PL226543B1 - Piec grzewczy na paliwa stałe - Google Patents

Abstract

Piec grzewczy na paliwa stałe, zawiera komorę spalania wyposażoną w drzwiczki z płynną regulacją dopływu powietrza, włączony w obieg wypływu spalin wielokomorowy wymiennik ciepła, którego komory są połączone ze sobą szeregowo w układzie labiryntowym. Pierwsza z nich jest połączona z wylotem spalin komory spalania a ostatnia z wylotem kominowym, korzystnie zawierającym płaszcz zewnętrzny tworzący przestrzeń grzewczą i mający wlot zimnego środka grzewczego oraz wylot ogrzanego środka grzewczego. Piec charakteryzuje się tym, że wymiennikiem ciepła włączonym w obieg wypływu spalin jest zewnętrzny zespół - oczyszczająco - grzewczy, którego komory grzewcze (2") są usytuowane nad zbiornikiem wody (3") i są z nim połączone przewodami rurowymi (P3), doprowadzającymi spaliny nad lustro wody.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest piec grzewczy na paliwa stałe, zwłaszcza na drewno i/lub odpadowe produkty drewnopochodne, przeznaczony do ogrzewania domków, mieszkań, hal, obiektów przemysłowych, pomieszczeń warsztatowych, tuneli foliowych, szklarni itp.

Znany jest z polskiego opisu ochronnego wzoru użytkowego nr Ru 53645 piec opalany drewnem i/lub odpadowymi produktami drewnopochodnymi, który składa się z komory spalania w postaci poziomej rury o przekroju kołowym lub wielokątnym, zamkniętej z obu stron pionowymi ścianami, z których jedna jest wyposażona w drzwiczki do załadunku i opróżniania pieca, a druga w swej górnej części posiada otwór wylotowy spalin. W drzwiczkach znajduje się otwór umożliwiający płynną regulację dopływu powietrza. Drzwiczki są na obwodzie uszczelnione materiałem izolacyjnym a dno komory spalania jest wyłożone materiałem zabezpieczającym go przed przedwczesnym zużyciem. Zewnętrzna powierzchnia komory spalania jest użebrowana a cała komora spalania jest otoczona płaszczem tworzącym przestrzeń grzewczą. Płaszcz w swej górnej i dolnej części posiada przynajmniej po jednej szczelinie wlotowej i wylotowej, które umożliwiają wymianę powietrza między przestrzenią grzewczą a otoczeniem. Dzięki występującej tam różnicy temperatur, w przestrzeni grzewczej powstaje efekt ciągu kominowego powodujący ruch nagrzanego powietrza w kierunku szczeliny wylotowej. W miejsce nagrzanego powietrza wydostającego się z przestrzeni grzewczej, przez szczelinę wlotową wpływa powietrze chłodne, które ogrzewa się w kontakcie z zewnętrzną powierzchnią komory spalania. W ten sposób powstaje stała cyrkulacja powietrza połączona z przekazywaniem ciepła do otoczenia.

Z opisu polskiego wynalazku o numerze zgłoszenia P.400633 znany jest piec wolnostojący przeznaczony do ogrzewania pomieszczeń poprzez spalanie materiału organicznego, zwłaszcza drewna. Piec zawiera komorę spalania stanowiącą korpus osadzony na nogach. Korpus jest wyposażony w drzwiczki do podawania paliwa do komory spalania a komora spalania jest połączona z komorą dopalania usytuowaną nad komorą spalania. Komora dopalania ma dwa zespoły rurek usytuowane po bokach komory dopalania, przy czym komora dopalania ma wlot i wylot usytuowane po tej samej stronie oraz ma poprzeczną przegrodę. Zespoły rurek są usytuowane wewnątrz komory dopalania ukośnie w stosunku do pionu i są zamocowane w dolnej i górnej blasze komory dopalania, zaś od góry są przykryte blachą z otworami. Przewód rurowy doprowadzający powietrze ma od góry dwa rzędy otworów a łącznik jest zaopatrzony w izolację, korzystnie w postaci wykładziny szamotowej. Wzdłuż komory dopalania biegnie przegroda, w wyniku czego spaliny przepływają dwukrotnie wzdłuż komory oddając ciepło do jej obudowy i umieszczonych w komorze rurek. Komora dopalania jest oddalona od komory spalania, z którą jest połączona łącznikiem z przewodem rurowym doprowadzającym dodatkowe powietrze w celu całkowitego dopalania niespalonych gazów.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL 214342 kocioł wodny centralnego ogrzewania składający się z części paleniskowej, nad którą znajduje się komora dopalania oraz wyprowadzony wymiennik ciepła z płaszczem wodnym połączony z wylotem kominowym. Komora dopalania ma cylindryczną obudowę, która na zewnątrz ma stycznie wyprowadzony co najmniej jeden kanał dolotowy powietrza z regulatorem przepływu powietrza, zaś wewnątrz w części od strony paleniska ma otwór wypływu spalin oraz w części górnej regulowany otwór wpływu spalin. Pomiędzy otworem wpływu spalin do komory dopalania a otworem wypływu spalin z komory dopalania znajduje się żaroodporna płyta, która składa się z wymiennych segmentów. Nad komorą dopalania znajduje się wymiennik ciepła w układzie poziomym lub pionowym. W układzie poziomym wymiennik ciepła ma labiryntowe kanały poziome i pionowe kanały wypływu spalin okolone płaszczem wodnym oraz ma wylot kominowy umieszczony w pobliżu najniższego punktu wymiennika ciepła, z regulowaną przesłoną, przy czym w jednym z pionowych kanałów wypływu spalin są umieszczone radiatory. W układzie pionowym wymiennik ciepła ma poziomy kanał i pionowe kanały wypływu spalin okolone płaszczem wodnym oraz ma wylot kominowy umieszczony w części górnej pionowego kanału wypływu spalin, przy czym w jednym z pionowych kanałów wypływu spalin jest umieszczony wymienny radiator. W korzystnym wariancie wykonania wynalazku pionowy kanał wypływu spalin jest połączony z najwyżej położonym w wymienniku ciepła labiryntowym kanałem poziomym wypływu spalin, zaś poziomy kanał wypływu spalin jest połączony z pionowym kanałem wypływu spalin, przy czym pionowy kanał wypływu spalin jest połączony w części dolnej z innym pionowym kanałem wypływu spalin, z tym, że nad pionowym kanałem wypływu spalin znajduje się otwierana klapa.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 215219 znany jest kocioł grzewczy stosowany do centralnego ogrzewania, zwłaszcza domów mieszkalnych, zbudowany z korpusu stałego stanowiącego

