RS1665U1 - Naprava za iskorišćenje toplote dimnih gasova peći na čvrsta goriva - Google Patents

Description

ОБЛАСТ ТЕХНИКЕ НА КОЈУ СЕ ПРОНАЛАЗАК ОДНОСИ

Предмет проналаска, уопштено посматрано спада, у област грејања, а конкретно се односи на направу за искорићење топлоте димних гасова који настају након сагоревања у пећима на чврста горива.

Према Међународној класификацији патената (МКР, 2019) предмет проналаска је разврстан и означен основним класификационим симболом F 24 В 1/183, којим су обухваћени пећи и штедњаци са допунским средствима за грејање воде, нпр. из конвејера који се завршава изнад слоја горива, као и секундарним класификационим симболом, F24B 5/00 којим су дефинисани циркулација ваздуха или димних гасова у пећима или штедњацима или око њих.

ТЕХНИЧКИ ПРОБЛЕМ

Технички проблем који се решава предметним проналаском састоји се у следећем: како конструкцијски решити направу која омогућава искоришћење топлоте димних гасова који по изласку из ложишта пећи одлазе у одводну цев а који иначе садрже велику количину топлоте, која остаје неискоришћена и преко димњака одлази у околни простор, која се при том одликује једноставношћу конструкције, лаком уградљивошћу на све врсте пећи на чврста горива (угаљ, дрво, пелет др.), велике поузданости у раду, са високим еколошким карактеристикама, а да је при том једноставна за руковање и одржавање уз ниску производну цену.

СТАЊЕ ТЕХНИКЕ

Са развојем технологије непрестано је исказивана тенденција да се човеков живот учини лакшим и комфорнијим. Како је грејање један од чинилаца који значајно утиче управо на услове квалитетног начин живљења, то су бројни проналазачи покушавали да проценат искоришћења топлоте сагоревањем чврстих горива учине што већим како би се омогућило квалитетно грејање уз што мање напора, трошкова и очување животне средине. Тако се са дрва и угља као основних сировина за грејање прешло на течна горива, електричну струју и гас који су на известан начин лакши и „чистији“ за складиштење и употребу. Ипак су пећи на чврста горива још увек широко заступљене у великом броју домаћинстава, а руралним срединама оне су такорећи искључива средства грејања. Управо због тога постоји велики број техничких решења која их чине економичнијим и за грејање ефикаснијим, што је остваривано употребом посебних клапни, посебно конструисаним одводним чунковима познатих под комерцијалним називом „штедиша“, специјалних вентила управљаних мануелно и аутоматски, продужавањем одводних чункова и сл. Сви ови уређаји имају углавном сличне недостатке који се огледају у томе што су димензионо велики, недовољно ефикасни захтевају честе интервенције за одржавање и ниског су еколошког нивоа. Оно што је свакако значајно утицало на њихову недовољно широку примену, је њихов естетски изглед јер постојање сплета чунака разведених по стану свакако представља велики проблем за уређење ентеријера.

Прегледом доступне патентне документације и непатентне литературе, односно друге техничке литературе и комерцијалних и пропагандних материјала из предметне области установљено је следеће:

У малом патенту број 1395 објављеном 1312. 2014. приказана је пећ на чврсто гориво са могућношћу бољег искоришћења топлотне енергије у којој може да се регулише проток и усмеравање гасова у телу пећи из одвојеног ложишта ка комплету чункова преко задњег отвора за одвод гасова са регулатором протока гасова и доњег отвора за одвод гасова.

У малом патенту Томашевић Емила и Молнар Ласла број 1470 објављеном 31. 10. 2016. године приказана „Пелетна пећ са гравитационим убацивањем пелета“ коју чине горионик са резервоаром пелета, преко вертикалне усипне цеви са покретљивом виљушкастом зауставом са зупцима, повезаном са ложиштем смештеним у плашту у коју је покретно уметнут пламеник са троделном решетком коју чине коса решетка, вертикална решетка и попречни држач пелета, чији пламен се регулише регулатором пламена учвршћеним помоћу механизма и грејно тело такође израђено од поцинкованог лима, облика слова „П“, заваривањем спојено за плашт које је преко цевастог прикључка спојено са димоводном цеви, којом се постиже висок степен ефикасности грејања заснованог на сагоревању пелета.

