PL249678B1 - Urządzenie paleniskowe dekoracyjno-grzewcze na paliwa płynne - Google Patents

Abstract

Urządzenie paleniskowe dekoracyjno - grzewcze na paliwa płynne składa się z otwartego naczynia (1) o małej objętości, w którym nad dnem zainstalowana jest co najmniej jedna grzałka (4), kształtem dopasowana do dna otwartego naczynia (1) o małej objętości tak, aby być w całości lub częściowo zanurzona w paliwie. Otwarte naczynie (1) zaopatrzone jest w blat (5) palnika oraz zapalarkę (6) i połączone jest poziomą rurą (7) o wylocie znajdującym się w dnie otartego naczynia (2) ze zbiornikiem paliwa (2) zaopatrzoną w pompę (10). Ponadto w zbiorniku paliwa (2) znajduje się pionowa rura (8). Dolny fragment pionowej rury (8) wyprowadzony jest poza zbiornik paliwa (2) i połączony jest z poziomą rurą (7). Górna krawędź pionowej rury (8) znajduje się na wysokości zakładanego poziomu paliwa w otwartym naczyniu (1) i w zbiorniku paliwa (2). Zbiornik paliwa (2) posiada wlew paliwa (9) z odpowietrzeniem.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie paleniskowe dekoracyjno-grzewcze na paliwa płynne takie jak etanol czy bioetanol.

W urządzeniu opisanym w pat. EP 2028420A1 paliwo płynie przewodem w sposób regulowany do paleniska w kształcie otwartego naczynia z przesłoną regulacyjną. Spalanie paliwa płynnego następuje w wyniku parowania i spalania powstałych gazów palnych nad lustrem paliwa jak i nad powierzchnią całego paleniska. Regulacja płomienia odbywa się poprzez przesłonę regulacyjną nad lustrem paliwa co ogranicza ilość wprowadzanego tlenu a tym samym wpływa niekorzystnie na warunki spalania.

Znany jest z polskiego opisu patentowego 215376 sposób spalania paliwa płynnego, zwłaszcza w kominkach opalanych paliwem płynnym. W rozwiązaniu tym spala się wyłącznie opary paliwa płynnego, które doprowadzane ze zbiornika paliwa do strefy spalania, podgrzewa się wcześniej w komorze grzewczej do zadanej temperatury, aż do uzyskania oparów paliwa o korzystnym stopniu odparowania, które następnie pod wpływem powstającego ciśnienia przenosi się do strefy spalania, stanowiącej powierzchnię dowolnie ukształtowanej komory rozprowadzającej z licznymi ukształtowanymi otworami, korzystnie o podłużnym kształcie, w formie szczelin, po wydostaniu się z których i ich zapaleniu, opary paliwa poddaje się regulowanemu procesowi spalania.

Znane jest z polskiego opisu patentowego 214811 urządzenie paleniskowe na paliwo płynne. Urządzenie składa się z co najmniej jednego zbiornika paliwa, listwy odparowującej paliwo, listwy rozprowadzającej opary paliwa, oraz zaworu odcinającego przepływ oparów. Zbiornik paliwa, wyposażony we wlew paliwa i króciec odpowietrzający, jest połączony z listwą odparowującą przewodem, a listwa odparowująca wyposażona jest w króciec wyjścia oparów, połączony z zaworem odcinającym, oraz ma przymocowaną na zewnątrz listwę rozgrzewającą z zainstalowanym wlewem paliwa do rozpalania. Listwa rozprowadzająca opary paliwa jest połączona z króćcem wejścia do zaworu odcinającego i ma uformowane w górnej części otwory, przez które wydostają się opary paliwa. Sposób działania urządzenia paleniskowego polega na tym, że paliwo doprowadza się ze zbiornika przewodem do listwy odparowującej w sposób grawitacyjny na zasadzie połączonych naczyń tak, aby ponad poziomem paliwa została warstwa powietrzna, a paliwo nie dostało się do króćca wyjścia oparów. Następnie do wlewu paliwa do rozpalania dozuje się niewielką ilość paliwa, które zapala się w listwie rozgrzewającej, powodując szybkie nagrzanie listwy odparowującej wraz ze znajdującym się w niej paliwem. Powstałe opary paliwa pod wpływem parowania i podwyższonego ciśnienia przechodzą do zaworu przez króciec wyjścia oparów, a z zaworu przez króciec wejścia do listwy rozprowadzającej, w której rozchodzą się i wydostają ponad listwę poprzez uformowane w niej otwory na całej jej długości i zapalają się od płomienia w listwie rozgrzewającej. Następnie po wyczerpaniu się ilości paliwa w listwie rozgrzewającej spalające się opary paliwa, nad listwą rozprowadzającą, powodują jej nagrzanie i jej ciepło przenosi się na listwę odparowującą, co podtrzymuje proces parowania paliwa i jego spalania się na zadanym poziomie w sposób samoczynny, aż do momentu wyczerpania się paliwa w zbiorniku, przy czym zagaszanie procesu spalania oparów paliwa uzyskuje się przez zamknięcie zaworu, odcinającego opary paliwa.

