15-20 kW can be manufactured with a diameter of 550 mm and a height of 1100 mm. The production of domestic hot water has been measured at 21 liters / minute with a temperature of 42 ° C. This should be compared with the best boilers of this type currently on the market, which produce 11 liters / minute and may need to be supplemented with hot water tanks.

De från förvärmaren ll utskjutande pinnarna 17 kommer till följd av den höga temperaturen, ca 300-400°C, att förbli väsentligen sotfria. När brännkammarens 4 inneryta belägges med sot försämrar detta värmeöverföringen till den omgivan- de rörslingan 18. Å andra sidan reduceras därvid "värmeför- lusterna" i rökgaserna, varför mer värmeenergi från dessa kommer att överföras till vattnet i förvärmaren ll. Detta gör att man får en förhållandevis konstant verkningsgrad mellan sotningstillfällena. Sotning kan vidare ske med längre mellanrum än vid kända pannor.The pins 17 projecting from the preheater 11 will remain substantially soot-free due to the high temperature, about 300-400 ° C. When the inner surface of the combustion chamber 4 is coated with soot, this impairs the heat transfer to the surrounding pipe loop 18. On the other hand, the "heat losses" in the flue gases are reduced, so that more heat energy from these will be transferred to the water in the preheater 11. This means that you get a relatively constant efficiency between the sweeping occasions. Sweeping can also take place at longer intervals than with known boilers.

Uppfinningen har ovan beskrivits i samband med den på ritningarna visade, föredragna utföringsformen. Denna kan emellertid inom ramen för efterföljande patentkrav varieras avseende olika konstruktionsdetaljer utan avsteg från 515 311 ON uppfinningstanken. Principen enligt uppfinningen kan även användas för större pannor där högre effekt krävs.The invention has been described above in connection with the preferred embodiment shown in the drawings. However, this can be varied within the scope of the appended claims with respect to various construction details without departing from the inventive concept. The principle according to the invention can also be used for larger boilers where higher power is required.

Claims

515 311 PATENT CLAIMS

A hot water boiler with a flow heater for tap water, comprising a combustion chamber (4), an outlet (24) for heating water from a slit-shaped passage (22) arranged around the combustion chamber (4), a pipe loop (18) for tap water arranged in said passage and an inlet (9) for return heating water, characterized in that it comprises a preheater (11) arranged for return heat water arranged in the combustion chamber (4), that the preheater has an outlet line (13) which discharges preheated heating water from the combustion chamber (4). and to the lower part of the boiler from which it is arranged to be able to pass upwards in the slit-shaped passage (22) surrounding the combustion chamber (4) during heating from the combustion chamber (4) and heat transfer to the tap water.

Hot water boiler according to claim 1, characterized in that the preheater (11) is designed in the form of a double-sheathed vessel, that the inlet (14) of the vessel is connected to an inner chamber (15) in the vessel, that said chamber (15) communicates with a slot-shaped space (16) surrounding it, and that the outlet (12) of the vessel is connected to this slot-shaped space.

Hot water boiler according to claim 2, characterized in that the width of the slit-shaped space (16) in said vessel is very small in relation to the diameter of the vessel and has a width of the order of 1-4 mm, preferably about 2 mm.

Hot water boiler according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the preheater (11) has the shape of a cylindrical vessel and in that the outside of the vessel is provided with a large number of substantially radially directed pins (17).

Hot water boiler according to claim 4, characterized in that the length of said pins (17) is slightly shorter 515 311 than the width of a flow channel for flue gases formed between the preheater (II) and the inner jacket (5) of the combustion chamber.

Hot water boiler according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the slit-shaped passage (22) formed around the combustion chamber (4) is limited by the inner jacket (5) of the combustion chamber and a guide plate (21) surrounding it, and that the width of the slit-shaped passage (22) is slightly larger than the outer diameter of the pipe in the pipe loop (18) for tap water.

Hot water boiler according to claim 6, characterized in that the pipe loop (18) for tap water is made of a cam flange pipe and that the width of the slit-shaped passage (22) intended for receiving said pipe loop is slightly larger than the outer diameter of said pipe flanges.

Hot water boiler according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the preheater (II) is arranged in the upper part of the combustion chamber (4).

Hot water boiler according to one of Claims 1 to 8, characterized in that it comprises a burner (3) for oil and / or gas arranged in the lower part of the combustion chamber (4).

A hot water boiler according to any one of claims 1-9, characterized in that an immersion heater (8) is arranged next to the bottom of the boiler.