CS143091A3 - Steam generator for convectionally heated oven - Google Patents

Description

Parní generátor pro konvekční pec

Oblast techniky 1

Vynález se týká parního generátoru pro konvekční pec s pře-rušovaným provozem, která obsahuje pečicí komoru a dráhu proproudění ohřátého vzduchu, udržované ventilátorem, přičemž dráhaproudění ohřátého vzduchu probíhá pečicí komorou a parním gene-rátorem, přičemž parní generátor obsahuje tepelnou akumulačníjednotku s podlouhlými, v podstatě vodorovnými a nad sebou umí-stěnými podpěrami, z nichž každá je upravena pro uložení skupi-ny kulovitých těles, akumulujících teplo, a prostředky pro roz-prašování vody na tepelně akumulační tělesa.

Dosavadní stav techniky

Regenerační parní generátory tohoto typu jsou známé a jedenz nich je popsán v US-PS 4 202 259» kde je parní generátor sou-částí pekařské pece s pečicí komorou, vedle které je v drázecirkulujícího vzduchu umístěn parní generátor. Parní generátorobsahuje množství nad sebou uspořádáných vodorovných řad tepel-ně akumulačních kulovitých těles, z nichž každá řada kulovitýchtěles je uložena na dvou k sobě skloněných podélných lišt, vy-tvářejících podélný žlábek se štěrbinou mezi spodními okrajiobou podpěrných lišt. Nad horní řadou tepelně akumulační tělesje umístěna podélná rozprašovací trubka, ze které se skrápí hor-ní řada kulovitých těles a skrápěcí voda potom protéká štěrbinoumezi nosnými podélnými lištami na spodní řadu kulovitých tělesa postupně na další níže uložené řady těchto akumulačních kulo-vitých těles.

Tepelně akumulační kulovitá tělesa se zahřívají cirkulujícímhorkým vzduchem v předchozí fázi pečicího procesu nebo při pře-dehřívání pece a zahřátá tělesa se v požadované fázi pečicího cy-klu skrápí vodou a vyvíjená pára se přivádí do cirkulačního okru-hu. Pomocí tohoto parního generátoru je možno odpařit velké množ-ství vody v poměrně krátkém časovém intervalu, přičemž tepelněakumulační jednotka je schopna pohltit značné množství tepla vevelmi krátké době, takže je možno akumulovat dostatečné množstvítepla pro další fázi, kdy je třeba vyvíjet páru.

Úkolem vynálezu je zdokonalit tento známý generátor páry, iaby se dosáhlo větší účinnosti a většího výkonu při současném isnížení pořizovacích nákladů.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen parním generátorem podle vynálezu,jehož podstata spočívá v tom, že každá vodorovná podpěra prouložení tepelně akumulačních kulovitých těles obsahuje dno opa-třené skupinou sedel pro uložení kulovitých těles, rozmístěnýchrovnoměrně po celé ploše dna a upravených pro uložení jednohokulovitého tělesa, přičemž tato sedla jsou tvořena nekruhovými iprůchozími otvory ve dně, jejichž průměr je podstatně menší nežnejvětší průměr průřezu tepelně akumulačních kulovitých těles. ;