PL 226 543 B1 płaszcz wodny zewnętrzny oraz płaszcze wodne wewnętrzne. Wewnętrzne płaszcze wodne dzielą kocioł grzewczy na pięć komór połączonych ze sobą szczelinami wykonanymi w wewnętrznych płaszczach wodnych rozdzielających poszczególne komory, z których jedną stanowi komora spalania a cztery pozostałe są komorami dymowymi. Komora spalania jest połączona z pierwszą komorą dymową szczeliną wykonaną w płaszczu wodnym wewnętrznym a z czwartą komorą dymową jest połączone wyprowadzenie kominowe, połączone szczeliną wykonaną w płaszczu wodnym zewnętrznym, który ma wyprowadzony ponadto króciec powrotu wody zimnej.

Na przedniej ściance korpusu stanowiącego płaszcz wodny zewnętrzny przedni znajdują się drzwiczki górne zamykające otwór uzupełniania paliwa, poniżej są usytuowane drzwiczki dolne zamykające popielnik oraz dolny otwór komory spalania. W komorze spalania znajdują się: ruszt wodny oddzielający komorę spalania od popielnika, dodatkowa przegroda chłodzona wodą, łącząca płaszcze wodne zewnętrzne boczne, oraz system napowietrzania składający się z szeregu dysz w postaci otworów wykonanych w kątowniku ułożonym wokół komory spalania. Korpus stały stanowiący płaszcz wodny zewnętrzny górny ma wyprowadzone: króciec ciepłej wody, króciec termometru, otwór rewizyjny górny, zaś na płaszczu wodnym zewnętrznym bocznym znajdują się: króciec zaworu nadciśnieniowego, króciec zaworu spustowego oraz kanał doprowadzający powietrze od podstawy wentylatora do systemu napowietrzania znajdującego się w komorze spalania oraz do dyszy napowietrzającej umieszczonej w popielniku. Z drugiej strony płaszcza bocznego znajdują się: otwór rewizyjny dolny i otwór dodatkowy, który stanowi wejście podajnika paliwa w przypadku automatycznego uzupełniania komory spalania paliwem. Wyprowadzenie kominowe stanowi wyjście spalin z kotła grzewczego, które w zależności od warunków przestrzennych kotłowni jest usytuowane poziomo lub pionowo, na płaszczu wodnym zewnętrznym tylnym, bocznym lub górnym. Również otwór rewizyjny dolny oraz otwór dodatkowy, mogą być usytuowane na przeciwległym zewnętrznym bocznym płaszczu wodnym a kierunek otwierania drzwiczek górnych i dolnych jest zależny od wariantu wykonania kotła grzewczego.

Piec grzewczy na paliwa stałe, według wynalazku zawierający komorę spalania wyposażoną w drzwiczki z płynną regulacją dopływu powietrza, włączony w obieg wypływu spalin wielokomorowy wymiennik ciepła, którego komory są połączone ze sobą szeregowo w układzie labiryntowym oraz pierwsza komora jest połączona z wylotem spalin komory spalania a ostatnia komora jest połączona z wylotem kominowym, korzystnie zawierający płaszcz zewnętrzny tworzący przestrzeń grzewczą i mający wlot zimnego środka grzewczego oraz wylot ogrzanego środka grzewczego, charakteryzuje się tym, że wymiennikiem ciepła włączonym w obieg wypływu spalin jest zewnętrzny zespół oczyszczająco-grzewczy, którego komory grzewcze są usytuowane nad zbiornikiem wody i są z nim połączone przewodami doprowadzającymi spaliny nad lustro wody.

