CZ32278U1

CZ32278U1 - Plynový ohřívač vody s hořákovou jednotkou obsahující propojovací límcový nástavec

Info

Publication number: CZ32278U1
Application number: CZ2018-35154U
Authority: CZ
Inventors: Benedetta Bambozzi; Flavio Chiavetti; Renzo Pucciarelli
Original assignee: Ariston Thermo S.P.A.
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2018-11-06
Also published as: PL127475U1; HU5249U; IT201700079548A1; PL70953Y1

Description

Oblast techniky

Předmětem technického řešení je propojovací límcový nástavec pro propojení mezi trubkovým hořákem a spalovací komorou plynového ohřívače vody. Technické řešení najde uplatnění v oblasti ohřívačů vody, zejména u plynových ohřívačů vody, kde se v současnosti obvykle používají hořáky s kruhovou spalovací hlavou se svislou osou přizpůsobené ke vložení do nad ní uspořádané spalovací komory.

Dosavadní stav techniky

Za účelem usnadnění pochopení představeného technického řešení jsou níže shrnuty hlavní součásti plynového ohřívače podle dosavadního stavu techniky, typy, u kterých dochází při ohřevu vody k výměně tepla při produkci spalin spalovacím zařízením.

Jak je schématicky znázorněno na obr. 1 uvedený plynový ohřívač vody SG obsahuje zásobovací nádrž S vybavenou neznázoměnou vstupní trubkou AF pro studenou vodu pro její přivádění do spodní části nádrže S a výstupní trubku AC pro ohřátou vodu při provozní teplotě kolem 40 °C vedenou v horní části uvedené nádrže S.

Spalovací zařízení obsahuje hořákovou jednotku GB’ obsahující hořák B’ a skupinu ventilů GV’.

Jak je zmíněno výše, v plynových ohřívačích SG podle stavu techniky z obr. 1 je obecně použit atmosférický hořák B’ tvořený vodorovným vedením, přičemž vzduchovo - palivová směs proudí do svislé spalovací komory a skrze ní.

Taková spalovací komora hořáku B’ je v podstatě kruhová a stoupá svisle až do vnitřního prostoru spalovací komory CC, která přesahuje až do výměníku C, přičemž kouř produkovaný proudem spalin, je poté vyháněn ven z ohřívače vody SG (pomocí známých prostředků pro nucený tah) přes ochranný kryt pro kouř.

Výše popsané má jediný účel, a to představit hlavní součásti hořákové jednotky GB’, zvláště hořáku B’ obvykle použitého v určitém typu plynového ohřívače SG ve výměníku C pro výměnu tepla mezi spalinami a tekutinou, která má být ohřívána.

S nadcházejícím vstupem v platnost evropské legislativy ERP (Energy Related Products, platné pro všechny spotřebiče pro vytápění místností a výrobu teplé užitkové vody) a související legislativy ELD o energetických štítcích, nebude uvedený hořák B’ schopný splnit požadavky pro maximální množství oxidů dusíku NOx, které mohou být emitovány do prostředí. Takové evropské směrnice ve skutečnosti snižují maximální dovolenou hodnotu na 56 mg/kWh oxidů dusíku NOx, což je práh, který není dosažitelný skupinou hořáků GB’ a hořákem B’ popsaným výše, jinak by bylo nutné provést drastické a neaplikovatelné funkční změny, které by byly škodlivé z hlediska obecné účinnosti ohřívače vody SG a nákladů.

Cílem představeného technického řešení je odstranit výše zmíněné nedostatky představením plynového ohřívače vody s hořákovou jednotkou obsahující propojovací límcový nástavec uzpůsobeného tak, aby splňoval regulační požadavky předepsané směrnicemi Evropské Unie, aniž by došlo k podstatným změnám zbývajících hlavních součástí plynového ohřívače vody.

Dalším cílem je představit propojovací prostředky pro použití součástí již známých z jiných aplikací uzpůsobených tak, aby se umožnilo jejich použití v standardním plynovém ohřívači vody.

