PL197269B1 - Głowica komina - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest głowica komina (110, 210, 310, 410) wyposażona w płytę zamykająca (12), w której są umieszczone obok siebie otwarte od góry, wylot kanału spalin (14) i wylot kanału powietrze-spaliny (16), zaś między nimi jest umieszczony otwarty od góry, wylot kanału świeżego powietrza (18), a ponadto zaopatrzona w umieszczony ponad wylotem kanału spalin (14), ogranicznik wypływu spalin (20) oraz w umieszczony ponad wylotem kanału powietrze-spaliny (16), ogranicznik wypływu (22), mający w pobliżu płyty zamykającej (12) co najmniej jeden otwór zasysający (24) dla powietrza zasilającego. W celu ograniczenia udziału spalin, także przy niekorzystnych wiatrach w kanale świeżego powietrza lub w kanale powietrza zasilającego do 5%, głowica jest zaopatrzona w umieszczone ponad wylotem kanału świeżego powietrza (18) kierownice (134, 234, 334, 434), kierujące spaliny z ogranicznika spalin (20) ponad wylot kanału świeżego powietrza (18) i ponad otwory zasysające (24) kanału powietrze-spaliny (22).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest głowica komina wyposażona w płytę zamykającą, zaopatrzoną w umieszczone obok siebie, otwarte od góry wyloty kanału spalin i kanału powietrze-spaliny, między którymi jest umieszczony wylot kanału świeżego powietrza, przy czym nad wylotem kanału spalin jest umieszczony ogranicznik wypływu spalin, zaś ponad wylotem kanału powietrze-spaliny jest umieszczony ogranicznik wypływu powietrze-spaliny, mający w pobliżu płyty zamykającej otwory zasysające.

Mianem kanału powietrze-spaliny określa się taki podwójny kanał, w którym kanał spalin jest współosiowo umieszczony wewnątrz kanału powietrza zasilającego, dzięki czemu powietrze zasilające jest zasysane przy podstawie ogranicznika wypływu kanału powietrze-spaliny i przepływa przez pierścieniową szczelinę w kierunku przeciwnym do kierunku wypływu spalin. W tym celu pierścieniowy kanał powietrza zasilającego jest zaopatrzony w jeden lub kilka otworów zasysających albo też podstawa ogranicznika jest wykonana na całym swym obwodzie z siatki. W przypadku, gdy kanał powietrze-spaliny zostaje zamknięty, palenisko pracuje bez dopływu powietrza z otoczenia.

Kanał świeżego powietrza stosowany jest wtedy, gdy świeże powietrze jest dostarczane razem z powietrzem otoczenia, przykładowo w przypadku kominów otwartych lub w przypadku palenisk stałych.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE C 3 342 360 znana jest głowica komina wyposażona w kanał świeżego powietrza i w kanał spalin, przy czym spaliny są odprowadzane powyżej płyty zamykającej, zaś powietrze zasilające jest zasysane poniżej tej płyty i zostaje skierowane do kanału świeżego powietrza.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE GM 29 719 924 znany jest komin wyposażony w głowicę z dwoma umieszczonymi obok siebie kanałami, przy czym jeden z nich jest kanałem powietrzespaliny, zaś powietrze zasilające jest zasysane poniżej kołnierzowej płyty zamykającej.

W obydwu przypadkach możliwe jest takie rozwiązanie konstrukcyjne, w którym poniżej płyty zamykającej znajduje się kolejna płyta albo też płyta zamykająca jest zaopatrzona w umieszczone na jej dolnej powierzchni dzielniki powietrza. W obydwu przypadkach dodatkowa płyta i obwodowy płaszcz komina stanowią oddzielne części.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej głowicy komina, która umożliwi ograniczenie ilości recyrkulacji spalin w świeżym powietrzu, względnie w powietrzu zasilającym, do wartości poniżej 5%, nawet przy niekorzystnym kierunku wiatru. Najbardziej niekorzystne oddziaływanie wiatru występuje wtedy, gdy wieje on w kierunku podłużnej osi płyty zamykającej, od ogranicznika wypływu spalin do wylotu kanału powietrze-spaliny. Ponadto głowica komina winna umożliwiać wykonanie płyty zamykającej jako jednej całości z obwodowym płaszczem komina.