W pierwszym przykładzie wykonania wynalazku zewnętrzny zespół oczyszczająco-grzewczy zawiera korzystnie sześć odrębnych komór grzewczych połączonych ze sobą za pomocą krótkich przewodów rurowych. Płaszczem zewnętrznym tworzącym przestrzeń grzewczą jest obudowa termoizolacyjna, która ma w dolnej części korzystnie dwa otwory wlotowe zimnego powietrza, usytuowane naprzeciw siebie w obrębie komory spalania oraz ma korzystnie w górnej części naprzeciwległy otwór wylotowy ogrzanego powietrza z wentylatorem wyciągowym. Piec grzewczy ma dyszę natryskową wody cyrkulacyjnej, umieszczoną w wylocie kominowym oraz ma dysze wody czystej, połączone z przewodem tłocznym wody do mycia komór grzewczych, osadzone w przewodach rurowych doprowadzających spaliny nad lustro wody. Ponadto ma przewód zasilający zbiornik wody w wodę czystą, przewód odprowadzający wodę zanieczyszczoną oraz ma pompę wodną i przewód ssący pompy wodnej. Zbiornik wody ma wskaźnik poziomu wody. W komorze spalania jest ruchomo osadzony ruszt pionowy.

W drugim przykładzie wykonania wynalazku zewnętrzny zespół oczyszczająco-grzewczy zawiera korzystnie cztery odrębne komory grzewcze połączone ze sobą za pomocą krótkich przewodów rurowych. Płaszczem zewnętrznym tworzącym przestrzeń grzewczą jest druga ścianka komory spalania, komór grzewczych i zbiornika wody, z osłoną termoizolacyjną, mająca wlot wody schłodzonej i wylot wody ogrzanej. Piec grzewczy ma dyszę natryskową wody cyrkulacyjnej, umieszczoną w wylocie kominowym oraz ma dysze wody czystej, połączone z przewodem tłocznym wody do mycia komór grzewczych, osadzone w przewodach rurowych doprowadzających spaliny nad lustro wody. Ponadto ma przewód zasilający zbiornik wody w wodę czystą, przewód odprowadzający wodę zanieczyszczoną oraz ma pompę wodną i przewód ssący pompy wodnej. Zbiornik wody ma wskaźnik poziomu wody oraz ma wężownicę wody. W komorze spalania jest ruchomo osadzony ruszt pionowy.

PL 226 543 B1

W trzecim przykładzie wykonania wynalazku zewnętrzny zespół oczyszczająco-grzewczy ma jednolity korpus, który ma w strefie górnej korzystnie cztery komory grzewcze połączone ze sobą otworami w pionowych ściankach usytuowanych centralnie w układzie krzyżowym oraz ma w strefie dolnej zbiornik wody oddzielony poziomą przegrodą, która ma od strony zbiornika wody przewody rurowe osadzone w otworach przegrody, korzystnie w osiach symetrii komór grzewczych. Płaszczem zewnętrznym tworzącym przestrzeń grzewczą jest druga ścianka komory spalania, komór grzewczych i zbiornika wody, z osłoną termoizolacyjną. Druga ścianka komory spalania, komór grzewczych i zbiornika wody ma wlot wody schłodzonej i wylot wody ogrzanej. Piec grzewczy ma dyszę natryskową wody cyrkulacyjnej, umieszczoną w wylocie kominowym oraz ma dysze wody czystej, połączone z przewodem tłocznym wody do mycia komór grzewczych, osadzone w przewodach rurowych doprowadzających spaliny nad lustro wody oraz ma dodatkową dyszę wody czystej, umieszczoną w wylocie kominowym nad dyszą natryskową wody cyrkulacyjnej. Ponadto ma przewód zasilający zbiornik wody w wodę czystą, ma przewód odprowadzający wodę zanieczyszczoną oraz ma pompę wodną i przewód ssący pompy wodnej. Zbiornik wody ma wskaźnik poziomu wody. W komorze spalania jest ruchomo osadzony ruszt pionowy.

Dzięki zastosowaniu zewnętrznego zespołu oczyszczająco-grzewczego, w którym odrębne komory grzewcze są połączone ze zbiornikiem wody przewodami rurowymi doprowadzającymi spaliny nad lustro wody, piec grzewczy według wynalazku posiada w przybliżeniu podwojoną powierzchnię wymiany ciepła w stosunku do powierzchni samej komory spalania oraz zapewnia bardzo dokładne oczyszczenie spalin z frakcji smolistych i nieprzyjemnego zapachu. Dzięki konstrukcji komory spalania pieca grzewczego według wynalazku czas spalania w wysokiej temperaturze ulega wydłużeniu, w wyniku czego pozostaje niewielka ilość popiołu niezależnie od rodzaju użytego paliwa a stopień wilgotności wsadu nie ma znaczącego wpływu na ogólną sprawność urządzenia.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia piec grzewczy na paliwa stałe w pierwszym przykładzie wykonania wynalazku, w widoku z boku, fig. 2 - piec z fig. 1 w widoku z góry, fig. 3 - piec z fig. 1 w widoku z tyłu, fig. 4 - piec z fig. 1 w widoku z przodu, fig. 5 przedstawia fragment pieca z fig. 1 w przekroju A-A, fig. 6 przedstawia piec grzewczy na paliwa stałe w drugim przykładzie wykonania wynalazku, w widoku z boku, fig. 7 - piec z fig. 6 w widoku z góry, fig. 8 - piec z fig. 6 w widoku z przodu, fig. 9 przedstawia fragment pieca z fig. 6 w przekroju B-B, fig. 10 przedstawia piec grzewczy na paliwa stałe w trzecim przykładzie wykonania wynalazku, w przekroju C-C, fig. 11 - piec grzewczy z fig. 10 w widoku z góry, fig. 12 - piec grzewczy z fig. 10 w widoku z przodu a fig. 13 przedstawia fragment pieca z fig. 10 w przekroju D-D.