- 1 CZ 32278 UI

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky odstraňuje propojovací límcový nástavec trubkového hořáku plynového ohřívače vody podle technického řešení, jehož podstata spočívá vtom, že propojovací límcový nástavec obsahuje: horní část uzpůsobenou tak, aby obklopovala základnu spalovací komory a spodní část integrální s horní částí, uzpůsobenou pro tvarové spojení s profilem horní stěny hořáku, na které spočívá spodní část, přičemž jak horní část tak i spodní část propojovacího límcového nástavce jsou uzpůsobené jednak k úplnému začlenění základny spalovací komory pro její uzavření, a také k vytvoření tvarového spojení s profilem horní stěny hořáku tak, aby spodní část spočinula na této horní stěně pro zajištění konstrukční návaznosti pro zabránění úniků a přístupu sekundárního vzduchu do spalovacího prostoru. Výhodná provedení obsahují další význaky uvedené v závislých nárocích.

Objasnění výkresů

Význaky představeného technického řešení budou lépe objasněny v následujícím popisu výhodného provedení podle technického řešení a ilustrovány čistě pomocí neomezujících připojených výkresů, na kterých obr. 1 znázorňuje řez plynovým ohřívačem vody obsahujícím hořákovou jednotku s hořákem a se skupinou ventilů podle stavu techniky, obr. 2 znázorňuje řez plynovým ohřívačem vody obsahujícím hořákovou jednotku s hořákem a se skupinou ventilů a propojovací límcový nástavec podle technického řešení, obr. 3.A a 3.B znázorňují v perspektivním pohledu zboku a v řezu hořák použitý v plynovém ohřívači vody a určený k použití spolu s propojovacím límcovým nástavcem podle technického řešení, obr. 4.A a 4.B znázorňují z bočně-homí perspektivy pohled a pohled shora na propojovací límcový nástavec podle technického řešení, obr. 5 znázorňuje v bočně-spodním perspektivním pohledu ohřívač vody opatřený hořákovou jednotkou podle technického řešení a obr. 6 znázorňuje detail z obr. 5 a zobrazuje jen hořákovou jednotku obsahující hořák, skupinu ventilů a propojovací límcový nástavec podle technického řešení.

Příklad uskutečnění technického řešení

Význaky výhodného provedení propojovacího límcového nástavce budou dále popsány pomocí odkazů na obr. 2 až 6. Je třeba poznamenat, že uvedené obrázky, ačkoli jsou pouze schématické, znázorňují prvky technického řešení v proporcích co do rozměrů a prostorových orientací, které jsou kompatibilní s možným provedením, stejně tak jako výrazy “homí/spodní”, “vodorovný//svislý”, “levý/pravý” odkazují na umístění součástí podle jejich provozní polohy.

Obr. 2 znázorňuje plynový ohřívač vody SG zcela podobný, co do hlavních součástí ohřívači vody podle stavu techniky z obr.l s výjimkou hořákové jednotky GB.

Uvedená hořáková jednotka obsahuje:

- atmosférický hořák B tzv. trubkového nebo rozšiřujícího se typu s vodorovnou osou, který pracuje s přebytkem primárního vzduchu, aby se získal hyperstechiometrický poměr ve směsi vzduchu a paliva;

- skupinu ventilů GV s téměř standardními součástmi kromě několika zvláštností, které budou krátce popsány dále.

- propojovací límcový nástavec 1 uspořádaný mezi uvedeným hořákem B a spalovací komorou CC uvedeného ohřívače vody SG.

Na obr. 3.A a 3.B je detailně znázorněn hořák (běžně používaný v utěsněných komorových

-2CZ 32278 UI ohřívačích), který podle stavu techniky obsahuje trubkové tělo 2, které má část, která je ve svislém průřezu vejcovitá se svislou hlavní osou rozšiřující se ve vodorovném směru.

Souose s tělesem 2 hořáku je uspořádaná prodloužená Venturiho trubice 2.2, skrz kterou je přiváděna směs paliva (vstříknutá tryskou 4.21 na vstupu 2.21 uvedené Venturiho trubice) a primární spalovací vzduch obsahující atmosférický vzduch nesený tímto palivem do Venturiho trubice 2.2.

