NO873941L

NO873941L - Radiation boiler for heating liquids.

Info

Publication number: NO873941L
Application number: NO873941A
Authority: NO
Inventors: Vaclav Rybar
Original assignee: Jednotne Zemedelske Druzstvo C
Priority date: 1986-09-22
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1988-03-23
Also published as: EP0261622A3; FI874108A0; CS274537B1; EP0261622A2; NO873941D0; DK444387A; CS677486A1; FI874108A7; DK444387D0

Abstract

En strålingskjele for oppvarming av væsker ved hjelp av flammeløs forbrenning av en brennbar blanding i en strålingsfylling (13). Den brennbare blandings fordeler (24) er glidbart anordnet i sin lagring. Risten (28) som ligger i midtdelen av kjelens nedre endevegg (4) rager oppover i forbrenningsrommet (12) og er forsynt med gjennomgangsåpninger for forbrenningsgassene i retning fra kjelens periferi til dens akse (0).A radiant boiler for heating liquids by means of flameless combustion of a combustible mixture in a radiant filling (13). The distributor of the combustible mixture (24) is slidably arranged in its storage. The grate (28) located in the middle part of the lower end wall (4) of the boiler projects upwards in the combustion chamber (12) and is provided with passage openings for the combustion gases in the direction from the periphery of the boiler to its axis (0).

Description

Oppfinnelsen angår en strålingskjele for oppvarming av væsker ved hjelp av flammeløs forbrenning av en brennbar blanding bestående av gass og oksydasjonsmiddel i en gassgjennomtrengelig strålingsstoff-fylling hvor den brennbare blanding tilføres ved hjelp av en fordeler lagret i en støtte ved den øvre ende av kjelen, og strålingsstoff-fyllingen står i berøring med vertikale rør av rørene som gjennomstrømmes av væsken som skal oppvarmes, idet det ved den nedre ende av kjelen er anbragt en rist. The invention relates to a radiant boiler for heating liquids by means of flameless combustion of a combustible mixture consisting of gas and oxidizing agent in a gas-permeable radiant substance filling where the combustible mixture is supplied by means of a distributor stored in a support at the upper end of the boiler, and the radioactive substance filling is in contact with vertical pipes of the pipes through which the liquid to be heated flows, as a grate is placed at the lower end of the boiler.

Den brennbare blanding strømmer ut av fordeleren innThe combustible mixture flows out of the distributor into

i et tennings- og overvåkningskammer, som er forsynt med et tenningsorgan og minst én føler f.eks. ioniseringsføler ved en åpen flamme som kreves. Dette kammer er avpasset på en slik måte at det i dette bare finner sted tenningen av den brennbare blanding og en visning av flammen, hvor imidlertid den brennbare blanding enda ikke brenner fullstendig. Den antente brennbare blanding slår mot strålingsstoff-fyllingens frie øvre nivå som danner den nedre begrensning av tennings- in an ignition and monitoring chamber, which is provided with an ignition device and at least one sensor, e.g. ionization sensor at an open flame required. This chamber is adapted in such a way that only the ignition of the combustible mixture and a display of the flame takes place in it, where, however, the combustible mixture does not yet burn completely. The ignited combustible mixture hits the free upper level of the radioactive material filling, which forms the lower limit of the ignition

og overvåkningskammeret, og kommer med stor hastighet inn i denne, hvor det skjer en flammeløs forbrenning. I den øvre del av strålingsstoff-fyllingen danner det seg en glødesone hvor den største andel av varmen stråles ut på varmeveksler-flatene (rørene), hvoretter brennproduktenes temperatur synker raskt, slik at de ved kjelens nedre ende allerede er avkjølt til den ønskede temperatur. and the monitoring chamber, and enters this at great speed, where a flameless combustion takes place. In the upper part of the radioactive material filling, a glow zone forms where the largest proportion of the heat is radiated onto the heat exchanger surfaces (tubes), after which the temperature of the combustion products drops rapidly, so that at the lower end of the boiler they have already cooled to the desired temperature.

Ved konstruksjonen av en pålitelig strålingskjeleIn the construction of a reliable radiant boiler

som har en høy virkningsgrad, må det tas hensyn til mange av dens spesielle egenskaper som ikke forekommer ved vanlige kjeler og som fører med seg bestemte problemer. which has a high degree of efficiency, account must be taken of many of its special properties which do not occur in ordinary boilers and which bring with them certain problems.

Fremfor alt gjelder dette den meget høye temperatur på omtrent 1700 - 1800°C i strålingsstoff-fyllingens glødesone. Glødesonen begynner bare noen centimeter nedenfor fyllingens øvre nivå og varmen brer seg fra den samme ved stråling ikke bare ut mot varmevekslingsflaten på sidene, men også oppover mot de deler av kjelen som danner den øvre begrensning av dens forbrenningsrom. Above all, this applies to the very high temperature of approximately 1700 - 1800°C in the glow zone of the radioactive material filling. The glow zone begins only a few centimeters below the upper level of the filling and the heat spreads from it by radiation not only towards the heat exchange surface on the sides, but also upwards towards the parts of the boiler which form the upper limit of its combustion chamber.

En forutsetning for en riktig virkningsmåte for en strålingskjele er gjennomstrømningen av forbrenningsgassene gjennom hele kjelen med så liten motstand som mulig, en så intensiv varmeovergang som mulig fra strålingsstoff-fyllingen til varmevekslingsflåtene, som i alle tverrsnitt av forbren-ningslomme så langt det er mulig skal være ensartet, ha en fullkommen utnyttelse av forbrenningsgassenes varme og en virkningsmåte som har så liten støy som mulig. Disse krav må underordnes hele kjelens konsept. Det er særlig nødvendig at det mellom strålingsstoff-fyllingens legemer hele tiden opp-rettholdes ubeskadigede kanaler for gjennomstrømning av gassene, dvs. at en sammensintring av legemene utelukkes. A prerequisite for a correct mode of operation for a radiation boiler is the flow of the combustion gases through the entire boiler with as little resistance as possible, as intensive a heat transfer as possible from the radiation material filling to the heat exchange floats, which in all cross sections of the combustion pocket as far as possible must be uniform, have a perfect utilization of the heat of the combustion gases and a mode of action that has as little noise as possible. These requirements must be subordinated to the entire boiler concept. It is particularly necessary that undamaged channels for the flow of the gases are maintained between the bodies of the radioactive material filling at all times, i.e. that a sintering of the bodies is excluded.

