RS56643B1 - Unapređeni razmenjivač toplote kotla - Google Patents

Description

OBLAST PRONALASKA

Predmetni pronalazak odnosi se na razmenjivač toplote kotla, u skladu sa poznatim delom glavnog zahteva. Dokument WO2010140174 otkriva preambulu zahteva 1. Kao što je poznato, konvencionalni razmenjivač toplote za kotao, koji radi sa gasnim ili tečnim gorivom, je dizajniran tako da razmenjuje toplotu između produkata sagorevanja, generisanih pomoću konvencijalnog gorionika kotla, i fluida (obično vode) koji prednosti toplotu sadržanu u razmenjivaču.

Razmenjivač obično sadrži kućište ili cilindrično telo, sa krajnjim delovima koji zatvaraju bočne površine cilindra. Unutar pomenutog tela smešten je cevni uređaj, na primer u vidu spiralne cevi, kroz koji cirkuliše fluid za prenos toplote, pri čemu je pomenuti cevni element otvoren prema ulazu i izlazu cilindričnog tela. Spiralna cev može biti jednodelna ili koncentrična. U prvom slučaju, fluid koji kroz nju cirkuliše je voda iz grejnog kola, a u drugom slučaju voda za domaćinstvo cirkuliše u cevi unutar spiralne cevi, a voda iz grejnog kola protiče kroz prostor između dve cevi.

U cilindričnom telu ili kućištu razmenjivača, prisutni su takođe i produkti sagorevanja (gasovi ili para), koji mogu da prenesu svoju toplotu gore pomenutom fluidu pre nego što napuste pomenuto telo.

Obično se cilindrično telo ili kućište sastoje od tri ili više komponenti, koje je teško razdvojiti da bi se omogućio pristup ka cilindričnoj cevi (i bilo kojoj drugoj komponenti) unutar pomenutog kućišta ili tela; u drugim rešenjima, zadnje pomenuto je jednodelna ili višedelna konstrukcija koja se ne može razmontirati, čime se u potpunosti sprečava bilo kakav pristup njegovim unutrašnjim komponentama (spiralna cev, uređaji za kontrolu temperature, ukoliko ih ima, izolacioni elementi i drugi delovi).

DE 20 2011 001615 opisuje razmenjivač toplote koji sadrži cilindrično telo, koje je sastavljeno iz nekoliko međusobno spojenih delova, zatvoreno na oba svoja suprotna kraja. U cilindričnom telu se nalazi spiralna cev koja ima ulazne i izlazne otvore, a kroz koji cirkuliše fluid, obično voda. Različiti delovi tela su međusobno povezani u ravnima normalno na uzdužnu osu svakog dela (koja se poklapa sa uzdužnom osom cilindričnog tela) i nemaju hidraulične priključke ili spojeve da bi se povezali sa cevima za dovod ili odvod vode iz razmenjivača, kao ni izlazne otvore za gasove. Ovi priključci ili elementi za konekciju se dodaju cilindričnom telu kasnije.

Ova naknadna operacija zahteva određeno vreme, kao i zaptivne elemente koji se postavljaju na spojevima između različitih delova razmenjivača. Osim toga, hidraulični priključci i izduvne cevi, kao elementi koji su odvojeni od pomenutih delova i autonomni u odnosu na njih, moraju takođe da se spoje sa njima.

Pored toga, cevni element nije lako uklopiti između gore pomenutih delova, zbog njihovog perfektnog cilindričnog oblika, što zahteva da se cevni element smesti u njih ubacivanjem savršeno koaksijalno u odnosu na podužnu osu svakog od delova.

Cilj predmetnog pronalaska je da ponudi razmenjivač toplote koji je unapređen u odnosu na trenutno poznate.

Naročito je cilj predmetnog pronalaska da ponudi razmenjivač toplote pomenutog tipa, koji je lakše uklopiti nego poznate razmenjivače i koji omogućava jednostavnije uklanjanje ukoliko je neophodna intervencija na spiralnoj cevi ili drugim komponentama unutar kućišta.

Naredni cilj je da se ponudi razmenjivač toplote pomenutog tipa, koji osigurava optimalnu razmenu toplote između fluida za prenos toplote i produkata sagorevanja koji cirkulišu u razmenjivaču, kao i bezbednu upotrebu čak i u zatvorenom okruženju.