Uvedená směs proudí do komory 2.1 umístěné na výstupu z Venturiho trubice 2.2, kde je dokončeno míšení paliva a primárního spalovacího vzduchu. Odsud tato směs proudí pro spálení do vícero štěrbin 2.2 vytvořených v konvexní horní stěně hořáku B a uspořádaných do jedné nebo do více řad, které jsou rovnoběžné s hlavní osou uvedeného hořáku B.

Příklady hořáků tohoto typu jsou popsány ve starších spisech US 6261089 a EP 0373157, na které se poukazuje v případě zájmu o podrobnější popis. Zde postačuje zmínit, že hořák B je atmosférický hořák hyperstechiometrického typu, schopný provozu jenom s primárním vzduchem, tj. bez dodávky sekundárního vzduchu.

Venturiho trubice 2.2 je konfigurovaná tak, aby průtoky neseného primárního vzduchu a vstřikovaného paliva byly v hyperstechiometrickém poměru, to znamená, že je přítomno s přebytkem primárního vzduchu, což způsobuje, že přítok sekundárního vzduchu není nutný pro dokončení spalování (to umožňuje omezit produkci znečišťujících složek jako je oxid uhelnatý CO a oxidů dusíku NOx jak je to jen možné, tedy kdy je obsah oxidů dusíku snížen na hodnoty pod 40mg/kWh).

Tento typ hyperstechiometrického atmosférického hořáku B je, jak je známo, používán v utěsněných komorách ohřívačů. U toho hořáku B, který má být s výhodou použitelný také u představeného ohřívače vody SG a má umožňovat docílit výše zmíněných výsledků, je proto nezbytné opatřit spalovací komoru CC vhodnými spojovacími prostředky tak, aby byla v zásadě uzavřená za účelem zamezení vstupu sekundárního vzduchu.

Za tímto účelem tyto prostředky obsahují propojovací límcový nástavec 1, znázorněný podrobně na obr. 4.A a 4.B v jeho výhodném provedení: takovýto propojovací límcový nástavec 1 je uspořádán mezi hořákem B a nad ním uspořádanou spalovací komoru CC ohřívače vody SG, také poskytující rozhraní se skupinou ventilů GV pro správný provoz celé hořákové jednotky GB.

Uvedený propojovací límcový nástavec 1 obsahuje horní část prstencového tvaru, dále jen prstencová část 1.1, určenou k tomu, aby obklopovala kruhovou základnu spalovací komory CC a spodní část, dále jen konkávní část 1.2 tvarovanou tím způsobem, aby vytvořila konkávní tvar, který se rozšiřuje podélně, aby navázala na konvexní profil horní stěny hořáku B.

Podle výhodného provedení obsahuje taková prstencová část 1.1 uvnitř jeden nebo více vnitřních výstupků 1.3, na kterých spočívá spodní hrana nad ní uspořádané spalovací komory CC.

Uvedený jeden nebo více vnitřních výstupků 1.3 je vytvořeno na nižší úrovni vzhledem k hornímu okraji prstencové části 1.1. Takto je základna spalovací komory CC zcela včleněna do uvedené prstencové části 1.1, přičemž její spodní okraj spočívá na uvedeném jednom nebo více vnitřních výstupcích 1.3.

Integrálně k uvedené prstencové části 1.1 provedená spodní konkávní část 1.2 s výhodou obsahuje:

- koncové profily 1.22 tvořící konkávní křivku, určenou k tomu, aby tvarově navazovala na konkávní profil horní stěny hořáku B, a

- dosedací příčný pás 1.21, uspořádaný na jednom konci uvedené konkávní části 1.2

-3CZ 32278 UI a uzpůsobený k tomu, aby působil jako omezující prostředek (pomocí upevňovacích prostředků 1.23) vůči hořáku B na jeho uzavřeném konci,

- výčnělky 1.24 pro upevnění k uvedenému hořáku B do otvorů 2.5, které se nacházejí na konci hořáku B blízko vstupu 2.21 jeho Venturiho trubice 2.2.