P r z y k ł a d I

Jak pokazano na fig. 1-5, piec grzewczy na paliwa stałe składa się z prostopadłościennej, pionowej komory spalania 1, której otwór wylotowy spalin jest połączony przewodem rurowym z zewnętrznym zespołem oczyszczająco-grzewczym w postaci korzystnie sześciu odrębnych komór grzewczych 2 usytuowanych nad zbiornikiem wody 3, z którym komory grzewcze 2 są połączone równolegle krótkimi przewodami rurowymi P1, doprowadzającymi spaliny nad lustro wody. Komory grzewcze 2 są włączone w obieg wypływu spalin pomiędzy otworem wylotowym spalin komory spalania 1 a wylotem kominowym 4 i są połączone ze sobą szeregowo za pomocą krótkich przewodów rurowych w układzie labiryntowym, wymuszającym przepływ spalin od pierwszej komory grzewczej 2 połączonej bezpośrednio z komorą spalania 1, do szóstej komory grzewczej 2 połączonej z wylotem kominowym 4. Zbiornik wody 3 jest osadzony wraz z komorą spalania 1 na nogach wspartych na podłożu. Komora spalania 1 jest wyposażona w drzwiczki górne załadowcze 5, drzwiczki pośrednie wentylacyjne 6 i drzwiczki dolne 7 do usuwania popiołu, posiadające pod uchylnymi klapami 8 otwory wentylacyjne umożliwiające płynną regulację dopływu powietrza. Drzwiczki 5, 6, 7 są rozmieszczone w układzie pionowym na czołowej ściance komory spalania 1. W komorze spalania 1 jest ruchomo osadzony ruszt pionowy 9 usytuowany w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny drzwiczek 5, 6, 7 w odległości kilku centymetrów od nich, sięgający do górnej krawędzi drzwiczek pośrednich wentylacyjnych 6. Ruszt pionowy 9 zapewnia stały dopływ powietrza do dolnej warstwy wsadu paliwa i tym samym stwarza optymalne warunki spalania oraz umożliwia załadowanie pieca dowolną ilością paliwa bez obawy o zamknięcie nadmierną ilością wsadu otworów wentylacyjnych w drzwiczkach pośrednich wentylacyjnych 6 i dolnych 7. Podczas usuwania popiołu z komory spalania 1 ruszt pionowy 9 jest przemieszczany do góry.

PL 226 543 B1

Zbiornik wody 3 jest wyposażony w przewód 10 zasilający zbiornik w wodę czystą oraz ma wskaźnik 11 poziomu wody, pompę wodną 12 do cyrkulacji wody, przewód ssący 13 pompy wodnej, przewód tłoczny 14 wody, połączony z dyszą natryskową 15 umieszczoną wewnątrz wylotu kominowego 4, przewód tłoczny 16 wody do mycia komór grzewczych 2, połączony z dyszami 15' osadzonymi w przewodach rurowych P1 doprowadzających spaliny nad lustro wody oraz przewód 17 odprowadzający wodę zanieczyszczoną. Komora spalania 1, komory grzewcze 2 i zbiornik wody 3 są umieszczone w termoizolacyjnej obudowie 18 mającej u dołu, w obrębie komory spalania 1, dwa usytuowane naprzeciw siebie otwory wlotowe 19 zimnego powietrza oraz mającej w górnej części, na ściance przeciwległej do komory spalania 1, otwór wylotowy 20 ogrzanego powietrza. W otworze wylotowym 20 ogrzanego powietrza jest zamocowany wentylator wyciągowy 21 wymuszający przepływ powietrza w przestrzeni grzewczej pieca. Powietrze ogrzewane od powierzchni zabudowanych w obudowie 18 urządzeń grzewczych: komory spalania 1, komór grzewczych 2 i zbiornika wody 3, wspomagane działaniem wentylatora wyciągowego 21, jest kierowane do wyznaczonego pomieszczenia.