У малом патенту број 793 објављеном 17. 8. 2006. године приказана је пећ на чврсто гориво са цевним измењивачима топлоте која има класичну конструкцију кућишта пећи са вратима ложишта, посудом за пепео и отворима за чишћење, при чему је на изласку из ложишта додат цевни измењивач топлоте који се састоји од цеви за потпалу, цеви за одвод димних гасова, цеви за топли ваздух колектора излазних димних гасова и прикључака оџака. Цевни измењивач топлоте преко више аксијално изведених цеви које преузимају топлоту димних гасова врши њено претварање у корисну топлоту тако да она тек након искоришћења кроз излазни прикључак одлази у околну атмосферу.

Посебно се напомиње да је у широкој употреби заступљен велики број различито конструисаних „штедиша“ који су ефикасни у повећању искоришћења некорисних димних гасова али су великог габарита и поред различитих естетских креација нарушавају савремени ентеријер простора за становање.

ИЗЛАГАЊЕ СУШТИНЕ ПРОНАЛАСКА

Суштина проналаска огледа се у томе што је, према идеји аутора, конструисана једноставна направа, лако уградива на све врсте постојећих пећи на чврста горива, без обзира коју врсту горива користе (дрво, угаљ, пелет) и независно од положаја излазног отвора на пећи, било да је изведен са задње стране пећи, бочно или вертикално изнад ложишта, која се притом одликује малим габаритом и чије је повезивање са додатним грејним телима, бојлером, веш машином, сушачем веша или неким другим уређајем који је потребно додатно загревати, остварено цевима мањег пречника које се стандардно користе за циркулацију воде код етажног и централног грејања.

Новост проналаска нарочито је карактерисана конструктивним решењем према коме се за загревање користи топла вода која је топлоту преузела од димних гасова који би иначе након сагоревања чврстог горива у ложишту помоћу чунака и димњака били изведени у околни простор. Значајне су уштеде које се остварују супституцијом електричне енергије која се користи за загревање бојлера као највећег потрошача, а такође и за загревање воде за прање веша у веш машинама, додатним радијаторима и сушачима и др. уређајима у домаћинству који користе топлу воду.

Новост проналаска предствља такође и то што је у кућишту уређаја изведено проточно грејно тело чији главни део према проналаску чини склоп међусобно повезаних конусно обликованих бакарних цевних спирала, међусобно коаксијално позиционираних изведених тако да кроз спољашњи спирални омотач протиче хладна вода, док кроз унутрашњи омотач, протиче топла вода са која се користи за загревање додатних грејних тела.

Предност овакве направе представља начин грејања заснован на принципу етажног грејања који се одликује високим комфором и еколошким карактеристикама јер је грејно тело изведено тако да је потпуно елиминисана могућност појаве дима на саставима пећи са чунком као и на спојевима који иначе повезују „штедише“ или друге грејаче.

Потребно је нагласити да проценат искоришћења енергетске вредности код широко коришћених пећи на чврста горива износи 40:60% (однос корисне и некорисне топлоте), док се уградњом и коришћењем предметног грејача овај однос окреће тако да износи 60:40%, што је свакако значајно повећање и представља велике уштеду.

Свакако да значајну предност остварену коришћењем предметне направе представља смањење температуре дима који из димњака одлази у околни простор које износи до 50% па такав делимично охлађени дим испуњава дозвољене параметре, због чега се може рећи да пећ има значајне еколошке карактеристике.

Поред напред набројаних својстава предметни проналазак се карактерише и са:

- једноставним и ефикасним решењем према коме се топлина дима за загревање користи непосредно по изласку из ложишта када је његова калорична вредност највећа,

- великом поузданошћу оствареном једноставношћу конструкције која притом не захтева посебан ниво знања и обуку за манипулацију и одржавање,

- високим еколошки карактеристикама

- лаком прилагодљивошћу савременим ентеријерским захтевима.