Takto tvarovaný propojovací límcový nástavec 1 působí jako propojovací prostředek mezi spalovací komorou CC a hořákem B, který umožňuje použití hořáku B ve zmíněném ohřívači vody SG a díky jeho vysokému výkonu z hlediska energetické účinnosti dochází k redukci znečišťujících plynů. Komplementarita mezi jednotlivými součástmi (jeho konkávní část 1.2 je tvarovaná tak, aby perfektně přilnula ke konvexní horní stěně uvedeného hořáku B, zatímco jeho prstencová část 1.1 zcela obklopuje uvedenou spalovací komoru CC) umožňuje vytvoření požadovaných cílů, a to získání konstrukční návaznosti, která zamezí únikům a přístupu sekundárního vzduchu do spalovací zóny tak, že se zajistí, aby byla spalovací komora v zásadě uzavřená.

Uvnitř propojovacího límcového nástavce 1 jsou mezi prstencovou částí 1.1 a konkávní částí 1.2 s výhodou definovány dvě ploché oblasti. První z uvedených plochých oblastí 1.5 působí jako sběrná nádrž pro kondenzát vytvořený spalinami, zatímco druhá z uvedených plochých oblastí obsahuje drážku 1.4 pro zasunutí příruby 4.30. která obsahuje prostředky pro provoz a řízení spalování, jako je například pilotní hořák 4.31, termočlánek 4.32 a piezoelektrický zapalovač 4.33.

Skupina ventilů GV obsahuje

- vedení 4.1 pro dodávku paliva,

- elektromagnetický ventil 3 pro uzavírání paliva,

- trubku 4.2 pro přívod plynu do hořáku B končící v trysce 4.21 (držené konzolou 2.4, integrální s tímto hořákem B), která vstřikuje palivo do vstupu 2.21 Venturiho trubice 2.2,

- výše zmíněný pilotní hořák 4.31, termočlánek 4.32 a piezoelektrický zapalovač 4.33, spojený s propojovacím límcovým nástavcem 1 pomocí příruby 4.30, která zapadá do drážky 1.4.

Z výše uvedeného popisu jsou zřejmé výhody, které lze získat použitím propojovacího límcového nástavce 1 podle technického řešení, z nichž nej důležitější je možnost nasazení hořáku B, který se obvykle používá u jiného typu generátorů tepla, v běžném ohřívači vody SG, při žádných nebo jen nepatrných změnách hlavních součástí ohřívače vody SG.

Ohřívač SG tak může splňovat požadavky vyplývající z připravovaných směrnic EU, a je provozovatelný při hodnotách emisí NOx nižších než 56 mg/kWh.

Je zřejmé, že odborníci v oboru zběhlí mohou aplikovat různé úpravy výše popsaného propojovacího límcového nástavce 1, aniž by došlo k odchýlení se od rozsahu ochrany, co do novosti technického řešení, a je zřejmé, že v praktickém provedení technického řešení mohou být různé výše popsané součásti nahrazeny technicky rovnocennými součástmi.

Například, ve výhodném provedení podle přiložených obrázků je tvar propojovacího límcového nástavce 1, který tvoří horní část 1.1 prstencový, protože je určena pro spojení s nad ní uspořádanou spalovací komorou CC ohřívače vody SG, rovněž kruhového tvaru, avšak je zřejmé, že pokud má spalovací komora CC průřez jiného tvaru, může být horní část 1.1 propojovacího límcového nástavce 1 vytvořena ve stejném tvaru, přičemž všechny ostatní konstrukční význaky vhodné pro dosažení výše stanovených cílů zůstávají nezměněny.