Spaliny z komory spalania 1, przemieszczające się kolejno od pierwszej do szóstej komory grzewczej 2 i mające jednocześnie kontakt z wodą wypełniającą w całej objętości zbiornik 3 poprzez przewody rurowe P1 łączące komory 2 ze zbiornikiem 3, oddają ciepło otoczeniu. W zbiorniku wody 3 następuje podgrzanie wody przedostającymi się tam spalinami, w wyniku czego woda zaczyna parować. Para wodna, przedostając się do komór grzewczych 2 przez łączące je ze zbiornikiem wody 3 przewody rurowe P1 wiąże ze sobą cięższe drobiny spalin obmywając jednocześnie ścianki komór grzewczych 2 z sadzy. Dla zmniejszenia kontaktu spalin z wodą w zbiorniku 3 i ograniczenia ich wpływu na wzrost temperatury wody, otwory wlotowe spalin do zbiornika wody 3 mają przewężenie 22.

W wylocie kominowym 4 spaliny są schładzane wodą cyrkulacyjną, która jednocześnie oczyszcza spaliny z pozostałych, drobniejszych frakcji produktów spalania. Woda przewodami tłocznymi 14 i 16 jest podawana cyklicznie według bieżących potrzeb. Do dyszy natryskowej 15 w wylocie kominowym 4 woda jest podawana do czasu nagrzania się komory spalania 1 i komór grzewczych 2 do temperatury powodującej parowanie wody w zbiorniku 3. Wytworzona para wodna wiąże zanieczyszczenia znajdujące się w spalinach, ale jeśli działanie pary jest niewystarczające, woda do dyszy natryskowej 15 jest podawana przez cały czas pracy urządzenia. Woda zanieczyszczona produktami spalania co pewien czas jest kierowana ze zbiornika wody 3 do osadnika a zbiornik jest ponownie napełniany wodą czystą.

P r z y k ł a d II

Jak pokazano na fig. 6-9, piec grzewczy na paliwa stałe składa się z prostopadłościennej, pionowej komory spalania 1', której otwór wylotowy spalin jest połączony przewodem rurowym z zewnętrznym zespołem oczyszczająco-grzewczym w postaci korzystnie czterech odrębnych komór grzewczych 2' usytuowanych nad zbiornikiem wody 3', z którym komory grzewcze 2' są połączone równolegle krótkimi przewodami rurowymi P₂, doprowadzającymi spaliny nad lustro wody. Komory grzewcze 2' są włączone w obieg wypływu spalin pomiędzy otworem wylotowym spalin komory spalania 1' a wylotem kominowym 4 i są połączone ze sobą szeregowo za pomocą krótkich przewodów rurowych w układzie labiryntowym, wymuszającym przepływ spalin od pierwszej komory grzewczej 2' połączonej bezpośrednio z komorą spalania 1', do czwartej komory grzewczej 2' połączonej z wylotem kominowym 4. Zbiornik wody 3' jest osadzony wraz z komorą spalania 1' na nogach wspartych na podłożu. Komora spalania 1' jest wyposażona w drzwiczki górne załadowcze 5, drzwiczki pośrednie wentylacyjne 6 i drzwiczki dolne 7 do usuwania popiołu, posiadające pod uchylnymi klapami 8 otwory wentylacyjne umożliwiające płynną regulację dopływu powietrza. Drzwiczki 5, 6, 7 są rozmieszczone w układzie pionowym na czołowej ściance komory spalania 1'. W komorze spalania 1' jest ruchomo osadzony ruszt pionowy 9, usytuowany w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny drzwiczek 5, 6, 7 w odległości kilku centymetrów od nich, sięgający do górnej krawędzi drzwiczek pośrednich wentylacyjnych 6. Ruszt pionowy 9 zapewnia stały dopływ powietrza do dolnej warstwy wsadu paliwa i tym samym stwarza optymalne warunki spalania oraz umożliwia załadowanie pieca dowolną ilością paliwa bez obawy o zamknięcie nadmierną ilością wsadu otworów wentylacyjnych w drzwiczkach pośrednich wentylacyjnych 6 i dolnych 7. Podczas usuwania popiołu z komory spalania 1' ruszt pionowy 9 jest przemieszczany do góry.

Zbiornik wody 3' jest wyposażony w przewód 10 zasilający zbiornik w wodę czystą oraz ma wskaźnik 11 poziomu wody, pompę wodną 12 do cyrkulacji wody, przewód ssący 13 pompy wodnej, przewód tłoczny 14 wody połączony z dyszą natryskową 15 umieszczoną wewnątrz wylotu komino6

PL 226 543 B1 wego 4, przewód tłoczny 16 wody do mycia komór grzewczych 2', połączony z dyszami 15' osadzonymi w przewodach rurowych P₂ doprowadzających spaliny nad lustro wody oraz przewód 17 odprowadzający wodę zanieczyszczoną. Komora spalania 1', komory grzewcze 2' i zbiornik wody 3' mają płaszcz zewnętrzny w postaci drugiej ścianki 18' tworzącej przestrzeń grzewczą, w której znajduje się woda centralnego ogrzewania w cyrkulacji zamkniętej.