Ved strålingskjeier av den anførte type tilføres brennbar blanding gjennom en fordeler anordnet i kjelens akse, hvilken fordeler er utført som et selvstendig legeme utformet som et kuledeksel, og er festet ved hjelp av påtrykking på et tetningsunderlag mellom kjelens øvre endevegg og en flens på det sentrale rør fastskrudd på kjelens endevegg. Fordeleren er derfor også utsatt for den høye temperatur. Etter en lengre drift av kjelen har det vist seg at smådelene dannet av kuler eller ruller i et keramisk stoff sammensintrer, kulene eller rullene deformeres, slik at gjennomstrømningen av forbrenningsgassene hindres og motstanden mot gasstrømmen som skal over-vinnes av ventilatoren øker. In radiation boilers of the above type, a combustible mixture is supplied through a distributor arranged in the axis of the boiler, which distributor is designed as an independent body designed as a ball cover, and is fixed by pressing on a sealing surface between the upper end wall of the boiler and a flange on the central pipe screwed to the end wall of the boiler. The distributor is therefore also exposed to the high temperature. After a longer operation of the boiler, it has been shown that the small parts formed by balls or rollers in a ceramic material coalesce, the balls or rollers are deformed, so that the flow of the combustion gases is prevented and the resistance to the gas flow to be overcome by the fan increases.

Etter flere undersøkelser ble det fastslått at den sannsynlige årsak til dette uønskede fenomen er væsken som trenger inn i forbrenningsrommet gjennom mikroskopiske riss i kjelens øvre endevegg fra væskesamleren anordnet over denne endevegg. Disse mikroskopiske riss oppstår på grunn av varme-utvidelsen av fordeleren som er fast lagret i kjelens endevegg, og ved de meget høye temperaturer som den utsettes for og visstnok bøyer seg delvis, samtidig som den innvirker med en meget stor kraft på sin lagring i kjelens endevegg inntil den skades. Det er derfor et av formålene med den foreliggende oppfinnelse å forhindre denne beskadigelse. After several investigations, it was determined that the likely cause of this unwanted phenomenon is the liquid that penetrates into the combustion chamber through microscopic cracks in the boiler's upper end wall from the liquid collector arranged above this end wall. These microscopic cracks occur due to the thermal expansion of the distributor which is fixedly stored in the end wall of the boiler, and at the very high temperatures to which it is exposed and supposedly partially bends, at the same time that it acts with a very large force on its storage in the boiler end wall until it is damaged. It is therefore one of the purposes of the present invention to prevent this damage.

En ytterligere særegenhet ved strålingskjelen avA further peculiarity of the radiation boiler of

den foreliggende type er den ualminnelige høye hastighet som den gassformige brennbare blanding strømmer gjennom strålingsfyllingen. Dette stiller store krav til ventilatoren, hvorfor det er nødvendig at motstanden mot gasstrømningen senkes til et minstemål. Det har vist seg at det oppstår en forholdsvis stor strømningsmotstand i kjelens underdel hvor forbrennings- the present type is the unusually high speed at which the gaseous combustible mixture flows through the radiation filling. This places great demands on the ventilator, which is why it is necessary that the resistance to the gas flow be lowered to a minimum. It has been shown that a relatively large flow resistance occurs in the lower part of the boiler where combustion

produktene går over fra forbrenningsrommet inn i utløpslednin-gen. Det har også vist seg at dette sted danner en støykilde. Et ytterligere formål med oppfinnelsen er derfor å nedsette motstanden mot gasstrømningen i kjelens underdel, og en så stor utnyttelse av den samlede varme som mulig som er i de utstrøm-mende gasser, ved samtidig dempning av støyen som oppstår på disse steder. the products pass from the combustion chamber into the outlet line. It has also been shown that this place forms a source of noise. A further purpose of the invention is therefore to reduce the resistance to the gas flow in the lower part of the boiler, and as great a utilization of the total heat as possible which is in the flowing gases, by simultaneously dampening the noise that occurs in these places.

En ytterligere særegenhet ved strålingskjelen er nødvendigheten av en jevn fordeling av temperaturen i strålingsfyllingens enkelte tverrsnitt. For å oppnå så høy virkningsgrad som mulig ville det være ideelt med en slik tilstand hvor det i hvert tverrsnitt av strålingsfyllingen hersket i det vesentlige den samme temperatur, dvs. at hver tverrsnittsflate dannet en isoterm flate. I praksis er det imidlertid uunngåelig at temperaturen ved fyllingens berøringsstedet med varmevekslingsflåtene (f.eks. ved kjelens periferi) er lavere enn i kjelens akse eller mellom de innebyggede varmevekslingsflater, hvor det oppstår en varm kjerne med høyere temperatur. Jo lavere denne kjerne er, desto mindre kan fyllingens høyde og derfor også kjelens byggehøyde være. For kjeler med mindre ydelser er det tilstrekkelig med varmevekslingsflaten på kjelens periferi for bortføring av varmen som oppstår, selv om det er rør eller en dobbeltvegget kappe, ringer eller enhver annen varmevekslingsflate. For kjeler med større ydelser er imidlertid periferivarmevekslingsflåtene ikke lenger tilstrekkelig, fordi kjernen ville bli for høy. Derfor må det anvendes innbygde varmevekslingsflater i strålingsfyllingen, og et ytterligere formål med oppfinnelsen er derfor utforming av innebygde varmevekslingsflater som er så enkle som mulig og derved sikrer en intensiv varmebortføring ikke bare fra delene som ligger i nærheten av kjeleperiferien, men også fra andre steder. A further peculiarity of the radiation boiler is the necessity of an even distribution of the temperature in the individual cross-sections of the radiation filling. In order to achieve as high an efficiency as possible, it would be ideal with such a condition where essentially the same temperature prevailed in each cross-section of the radiation filling, i.e. that each cross-sectional surface formed an isothermal surface. In practice, however, it is inevitable that the temperature at the point of contact of the filling with the heat exchange fins (e.g. at the periphery of the boiler) is lower than in the axis of the boiler or between the built-in heat exchange surfaces, where a hot core with a higher temperature occurs. The lower this core is, the smaller the height of the filling and therefore also the building height of the boiler can be. For boilers with smaller outputs, the heat exchange surface on the periphery of the boiler is sufficient for removing the heat that occurs, even if it is a tube or a double-walled jacket, rings or any other heat exchange surface. For boilers with higher outputs, however, the peripheral heat exchange floats are no longer sufficient, because the core would be too high. Therefore, built-in heat exchange surfaces must be used in the radiant filling, and a further purpose of the invention is therefore the design of built-in heat exchange surfaces that are as simple as possible and thereby ensure an intensive heat removal not only from the parts located near the boiler periphery, but also from other places.