Cel ten realizuje głowica komina według wynalazku, która charakteryzuje się tym, że ponad wylotem kanału świeżego powietrza jest umieszczona kierownica, przy czym kierownica kierująca do góry spaliny wychodzące z ogranicznika wypływu spalin jest wyposażona w krawędź natarcia, kierującą spaliny wychodzące z ogranicznika wypływu spalin ponad wylot kanału świeżego powietrza i ponad otwory zasysające ogranicznika wypływu powietrze-spaliny.

W najprostszym rozwiązaniu konstrukcyjnym głowicy kominowej według wynalazku kierownice mają kształt daszkowy z powierzchniami czołowymi otwartymi dla powietrza, przy czym krawędź natarcia stanowi kalenica, a ponadto kierownice przebiegają w kierunku pokrywającym się z poprzeczną osią płyty zamykającej.

Kierownice mają korzystnie w przekroju poprzecznym kształt trójkąta, najkorzystniej równoramiennego, albo też kształt pięciokąta, a ponadto są korzystnie zaopatrzone w otwory umieszczone w ich podstawach, w pobliżu płyty zamykającej.

Z powodu wydłużenia ścian komina w wyniku jego pracy i występujących zmian połączenia ogranicznika wypływu z płytą zamykającą, korzystne jest ruchome połączenie prowadnicy z ogranicznikami wypływu. Z tego powodu kierownica nie jest połączona bezpośrednio z ogranicznikami wypływu, lecz wystaje ponad wylot kanału powietrza zasilającego, tak że na jej zewnętrznej powierzchni powstaje efekt Coanda, powodując przy niekorzystnych kierunkach wiatru wprowadzanie spalin bezpośrednio do otworów zasysających kanału powietrze-spaliny.

W celu uniknięcia tego zjawiska zaleca się, aby wylot kanału świeżego powietrza wystawał ponad kierownicę, powodując kierowanie spalin z ogranicznika wypływu spalin do góry.

Kierownica ma kształt daszkowy, przy czym jej kalenica jest w przybliżeniu równoległa do poprzecznej osi płyty zamykającej. Powierzchnie czołowe prowadnicy są otwarte dla powietrza i umożliwiają wejście świeżego powietrza do przestrzeni, w której znajduje się podstawa wylotu kanału świePL 197 269 B1 żego powietrza. Jako powierzchnię czołową otwartą dla powietrza rozumie się, według wynalazku, nie tylko powierzchnię całkowicie otwartą, lecz także powierzchnię zaopatrzoną w siatkę.

Dla głowicy komina z różnymi kierownicami i dla różnych stosunków wiatru określono procentową wartość recyrkulacji R przez określenie zawartości CO2, według zależności:

R[%] =

CO2 (powietrze zasilające)

-C

CO2 (otoczenie)

CO2 (spaliny)

-C

CO₂ (otoczenie) x100

Według analogicznej formuły określono wartość recyrkulacji w kanale świeżego powietrza.

Na wykresie 1 przedstawiono wartość recyrkulacji R w powietrzu zasilającym w kanale powietrze-spaliny, a na wykresie 2 wartość recyrkulacji R w świeżym powietrzu w kanale świeżego powietrza, w zależności od szybkości wiatru, wynoszącej od 0 m/s (cisza) do 6 m/s, przy różnych kątach kierunku wiatru wynoszących od -30° do +30°.

PL 197 269 B1

Wypływające z kanału spalin spaliny w ilości 40 m³ na godzinę odnoszą się do paleniska o mocy 20 kW i zawierają 10,2% objętościowo CO2. Napływ powietrza następuje pod niekorzystnym kątem w kierunku od kanału spalin do kanału powietrze-spaliny. Kąt natarcia wiatru jest określony w stosunku do płaszczyzny pionowej, przy czym kąt kierunku wiatru od dołu do góry ma wartość ujemną. Pochylenie dachu wynosiło 23°.