W znanych rozwiązaniach cały proces wytwarzania par paliwa pod ciśnieniem wymaga zastosowania licznych komór pośrednich, które muszą być ze sobą szczelnie połączone oraz odpowiednio zespolone termicznie. Znacząco wydłuża to drogę jaką muszą pokonać pary, a to wprowadza dużą bezwładność całego procesu i uniemożliwia dynamiczne sterowanie wysokością płomienia. Metody te znacznie ograniczają możliwość wpływania na kształt płomienia oraz jego barwę, a grawitacyjna metoda podawania paliwa utrudnia umieszczenie zbiornika poza urządzeniem, ponieważ te nie mogą być poniżej jak i powyżej samego paleniska.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wymienionych wad w znanych urządzeniach, to jest bezwładności i niskiej efektywności grzania paliwa. Dodatkowo celem jest zwiększenie oszczędności energii elektrycznej jak i paliwa.

Celem wynalazku jest budowa zautomatyzowanego urządzenia paleniskowego o następujących cechach:

a) umożliwienie dynamicznego sposobu sterowania płomieniem, to znaczy zmienną wysokością, jasnością oraz barwą;

b) zwarta i bezawaryjna budowa palnika, który może być podzielony na sekcje sterowane elektronicznie;

c) oszczędne zużycie paliwa jak i energii elektrycznej dzięki możliwości zasilania z akumulatora; d) krótki czas uruchamiania i wygaszania urządzenia.

Postawione zadanie w zakresie spalania paliwa płynnego zostało zrealizowane w przedmiocie wynalazku, którego istotne cechy charakteryzują się tym, że grzałka o różnym kształcie, indukcyjna lub oporowa lub patronowa jest bezpośrednio zanurzona w całości lub częściowo w paliwie. Proces powstawania par paliwa oraz spalania zachodzi w otwartym naczyniu.

Urządzenie paleniskowe dekoracyjno-grzewcze na paliwa płynne składa się z komory palnika, zbiornika na paliwo z odpowietrzeniem, umieszczonego na górze komory palnika blatu palnika, zapalarki oraz rur łączących poszczególne elementy urządzenia. Ponadto urządzenie posiada otwarte naczynie, w którym nad dnem zainstalowana jest co najmniej jedna grzałka, kształtem dopasowana do dna otwartego naczynia tak, aby być w całości lub częściowo zanurzona w paliwie. Otwarte naczynie połączone jest poziomą rurą o wylocie znajdującym się w dnie otwartego naczynia ze zbiornikiem paliwa zaopatrzoną w pompę. W zbiorniku paliwa znajduje się pionowa rura, przy czym dolny fragment pionowej rury wyprowadzony jest poza zbiornik paliwa i połączony jest z poziomą rurą. Górna krawędź pionowej rury znajduje się na wysokości zakładanego poziomu paliwa w otwartym naczyniu.

W zbiorniku paliwa może znajdować się otwór wlotowo-wylotowy paliwa połączony przewodem rurowym z dodatkowym zbiornikiem paliwa zaopatrzonym w pompę. Otwór wlotowo-wylotowy znajduje się poniżej górnej krawędzi pionowej rury zbiornika paliwa. W przypadku gdy w zbiorniku paliwa znajduje się nadmiar paliwa, jest ono grawitacyjnie przelewane do dodatkowego zbiornika paliwa.

Korzystnie ilość grzałek wynosi trzy.

Grzałka może być grzałką indukcyjną lub oporową lub patronową.

Grzałka może być umieszczona w pionie lub poziomie.

Grzałka oporowa może mieć budowę płasko-przestrzenną o orientacji poziomo pionowej.

Grzałka indukcyjna może być wykonana w postaci paska blachy z nawiniętymi uzwojeniami cewki indukcyjnej.

Otwarte naczynie może mieć przekrój prostokąta o zaokrąglonym dnie z grzałką oporową z meandrycznej wstęgi wygiętej w łuk.