Sledeći cilj je da se ponudi razmenjivač pomenutog tipa koji je jeftin.

Još jedan od ciljeva je da se ponudi razmenjivač toplote koji sadrži manji broj delova, čije sastavljanje uključuje upotrebu samo jednog zaptivnog elementa između pomenutih delova, što osigurava optimalno zaptivanje prema produktima sagorevanja koji su prisutni u razmenjivaču.

Naredni cilj je da se obezbedi takav razmanjivač toplote koji je već pripremljen za povezivanje za izduvnom cevi za gasove, koja ih može odvesti iz razmenjivača (prema tački gde se gasovi oslobađaju u okolinu, izvan prostora, kao što je na primer stan u kojem se razmenjivač toplote koristi); pored toga, još jedan od ciljeva je da se ponudi takav razmenjivač koji je već pripremljen za povezivanje sa cevima u kojima cirkuliše fluid za prenos toplote, a koji ulazi i izlazi iz cevnog elementa ili spiralne cevi. Ove karakteristike omogućuju redukciju vremena potrebnog za ubacivanje razmenjivača u sistem grejanja i vode za domaćinstvo, ambijenta u koji se razmenjivač smešta, a takođe olakšavaju operaciju takvog ubacivanja.

Ovi i drugi ciljevi, koji su jasni stručnim osobama, ostvareni su preko razmenjivača toplote u skladu sa pratećim zahtevima.

Bolje razumevanje predmetnog pronalaska doći će iz narednih crteža, koji su dati isključivo u vidu neograničavajućih primera:

Crtež 1 je šematski prikaz sklopa razmenjivača u skladu sa pronalaskom;

Crtež 2 je pogled spreda na razmenjivač (sklopljen) prikazan na crtežu 1;

Crtež 3 je pogled otpozadi na razmenjivač prikazan na crtežu 1; i

Crtež 4 je pogled odozdo na razmenjivač prikazan na crtežu 4.

Referišući se na crteže, razmanjivač je generalno označen sa 1 i ima telo ili kućište 2, koje sadrži spiralnu cev ili cevni element 3 (generalno bili kojeg oblika, nije neophodno da je spiralni) razmanjivača toplote, kroz koji može da protiče fluid za prenos toplote, a koji može da primi toplotu od izduvnih produkata sagorevanja, generisanih od strane gorionika koji radi na gasovito ili tečno gorivo (nije prikazano), odgovarajuće povezan sa razmenjivačem 1. Ovi izduvni produkti (ili gasovi) napuštaju telo 2 kroz izlazni otvor ili rupu 5, koja je već obezbeđena na telu 2 i sa kojim čini jedan deo. Ovo olakšava povezivanje razmenjivača sa najmanje jednom konvencionalnom cevi, da bi se izduvni gasovi odveli iz ambijenta u kojem se razmenjivač nalazi, čime se redukuje vreme neophodno da se razmenjivač uglavi u pomenuti ambijent, a takođe se smanjuju i troškovi ove operacije.

Spiralna cev može biti jednodelan ili koncentrična. U prvom slučaju, fluid koji kroz nju cirkuliše je voda iz grejnog kola, a u drugom slučaju voda za domaćinstvo cirkuliše u cevi unutar spiralne cevi, a voda iz grejnog kola protiče kroz prostor između dve cevi.

Kućište ili telo 2 ima cilindričnu bočnu površinu 8, kao i krajne delove 9 i 10, koji zajedno sa pomenutom površinom 8 zatvaraju unutrašnji odeljak 12 razmanjivača. Unutar razmenjivača, u telu 2 je obezbeđen cevni element 3, povezan na slobodnim krajevima (na crtežu 1 je vidljiv samo jedan, označen sa 13) sa ulaznim 15 i izlaznim 16 otvorima ili priključcima za fluid za prenos toplote. Ovi otvori ili priključci su unapred pripremljeni za pojednostavljeno povezivanje sa cevima, koje su izvan razmenjivača 1, i u kojima cirkuliše fluid za prenos toplote, ulazeći i izlazeći, respektivno, iz cevnog elementa ili spiralne cevi 3.