Jak wynika z wykresów 1 i 2, także przy bardzo niekorzystnych warunkach wiatrowych, a mianowicie przy wietrze o szybkości od 2 m/s do 3 m/s o skośnym kierunku pod kątem +30° od góry do dołu, udział recyrkulacji w świeżym powietrzu, a także w powietrzu zasilającym osiąga 5%.

Przy pomiarach porównawczych, w czasie których ponad wylotem kanału świeżego powietrza umieszczona była półcylindryczna pokrywa, zmierzony udział recyrkulacji w powietrzu zasilającym w kanale powietrze-spaliny był nie większy od 9%, co wskazuje na wpływ krawędzi kierownicy na zmniejszenie efektu Coanda.

W celu uzyskania możliwie największej przestrzeni poniżej kierownicy, ma ona w przekroju poprzecznym kształt pięciokąta, ponadto ważne jest, aby jej wierzchołek był zaopatrzony w ostrą krawędź, umożliwiającą oderwanie strumienia powietrza od kierownicy. W podstawie kierownicy, w pobliżu płyty zamykającej znajdują się otwory, jak również podstawa kierownicy może być wykonana z siatki. Dzięki temu świeże powietrze przepływa wzdłuż płyty zamykającej i dodatkowo jest doprowadzane do przestrzeni leżącej od strony zawietrznej krawędzi natarcia.

Głowica komina według wynalazku jest uwidoczniona w przykładowych rozwiązaniach konstrukcyjnych na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schemat głowicy komina w widoku z góry; fig. 2 - tę samą głowicę w widoku z boku; fig. 3 - głowicę komina wyposażoną w kierownicę w postaci płyty, w widoku z boku; fig. 4 - głowicę komina z kierownicą mającą przekrój poprzeczny w kształcie trójkąta, w widoku z boku; fig. 5 - głowicę komina z kierownicą mającą przekrój poprzeczny w kształcie równoramiennego trójkąta, w widoku z boku, a fig. 6 - głowicę komina z kierownicą mającą w przekroju poprzecznym kształt pięciokąta, w widoku z boku.

Głowica komina 10 przedstawiona na fig. 1 i 2 jest wyposażona w płytę zamykającą 12, w której są umieszczone obok siebie wylot 14 kanału spalin i wylot 16 kanału powietrze-spaliny, zaś między tymi otwartymi od góry wylotami 14 i 16 znajduje się kanał świeżego powietrza 18. Ponad wylotem kanału 14 spalin jest umieszczony stożkowy ogranicznik 20 wypływu spalin, zaś ponad wylotem kanału 16 powietrze-spaliny - stożkowy ogranicznik 22 wypływu powietrza, zaopatrzony na obwodzie w pobliżu płyty zamykającej 12 w otwór zasysający 24 w postaci cylindrycznej siatki. W kanale 16 powietrze-spaliny znajdującym się wewnątrz kanału 26 powietrza zasilającego jest umieszczony kanał 28 powietrze-spaliny, wskutek czego powietrze zasilające może przepływać swobodnie przez pierścieniowy kanał. Płyta zamykająca 12 ma oś podłużną 30 i oś poprzeczną 32.

Strzałką β jest oznaczony na fig. 1 kąt kierunku wiatru w stosunku do płaszczyzny poziomej, przy czym przy kącie β = 180° kierunek wiatru pokrywa się dokładnie z osią podłużną 30, przechodzącą przez ogranicznik 20 wypływu spalin i przez ogranicznik 22 wypływu powietrze-spaliny.

Strzałką α na figurze 2 jest oznaczony kąt kierunku wiatru w stosunku do płaszczyzny pionowej, przy czym przy kierunku wiatru od góry do dołu kąt α ma wartość dodatnią, zaś przy kierunku wiatru od dołu do góry kąt α ma wartość ujemną.