Woda centralnego ogrzewania jest doprowadzana przewodem 19' wody schłodzonej do przewodu rurowego w postaci wężownicy 23 umieszczonej wewnątrz zbiornika wody 3'. Koniec wężownicy 23 łączy się z przestrzenią grzewczą pomiędzy ściankami zbiornika 3', skąd woda przepływa kolejno do przestrzeni grzewczej między ściankami komór grzewczych 2' w przeciwprądzie przepływu gazów spalinowych a następnie z komory grzewczej 2' położonej najbliżej komory spalania 1' woda centralnego ogrzewania wpływa do przestrzeni grzewczej między ściankami komory spalania 1'. Stąd jest odprowadzana do odbiorników ciepła przewodem 20' wody ogrzanej. Z odbiorników ciepła schłodzona woda centralnego ogrzewania wraca do przestrzeni grzewczej między ściankami zbiornika wody 3' przewodem 19' wody schłodzonej.

Spaliny z komory spalania 1', przemieszczające się kolejno od pierwszej do czwartej komory grzewczej 2' i mające jednocześnie kontakt z wodą wypełniającą w całej objętości zbiornik 3' poprzez przewody rurowe P₂ łączące komory 2' ze zbiornikiem 3', oddają ciepło wodzie centralnego ogrzewania znajdującej się w przestrzeni grzewczej pomiędzy podwójnymi ściankami wszystkich elementów grzewczych pieca i w wężownicy 23. W zbiorniku wody 3' następuje podgrzanie wody przedostającymi się tam spalinami, w wyniku czego woda zaczyna parować. Para wodna, przedostając się do komór grzewczych 2' przez łączące je ze zbiornikiem wody 3' przewody rurowe P₂, wiąże ze sobą cięższe drobiny spalin obmywając jednocześnie ścianki komór grzewczych 2' z sadzy. Dla zmniejszenia kontaktu spalin z wodą w zbiorniku 3' i ograniczenia ich wpływu na wzrost temperatury wody, otwory wlotowe spalin do zbiornika wody 3' mają przewężenie 22. Wszystkie powierzchnie grzewcze komory spalania 1', komór grzewczych 2' i zbiornika wody 3', nagrzewające się do wysokiej temperatury, mają osłonę termoizolacyjną 18”.

W wylocie kominowym 4 spaliny są schładzane wodą cyrkulacyjną, która jednocześnie oczyszcza spaliny z pozostałych, drobniejszych frakcji produktów spalania. Woda przewodami tłocznymi 14 i 16 jest podawana cyklicznie według bieżących potrzeb. Do dyszy natryskowej 15 w wylocie kominowym 4 woda jest podawana do czasu nagrzania się komory spalania 1' i komór grzewczych 2' do temperatury powodującej parowanie wody w zbiorniku 3'. Wytworzona para wodna wiąże zanieczyszczenia znajdujące sie w spalinach, ale jeśli działanie pary jest niewystarczające, woda do dyszy natryskowej 15 jest podawana przez cały czas pracy urządzenia. Woda zanieczyszczona produktami spalania co pewien czas jest kierowana ze zbiornika wody 3' do osadnika a zbiornik jest ponownie napełniany wodą czystą.

P r z y k ł a d III

Jak pokazano na fig. 10-13, piec grzewczy na paliwa stałe składa się z prostopadłościennej, pionowej komory spalania 1', której otwór wylotowy spalin jest połączony przewodem rurowym z zewnętrznym zespołem oczyszczająco-grzewczym, zabudowanym w jednolitym korpusie, osadzonym wraz z komorą spalania 1' na nogach wspartych na podłożu. Wnętrze korpusu zespołu oczyszczająco-grzewczego jest podzielone na dwie strefy, górną i dolną, za pomocą poziomej przegrody 24 z blachy stalowej, usytuowanej korzystnie w połowie wysokości korpusu. Strefa górna jest podzielona symetrycznie na korzystnie cztery komory grzewcze 2” pionowymi ściankami 25 z blachy stalowej, usytuowanymi centralnie w układzie krzyżowym, zaś strefę dolną stanowi zbiornik wody 3”, z którym komory grzewcze 2” są równolegle połączone przewodami rurowymi P3 osadzonymi w otworach poziomej przegrody 24, korzystnie w osi symetrii komór grzewczych 2”, doprowadzającymi spaliny nad lustro wody i ograniczającymi wpływ spalin na wzrost temperatury wody w zbiorniku wody 3”. Komory grzewcze 2” są włączone w obieg wypływu spalin pomiędzy otworem wylotowym spalin komory spalania 1' a wylotem kominowym 4 i są połączone ze sobą otworami 26 w układzie labiryntowym, wymuszającym przepływ spalin od pierwszej komory grzewczej 2” połączonej bezpośrednio z komorą spalania 1', do czwartej komory grzewczej 2” połączonej z wylotem kominowym 4. Zbiornik wody 3” jest wypełniony wodą do niepełnej wysokości a umieszczone w nim przewody rurowe P3, zamocowane w otworach poziomej przegrody 24, są zakończone w niewielkiej odległości od dna zbiornika 3”. W każdym przewodzie rurowym P3 jest osadzona dysza 15' do mycia komór grzewczych 2” poprzez otwory w poziomej przegrodzie 24. Komora spalania 1' jest wyposażona w drzwiczki górne załadowcze 5, drzwiczki pośrednie wentylacyjne 6 i drzwiczki dolne 7 do usuwania popiołu, posiadające pod