Otwarte naczynie może być podzielone na trzy sekcje grzewcze z jedną grzałką każda.

Korzystnie w otwartym naczyniu, pod blatem palnika, znajdują się grzałki pomocnicze.

Korzystnie pod blatem palnika znajduje się termopara płomienia i czujnik optyczny płomienia.

Korzystnie pod blatem palnika znajduje się deflektor doparowujący.

Korzystnie w pionowej rurze znajduje się czujnik poziomu paliwa w otwartym naczyniu.

Korzystnie w zbiorniku paliwa znajduje się czujnik poziomu paliwa w zbiorniku paliwa.

Korzystnie w dnie otwartego naczynia znajduje się czujnik temperatury paliwa.

Ponieważ grzałka zanurzona jest w całości lub części bezpośrednio w paliwie proces wrzenia i intensywnego parowania zaczyna się wokół samej grzałki a to sprawnie i równomiernie rozgrzewa całe otwarte naczynie. Po osiągnięciu zadanej temperatury zostaje zapalony łuk elektryczny na elektrodzie zapalarki i powoduje zapłon wytworzonej palnej mieszanki paliwowo-powietrznej. Włączenie i wyłączenie grzałki bardzo szybko powoduje reakcję biopaliwa - szybkie parowanie jak i szybkie zakończenie parowania.

Dzięki nowej konstrukcji urządzenia uzyskano dynamiczne podgrzewanie paliwa grzałką lub grzałkami indukcyjnymi lub oporowymi lub patronowymi, zanurzonymi w całości lub częściowo w paliwie. Grzałki te mogą występować osobno lub równocześnie w jednej sekcji palnika, a całe urządzenie może składać się z jednego lub wielu palników połączonych ze sobą w dowolnej kombinacji.

Zanurzenie grzałki lub grzałek bezpośrednio w paliwie pozwoliło na wytworzenie odpowiednich ilości par paliwa w dużo mniejszej niż w stanie techniki otaczającej przestrzeni. Zwarta budowa palnika wraz z grzałkami o zmniejszonej masie własnej umożliwia efektywne, dynamiczne oraz ekonomiczne sterowanie całym procesem spalania.

Wyposażenie urządzenia w szereg czujników pozwala na automatyzację obsługi urządzenia według wynalazku.

Dla rozwiązań istniejących na rynku, czas potrzebny od uruchomienia palnika do zapalenia się ognia to około 5 minut. Kolejne 3 minuty potrzebne są do osiągnięcia pełnej mocy palnika. Są to czasy dla temperatur pokojowych w granicach 20°C. Przykładowe zużycie paliwa dla palników o długości około 70 cm to około 0,4 litra na godzinę przy minimalnym płomieniu do 1 litra dla najwyższego, a moc potrzebna do zasilania grzałki głównej oraz zapalarki wraz z elektroniką sterującą to około 700 Wat.

W porównaniu do przykładowych rozwiązań czas potrzebny do osiągnięcia pełnej mocy palnika według wynalazku jest 3-4 razy krótszy a średnia moc potrzebna do jego pracy waha się od 200-500 Wat.

Ponieważ palnik może być podzielony na sekcje i ma możliwość szybkiej zmiany wysokości płomienia, a nawet chwilowego wyłączenia jednej lub kilku sekcji palnika, samo zużycie paliwa może być średnio obniżone o połowę a nadal pozostaje wrażenie, że palnik pali się na całej swojej długości.

Przedmiot wynalazku został zilustrowany na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia urządzenie z płaskim otwartym naczyniem z dodatkowym zbiornikiem paliwa i grzałką oporową w kształcie płaskiej, meandrycznej wstęgi ułożonej płasko w pionie i zasilanej prądem od dołu otwartego naczynia wraz z widokiem grzałki z góry, Fig. 2 przedstawia otwarte naczynie z deflektorem, w którym grzałka oporowa jest płaska i ułożona jest poziomo, Fig. 3 przedstawia analogiczne urządzenie jak na Fig. 1 ale z otwartym naczyniem o przekroju prostokąta i grzałką patronową zasilaną prądem z boku otwartego naczynia, Fig. 4 i 5 przedstawiają otwarte naczynie z grzałkami indukcyjnymi z nawiniętymi uzwojeniami cewki indukcyjnej, która zasilana jest szybkozmiennym prądem elektrycznym wraz z przekrojem A-A i widokiem z boku, Fig. 6 przedstawia otwarte naczynie z grzałką w postaci pionowego odcinka rury cienkościennej wokół której jest nawinięta cewka indukcyjna w dwóch przekrojach podłużnych i przekrojem A-A, Fig. 7 przedstawia otwarte naczynie z grzałką patronową oraz przekrojem poprzecznym, Fig. 8 przedstawia poglądowo otwarte naczynie o przekroju prostokąta ale o zaokrąglonym dnie i grzałką z cienkiej meandrycznej wstęgi wygiętej w łuk wraz z przekrojem A-A, Fig. 9 przedstawia otwarte naczynie z grzałką oporową o budowie płasko-przestrzennej o orientacji poziomo pionowej wraz z widokiem perspektywicznym grzałki i przekrojem A-A a Fig. 10 przedstawia otwarte naczynie podzielone na trzy sekcje grzewcze z jedną grzałką patronową na każdą. Na figurach rysunku liniami przerywanymi oznaczono minimalny i maksymalny poziom biopaliwa w otwartym naczyniu.