Podle výhodného provedení vynálezu mají průchozí otvory vedně vodorovných podpěr obrys ve tvaru pravidelného mnohoúhelní-ku, zejména čtverce, u kterého je délka každé strany mnohoúhel-níka rovna 0,20 až 0,60 průměru tepelně akumulačních těles. Ty-to otvory mohou být uspořádány podle dalšího provedení vynálezu,v podélně probíhajících a vzájemně rovnoběžných řadách. V dalším výhodném provedení vynálezu mají tepelně akumulač-ní tělesa na každé vodorovné podpěře přibližně stejný průměr a Ivzájemné vzdálenosti středů otvorů v podpěrách jsou v podstatěrovné průměrům tepelně akumulačních těles. Otvory ve dnu horní ipodpěry jsou umístěny přímo nad otvory ve spodnějších podpěrách,přičemž podpěry jsou s výhodou vytvořeny ve formě žlabu s vodo-rovným dnem, opatřeným pouze uvedenými průchozími otvory. Každápodpěra je vytvořena z podlouhlého plechového dílu, jehož podéliné okrajové části jsou ohnuty šikmo nahoru do tvaru podélnýchbočních stěn a jehož koncové části jsou rovněž ohnuty nahoru dotvaru koncových stěn podpěry, přičemž výška bočních stěn je rov-na 0,4 až 0,6 svislé vzdálenosti mezi nad sebou uloženými pod-pěrami. Ve výhodném provedení vynálezu je tato svislá vzdále-nost mezi nad sebou uloženými podpěrami rovna nebo o něco menšínež je průměr tepelně akumulačních těles. Základní výhodou parního generátoru podle vynálezu je velmirovnoměrné rozlévání skrápěcí vody po celém povrchu kulovitých i 4. Α. i \ i i „1,1 < i j ι ’-ν r ř tepelně akumulačních těles, protože voda rozstřikovaná na vrch- ní řadu těchto zejména kulovitých těles stéká po jejich povrchu ; k jejich nejnižšímu hodu, který je uložen v průchozím otvoru vedně podpěry, vytvořené ve formě plochého žlabu s rovinným dnem. K další vrstvě kulovitých tepelně akumulačních těles se voda do-stává pouze těmito průchozími otvory mnohoúhelníkového nebo čtver- cového tvaru, kterými protéká rovnoměrným proudem mezi kalovou ' • · . . . ' obvodovou plochou akumulačního tělesa a nekruhovým obvodem prů- i chozího otvoru a dostává se přímo na vrcholovou část spodního ku-lovitého tělesa, s které potom rovnoměrně stéká po celém povrchukulovitých těles ke spodním řadám. i Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže objasněn pomocí příkladů provedení parníhogenerátoru podle vynálezu, zobrazených na výkresch, kde znázor-ňují obr. 1 axonometrický pohled na parní generátor podle vynále- ; zu, obr. 2 svislý příčný řez parním generátorem z obr. 1, vede- > ný rovinou kolmou na střednicovou rovinu tepelně akumulační jed-notky, obr. 3 půdorysný pohled na jednu z vodorovných deskovýchpodpěr, na které je uložena tepelně akumulační jednotka parníhogenerátoru, obr. 4 boční pohled na deskovou vodorovnou podpěru i z obr. 3a obr. 5 příčný řez deskovou vodorovnou podpěrou, vede-ný rovinou V-V z obr. 3. i l Příklady provedeni vynálezu

Regenerační parní generátor podle vynálezu, zobrazený naobr. 1 , tvoří část neznázoměné konvekční zejména pekařské peces přerušovaným provozem, například pece, ve které jsou pekařské i výrobky uloženy v pohyblivých regálových vozících. Pec obsahuje i pečicí komoru, kterou může proudit ohřátý vzduch, udržovaný vevodorovném směru pohybu v průběhu pečení pomocí ventilátoru, abys tímto horkým vzduchem přicházely do styku rovnoměrně všechnybochníky chleba, uložené na pekařských plechách, uložených nadsebou v pohyblivých regálech, umístěných v pečicí komoře. Ohřá-tý vzduch cirkuluje po uzavřené dráze, probíhající pečicí komo-rou, a při této své cirkulaci prochází horký vzduch také tepel-ně akumulační jednotkou parního generátoru v podstatě kolmo nastřednicovou rovinu tepelně akumulační jednotky, jak je vyzna-čeno šipkami na obr. 2. Podrobnější popis konstrukce této pekař- - 4 - ské pece a příkladné umístění parního generátoru jsou uvedenyv již zmíněném US-PS 4 202 259·

Jak je ze zobrazených příkladů patrno, parní generátor po-dle vynálezu obsahuje tepelně akumulační jednotku 11, která je jvytvořena podobně jako u popsaného známého provedení parního ge4nerátoru ve tvaru v podstatě ploché dvourozměrné svislé konstruk-ce, jejíž výška a šířka je několikanásobně větší než tlouštka. iParní generátor je dále opatřen rozstřikovací jednotkou 12, ulo-ženou podél vodorovné horní strany tepelně akumulační jednotky11, a podlouhlou zachycovací nádrží 15, umístěnou pod tepelněakumulační jednotkou 11 pro zachycování a odvádění přebytečnévody, stékající s tepelně akumulační jednotky 11. Tepelně akumu-lační jednotka 11 je uložena svou spodní stranou na dvojici příč-ných vodorovných nosníků 14» upevněných na vnitřních stranáchbočních stěn zachycovací nádrže 15.