PL 226 543 B1 uchylnymi klapami 8 otwory wentylacyjne umożliwiające płynną regulację dopływu powietrza. Drzwiczki 5, 6, 7 są rozmieszczone w układzie pionowym na czołowej ściance komory spalania 1'. W komorze spalania 1' jest ruchomo osadzony ruszt pionowy 9, usytuowany w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny drzwiczek 5, 6, 7 w odległości kilku centymetrów od nich, sięgający do górnej krawędzi drzwiczek pośrednich wentylacyjnych 6. Ruszt pionowy 9 zapewnia stały dopływ powietrza do dolnej warstwy wsadu paliwa i tym samym stwarza optymalne warunki spalania oraz umożliwia załadowanie pieca dowolną ilością paliwa bez obawy o zaniknięcie nadmierną ilością wsadu otworów wentylacyjnych w drzwiczkach pośrednich wentylacyjnych 6 i dolnych 7. Podczas usuwania popiołu z komory spalania 1' ruszt pionowy 9 jest przemieszczany do góry.

Zbiornik wody 3” jest wyposażony w przewód 10 zasilający zbiornik w wodę czystą oraz ma wskaźnik 11 poziomu wody, pompę wodną 12 do cyrkulacji wody, przewód ssący 13 pompy wodnej, przewód tłoczny 14 wody połączony z dyszą natryskową 15, z dodatkową dyszą 15” myjącą komin 4 nad dyszą natryskową 15, przewód tłoczny 16 wody do mycia komór grzewczych 2”, połączony z dyszami 15' osadzonymi w przewodach rurowych P3 doprowadzających spaliny nad lustro wody oraz przewód 17 odprowadzający wodę zanieczyszczoną. Komora spalania 1', komory grzewcze 2” i zbiornik wody 3” mają płaszcz zewnętrzny w postaci drugiej ścianki 18' tworzącej przestrzeń grzewczą, w której znajduje się woda centralnego ogrzewania w cyrkulacji zamkniętej.

Woda centralnego ogrzewania jest doprowadzana przewodem 19' wody schłodzonej do przestrzeni grzewczej między ściankami komór grzewczych 2” i zbiornika wody 3” a następnie z komory grzewczej 2”, położonej najbliżej komory spalania 1', w przeciwprądzie przepływu gazów spalinowych, wpływa do przestrzeni grzewczej między ściankami komory spalania 1'. Stąd jest odprowadzana do odbiorników ciepła przewodem 20' wody ogrzanej. Z odbiorników ciepła schłodzona woda centralnego ogrzewania wraca do przestrzeni grzewczej między ściankami zbiornika wody 3” przewodem 19' wody schłodzonej.

Spaliny z komory spalania 1', przemieszczające się kolejno od pierwszej do czwartej komory grzewczej 2” i mające jednocześnie kontakt z wodą wypełniającą przewody rurowe P₃ w zbiorniku wody 3” poprzez otwory w poziomej przegrodzie 24, oddają ciepło wodzie centralnego ogrzewania znajdującej się w przestrzeni grzewczej pomiędzy podwójnymi ściankami wszystkich elementów grzewczych pieca. W zbiorniku wody 3” następuje podgrzanie wody przedostającymi się tam spalinami, w wyniku czego woda zaczyna parować. Para wodna, przedostając się do komór grzewczych 2” wiąże ze sobą cięższe drobiny spalin obmywając jednocześnie ścianki komór grzewczych 2” z sadzy. Wszystkie powierzchnie grzewcze komory spalania 1', komór grzewczych 2” i zbiornika wody 3”, nagrzewające się do wysokiej temperatury, mają osłonę termoizolacyjną 18”.

W wylocie kominowym 4 spaliny są schładzane wodą cyrkulacyjną, która jednocześnie oczyszcza spaliny z pozostałych, drobniejszych frakcji produktów spalania. Woda czysta podawana cyklicznie do zbiornika 3” przewodem 10 zasilającym zbiornik według bieżących potrzeb, jest także podawana przewodami 14, 16 do mycia części komina 4 za pomocą dodatkowej dyszy 15” umieszczonej nad dyszą natryskową 15 oraz do mycia komór grzewczych 2” za pomocą dysz 15' umieszczonych w przewodach rurowych P₃. Do dyszy natryskowej 15 w wylocie kominowym 4 woda cyrkulacyjna jest podawana przez cały czas pracy urządzenia. Woda zanieczyszczona produktami spalania co pewien czas jest kierowana ze zbiornika wody 3” do osadnika a zbiornik jest ponownie napełniany wodą czystą.