Ved de kjente kjeler er det ikke sikret en jevn kvantitativ væsketilstrømning. Periferikappen bortfører ofte mer væske enn innbyggingen som har bremsende steder. Følgen er en overoppheting og koking av væsken på disse steder såvel som en ikke homogen væsketemperatur i samlebeholderen. Da det imidlertid i denne beholder er anbragt termostater som styrer driften av kjelen, er denne ujevnhet av temperaturer en for- With the known boilers, a uniform quantitative liquid inflow is not ensured. The peripheral casing often carries away more liquid than the built-in, which has braking points. The consequence is an overheating and boiling of the liquid in these places as well as a non-homogeneous liquid temperature in the collection container. Since, however, thermostats are placed in this container that control the operation of the boiler, this unevenness of temperatures is a

styrrende faktor for kjelens drift.controlling factor for the boiler's operation.

De anførte ulemper fjernes i stor grad ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse, hvor det vesentlige beror på The listed disadvantages are removed to a large extent by means of the present invention, on which the essentials depend

at fordeleren av den brennbare blanding er anordnet glidbar i sin lagring, og risten som har mindre dimensjoner enn tverrsnittet i kjelens forbrenningsrom ligger i midtdelen av kjelens nedre endevegg og rager overfor den samme oppover i forbrenningsrommet, og i risten er det anordnet gjennomgangsåpninger rettet i retningen fra kjelens periferi til dens akse. that the distributor of the combustible mixture is arranged to be slidable in its storage, and the grate, which has smaller dimensions than the cross-section in the boiler's combustion chamber, is located in the middle part of the lower end wall of the boiler and projects opposite it upwards in the combustion chamber, and in the grate there are arranged through openings directed in the direction from the boiler's periphery to its axis.

Ved kjeler med høyere ydelser anvendes foruten varmevekslingsflåtene anordnet på kjeleperiferien i tillegg varmevekslingsrør, som er innebygget i strålingsfyllingen. Mange av disse innebyggede rør eller alle er bøyd i retningen mot kjeleaksen. På den måten bringes rørenes varmevekslingsflater så nær strålingsfyllingens varme kjerne som mulig, og det oppnås en jevn fordeling av temperaturen på fyllingens tverrsnitt. På denne måte senkes kjernens temperatur og tempe-raturforløpet i fyllingens enkelte tverrsnitt blir tilnærmet det riktige forløp, slik at faren for en sintring av fyllingspartiklene nedsettes, hvilket bidrar til opprettholdelse av ubeskadigede kanaler mellom fyllingspartiklene. In boilers with higher outputs, in addition to the heat exchange floats arranged on the boiler periphery, heat exchange pipes are also used, which are built into the radiation filling. Many or all of these built-in pipes are bent in the direction towards the boiler axis. In this way, the heat exchange surfaces of the pipes are brought as close as possible to the hot core of the radiant filling, and an even distribution of the temperature on the cross section of the filling is achieved. In this way, the temperature of the core is lowered and the temperature course in the individual cross-sections of the filling approximates the correct course, so that the risk of sintering of the filling particles is reduced, which contributes to the maintenance of undamaged channels between the filling particles.

Hvert rør i innbyggingen såvel som i periferikappen har sine egne innløp og utløp, dvs. hvert rør går fra det nedre kammer direkte inn i samlebeholderen. Videre er innbyg-gingsrørene med hensyn til periferirørene avpasset på en slik måte at oppvarmingen av væsken i innbyggingsrørene er den samme som i periferirørene, slik at det oppnås en homogeni-sering av væsketemperaturen i samlebeholderen. Såvel innbyg-gingsrørene som periferirørene kan i sin overdel være forsynt med langsgående ribber med formål å øke varmevekslingsflåtene i strålingsfyllingens varme del. Each pipe in the installation as well as in the peripheral cover has its own inlet and outlet, i.e. each pipe goes from the lower chamber directly into the collection container. Furthermore, the built-in pipes with respect to the peripheral pipes are adjusted in such a way that the heating of the liquid in the built-in pipes is the same as in the peripheral pipes, so that a homogenization of the liquid temperature in the collection container is achieved. Both the built-in pipes and the peripheral pipes can be provided in their upper part with longitudinal ribs with the aim of increasing the heat exchange floats in the hot part of the radiant filling.