Tepelně akumulační jednotka 11 obsahuje na obou svých svislýchbočních stran bočními sloupky 15 a soustavu deskových vodorov-;ných podpěr 16, které jsou volně vloženy nad sebe mezi oba boč-ní sloupky 15, přičemž každá z deskových vodorovných podpěr 16podpírá blok tepelně akumulačních těles 17 zejména ve formě kou-lí z oceli nebo z jiného kovu.

Boční sloupky 15 tepelně akumulační jednotky 11 jsou tvořenydvojicí tyčových profilových dílců profilu: U, tvořících žlábko-vé prvky, obrácené svými vydutými stranami k sobě. Koncové čás-ti deskových vodorovných podpěr 16 jsou uloženy v prostorech me-zi přírubami bočních sloupků 15 a nejspodnější desková vodorovnápodpěra 16 je uložena na příčných vodorovných nosnících 14 zachý-covací nádrže 15, zatímco všechny další deskové vodorovné pod- ipěry 16 jsou uloženy na spodních deskových vodorovných podpěrách16.

Rozstřikovací jednotka 12 obsahuje podlouhlou skříň nebo krýt18 a rozstřikovací trubku 19, která je uložena uvnitř krytu 18 'a prochází celou šířkou nebo délkou tepelně akumulační jednot-ky 11. Nejnižší část krytu 18 je uložena mezi boční sloupky 15, přičemž spodní okrajová část krytu 18 je uložena v nejvyšší ded-kové vodorovné podpěře 16', jak je patrno z obr. 2. Rozstřikova- “ 5 “ cí otvory jsou rozmístěny po celé délce rozstřikovací trubky 19 a těmito otvory je vystřikována voda, která dopadá na vnitř-ní strany obvodovýdh stěn krytu 18, víří ve vnitřním prostorukrytu 18 a stéká na nejvyšší deskovou vodorovnou podpěru 16*. V příkladu podle obr. 2 je tato nejvyšší desková vodorovná pod-pěra bez tepelně izolačních těles. Základním řešením vynálezu u parního generátoru je konstruk-ční provedení deskových vodorovných podpěr 16. Tato základní my-šlenkaa podle vynálezu je konkrétně objasněna na příkladech pro-vedení parního generátoru, zobrazených na obr. 2 až 5» které jsoupopsány v následující Části popisu.

Každá desková vodorovná podpěra 16 je vyrobena z rovinnéhokusu plechu z ocelového nebo jiného kovového materiálu, jehoždvě podélné okrajové části jsou ohnuty vzhůru v úhlu asi 60° avytvářejí podélné skloněné boční stěny 20 s výškou S. Koncovéčásti podlouhlého rovinného kusu plechu jsou přehnuty nahoru vúhlu asi 120° a směrem dovnitř, takže vytvářejí dovnitř skloně-né čelní stěny 21, které mají výšku rovnou vzájemné vzdálenostiH spodních ploch den nad sebou uložených deskových vodorovnýchpodpěr 16. Tyto čelní stěny 21 mají tedy větší výšku než podél-né skloněné boční stěny 20 a jejich horní hrany tvoří podpory,na kterých spočívá svou spodní plochou dna horní desková vodo-rovná podpěra .16, jak je to naznačeno čerchovanými čarami naobr. 4. Ve výhodném provedení je výška podélných skloněných boč-ních stěn 20 asi 0,4 až 0,6 výšky čelních stěn 21, to znamenávzdálenosti H mezi odpovídajícími body dvou nad Sebou uloženýchdeskových vodorovných podpěr 16; podélné skloněné boční stěny 20 deskových vodorovných podpěr 16 tak účinně omezují rozstřiková-ní stékající vody do stran směrem ven z tepelně akumulační jed-notky 11, aniž by se tím znatelně omezoval průchod pro cirkulu-jící vzduch.