КРАТАК ОПИС СЛИКА И НАЦРТА

У циљу лакшег разумевања проналаска као и због приказивања како се он може остварити у пракси, аутор се само, примера ради, позива на приложене нацрте који се односе на предметну пријаву и где:

- слика 1. представља вертикални пресек предметне направе;

- слика 2. представља склопни изглед предметне направе;

- слика 3. представља шематски приказ пећи са предметном направом;

- слика 4. представља шематски приказ повезивања предметне направе у систем етажног грејања.

ДЕТАЉАН ОПИС ПРОНАЛАСКА

Посматрањем слика приложеног нацрта лако се уочава да се направа према проналаску састоји од кућишта 1 које чине, постоље 2 и плашт 14 са поклопцем 15, израђени од алуминијумског лима са укројеним и пертловањем спојеним горњим ивицама 6, 4 и доњим упуштеним ивицама 3, 5 изведеним тако да у склопу чине, комору за проток дима у којој је смештен проточни измењивач топлоте 18 изведен од две коаксијално позициониране, међусобно спојене конусне бакарене цевне спирале 7, 8, при чему је спољашња цевне спирала 7 већег пречника и служи за довод хладне воде у грејни систем, док унутрашња спирала 8 мањег пречника служи као грејач топле воде која се преко наставка 34 води до потрошача. Постоље 2 изведено је у облику шупљег цилиндра, са по рубу заобљеним дном 9 у чијем средишту је изведен отвор 10 кружног пресека оивичен унутра пресавијеном вертикалном прирубницом 11, пречника сагласног димоводном наставку 13 који повезује отвор за одвод дима из пећи 12 са предметном направом преко кога дим из ложишта одлази у кућиште 1. Спајање плашта 14 са постољем 2 изведено је уметањем горње упуштене ивице 6 постоља у доњу ивицу 5 плашта, а затим је спој на познат начин учвршћен пертловањем. На сличан начин веза између плашта 2 и поклопца 15 остварена је уметањем горње упуштене ивице 4 плашта у доњу ивицу 3 поклопца, након чега је чврста веза, такође остварена најповољније пертловањем. На тај начин је у плашту 2 формирана комора 28 у којој је смештен проточни измењивач топлоте 18 састављен од дводелног лонца 24 и бакарних цевних спирала 7, 8 које омогућавају ефикасну конвекцију топлоте из димних гасова, на воду која се помоћу циркулационе пумпе 36 одводи до потрошача. Најважнији део проточног измењивача топлоте 18 представљају две коаксијално изведене конусне бакарне цевне спирале 7, 8, при чему је спољашња спирала 7 израђена од цеви већег пречника и служи за довод и проток хладне воде, док је унутрашња спирала 8 мањег пречника и служи као грејач топле воде која се преко наставка 34, позиционираног на самом врху спиралног конуса, одводи у систем за грејање. Проточни измењивач топлоте 18 је повезан за постоље 2 помоћу носача 38 чији су доњи крајеви учвршћени за дно 9, а горњи крајеви за сегмент 39 који спаја спољни зид 22 и унутрашњи зид 23 дводелног лонца 24. Спајање пећи и предметне направе остварено је помоћу димоводног наставка 27 провученог кроз отвор 10 изведен на дну постоља 2, при чему је дужина наставка 27 одређена висином држача 29 изведених на задњој страни плашта 14 помоћу којих се предметна направа качи на зид и учвршћује вијцима кроз одговарајуће отворе 30. Потребно је напоменути да потрошачи могу да буду: радијатор за грејање купатила или других просторија, сушач, бојлер или се загрејана вода користи у циљу скраћења рада грејача машине за прање веша, судова и др., при чему количина добијене топлоте зависи од габарита кућишта 1 и дужине и пресека цеви спирала 7, 8.