Anordningen av ristne ifølge oppfinnelsen er av viktig betydning. Den minste motstand mot gasstrømningen eksi-sterer i nærheten av periferirørene og deres forbindelsessteg, da gjennomgangskanalene mellom fyllingspartiklene og rør- The arrangement of the grating according to the invention is of important importance. The smallest resistance to the gas flow exists in the vicinity of the peripheral tubes and their connecting steps, as the passage channels between the filler particles and the tubes

og stegveggene på disse steder er større enn i det indre av forbrenningsrommet, hvor fyllingspartiklene er opphopet på hverandre. Derfor kan gassene ved de kjente kjeler, hvor gass-utløpet befinner seg på kappens periferi i dens nedre del, and the step walls in these places are larger than in the interior of the combustion chamber, where the filler particles are piled on top of each other. Therefore, the gases in the known boilers, where the gas outlet is located on the periphery of the casing in its lower part, can

komme ut på siden umiddelbart i utløpsledningen, eller ved kjeler hvor gassutløpet er anordnet i kjeleaksen kan gassene komme ut fra kjelen umiddelbart nedentil. I det første tilfelle oppstår det i den nedre del av forbrenningsrommet i kjeleaksen en høyere temperatur enn i omgivelsene, slik at det der til en viss grad dannes en sekundær varm kjerne, og i det andre tilfelle kommer varme gasser ut av kjelen til ingen nytte. Begge deler er imidlertid ufordelaktig, da kjelens virkningsgrad ved dette nedsettes. come out on the side immediately in the outlet pipe, or in the case of boilers where the gas outlet is arranged in the boiler axis, the gases can come out from the boiler immediately below. In the first case, a higher temperature than in the surroundings occurs in the lower part of the combustion chamber in the boiler axis, so that a secondary hot core is formed there to some extent, and in the second case hot gases come out of the boiler to no avail. However, both parts are disadvantageous, as the efficiency of the boiler is thereby reduced.

Ved risten ifølge oppfinnelsen vendes gassene som strømmer omkring periferirørene og forbindelsesstegene med tvang i den horisontale retning mot gjennomgangsåpningene i risten på siden, og på den måten avgis den resterende varme på varmevekslingsflåtene. With the grate according to the invention, the gases flowing around the peripheral tubes and the connecting steps are forcibly turned in the horizontal direction towards the through openings in the grate on the side, and in that way the remaining heat is released on the heat exchange floats.

Ved hjelp av anordningen i kjelen ifølge oppfinnelsen oppnås flere fordeler. En beskadigelse av kjelens endevegg som følge av utvidelse av fordeleren unngås og derved utelukkes en intrengning av væsken i strålingsfyllingen ledsaget av en deformasjon av fyllingslegemet. Denne fare nedsettes ytterligere ved bøying av innbyggingsrørene i retning mot kjeleaksen, eventuelt ved hjelp av anordning av langsgående ribber på de samme, slik at temperaturen på disse steder senkes. Samtidig nærmere temperaturtorløpet seg den ideelle tilstand hvor hver tverrsnittsflate av strålingsfyllingen fremstiller en isoterm flate. Videre unngås en økning av motstanden mot gasstrømmen gjennom strålingsfyllingen, og denne motstand minskes ytterligere ved hjelp av den ifølge oppfinnelsen anordning av gassutløpet på siden ut av forbrenningsrommets underdel. By means of the device in the boiler according to the invention, several advantages are achieved. Damage to the end wall of the boiler as a result of expansion of the distributor is avoided and thereby a penetration of the liquid into the radiation filling accompanied by a deformation of the filling body is excluded. This danger is further reduced by bending the built-in pipes in the direction towards the boiler axis, possibly by means of the arrangement of longitudinal ribs on them, so that the temperature in these places is lowered. At the same time, the temperature gradient approaches the ideal state where each cross-sectional surface of the radiant filling produces an isothermal surface. Furthermore, an increase in the resistance to the gas flow through the radiation filling is avoided, and this resistance is further reduced by means of the device according to the invention of the gas outlet on the side out of the lower part of the combustion chamber.

Oppfinnelsen angår også anordning av høy-ydelses-kjeler. Strålingskjelens dimensjoner kan ikke økes vilkårlig, da de nødvendige forhold mellom varmevekslingsflåtene på delene som ligger mellom de samme i fyllingen må overholde karakteristikken for blandingsfordeleren og ytterligere para-metre av kjelen. Det er allerede foreslått å sammenstille flere selvstendige kjeler til et batteri for høyere ydelse, imidlertid har denne anordning vist seg ikke å være pålitelig. Et ytterligere forslag går ut på å nedsenke flere kjeler, som beskrevet i den foregående utførelse, i en beholder med væsken, som omspyler kjelekappens yttervegger. Ingen av disse løsninger har imidlertid vært pålitelige. The invention also relates to the arrangement of high-performance boilers. The radiation boiler's dimensions cannot be increased arbitrarily, as the necessary ratios between the heat exchange rafts on the parts that lie between them in the filling must comply with the characteristics of the mixture distributor and additional parameters of the boiler. It has already been proposed to assemble several independent boilers into a battery for higher performance, however, this arrangement has proven to be unreliable. A further proposal consists in immersing several boilers, as described in the previous embodiment, in a container with the liquid, which washes over the outer walls of the boiler casing. However, none of these solutions have been reliable.

Av utførelsene i det foregående fremgår det at varme-vekslingsrørene, blandingsfordelerne, fyllingen og risten danner kjelens varmesystem. Dette system er forsynt med de vanlige styre- og sikkerhetsorganer såvel som en tenningsinnretning osv. Ifølge et ytterligere kjennetegn ved oppfinnelsen anbringes flere slike systemer i et felles forbrenningsrom omgitt av periferirør, og mellom de enkelte varmesystemer innkobles en gruppe av mellomrør. From the designs in the preceding section, it appears that the heat exchange pipes, the mixing distributors, the filling and the grate form the boiler's heating system. This system is provided with the usual control and safety devices as well as an ignition device etc. According to a further characteristic of the invention, several such systems are placed in a common combustion chamber surrounded by peripheral pipes, and a group of intermediate pipes is connected between the individual heating systems.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgendeThe invention shall be described in more detail below