Kućište 2 sadrži dva dela ili poklopca 20 i 21, od kojih svaki definiše najmanje deo bočne površine 8, pri čemu pomenuti delovi imaju odgovarajuće slobodne krajeve 20A i 21A, međusobno povezane duž zakošene ravni P, u odnosu na podužnu osu W tela ili kućišta 2. Na ovim krajevima 20A i 21A se nalazi anularni zaptivni element 23. Poželjno je i korisno da je to jedini zaptivni element između delova 20 i 21.

Delovi poklopaca 20 i 21 su međusobno povezani pomoću vijaka 25. Alternativno, ovi delovi 20 i 21 mogu biti međusobno povezani pomoću kopče ili spone ili drugih uklonivih mehaničkih uređaja za učvršćivanje.

Prvi deo ili poklopac 20, koji ima izlaz za gasove ili izduvni otvor 5 sa kojim čini integralni deo, sadrži nepravilan cilindrični deo 26, pri čemu otvoreni kraj 20A leži u gore pomenutoj zakošenoj ravni P. Ovaj deo 20 je zatvoren na jednom kraju, pomoću suštinski ravnog poklopca 27 (koji čini integralni deo sa preostalim delom dela 20), čime se definiše krajni deo 9 razmenjivača, sa rebrima 28 za ukrućivanje, koji ima eksternu posudu 29 u blizini otvora 5, poznatog tipa (na primer, kao što je opisano u patentnoj prijavi MI2005U000456, u ime predmetnog prijavioca), da bi se skupljao kondenzat ili kišnica iz konvencionalne ulazne cevi vazduha za sagorevanje, koja je povezana sa kotlom (nije prikazan).

Ova posuda 29 takođe formira integralni deo sa delom 20.

Kondenzat ili kišnica, skupljeni u eksternoj posudi 29 mogu da se prenesu direktno, kroz razmenjivač, do odvoda kondenzata razmenjivača 60 (takođe čini integralni deo sa telom ili kućištem 2) ili, kao što je to slučaj u gore pomenutom patentu podnetom od strane prijavioca, mogu biti uklonjeni pomoću eksterne cevi povezane sa sifonom ili kotlom.

Drugi deo 21 poklopca sadrži cilindrični deo koji je može povezati sa nepravilnim cilindričnim delom 26 prvog dela 20 poklopca i ima slobodni kraj 21A pozicioniran u gore pomenutoj ravni P. Ovaj drugi poklopac 21 ima delimično zatvoren kraj 32, koji ima otvor 33 pomoću kojeg se može omogućiti uvođenje u razmenjivač (i naročito u cevni element 3) gorionika (nije prikazan). Unutar kućišta 2, tačnije u cevni element 3 je ušrafljena separaciona ploča 35, za koju je pričvršćena izolaciona ploča 37 i koja parceliše među-odeljak 12 razmenjivača 1.

Položaj ploče je određena na osnovu testova efikasnosti razmenjivača. Na svakom od suprotnih krajeva, ploča ima dva zuba (nisu prikazani) koji omogućavaju da se može ušrafiti na navoje spiralne cevi, dok se istovremeno garantuje zaptivanje između ploče i spiralne cevi.

Sa drugim poklopcem 21 je povezan, na bilo koji poznati način, konvejer mešavine vazduha i gasova za gorionik i konvencionalni ventilator, pri čemu ni jedan ni drugi nije prikazan.

Spiralna cev 3 je postavljena centralno na prvom 20 i drugom 21 poklopcu pomoću vođica 39, pri čemu svaka od njih takođe sadrži zaptivni prsten 40 ili druge slične zaptivke. Ove vođice su postavljene pri otvorima ili priključcima 15 i 16. Dalje, poklopci 20 i 21 su oblikovani tako da pri ubacivanju krajeva spiralne cevi u gore pomenute otvore ili priključke 15 i 16, ovi poklopci mogu da prihvate spiralnu cev na jednostavan i precizan način.