Figura 3 przedstawia głowicę komina 110, wyposażoną w kierownicę 134, stanowiącą cienką płytę obejmującą wylot kanału 18 powietrza zasilającego i otwór zasysający 24. Płyta ta jest szersza od wylotu kanału 18 powietrza zasilającego i jest zaopatrzona w przelotowe otwory w obszarze ograniczników wypływu 20, 22.

Figura 4 przedstawia głowicę komina 210, wyposażoną w płytę zamykającą 12 z wystającą daszkową kierownicą 234. W przekroju poprzecznym kierownica 234 ma kształt trójkąta, przy czym kalenica jej krawędzi 36, równoległa do poprzecznej osi 32 płyty zamykającej, wytwarza strumień przepływu w kierunku jej osi podłużnej 30.

Figura 5 przedstawia głowicę komina 310, wyposażoną w płytę zamykającą 12 i w wystającą daszkową kierownicę 334, mającą w przekroju poprzecznym kształt trójkąta równoramiennego ostrokątnego, przy czym kalenica jej krawędzi 36, równoległa do poprzecznej osi 32 płyty zamykającej 12, wytwarza strumień przepływu w kierunku osi podłużnej 30 płyty zamykającej 12.

Figura 6 przedstawia głowicę komina 410, wyposażoną w płytę zamykającą 12 z wystającą kierownicą 434, mającą w przekroju poprzecznym kształt pięciokąta, przy czym kalenica jej krawędzi 36, równoległa do poprzecznej osi 32 płyty zamykającej 12, wytwarza strumień przepływu w kierunku osi podłużnej 30 płyty zamykającej 12.

PL 197 269 B1

Widoczne w przekroju poprzecznym ściany boczne 438, 440, prostopadłe w stosunku do górnej powierzchni płyty zamykającej 12, odchylają się do wewnątrz i łącząc się ze sobą tworzą kalenicę.

Claims (6)

1. Głowica komina wyposażona w płytę zamykającą, w której są umieszczone obok siebie otwarte od góry wylot kanału spalin i wylot kanału powietrze-spaliny, zaś między nimi jest umieszczony otwarty od góry wylot kanału świeżego powietrza, a ponadto zaopatrzona w umieszczony ponad wylotem kanału spalin ogranicznik wypływu spalin oraz w umieszczony ponad wylotem kanału powietrze-spaliny ogranicznik wypływu, mający w pobliżu płyty zamykającej otwory zasysające dla powietrza zasilającego, znamienna tym, że ponad wylotem kanału świeżego powietrza (18) jest umieszczona kierownica (234, 334, 434), przy czym kierownica (234, 334, 434) kierująca do góry spaliny wychodzące z ogranicznika wypływu spalin (20) jest wyposażona w krawędź natarcia (36), kierującą spaliny wychodzące z ogranicznika wypływu spalin (20) ponad wylot kanału świeżego powietrza (18) i ponad otwory zasysające (24) ogranicznika (22) wypływu powietrze-spaliny.

2. Głowica według zastrrz. 1, znamienna tym, że czym kierownice (234, 334, 434) mają kształt daszkowy z powierzchniami czołowymi otwartymi dla powietrza, przy czym krawędź natarcia (36) stanowi kalenica, a ponadto kierownice (234, 334, 434) przebiegają w kierunku pokrywającym się z poprzeczną osią (32) płyty zamykającej (12).

3. Gł^ł^\^i(^^ według zas^z. 2, znamienna tym, że kierownice (234, 334) mają w poprzecznym kształt trójkąta.

4. Głowicawedług zas^z. 3, znamienna tym, ze kierownica (334) maw przekrojupoprzecznym kształt trójkąta równoramiennego.

5. Głowicawedług zas^z. 2, znamienna tym, ze kierownica (434) maw przekrΌjupoprzecznym kształt pięciokąta.

6. Głowica według zas^z. 1, znamienna tym, że kierownice (234, 334, 434) są zaopatrzone w otwory umieszczone w ich podstawach, w pobliżu płyty zamykającej (12).