i forbindelse med et utførelseseksempel og under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom kjelen, fig. 2 er et snittriss etter linjen II-II på fig. 1, fig. 3 viser en detalj av blandings fordeleren i større målestokk, in connection with an exemplary embodiment and with reference to the drawings, where fig. 1 shows a longitudinal section through the boiler, fig. 2 is a sectional view along the line II-II in fig. 1, fig. 3 shows a detail of the mixing distributor on a larger scale,

fig. 4 er et snittriss gjennom risten, fig. 5 er et grunnriss av risten, fig. 6 er et horisontalt snittriss av en kjele forsynt med to varmesysterner, beregnet for en høyere ydelse, og fig. 7 er et lignende snittriss av en kjele med fire varmesystemer. fig. 4 is a sectional view through the grate, fig. 5 is a plan view of the grid, fig. 6 is a horizontal sectional view of a boiler equipped with two heating cisterns, intended for a higher output, and fig. 7 is a similar sectional view of a boiler with four heating systems.

Kjelen ifølge oppfinnelsen har en kappe 1, fortrinns-vis med sirkelformet tverrsnitt, dannet av et system av vertikale periferirør 2, som er forbundet med hverandre ved hjelp av påsveisede forbindelsesstaver 3. Selv om et sirkelformet tverrsnitt har vist seg å være fordelaktig, er oppfinnelsen ikke på noen begrenset til denne utforming, snarere kan kjelen ha et hvilket som helst annet tverrsnitt, f.eks. kvadratisk, rektangulært, elliptisk o.l. Periferirørene 2 er nedentil innsveiset i en nedre endevegg 4, som danner den øvre vegg av et nedre kammer 5 for tilførsel av kjøligere væske, og oven-til på lignende måte festet i en øvre endevegg 6 som danner den nedre vegg av en samlebeholder 7 for den oppvarmede væske. Foruten periferirørene 2 er det ved kjeler med større ut-strekning innbygget rør 8 som ligger nærmere kjeleaksen 9 og likeledes er innsveiset i den nedre endevegg 4 og øvre endevegg 6. Disse innbyggingsrør 8 er bøyd i retning mot kjegle-aksen 0. I tilfelle det anvendes flere systemer av innbyggings-rør 8, kan rørene som ligger lenger fra aksen 0 være rette. The boiler according to the invention has a jacket 1, preferably with a circular cross-section, formed by a system of vertical peripheral tubes 2, which are connected to each other by means of welded-on connecting rods 3. Although a circular cross-section has been shown to be advantageous, the invention not at all limited to this design, rather the boiler may have any other cross-section, e.g. square, rectangular, elliptical, etc. The peripheral pipes 2 are welded from below into a lower end wall 4, which forms the upper wall of a lower chamber 5 for the supply of cooler liquid, and above in a similar way fixed in an upper end wall 6 which forms the lower wall of a collection container 7 for the heated liquid. In addition to the peripheral pipes 2, boilers with a larger extent have built-in pipes 8 which are closer to the boiler axis 9 and are likewise welded into the lower end wall 4 and upper end wall 6. These built-in pipes 8 are bent in the direction of the cone axis 0. In the event that if several systems of built-in pipes 8 are used, the pipes which lie further from the axis 0 can be straight.

Kjelens innerrom, dvs. dens forbrenningsrom 12 er fylt med en strålingsfylling 13 bestående av enkelte legemer f.eks. kuler, ruller e.l., som når frem til det øvre nivå 14 The boiler's interior, i.e. its combustion chamber 12, is filled with a radiation filling 13 consisting of individual bodies, e.g. balls, rolls, etc., which reach the upper level 14

av den samme, og ovenfor hvilken det ligger et tennings- og overvåkningskammer 15, hvor det er anordnet et ikke vist tenningsorgan, flammeindikator (ionisasjonsføler), eventuelt også en trykkføler og et observasjonsvindu. Det hele er omgitt av en isoleringskappe 16. I den nedre ende av kjelen munner en væsketilførsel 17 i det nedre kammer 5; væsken strømmer etter oppvarming ut av samlebeholderen 7 gjennom en utløpsledning 18. I den øvre del av fyllingen 13 hhv. ovenfor den samme kan det anbringes en røykkappe 19 hvis virksomme flate utbrer seg i retning nedover og på den måten avbøyer gasstrømningen til kjelens periferi. of the same, and above which there is an ignition and monitoring chamber 15, where an ignition device (not shown), flame indicator (ionization sensor), possibly also a pressure sensor and an observation window is arranged. The whole is surrounded by an insulating jacket 16. At the lower end of the boiler, a liquid supply 17 opens into the lower chamber 5; after heating, the liquid flows out of the collection container 7 through an outlet line 18. In the upper part of the filling 13 or above it, a smoke hood 19 can be placed whose effective surface extends downwards and in that way deflects the gas flow to the periphery of the boiler.

I den øvre endevegg 6 er det i aksen 0 anordnet et tilførselsrør 20 for brennbar blanding. I en stuss 21 tilslut-tet en tilførselsledning 22 er det innlagt et avstandsinnlegg 23 som med sin underflate 42 ligger på fordelerens 24 øvre flate 26. In the upper end wall 6, a supply pipe 20 for combustible mixture is arranged in the axis 0. In a spigot 21 connected to a supply line 22, a spacer insert 23 is inserted, which with its lower surface 42 lies on the upper surface 26 of the distributor 24.