Podczas prowadzonych prób i długotrwałych obserwacji pracy pieca grzewczego według wynalazku okazało się, że jednorazowe spalanie paliwa w komorach spalania 1, 1' pozwala, w zależności od rodzaju paliwa, utrzymywać ciepło przez około 8-12 godzin a wydostający się z komina końcowy produkt całego procesu spalania i oczyszczania stanowi głównie para wodna z niewielką domieszką substancji powstających w procesie spalania, których ilość nie jest szkodliwa dla środowiska naturalnego. Maksymalna długość elementów wsadu opałowego wynosi około 60 cm. Oprócz drewna i produktów drewnopochodnych, takich jak na przykład trociny, paliwem może być także miał i granulat węglowy, węgiel brunatny, brykiety z materiałów odpadowych, itp., przy czym nawet przy niewielkim zużyciu paliwa uzyskuje się bardzo dużą wydajność urządzenia.

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Piec grzewczy na paliwa stałe, zawierający komorę spalania wyposażoną w drzwiczki z płynną regulacją dopływu powietrza, włączony w obieg wypływu spalin wielokomorowy wymiennik ciepła, którego komory są połączone ze sobą szeregowo w układzie labiryntowym oraz pierwsza komora jest połączona z wylotem spalin komory spalania a ostatnia komora jest połączona z wylotem kominowym, korzystnie zawierający płaszcz zewnętrzny tworzący przestrzeń grzewczą i mający wlot zimnego środka grzewczego oraz wylot ogrzanego środka grzewczego, znamienny tym, że wymiennikiem ciepła włączonym w obieg wypływu spalin jest zewnętrzny zespół oczyszczająco-grzewczy, którego komory grzewcze (2, 2', 2”) są usytuowane nad zbiornikiem wody (3, 3', 3”) i są z nim połączone przewodami (P₁, P₂, P₃) doprowadzającymi spaliny nad lustro wody.
2. 2. Piec grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że jego zewnętrzny zespół oczyszczającogrzewczy zawiera korzystnie sześć odrębnych komór grzewczych (2) połączonych ze sobą za pomocą krótkich przewodów rurowych.
3. 3. Piec grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że jego zewnętrzny zespół oczyszczającogrzewczy zawiera korzystnie cztery odrębne komory grzewcze (2') połączone ze sobą za pomocą krótkich przewodów rurowych.
4. 4. Piec grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że jego zewnętrzny zespół oczyszczającogrzewczy ma jednolity korpus, który ma w strefie górnej korzystnie cztery komory grzewcze (2”) połączone ze sobą otworami (26) w pionowych ściankach (25) usytuowanych centralnie w układzie krzyżowym oraz ma w strefie dolnej zbiornik wody (3”) oddzielony poziomą przegrodą (24).
5. 5. Piec grzewczy według zastrz. 4, znamienny tym, że pozioma przegroda (24) ma od strony zbiornika wody (3”) przewody rurowe (P₃) osadzone w otworach przegrody, korzystnie w osiach symetrii komór grzewczych (2”).
6. 6. Piec grzewczy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jego płaszczem zewnętrznym tworzącym przestrzeń grzewczą jest obudowa termoizolacyjna (18).
7. 7. Piec grzewczy według zastrz. 1 albo 3, albo 4, znamienny tym, że jego płaszczem zewnętrznym tworzącym przestrzeń grzewczą jest druga ścianka (18') komory spalania (1'), komór grzewczych (2', 2”) i zbiornika wody (3', 3”), z osłoną termoizolacyjną (18”).
8. 8. Piec grzewczy według zastrz. 6, znamienny tym, że jego obudowa termoizolacyjna (18) ma w dolnej części korzystnie dwa otwory wlotowe (19) zimnego powietrza, usytuowane naprzeciw siebie w obrębie komory spalania (1) oraz ma korzystnie w górnej części naprzeciwległy otwór wylotowy (20) ogrzanego powietrza z wentylatorem wyciągowym (21).
9. 9. Piec grzewczy według zastrz. 7, znamienny tym, że druga ścianka (18') komory spalania (15), komór grzewczych (2', 2”) i zbiornika wody (3', 3”) ma wlot (19') wody schłodzonej i wylot (20') wody ogrzanej.
10. 10. Piec grzewczy według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że ma dyszę natryskową (15) wody cyrkulacyjnej, umieszczoną w wylocie kominowym (4) oraz ma dysze (15') wody czystej, połączone z przewodem tłocznym (16) wody do mycia komór grzewczych (2, 2', 2”), osadzone w przewodach rurowych (P₁, P₂, P₃) doprowadzających spaliny nad lustro wody.
11. 11. Piec grzewczy według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że ma dodatkową dyszę (15”) wody czystej, umieszczoną w wylocie kominowym (4) nad dyszą natryskową (15) wody cyrkulacyjnej.
12. 12. Piec grzewczy według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że ma przewód (10) zasilający zbiornik wody (3, 3', 3”) w wodę czystą oraz ma przewód (17) odprowadzający wodę zanieczyszczoną.
13. 13. Piec grzewczy według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że ma pompę wodną (12) i przewód ssący (13) pompy wodnej.
14. 14. Piec grzewczy według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że zbiornik wody (3, 3', 3”) ma wskaźnik (11) poziomu wody.
15. 15. Piec grzewczy według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że w komorze spalania (1, 1') jest ruchomo osadzony ruszt pionowy (9).
16. 16. Piec grzewczy według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że zbiornik wody (3') ma wężownicę wody (23).