RS57268B1

RS57268B1 - Toploizmenjivačka cev i zagrevni kotao sa takvom toploizmenjivačkom cevi

Info

Publication number: RS57268B1
Application number: RS20180648A
Authority: RS
Inventors: Markus Walter Teilan
Original assignee: Hoval Ag
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2018-08-31
Also published as: CN108426478A; CN106370042A; RS61336B1; KR101956378B1; NZ721569A; US20170023276A1; CN108426478B; HUE052530T2; UA117507C2; ES2847858T3; RU2018105848A; HK1252095A1; AU2017245359A1; AU2017245359B2; RU2016130039A; EP3301378B1; RU2018105848A3; RU2647012C2; CN106370042B; JP2017026301A

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na toploizmenjivačku cev zagrevnog kotla, određenije kondenzacionog kotla, sa karakteristikama nezavisnog patentnog zahteva 1. Isto tako, ovaj pronalazak odnosi se na zagrevni kotao, određenije kondenzacioni kotao, za zagrevanje zagrevne vode u zagrevnom toku, koji ima kućište koje ograničava prostor za zagrevnu vodu i koji ima komoru za sagorevanje ispred prostora za zagrevnu vodu.

[0002] Takav zagrevni kotao tipa opisanog gore, kako ga za prodaju nudi prijavilac, može da radi kao kondenzacioni kotao sagorevanjem gasa ili sagorevanjem tečnosti (lož ulje, kerozin ili slično). U takvom kondenzacionom kotlu, izduvni gasovi hlade se do kondenzacije vlage izduvnih gasova, kako bi se koristila toplota kondenzovanja. Preduslov za to je da zagrevni kotao ili kondenzacioni kotao radi na temperaturi zagrevne vode koja je niža na kraju puta izduvnih gasova kroz zagrevni kotao od temperature tačke kondenzovanja izduvnih gasova. Cilj je da se na najkraćem mogućem putu izduvnih gasova kroz vodom hlađene toploizmenjivačke cevi zagrevnog kotla izduvni gasovi hlade od visoke ulazne temperature na između temperature tačke kondenzovanja i povratnog toka zagrevne vode koja vlada u zagrevnom kotlu. Za ovu svrhu poznate su toploizmenjivačke cevi, pri čemu je toploizmenjivačka cev tipa opisanog na početku, na primer, poznate iz EP 0752088 A1 i EP 2781873 A1. Dokument EP 2 781873 A1 prikazuje karakteristike preambule nezavisnog patentnog zahteva 1. Ovaj pronalazak ima za cilj da obezbedi rešenje kojim se obezbeđuje toploizmenjivačka cev kao i zagrevni kotao na konstrukciono jednostavan i ekonomičan način, koji omogućava još veći kapacitet prenosa toplote sa izduvnih gasova na zagrevnu vodu u zagrevnom kotlu.

[0003] U toploizmenjivačkoj cevi tipa navedenog na samo početku, cilj se postiže prema ovom pronalasku tako što je najmanje jedan sužavajući element poprečnog preseka obrazovan kao cevni umetak u obliku mlaznice koji se umeće u drugi podužni deo spoljašnje cevi. Profilisani umetak se, u ovom slučaju, isključivo postavlja unutar prvog podužnog dela.

[0004] Isto tako, u zagrevni kotao tipa navedenog na samo početku, cilj se postiže prema ovom pronalasku tako što je najmanje jedna toploizmenjivačka cev prema patentnom zahtevu 1, koja vodi od komore za sagorevanje i pruža se kroz prostor za zagrevnu vodu, postavljena unutar kućišta. U ovom slučaju, moguće je predvideti najmanje jednu toploizmenjivačku cev za veoma male kapacitete od približno 10 kW, dok će u većini slučajeva primene biti izvedeno više toploizmenjivačkih cevi. Najmanje jedna toploizmenjivačka cev može, na primer, da se prostire vertikalno ili, takođe, horizontalno kroz prostor za zagrevnu vodu, pri čemu je takođe moguće predvideti bilo koji drugi ugao između 90° (vertikalno) i 0° (horizontalno).

[0005] Prednosti i odgovarajući primeri izvođenja i dalja poboljšanja ovog pronalaska rezultuju iz zavisnih patentnih zahteva.