Denne fordeler 24 for brennbar blanding er i sin aktive del utformet som en kulekappe eller dens del er åpen og er forsynt med et system av åpninger 25. Den samlede tverrsnittsflate for disse åpninger er mindre enn tverrsnittsfla-ten av åpningen i avstands innlegget 23. Fordeleren 24 ligger med sin aktive del i tennings- og overvåkningskammerets 15 This distributor 24 for combustible mixture is designed in its active part as a spherical shell or its part is open and is provided with a system of openings 25. The overall cross-sectional area of these openings is smaller than the cross-sectional area of the opening in the spacer insert 23. The distributor 24 is located with its active part in the ignition and monitoring chamber 15

frie rom. I åpningene 25 bringes hastigheten av den strømmende brennbare blanding til en verdi som er langt over hastigheten av flammeutbredelsen i den brennbare blanding; fra åpningene 25 fordeles den brennbare blanding på ønsket måte til det øvre nivå 14 av strålingsfyllingen 13. free rooms. In the openings 25, the speed of the flowing combustible mixture is brought to a value that is far above the speed of flame propagation in the combustible mixture; from the openings 25, the combustible mixture is distributed in the desired manner to the upper level 14 of the radiation filling 13.

Avstandsinnlegget 23 er innsatt i stusser 21 med et aksialt såvel som radialt spillerom, slik at det kan bevege seg fritt i aksial retning og kan utvide seg fritt ved oppvarming, uten derved å belaste stussen 21. Ved fordelerens 24 øvre ende er det på utsiden anordnet en anleggsflate 27 hen-siktsmessig med konisk utforming, som ligger på et hensikts-messig også konisk utført sete 41, som er anordnet ved den nedre ende på innsiden av stussen 21 og er lagret overfor anleggsflaten 27, idet de koniske flaters helningsvinkel er valgt slik at de danner glideflater, langs hvilke fordeleren 24 ved en varmeutvidelse kan bevege seg fritt oppover og hever avstandsinnlegget 23. På den måten utelukkes enhver påkjen-ning av enhver del i tilførselen 20 av den brennbare blanding og dens omgivelse, og dannelsen av mikroskopiske riss unngås. En ytterligere fordel ligger i at fordeleren 24 og avstandsinnlegget 23 innlegges i stussen ovenfra, slik at - i fall det er nødvendig - fordeleren 24 kan utskiftes. The spacer insert 23 is inserted in the spigot 21 with an axial as well as radial clearance, so that it can move freely in the axial direction and can expand freely when heated, without thereby putting a strain on the spigot 21. At the upper end of the distributor 24, on the outside, there is arranged a contact surface 27 appropriately with a conical design, which rests on a suitably also conical seat 41, which is arranged at the lower end on the inside of the spigot 21 and is stored opposite the contact surface 27, the angle of inclination of the conical surfaces being chosen as follows that they form sliding surfaces, along which the distributor 24 can move freely upwards due to heat expansion and raises the spacer 23. In this way, any stress on any part of the supply 20 of the combustible mixture and its surroundings is excluded, and the formation of microscopic cracks is avoided . A further advantage lies in the fact that the distributor 24 and the spacer insert 23 are inserted into the spigot from above, so that - if necessary - the distributor 24 can be replaced.

I den midtre del av den nedre endevegg 4 er det anordnet en rist 28 som rager oppover inn i forbrenningsrommet 12. Risten 28 har en dekkplate 29 nedenfor hvilken det er anordnet ringer 31 med avstand fra hverandre som er mindre enn dimensjonene av strålingsfyllingens 13 partikler. Ringene er f.eks. forbundet med hverandre ved hjelp av befestigelses-lister 32 og med dekkplaten 29 til et hele, hvor ytterdiame-teren er mindre enn diameteren av en åpning 33 i den nedre endevegg 4, slik at risten kan innlegges nedenfra gjennom ut-løpsrøret 34 i kjelen. Til risten 28 er det nedentil påsveiset sokler 35 som ved innlegging av risten kan komme gjennom ikke viste utsparinger i den nedre endevegg 4, og etter innleggin-gen dreies og på den måten holdes fast i den ønskede stilling. På lignende måte tas risten ut. In the middle part of the lower end wall 4, a grate 28 is arranged which projects upwards into the combustion chamber 12. The grate 28 has a cover plate 29 below which are arranged rings 31 with a distance from each other that is smaller than the dimensions of the radiation filling 13 particles. The rings are e.g. connected to each other by means of attachment strips 32 and with the cover plate 29 into a whole, the outer diameter of which is smaller than the diameter of an opening 33 in the lower end wall 4, so that the grate can be inserted from below through the outlet pipe 34 in the boiler. To the grid 28, plinths 35 are welded to the bottom which, when the grid is inserted, can come through recesses not shown in the lower end wall 4, and after the insertion is turned and thus held firmly in the desired position. In a similar way, the grate is removed.

Derved dannes symmetriske gjennomgangsåpninger 36 på siden for utløp av forbrenningsgassene fra forbrenningsrommet 12, som er rettet fra periferien til kjelens akse 0, slik at det oppnås en forholdsvis stor gjennomgangsflate. På den måten nedsettes motstanden mot gasstrømningen som ventilatoren må overvinne. Dekkplaten som dekker risten 28 ovenfra kan være hel, som vist på fig. 5, men dersom det er nødvendig kan det anordnes ikke viste gjennomgangsåpninger i den, for også å muliggjøre et aksialt utløp av gassene og en økning av gjen-nomgangs f laten. Thereby, symmetrical passage openings 36 are formed on the side for the outlet of the combustion gases from the combustion chamber 12, which are directed from the periphery to the axis 0 of the boiler, so that a relatively large passage surface is obtained. In this way, the resistance to the gas flow that the ventilator must overcome is reduced. The cover plate which covers the grate 28 from above can be whole, as shown in fig. 5, but if necessary, passage openings (not shown) can be arranged in it, to also enable an axial outlet of the gases and an increase in the passage surface.