Deskové vodorovné podpěry 16 jsou opatřeny v celém rozsahusvého vodorovného rovinného dna 22 průchozími děrami nebo otvo-ry £2» vytvořenými zejména prostřihováním, jejichž obrys má tvarpravidelného mnohoúhelníka nebo čtverce, zobrazeného v příkla-dech provedení. Jak je patrno z obr. 5, tyto průchozí otvory 23 jsou uspořádány v několika, v.tomto případě ve třech vzájemněrovnoběžných řadách , ve kterých jsou vodorovné vzdálenosti stře-dů C otvorů 23 od středů C sousedních otvorů 23 ve všech směrephstejné. Kromě těchto otvorů 23 je celé vodorovné rovinné dno 22deskové rovinné podpěry 16 plné.

Každý otvor 23 tvoří sedlo pro uložení jednoho tepelně aku-mulačního tělesa 17 ve tvaru ocelové nebo jiné kovové koule a tvo-ří také průtokový otvor pro průtok stékající vodyj volná průře-zová plocha tohoto otvoru 23 je výrazně omezena uloženým kulo-vitým tepelně akumulačním tělesem 17» takže průtočný průřez to*hoto průtokového otvoru je omezen na zlomek celkového průřezuotvoru 23«

Deskové vodorovné podpěry Ϊ6 jsou upraveny pro uložení tepel-ně akumulačního tělesa 17 do každého sedla tvořeného obvodem ot-voru 23, přičemž tato tepelně akumulační tělesa 1,7 mají s výho-dou tvar koulí, mají stejnou velikost a tedy také stejný průměrD, který je tak velký, aby sousední kulovitá tepelně akumulačnítělesa 17 byla od sebe co nejméně vzdálena nebo aby se přímo vzá-jemně dotýkala a aby byl zachován stejný odstup A mezi těmito te-pelně akumulačními koulemi a spodní stranou horní deskové vodo-rovné podpěry 16, ke které se také měří svislá, vzdálenost H mezinad sebou uloženými deskovými vodorovnými podpěrami 16, přičemžtento odstup A má být co nejmenší. V důsledku tohoto uspořádáníkombinované tepelně akumulační hmoty, tvořené kulovitými tepelněakumulačními tělesy 17, je dosaženo jejího maximálního objemu vcelkovém prostoru vymezeném pro tepelně akumulační jednotku 11. Všechny deskové vodorovné podpěry 16 jsou identické, takžeotvory 23 všech deskových vodorovných podpěr 16 a kulovitá te-pelně akumulační tělesa 17, uložená v těchto otvorech 23, jsou |v celé výšce tepelně akumulační jednotky 11 vyrovnána přesně nadsebou.

Jestliže se voda rozstřikuje v tepelně akumulační jednotce11 z rozstřikovací trubky tg, voda se rozlévá rovnoměrně do všechotvorů 23 v nejvyšší deskové vodorovné podpěry 16*. Protože natéto nejvyšší deskové vodorovné podpěře 16* nejsou žádné koule, - 7 - tvořící tepelně akumulační tělesa 17, takže voda může protékatpoměrně volně otvory 23 na kulovitá tepelně akumulační tělesa17 další spodní deskové vodorovné podpěry 16. Protože každý ot-vor 23 nejvyšší deskové vodorovné podpěry 16" je přímo nad kulo-vitým tepelně akumulačním tělesem 17, stéká voda rovnoměrně pocelém povrchu těchto tepelně akumulačních těles 17 ve tvaru kou-lí. Voda, která se při tomto stékání nestačila odpařit, se dostá-vá do volného průchodu otvoru 23 ve vodorovném rovinném dnu 22spodní deskové vodorovné podpěry 16.