Przykład 1. Urządzenie posiada otwarte naczynie 1, w którym umieszczona jest oporowa grzałka 4 w kształcie płaskiej, meandrycznej wstęgi ułożonej płasko w pionie i zasilanej prądem od dołu otwartego naczynia 1 oraz czujnik temperatury paliwa 14. Otwarte naczynie połączone jest z zamkniętym zbiornikiem paliwa 2 poziomą rurą 7. Na górze zbiornika paliwa 2 znajduje się wlew paliwa 9 z odpowietrzeniem. Z dna zbiornika paliwa 2 paliwo jest pompowane dwukierunkową perystaltyczną pompą 10 do otwartego naczynia 1 przez poziomą rurę 7. We wnętrzu zbiornika paliwa 2 znajduje się pionowa rura 8 z umieszczonym w jej wnętrzu czujnikiem poziomu paliwa 13 w otwartym naczyniu 1 i pionowa rura 8 wyprowadzona jest na dole poza zbiornik paliwa 2 i połączona jest z poziomą rurą 7. Otwarte naczynie 1 przykryte jest blatem 5 palnika. Pod blatem 5 palnika znajdują się grzałki pomocnicze 15, termopara płomienia 16, zapalarka 6 oraz czujnik optyczny płomienia 18. W zbiorniku paliwa 2 umieszczony jest czujnik poziomu paliwa 12 w zbiorniku paliwa 2. Zbiornik paliwa 2 połączony jest z dodatkowym zbiornikiem paliwa 3 przewodem rurowym 11. Wlot przewodu rurowego 11 do zbiornika paliwa znajduje się poniżej górnej krawędzi pionowej rury 7. Dodatkowy zbiornik paliwa zaopatrzony jest w pompę 17.

Po przepompowaniu porcji paliwa do otwartego naczynia 1 paliwo zaczyna być podgrzewane grzałką 4. Grzałka 4 zanurzona jest bezpośrednio w paliwie więc proces wrzenia i intensywnego parowania paliwa zaczyna się wokół samej grzałki 4, co szybko i równomiernie rozgrzewa całe otwarte naczynie 1. Następnie gdy czujnik temperatury paliwa 14 osiągnie zadaną temperaturę zostaje zapalony łuk elektryczny w zapalarce 6 co powoduje zapłon wytworzonej palnej mieszanki paliwowo-powietrznej, o czym informują czujniki: czujnik optyczny płomienia 18 i termopara płomienia 16.

Zapalarkę 6 paliwa można uruchomić w znacznie krótszym czasie od włączenia grzałki 4 w porównaniu z przeponowym podgrzewaniem paliwa.

Przykład 2. Wykonano analogiczne urządzenie jak w przykładzie 1, przy czym zastosowano płaską oporową grzałkę 4 ułożoną poziomo w otwartym naczyniu 1.

Przykład 3. Wykonano analogiczne urządzenie jak w przykładzie 1, przy czym zastosowano patronową grzałkę 4 zasilaną prądem z boku otwartego naczynia 1.

Przykład 4. Wykonano analogiczne urządzenie jak w przykładzie 1, przy czym zastosowano indukcyjną grzałkę 4 wykonaną w postaci pionowego paska cienkiej blachy z nawiniętymi uzwojeniami cewki indukcyjnej, która zasilana jest szybkozmiennym prądem elektrycznym. Powstałe w ten sposób szybkozmienne pole elektromagnetyczne indukuje prądy wirowe w grzałce 4 a tym samym powstawanie energii cieplnej, która podgrzewa bezpośrednio paliwo.