Zahvaljujući konkretnoj strukturi poklopaca 20 i 21, sa njihovim slobodnim krajevima 20A i 21A koji su zakošeni, tj. leže u ravni P koja je zakošena u odnosu na osu W, olakšano je ubacivanje cevnog elementa 3 u pomenute poklopce: zapravo, struktura gore pomenutih krajeva 20A i 21A omogućava rukovaocu jednostavni pristup prvom poklopcu, na primer poklopcu 20, da bi se pravilno postavio prvi kraj spiralne cevi ili elementa 3 u otvor 15. Struktura kraja 20A ovog poklopca 20, prema tome, „vodi“ njegovo povezivanje sa krajem 21A drugog poklopca 21 (povezivanje se vrši precizno zbog zakošenog oblika gore pomenutih krajeva), što takođe rezlutuje pravilnom vezom drugog kraja 13 spiralne cevi sa otvorom 16.

Prema tome, činjenica da poklopci 20 i 21 imaju jedan zakošen slobodni kraj olakšava kako ubacivanje elementa 3 u razmenjivač, tako i uklapanje tela ili kućišta 2.

Otvori li priključci 15 i 16 takođe sadrže elemente 41 za spajanje, koji sadejstvuju sa odgovarajućim vođicama 39.

Treba napomenuti da podužna dimenzija razmenjivača 1, duž ose W, može da se produži ubacivanjem elementa ili nastavka (nije prikazan) između dva poklopca 20 i 21. Metalni zaštitni element 50 je obezbeđen između spiralne cevi 3 i poklopca 20, koji je poželjno izrađen iz kompozitnih materijala. Element 50 služi za zaštitu poklopca 20 od visokih temperatura. Nasuprot tome, poželjno je da je poklopac 21 izrađen od aluminijuma i da ne zahteva ovakvu zaštitu.

Zahvaljujući gore pomenutom nastavku, moguće je kreiranje modularnog sistema (razmenjivača) tako da se može dobiti proizvod različite snage; to je takođe rezultat korišćenja cevnog uređaja za razmenu, ili spiralne cevi, sa većim brojem cevi ili namotaja (u slučaju spiralne cevi). Ovaj element ili nastavak, anularnog ili delimično anularnog oblika, ima suprotne krajeve komplementarne krajevima 20A, 21A delova 20 i 21 (tj., oni su takođe zakošeni, da bi se olakšalo uglavljivanje spiralne cevi 3 u telo 2 i njihovo konačno sklapanje).

Ovako dobijeni razmenjivač se lako sastavlja i rastavlja, što nije slučaj sa poznatim razmenjivačima, i omogućava jednostavnu adaptaciju na zahtevane uslove upotrebe, a takođe olakšava intervencije na spiralnoj cevi (ili drugom uređaju za razmenu toplote) i drugim komponentama unutar razmenjivača, ukoliko je to neophodno tokom njegove upotrebe.

Osim toga, pošto telo 2 čini integralni deo sa otvorom 5 za izduvne gasove i ima otvore 15 i 16 za povezivanje sa cevima za fluid za prenos toplote, sastavljanje razmenjivača je brže, jednostavnije i jeftinije.

Konačno, prisustvo jednog anularnog zaptivnog elementa 23, između delova 20 i 21, optimizira ne samo sastavljanje tela 2, već i njegovu zaptivenost.

Poželjno rešenje pronalaska je bilo opisano. Međutim, druga rešenja su moguća u smislu prethodnog opisa i u okviru predmeta zahteva koji slede.

Claims (13)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Razmenjivač (1) toplote kotla, koji sadrži cilindrično telo (2) sa podužnom osom (W), zatvoren na oba, suprotna kraja (9, 10) i koji ima cilindričnu bočnu površinu (8), pri čemu pomenuto telo (2) ima unutrašnji odeljak (12) koji sadrži cevni element (3) za razmenu toplote, kao što je spiralna cev, spojenu na svoja dva suprotna kraja i ulazni (15) i izlazni (16) otvor pomenutog tela (2) razmenjivača (1), pri čemu u pomenutom cevnom elementu (3) za razmenu toplote cirkuliše fluid, na primer voda, a pomenuto telo (2) sadrži najmanje dva dela (20, 21) od kojih svaki definiše deo cilindrične bočne površine (8) pomenutog tela (2), pri čemu su dva dela (20, 21) međusobno povezana ili spojena pomoću uklonivog mehaničkog elementa za povezivanje, kao što su vijci (25), kopče ili spone, i ovi delovi (20, 21) sadrže slobodne krajeve (20A, 21A), naznačen time što slobodni krajevi (20A, 21A) leže u zakošenoj ravni (P), u odnosu na podužnu osu (W) cilindričnog tela, i time što su pomenuti delovi (20, 21) međusobno povezani na pomenutim zakošenim slobodnim krajevima (20A, 21A).