Protože otvory 23 ve vodorovném rovinném dnu 22 mají oprotiprůměru D kulovitých tepelně akumulačních těles 17 podstatněmenší průtočný průřez, stéká voda z této druhé deskové vodorov-né podpěry 16 na spodní kulovitá tepelně akumulační tělesa 17,jejichž vrcholy jsou v těsné blízkosti těchto průtočných otvorů,takže stékající voda se opět v podstatě rovnoměrně rozdělí pocelém povrchu koulí, tvořících tepelně akumulační tělesa 17»

Podobně se voda rovnoměrně roztěká po povrchu kulovitých te-pelně akumulačních těles 17 v dalších vrstvách tak dlouho, do-kud se nevypaří nebo dokud nesteče na nejnižší deskovou vodorov-nou podpěru 16 a potom do zachycovací nádrže 13.

Protože voda se ve všech vrstvách tepelně akumulačních tě-les 17 rovnoměrně rozlévá po jejich kulovitém povrchu, akumulo-vané teplo může být využito velmi efektivně a současně se ome-zuje rozstřikování vody do stran z tepelně akumulační jednotky11 na minimum.

Pro zvýšení hospodárnosti výroby je výhodné vytvořit otvo-ry 23 ve všech deskových vodorovných podpěrách 16 stejně velkéa použít v rozsahu celé tepelně akumulační jednotky 11 tepelněakumulačních těles 17 ve tvaru koulí se shodným průměrem P, jaktomu bylo v zobrazeném příkladném provedení. Toto řešení je vý-hodné také z funkčního hlediska pro většinu praktických účelů.

Lo rozsahu patentových nároků však spadá také takové provedení,kdy je tepelně akumulační jednotka 11 opatřena otvory různéhotvaru a/nebo velikosti, popřípadě také koulemi různé velikosti.Vhodnou volbou těchto parametrů dosahovat do určité míry regu-lace průtoku vody, takže velikost průtoku vody otvory v jednot- - 8 - livých výškách tepelně akumulační jednotky 11 je možno co nej-více přiblížit rozložení jednotlivých dílčích průtoků vody, jakjsou požadovány.

Aby voda protékala otvory 23 v deskových vodorovných podpě-rách 16 do co největší blízkosti vrcholů spodních koulí, tvoří-cích tepelně akumulační tělesa 17» mají být tyto otvory 23 conejmenší. Aby se však na druhé straně příliš neomezoval průtokvody těmito otvory 23, nesmí být jejich velikost zase příliš ma-lá. V praxi se osvědčilo, jestliže otvory 23 měly délku B svýchstran rovnou 0,2 až 0,6, zejména 0,2 až 0,4 průměru D kulovitýchtepelně akumulačních těles 17» V alternativním příkladném provedení vynálezu, které na vý-kresech není zobrazeno, mohou být čelní stěny 21 deskových vo-dorovných podpěr 16 tepelně akumulační jednotky 11 vynechány. Vtomto alternativním příkladném provedení je nejspodnější deskovávodorovná podpěra 16 uložena na příčných vodorovných nosnících14 ze zobrazeného příkladného provedení, zatímco horní deskovávodorovná podpěra 16 spočívá na vrstvě kulovitých tepelně akumu-lačních těles 17 spodní deskové vodorovné podpěry 16. Toto alter-nativní provedení je výhodné z toho důvodu, že odpadají pracov-ní operace spojené s tvarováním čelní stěny 21 a kromě toho sedosahuje úspor materiálu.

Jestliže je počet nad sebou uložených deskových vodorovnýchpodpěr 16 v tepelně akumulační jednotce 11 velký, může být výhod-né ponechat několik otvorů 23 v deskových vodorovných podpěrách16, které se nacházejí v horní části tepelně akumulační jednot-ky _1_1_, například vždy pět otvorů 23 ve střední řadě, volných aneosazených kulovitými tepelně akumulačními tělesy 17» Část vodyrozstřikované rozstřikovací jednotkou 12 se tak může dostávatrychleji ke spodním deskovým vodorovným podpěrám 16. Do rozsahuvynálezu také pochopitelně spadá taková úprava, kdy je vytvoře-no v horních deskových vodorovných podpěrách několik dalších sa-mostatných otvorů ve vodorovném rovinném dnu 22 deskových vodo-rovných podpěr 16, avšak výhodnější je předchozí popsané řešenírychlého přívodu vody do spodních pater tepelně akumulační jed-notky 11.