У циљу што ефикаснијег искоришћења загрејаног дима, према напред дефинисаном техничком проблему, проточни измењивач топлоте 18 је изведен тако да је уз слој 32 жичаног платна, којим се повећава апсорбција топлоте из дима који струји кроз унутрашњост плашта 14, уметнута већа конусна цевна спирала 7, ужим делом, окренутим ка постољу 2, са завршетком 33 повезаним са цевном спиралом 8, док јој је на супротном, ширем горњем крају, непосредно испод доње ивице поклопца 15 изведен завршетак 19, провучен кроз плашт 14 и спојен са прикључком 20 кућне водоводне инсталације, преко кога у грејни систем улази хладна вода. Спољна и унуташња страна веће цевне спирале 7 обложене су слојевима 32, 35 жичаног платана, при чему је слојем 35, истовремено обложена цела површина спољног зида 22 дводелног лонца 24. У простор између спољног зида 22 и унутрашњег зида 23 уметнут је изолациони слој 25, најповољније од камене вуне, уз напомену да се може користити и неки други термоизолациони материјал који поседује својства незапаљивости или самогасивости. Унутрашња страна зида 23 обложена је слојем 26 жичаног платна испод кога је смештена мања цевна спирала 8. Ову спиралу чине: доњи део облика шупље зарубљене купе и интегрално изведен купасти горњи део где је температура највећа са чијег је највишег, последњег намотаја изведен наставак 34 провучен кроз отвор на поклопцу 15 и повезан са прикључком грејне инсталације. Познато је да жичано платно има висок коефицијент конвекције топлоте, а при том је порозно и омогућава несметано струјање дима.

Поклопац 15 изведен је у облику зарубљене купе чији је горњи крај сужен и на његовом врху изведен је димоводни извод 16 у који је уметнут чунак 17 помоћу кога се дим одводи до димњака. У средишном делу поклопца 15 смештен је горњи купасти наставак изолационог слоја 25 који прекрива мањи купасти поклопац 31 испод кога се налази најпре горњи део слоја 26 жичаног платна испод кога је позициониран горњи купасти слој бакарне цевне спирале 8 и на крају горњи наставак слоја 37 жичаног платна.

Начин рада предметне направе је крајње једноставан тако даје могу користити и лица без посебне обуке, а састоји се у следећем: кроз димоводни отвор на пећи 12 дим преко димоводног наставка 27 одлази најпре у постоље 2, где се рачва и једним делом струји уз вертикалне ивице плашта 14 до поклопца 15, а другим делом пролази кроз слојеве 26, 32, 35, 37 жичаног платна где се врши конвекција топлоте и потом, такође кроз отвор у поклопцу 15 одлази до димоводног испуста 16, након чега кроз чунак 17 излази у околни простор. Највећа количина дима директно из пећи 12 одлази у простор оивиченим слојем 37 жичаног платна, ту се задржава извесно време, при чему се највећа конвекција топлоте и загревање мање цевне спирале 8 врши у врху купастог поклопца 31, а затим се делимично враћа према постољу 2 одакле струји навише и на претходно описан начин одлази у околни простор. Како вода кроз обе цевне спирале 7, 8 у фази грејања протиче услед рада циркулационе пумпе 36, то је током процеса ложења пећи остварен непрекидан процес њеног загревања које се захваљујући предметној направи из бескорисног губљења топлоте претвара у корисно загревање потрошача и користи на различите начине.

Потребно је нагласити да пећ успешно врши хлађење дима тако да је проценат 60:40% (однос искоришћене топлоте и неискоришћене топлоте) захваљујући раду проточног измењивача топлоте 18 измењен на 40:60% при чему је проценат искоришћења топлоте дима значајно повећан. Такође је потребно напоменути да је у складу са интенцијама које се данас у свету предузимају у циљу смањења топлоте испуштених гасова из грејних тела у околни простор потребно и обавезно спровести мере којима се топлотни учинак сагорелих гасова смањује за најмање 40% што је овим проналаском у потпуности остварено због чега се поново наглашавају њене еколошке карактеристике. Такође је потребно напоменути да је конструкција предметне направе једноставна, без употребе вентилатора, процесне електронике, посебних дозатора, сигурносних вентила и др. што знатно олакшава, не само одржавање већ и њено руковање, чиме је у потпуности испуњен дефинисан технички проблем.

НАЧИН ИНДУСТРИЈСКЕ ИЛИ ДРУГЕ ПРИМЕНЕ ПРОНАЛАСКА

Индустријска израда предметног проналаска апсолутно је могућа у металопрерађивачким фабрикама или добро опремљеним металопрерађивачким радионицама на основу радионичке документације коју стручњаци из предметне области могу да ураде коришћењем нацрта и описа из предметне пријаве.