Przykład 5. Wykonano analogiczne urządzenie jak w przykładzie 1, przy czym zastosowano indukcyjną grzałkę 4 w postaci ułożonego poziomo paska cienkiej blachy, wokół którego jest nawinięta cewka indukcyjna.

Przykład 6. Wykonano analogiczne urządzenie jak w przykładzie 1, przy czym zastosowano indukcyjną grzałkę 4 w postaci ułożonego pionowo odcinka rury cienkościennej, wokół której jest nawinięta cewka indukcyjna.

Przykład 7. Wykonano analogiczne urządzenie jak w przykładzie 1, przy czym zastosowano patronową grzałkę 4.

Przykład 8. Wykonano analogiczne urządzenie jak w przykładzie 1, przy czym otwarte naczynie 1 ma przekrój prostokąta o zaokrąglonym dnie a grzałka 4 wykonana jest z cienkiej meandrycznej wstęgi wygiętej w łuk, dopasowanej do dna otwartego naczynia 1.

Przykład 9. Wykonano analogiczne urządzenie jak w przykładzie 1, przy czym otwarte naczynie 1 zaopatrzone jest w oporową grzałkę 4 o budowie płasko-przestrzennej o orientacji poziomo pionowej.

Przykład 10. Wykonano analogiczne urządzenie jak w przykładzie 7, przy czym otwarte naczynie 1 podzielone jest na trzy sekcje grzewcze z jedną patronową grzałką 4 każda.

Claims (17)

1. Urządzenie paleniskowe dekoracyjno-grzewcze na paliwa płynne składające się z komory palnika, zbiornika na paliwo z odpowietrzeniem, umieszczonego na górze komory palnika blatu palnika, zapalarki oraz rur łączących poszczególne elementy urządzenia, znamienne tym, że składa się z otwartego naczynia (1), w którym nad dnem zainstalowana jest co najmniej jedna grzałka (4), kształtem dopasowana do dna otwartego naczynia (1) tak, aby być w całości lub częściowo zanurzona w paliwie a otwarte naczynie (1) połączone jest poziomą rurą (7) o wylocie znajdującym się w dnie otartego naczynia (1) ze zbiornikiem paliwa (2) zaopatrzoną w pompę (10) i ponadto w zbiorniku paliwa (2) znajduje się pionowa rura (8), przy czym dolny fragment pionowej rury (8) wyprowadzony jest poza zbiornik paliwa (2) i połączony jest z poziomą rurą (7), natomiast górna krawędź pionowej rury (8) znajduje się na wysokości zakładanego poziomu paliwa w otwartym naczyniu (1).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w zbiorniku paliwa (2) znajduje się otwór wlotowo-wylotowy paliwa połączony przewodem rurowym (11) z dodatkowym zbiornikiem paliwa (3) zaopatrzonym w pompę (17) a otwór wlotowo-wylotowy paliwa znajduje się poniżej górnej krawędzi pionowej rury (8) zbiornika paliwa (2).

3. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że ilość grzałek (4) wynosi trzy.

4. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że grzałka (4) jest grzałką indukcyjną.

5. Urządzenie według dowolnego zastrzeżeń od 1 do 3, znamienne tym, że grzałka (4) jest grzałką oporową.

6. Urządzenie według dowolnego zastrzeżeń od 1 do 3, znamienne tym, że grzałka (4) jest grzałką patronową.

7. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że grzałka (4) umieszczona jest w pionie lub poziomie.

8. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że grzałka (4) ma budowę płasko-przestrzenną o orientacji poziomo pionowej.

9. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że grzałka (4) wykonana jest w postaci paska blachy z nawiniętymi uzwojeniami cewki indukcyjnej.

10. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że otwarte naczynie (1) ma przekrój prostokąta o zaokrąglonym dnie z oporową grzałką (4) z meandrycznej wstęgi wygiętej w łuk.

11. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że otwarte naczynie (1) podzielone jest na trzy sekcje grzewcze z jedną grzałką (4) każda.

12. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że w otwartym naczyniu (1), pod blatem (5) palnika, znajdują się grzałki pomocnicze (15).

13. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że pod blatem (5) palnika znajduje się termopara płomienia (16) i czujnik optyczny płomienia (18).

14. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że pod blatem (5) palnika znajduje się deflektor doparowujący (19).

PL 249678 Β1

15. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że w pionowej rurze (8) znajduje się czujnik poziomu paliwa (13) w otwartym naczyniu (1).

16. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że w zbiorniku paliwa (2) znajduje się czujnik poziomu paliwa (12).

17. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienne tym, że w dnie otwartego naczynia (1) znajduje się czujnik temperatury paliwa (14).