Claims (9)

1. 1. Parní generátor pro konvekční pec a podobné pece obsa-hující pečicí komoru a dráhu pro vedení proudu ohřátého vzduchu,ve které Je vřazen ventilátor pro udržování proudění ohřátéhovzduchu, přičemž dráha proudění ohřátého vzduchu prochází peči-cí komorou a parním generátorem, který obsahuje tepelně akumu-lační Jednotku se skupinou nad sebou uložených deskových vodo-rovných podpěr, z nichž každá Je upravena pro uložení skupinykulovitých tepelně akumulačních těles, a s prostředky pro roz-střikování vody na tepelně akumulační tělesa, vyznaču-jící se tím, že každá desková vodorovná podpěra /16/Je opatřena vodorovným rovinným dnem /22/ se skupinou vytvoře-ných úložných sedel, která jsou rovnoměrně rozložena po celéploše vodorovného rovinného dna /22/, v každém z nich je ulože-no jedno tepelně akumulační těleso /17/ a která jsou tvořenanekruhovým otvorem /23/, procházejícím vodorovným rovinným dnem/22/ a majícím velikost podstatně menší než je největší rozměrprůřezu tepelně akumulačních těles /17/.
2. 2. Parní generátor podle nároku 1, vyznačujícís e t í m , že otvory /23/ jsou pravidelné mnohoúhelníkové,zejména Čtvercové, a délka /B/ každé jejich strany je rovna 0,20až 0,60 průměru /D/ tepelně akumulačních těles /17/.
3. 3. Parní generátor podle nároku 1 nebo 2, vyznaču-jící se tím, že otvory /23/ jsou uspořádány do po-délných a vzájemně rovnoběžných řad.
4. 4. Parní generátor podle nejméně jednoho z nároků 1 až 3,vyznačující 'se tím, že tepelně akumulační tě-lesa /17/ na každé deskové vodorovné podpěře /16/ mají stejnýprůměr /D/ a vzdálenosti středů /0/ otvorů /23/ od sebe jsourovny průměrům /D/ tepelně akumulačních těles /17/.
5. 5. Parní generátor podle nejméně jednoho z nároků 1 až 4,vyznačující se tím, že každý otvor /23/ nej- 10 - vyšší deskové vodorovné podpěry /16'/ je umístěn přímo nad jed-ním z otvorů /23/ každé spodní deskové vodorovné podpěry /16/.
6. 6. Parní generátor podle nejméně jednoho z nároků 1 až 5»vyznačující se t í m , že deskové vodorovné pod-pěry /16/ mají žlabový tvar s vodorovným rovinným dnem /22/, které je mimo otvory /23/ plné a neperforované.
7. 7. Parní generátor podle nároku 6, vyznačujícíse t í m , že každá desková vodorovná podpěra /16/ je vytvo-řena z podlouhlého kusu plechu, jehož podélné okrajové částijsou zvednuty nahoru do podélných bočních stěn /20/ deskové vo-dorovné podpěry /16/ a koncové části podlouhlého kusu plechu jsoupřehnuty nahoru do tvaru čelních stěn /21/ deskové vodorovnépodpěry /16/.
8. 8. Parní generátor podle nároku 7» vyznačujícíse tím, že podélné boční stěny /20/ deskových vodorovnýcjhpodpěr /16/ mají výšku /S/ rovnou 0,4 až 0,6 vzdálenosti /H/ me-zi vzájemně odpovídajícími body nad sebou uložených deskovýchvodorovných podpěr /16/.
9. 9. Parní generátor podle nároku 7 nebo 8, v y z n a č u -jící s e t í m..., že svislá vzdálenost /H/ mezi vzájemněsi odpovídajícími body nad sebou uložených deskových vodorovnýchpodpěr /16/ je rovna nebo jen mírně menší než průměr /D/ tepel-ně akumulačních těles /17/·