Podobně, rovněž i spodní konkávní část 1.2 může být tvarována jinak, a to v případě, že je třeba

-4CZ 32278 UI ji opřít a spojit s profilem horní stěny hořáku B, který nemá obvyklý konvexní tvar toho typu, jak je znázorněno na obrázku.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Propojovací límcový nástavec (1) pro spojení mezi hořákem (B) a spalovací komorou (CC) plynového ohřívače vody (SG), přičemž hořák je provedený jako trubkový atmosférický hořák (B) s vodorovnou osou, pracující s přebytkem primárního vzduchu, vyznačující se tím, že propojovací límcový nástavec (1) obsahuje:

- horní část (1.1) uzpůsobenou tak, aby obklopovala základnu spalovací komory (CC), a

-spodní část (1.2), integrální s horní částí (1.1) a uzpůsobenou pro tvarové spojení s profilem horní stěny hořáku (B), na které spočívá spodní část (1.2), přičemž jak horní část (1.1), tak i spodní část (1.2) propojovacího límcového nástavce (1) jsou uzpůsobené:

-jednak k úplnému začlenění základny spalovací komory (CC) pro její uzavření, a

-jednak k vytvoření tvarového spojení s profilem horní stěny hořáku (B) tak, aby spodní část (1.2) spočinula na této horní stěně pro zajištění konstrukční návaznosti pro zabránění úniků a přístupu sekundárního vzduchu do spalovacího prostoru.
2. Propojovací límcový nástavec (1) podle předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že horní část (1.1) obsahuje uvnitř jeden nebo více výstupků (1.3), na kterých spočívá spodní okraj spalovací komory (CC), přičemž jeden nebo více výstupků (1.3) je vytvořeno na nižší úrovni vzhledem k hornímu okraji horní části (1.1).
3. Propojovací límcový nástavec (1) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že horní část (1.1) má prstencový tvar pro obemknutí kruhové základny nad ní uspořádané spalovací komory (CC) ohřívače vody.
4. Propojovací límcový nástavec (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní část (1.2) obsahuje koncové profily (1.22) uzpůsobené k tvarovému spojení s profilem horní stěny hořáku (B).
5. Propojovací límcový nástavec (1) podle nároku 4, vyznačující se tím, že koncové profily (1.22) tvoří konkávní křivku, uzpůsobenou k tvarovému spojení s konvexním profilem horní stěny hořáku (B).
6. Propojovací límcový nástavec (1) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že spodní část (1.2) obsahuje dosedací příčný pás (1.21) uzpůsobený jako dosedací a omezovači prostředek vůči hořáku (B).
7. Propojovací límcový nástavec (1) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje prostředky (1.23, 1.24) pro připevnění k hořáku (B), uzpůsobené k spolupůsobení s otvory (2.5) nebo se sedly vytvořenými na hořáku (B).
8. Propojovací límcový nástavec (1) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že uvnitř mezi horní (1.1) a spodní částí (1.2) jsou provedeny dvě ploché oblasti, přičemž jedna z plochých oblastí (1.5) je provedená jako sběrná nádrž pro kondenzát vytvořený spalinami, přičemž druhá plochá oblast obsahuje drážku (1.4) pro vložení zapalovacích prostředků (4.31),

-5 CZ 32278 UI jako je pilotní hořák a snímacích prostředků (4.32, 4.33) hořáku (B), jako je termočlánek (4.32) a piezoelektrický zapalovač (4.33), které jsou uloženy na přírubě (4.30).
9. Hořáková jednotka (GB) plynového ohřívače vody (GS) obsahující:

- atmosférický trubkový hořák (B) pracující pouze s primárním vzduchem v hyperstechiometrickém vztahu s plynným palivem, uzpůsobený ke snížení emisí oxidů dusíku NOx,

- skupinu ventilů (GV), která obsahuje elektromagnetický ventil (3) pro uzavírání paliva, napájecí trubku (4.1) paliva a přívodní trubku (4.2) paliva, zapalovací prostředky (4.31) a snímací prostředky (4.32, 4.33) pro provoz a řízení spalování, vyznačující se tím, že dále obsahuje propojovací límcový nástavec (1) podle nároků 1 až 8, přičemž propojovací límcový nástavec (1) je uspořádaný mezi hořákem (B) a spalovací komorou (CC) plynového ohřívače (SG).
10. Plynový ohřívač vody (SG), vyznačující se tím, že obsahuje hořákovou jednotku (GB) podle nároku 9.