2. Razmenjivač toplote prema zahtevu 1, naznačen time što se između slobodnih krajeva (20A, 21A) pomenutog prvog i drugog dela (20, 21) nalazi zaptivni element.

3. Razmenjivač toplote prema zahtevu 1, naznačen time što pomenuti prvi deo (20) sadrži, kao integralni deo, izlazni otvor (5) za gasove ili produkte sagorevanja generisane unutar razmenjivača (1), i zatvoren je na jednom od krajeva pomoću suštinski ravnog poklopca (27), sa rebrima za ojačanje (28).

4. Razmenjivač toplote prema zahtevu 3, naznačen time što je otvor (5) za gasove povezan sa pločom (2)) za skupljanje kondenzata ili kišnice iz konvencionalne cevi vazduha za sagorevanje, povezane sa kotlom, pri čemu pomenuta ploča formira integralni deo sa telom (2) razmenjivača.

5. Razmenjivač toplote prema zahtevu 4, naznačen time što telo (2) sadrži odvod kondenzata (60), sa kojim formira integralni deo, za vodu koja se skuplja u pomenutoj posudi (29).

6. Razmenjivač toplote prema zahtevu 2, naznačen time što je između pomenutog prvog i drugog dela (20 i 21), od kojih svaki definiše deo bočne površine (8) tela razmenjivača, ubačen element ili nastavak, koji ima suprotne ivice komplementarne krajevima (20A, 21A) pomenutih delova, pri čemu pomenuti element ili nastavak omogućava povećanje dimenzije tela (2) razmenjivača u pravcu podužne ose (W).

7. Razmenjivač toplote prema zahtevu 1, naznačen time što pomenuti drugi deo (21) ima kraj (32), naspraman kraju (21A), povezan sa prvim delom (20), pri čemu pomenuti kraj sadrži otvor (33) koji omogućava uvođenje u razmenjivač konvencionalnog gorionika koji radi na gasno ili tečno gorivo koje se ubacuje u razmenjivač.

8. Razmenjivač toplote prema zahtevu 7, naznačen time što interno ima separacionu ploču (35), pri čemu pomenuta ploča sadejstvuje sa izolacionom pločom (37), i pomenuta separaciona ploča (35) parceliše unutrašnji odeljak (12) razmenjivača i spaja se sa elementom (3) za razmenu toplote.

9. Razmenjivač toplote prema zahtevu 1, naznačen time što je element (3) za razmenu toplote centriran u prvom i drugom delu (20, 21) razmenjivača.

10. Razmenjivač toplote prema zahtevu 1, naznačen time što svaki deo (20, 21) tela (2) sadrži otvore ili priključke (15, 16), sa kojima formira integralni deo, za povezivanje razmenjivača sa eksternim ulaznim i izlaznim cevima fluid za razmenu toplote, pri čemu pomenuti otvori ili priključci (15, 16) prihvataju slobodne krajeve (13) pomenutog cevnog elementa (3) razmenjivača toplote.

11. Razmenjivač toplote prema zahtevu 10, naznačen time što sadrži vođice (39) povezane sa pomenutim otvorima ili priključcima (15, 16) razmenjivača (1), koje mogu da sadejstvuju sa pomenutim elementom (3) razmenjivača toplote i centriraju ga unutar pomenutog prvog i drugog dela (29, 21) razmenjivača.

12. Razmenjivač toplote prema zahtevu 1, naznačen time što sadrži metalni zaštitni element između elementa (3) za razmenu toplote i najmanje jednog od delova (20, 21) koji definišu telo (2) razmenjivača (1).

13. Razmenjivač toplote prema zahtevu 1, naznačen time što je najmanje prvi (20) deo izrađen od kompozitnog materijala.