Проналазак је погодан за серијску производњу, а његова примена је успешно на прототиповима потврђена како у домаћинствима тако и у радним просторима различитих запремина, при чему се променом снаге пећи једноставном регулацијом интензитета пламена односно загревања ваздуха у горионику постиже жељени ефекат преузимања топлоте од загрејаног дима.

Направа према овом проналаску успешно се примењује код свих постојећих класичних пећи, камина и каљевих пећи а уз незнатне измене које не излазе из оквира заштите проналазак је примењив и код котлова за етажно грејање.

Због своје једноставности у манипулацији и одржавању посебно се препоручује за употребу у домаћинствима код којих је изражена потреба за једноставним руковањем грејним телима.

Посебно се наглашава да је због малих димензија примењива као резервни начин загревања котлова и других грејних тела предвиђених за све врсте чврстих горива, посебно се њиме ефикасно супституишу грејачи у случајевима када дође до прекида у снабдевању нафтом, струјом и сл.

Claims (2)

ПАТЕНТНИ ЗАХТЕВИ

1. Направа за искоришћење топлоте димних гасова пећи на чврста горива, назначена тиме, што је у кућиште (1) које чине, постоље (2) и плашт (14) са поклопцем (15) изведена комора (28) у којој је смештено проточни измењивач топлоте (18) које чини дводелни лонац (24) и две коаксијално позициониране, међусобно спојене конусне бакарене цевне спирале (7, 8), при чему је спољашња спирала (7) већег пречника, док је унутрашња спирала (8) мањег и на њој је изведен наставак (34) позициониран на самом врху спиралног конуса, и тиме што је постоље (2) изведено у облику шупљег цилиндра, са по рубу заобљеним дном (9) у чијем средишту је изведен отвор (10) кружног пресека оивичен унутра пресавијеном вертикалном прирубницом (11), пречника сагласног димоводном наставку (13), и тиме што је проточни измењивач топлоте (18) повезан за постоље (2) помоћу носача (38) чији су доњи крајеви учвршћени за дно (9), а горњи крајеви за сегмент (39) који спаја спољни зид (22) и унутрашњи зид (23) дводелног лонца (24), и тиме што су на задњој страни плашта (14) изведени држачи (29).

2. Направа за искоришћење топлоте димних гасова пећи на чврста горива, према захтеву 1, назначена тиме, проточни измењивач топлоте (18) изведен тако даје уз слој (32) жичаног платна, уметнута већа конусна цевна спирала (7), ужим делом, окренутим ка постољу (2), са завршетком (33) повезаним са цевном спиралом (8), док јој је на супротном, ширем горњем крају, непосредно испод доње ивице поклопца (15) изведен завршетак (19), провучен кроз плашт (14) и спојен са прикључком (20) кућне водоводне инсталације, и тиме што је спољна и унуташња страна веће цевне спирале (7) обложене слојевима (32, 35) жичаног платана, при чему је слојем (35), истовремено обложена цела површина спољног зида (22) дводелног лонца (24), и тиме што је у простор између спољног зида (22) и унутрашњег зида (23) уметнут је изолациони слој (25), најповољније од камене вуне, док је унутрашња страна зида (23) обложена је слојем (26) жичаног платна испод кога је смештена мања цевна спирала (8) коју чине доњи део облика шупље зарубљене купе и интегрално изведен купасти горњи део на коме је изведен наставак (34) провучен кроз отвор на поклопцу (15) и повезан са прикључком грејне инсталације, и тиме што је поклопац (15) изведен у облику зарубљене купе чији је горњи крај сужен и на његовом врху изведен је димоводни извод (16) у који је уметнут чунак (17), док је у средишном делу поклопца (15) смештен горњи купасти

наставак изолационог слоја (25) који прекрива мањи купасти поклопац (31) испод кога се налази најпре горњи део слоја (26) жичаног платна испод кога је позициониран горњи купасти слој бакарне цевне спирале (8) и на крају горњи наставак слоја (37) жичаног платна.