Selv om det på tegningen bare er vist et system av innbyggingsrør 8, vil det være klart at alt etter kjelens ydelse kan det anordnes symmetrisk flere slike systemer, og at rørene 8 som vist på fig. 1 f.eks. i et system er bøyd og i et ytterligere system kan være rette, og at også rørenes 8 såvel som periferirørenes 2 diametre kan være forskjellig fra hverandre. Særlig er det fordelaktig å anvende innbyggingsrør Although only one system of built-in pipes 8 is shown in the drawing, it will be clear that depending on the performance of the boiler, several such systems can be arranged symmetrically, and that the pipes 8 as shown in fig. 1 e.g. in one system is bent and in a further system can be straight, and that also the diameters of the pipes 8 as well as the peripheral pipes 2 can be different from each other. In particular, it is advantageous to use built-in pipes

8 med en større diameter enn periferirørene 2.8 with a larger diameter than the peripheral tubes 2.

fig. 6 belyser i snitt en anordning av kjelen for høyere ydelser. Kjelen har et forbrenningsrom 12 med en strålingsfylling, idet det på dens periferi er anordnet periferi-rør 2 med forbindelsessteg 3. I forbrenningsrommet 12 er det anordnet to varmesystemer vist generelt med henvisningstallet 38. Disse varmesystemer 38 er i det vesentlige de samme som varmesystemet beskrevet i de foregående passasjer. Hver av dem er forsynt med en ring av innbyggingsrør 8 bøyd overfor aksen, men dessuten enda en ring av ytterrør 39 som er konsentriske med rørenes 8 ring. Ytterrørene 39 er rettlinjet og fører likeledes fra det nedre kammer 5 (ikke vist her) umiddelbart inn i samlebeholderen 7. Hvert varmesystem 38 har en egen fordeler 24 for den brennbare blanding, et tennings- og overvåkningskammer 15 med hjelpeorganer og en rist 28, samt et ut-løpsrør 34. Mellom de to varmesystemer 38, 38 er det innbygget mellomrør 40 som likeledes fører fra det nedre kammer 5 umiddelbart inn i samlebeholderen 7. fig. 6 illustrates, in section, an arrangement of the boiler for higher outputs. The boiler has a combustion chamber 12 with a radiation filling, with a peripheral pipe 2 with connecting step 3 arranged on its periphery. Two heating systems are arranged in the combustion chamber 12, generally shown with the reference number 38. These heating systems 38 are essentially the same as the heating system described in the preceding passages. Each of them is provided with a ring of built-in tubes 8 bent opposite the axis, but also another ring of outer tubes 39 which are concentric with the ring of the tubes 8. The outer pipes 39 are straight and also lead from the lower chamber 5 (not shown here) immediately into the collection container 7. Each heating system 38 has its own distributor 24 for the combustible mixture, an ignition and monitoring chamber 15 with auxiliary devices and a grate 28, as well an outlet pipe 34. Between the two heating systems 38, 38 there is a built-in intermediate pipe 40 which likewise leads from the lower chamber 5 immediately into the collection container 7.

Fig. 7 viser et lignende snitt gjennom en kjele med fire varmesystemer 38, hvor anordningen er lignende den på fig. 6. Fig. 7 shows a similar section through a boiler with four heating systems 38, where the device is similar to that in fig. 6.

For anordningen ifølge oppfinnelsen er det viktig at alle varmesystemer 38 anbringes i et eneste felles forbrenningsrom 12. For the device according to the invention, it is important that all heating systems 38 are placed in a single common combustion chamber 12.

Kjelen ifølge oppfinnelsen arbeider på følgende måte: Blandingen som kommer inn gjennom tilførselen 20 for den brennbare blanding fordeles jevnt ved hjelp av åpninger 25 i fordeleren 24 på det øvre nivå 14 av strålingsfyllingen 13, og antennes ved gjennomgang gjennom tennings- og overvåkningskammeret 15, hvoretter den straks med høy hastighet kommer inn i strålingsfyllingen 13 hvor en flammeløs over-flateforbrenning finner sted på strålingsfyllingens 13 partikler. Derved dannes det allerede i en avstand av bare noen centimeter under det øvre nivå 14 av strålingsfyllingen 13 en varm sone med temperaturer på 1700 - 1800°C, hvor største-delen av varmeenergien stråles ut mot periferirørene 2 og innbyggingsrørene 8; gjennom disse rør strømmer væsken fra det nedre kammer 5 inn i den øvre anbragte samlebeholder 7. Ved passende valg av dimensjonene av rørene 2 og 8 oppnås det at væsken fra disse rør 2 og 8 som kommer inn i samlebeholderen 7 gjennomgående har den samme temperatur, slik at det i samlebeholderen 7 hersker en homogen væsketemperatur, noe som er viktig for kjelens virkemåte, da de ikke viste termostater befinner seg i samlebeholderen 7. The boiler according to the invention works in the following way: The mixture entering through the supply 20 for the combustible mixture is evenly distributed by means of openings 25 in the distributor 24 on the upper level 14 of the radiation filling 13, and is ignited by passing through the ignition and monitoring chamber 15, after which it immediately enters the radiation filling 13 at high speed, where a flameless surface combustion takes place on the particles of the radiation filling 13. Thereby, a hot zone with temperatures of 1700 - 1800°C is already formed at a distance of only a few centimeters below the upper level 14 of the radiation filling 13, where most of the heat energy is radiated towards the peripheral tubes 2 and the built-in tubes 8; through these pipes, the liquid from the lower chamber 5 flows into the upper collection container 7. By choosing the dimensions of the pipes 2 and 8 appropriately, it is achieved that the liquid from these pipes 2 and 8 entering the collection container 7 has the same temperature throughout, so that a homogeneous liquid temperature prevails in the collection container 7, which is important for the boiler's operation, as the thermostats, not shown, are located in the collection container 7.

Forbrenningsgassene beveger seg nedover og overgir den resterende varme til rørene 2 og 8, slik at temperaturen i kjelen synker hurtig og gassene ved den nedre ende av kjelen avkjøles allerede til den forlangte utløpstemperatur. The combustion gases move downwards and transfer the remaining heat to pipes 2 and 8, so that the temperature in the boiler drops rapidly and the gases at the lower end of the boiler are already cooled to the required outlet temperature.

Mellom strålingsfyllingens 13 partikler og rørene, særlig periferirørene 2 og forbindelsesstegene 3 er det større gjennomgangskanaler enn mellom de opphopede deler i strålingsfyllingen 13 i det indre av forbrenningsrommet, slik at gassene på disse steder lett kan strømme ut. For å forhindre en varmestrøm gjennom de utstrømmende gasser, er risten 28 ifølge oppfinnelsen anordnet på en slik måte at disse gasser i den nedre del av kjelen vendes med tvang fra periferien i retningen til kjelens akse 0, og kommer ut gjennom gjennomgangsåpningene 36 på siden i risten 28. Derved avgir den den resterende varme til varmevekslingsflåtene. Between the particles of the radiation filling 13 and the pipes, especially the peripheral pipes 2 and the connecting steps 3, there are larger passage channels than between the accumulated parts in the radiation filling 13 in the interior of the combustion chamber, so that the gases in these places can easily flow out. In order to prevent a flow of heat through the escaping gases, the grate 28 according to the invention is arranged in such a way that these gases in the lower part of the boiler are forcibly turned from the periphery in the direction of the axis 0 of the boiler, and exit through the passage openings 36 on the side i the grate 28. Thereby it emits the remaining heat to the heat exchange floats.

Fordeleren 24 som utsettes for en høy temperatur i den varme sone, utvider seg som følge av varmen og glir derved fritt langs de koniske flater 27 og 41 og kan følgelig ikke skade noen del av kjelen. Samtidig heves avstandsinnlegget 23. Dersom det er nødvendig kan det mellom avstandsinnlegget 23 og tilførselsledningen 22 innlegges et ikke vist ettergivende underlag, slik at avstandsinnlegget 23 i stussen 21 ikke er helt fritt bevegelig. The distributor 24, which is exposed to a high temperature in the hot zone, expands as a result of the heat and thereby slides freely along the conical surfaces 27 and 41 and consequently cannot damage any part of the boiler. At the same time, the spacer insert 23 is raised. If necessary, a yielding substrate (not shown) can be inserted between the spacer insert 23 and the supply line 22, so that the spacer insert 23 in the spigot 21 is not completely freely movable.

I alle rørene 2, 8 er det innlagt blandepropeller som gir væsken en rotasjonsbevegelse med hvilken dampboblene som er dannet på rørveggene, som ved lettere komponenter som følge av sentrifugalkraften, transporteres mot rørenes 2 og 8 akser, hvorfra de fritt kans trømme ut oppover inn i samlebeholderen 7 uten å virke forstyrrende. In all the pipes 2, 8, mixing propellers are inserted which give the liquid a rotational movement with which the steam bubbles formed on the pipe walls, which in the case of lighter components as a result of the centrifugal force, are transported towards the axes of the pipes 2 and 8, from where they can freely flow out upwards into the collection container 7 without being disruptive.

Økningen av rørenes varmevekslingsflater ved hjelp av langsgående ribber, særlig i den varme sone, muliggjør en intensiv varmebortføring fra strålingsfyllingen 13 inn i rørene 2 og 8. The increase in the tubes' heat exchange surfaces by means of longitudinal ribs, particularly in the hot zone, enables intensive heat removal from the radiation filling 13 into the tubes 2 and 8.

Selv om kjelen ifølge oppfinnelsen er overveiende bestemt for oppvarming av væsker, kan den også anvendes for oppvarming av damp eller gasser. Although the boiler according to the invention is predominantly intended for heating liquids, it can also be used for heating steam or gases.

Claims

1. Radiation boiler for heating liquids by means of flameless combustion of a combustible mixture consisting of gas and oxidizing agent in a gas-permeable radioactive substance filling, where the combustible mixture is supplied by means of a distributor and the radioactive substance filling is in contact with the pipes through which the liquid to be heated flows, as a grate is placed at the lower end of the boiler, CHARACTERIZED IN THAT the distributor (24) for the combustible mixture is arranged to slide in its storage (27, 41), and the grate (28) which has smaller dimensions than the cross-section in the boiler's combustion chamber (12) lies in the middle part of the boiler's lower end wall (4), and projects opposite it upwards into the combustion chamber (12), and in the grate (28) there are through openings (36) arranged in direction from the periphery of the boiler to its axis (0).

2. Radiation boiler according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT some of the pipes (8) which pass through the combustion chamber (12) are bent in their lower part in the direction towards the boiler periphery.

3. Radiation boiler according to claims 1 and 2, CHARACTERIZED BY the fact that at least one built-in pipe (8) is provided with a longitudinal rib (9) in its upper part.

4. Radiant boiler according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the distributor (24) above the contact surface (27) is provided with an end surface (26), and in the spigots (21) which carry the distributor (24) a spacer insert (23) with radial as well as axial clearance, which with its lower surface (42) lies on the end surface (26).

5. Radiation boiler according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the grate (28) consists of a system of parallel grating rings (31), which below a cover plate (29) are arranged with smaller distances than the size of the particles of the radiation filling (13), and which form symmetrical passage openings (36) for the outlet of the combustion gases from the combustion chamber (12).

6. Radiation boiler according to claims 1 and 5, , CHARACTERIZED BY the fact that the cover plate (29) has through openings for the axial outlet of the combustion gases.

7. Radiation boiler according to claims 5 and 6, CHARACTERIZED IN THAT the grate (28) has a smaller diameter than the opening (33) in the lower end wall (4) and is provided with plinths (35), which lie on the upper surface of the end wall (4), where recesses are arranged for the passage of the base (35).

8. Radiation boiler according to claims 1-7, where the radiation filling, the distributor, the heat exchange pipes and the grate form the boiler's heating system, CHARACTERIZED BY the fact that several heating systems (38) are arranged in a common combustion chamber (12) which is surrounded by peripheral pipes (2), and between the in some heating systems (38), a system of intermediate pipes (40) is arranged.

9. Radiant boiler according to claim 1, CHARACTERIZED BY the fact that in the upper part of the boiler under the distributor (24) a smoke hood (19) is arranged, the effective surface of which expands in a downward direction.