[0006] Ovaj pronalazak obezbeđuje toploizmenjivačku cev kao i zagrevni kotao koji ima više takvih toploizmenjivačkih cevi, pri čemu se svaki karakteriše funkcionalno odgovarajućom konstrukcijom i ima jednostavnu i ekonomičnu konstrukciju. Toploizmenjivačke cevi poznate iz stanja tehnike imaju problem da vrući izduvni gasovi struje kroz toploizmenjivačku cev od njenog ulaza ka njenom izlazu i tako se hlade. Prateća i značajna redukcija zapremine izduvnih gasova rezultuje tako što su brzina protoka i turbulencija značajno redukovane do dostizanja izlaza toploizmenjivačke cevi, što nepogodno utiče na efikasnost prenosa toplote. Nasuprot tome, ovaj pronalazak povećava, najmanje jednim sužavajućim elementom poprečnog preseka koji sužava presek protoka spoljašnje cevi, gubitka pritiska uzvodno od sužavajućeg elementa poprečnog preseka, takođe između komore za sagorevanje i sužavajućeg elementa poprečnog preseka, pri čemu se prema ovom pronalasku značajno više energije može preneti u komoru za sagorevanje i u drugi podužni deo toploizmenjivačke cevi pre sužavajućeg elementa poprečnog preseka. U podužnom delu pre sužavajućeg elementa poprečnog preseka, brzina protoka izduvnog gasa ozbiljno se povećava smanjenjem preseka protoka, pri čemu se, pored toga, može povećati prenos toplote a, time, energetska efikasnost izduvnih gasova. U podužnom delu nizvodno od suženja preseka protoka, tj. nizvodno od sužavajućeg elementa poprečnog preseka, izduvni gas se ponovo širi i sprovodi se u podužni deo spoljašnje cevi sa profilisanim umetkom. Koristeći veoma veliku površinu rebara profilisanog umetka koja se pružaju podužnim pravcem toploizmenjivačke cevi, izduvni gas se hladi do ispod tačke kondenzovanja u prvom podužnom delu spoljašnje cevi, što ima povoljan uticaj na tehnologiju kondenzacionog kotla i, na taj način, na efikasnost zagrevnog kotla. Prednosti ovog pronalaska, koje se dobijaju toploizmenjivačkom cevi i zagrevnim kotlom opremljenim sa njima, mogu se opisati na sledeći način. U poređenju sa toploizmenjivačkim cevima koje nemaju suženje, povećan gubitak pritiska uzvodno od suženja rezultuje u poboljšanom prenosu toplote u komori za sagorevanje i na ulazu toploizmenjivačke cevi. Osim toga, povećanje brzine protoka u oblasti suženja a, određenije, nizvodno od suženja rezultuje u poboljšanom prenosu toplote, jer se laminarni protok pre suženja, kroz sužavajući element poprečnog preseka, pretvara u turbulentni protok nizvodno od suženja. Konačno, povećavanje površine prenosa toplote pomoću rebara profilisanog umetka uzrokuje, u prvom podužnom delu toploizmenjivačke cevi, redukovanu brzinu protoka nizvodno od suženja i dovodi do niskih temperatura izduvnih gasova, što dodatno doprinosi poboljšanju prenosa toplote na zagrevnu vodu.

[0007] U jednom primeru izvođenja ovog pronalaska , za toploizmenjivačku cev prema ovom pronalasku, pokazalo se kao optimalno da aksijalna dužina prvog podužnog dela odgovara najmanje 2 puta aksijalnoj dužini drugog podužnog elementa. U alternativnom primeru izvođenja, aksijalna dužina drugog podužnog dela može da bude veća od aksijalne dužine prvog podužnog dela.

[0008] U poželjnom primeru izvođenja, ovaj pronalazak obezbeđuje da profilisani umetak obuhvata cevasto telo obrazovano od najmanje dva elementa oklopa, od kojih svaki ima poprečni presek kružno oblikovane sekcije. Ovaj primer izvođenja omogućava povoljne toploizmenjivačke cevi i koje se proizvode jednostavnim proizvodnim postupkom.

[0009] Posebno je pogodno, u primeru izvođenja toploizmenjivačke cevi prema ovom pronalasku, da cevasto telo obuhvata dva elementa oklopa, koji su na njihovim kontaktnim podužnim ivicama obrazovani sa udubljenjima oblika žleba i rebrastim ispupčenjima i, zbog toga, zaptivno međusobno ulaze u zahvat, pri čemu su ta dva elementa oklopa izvedena na svojim unutrašnjim stranama sa rebrima, koja se pružaju u svetlom poprečnom preseku cevastog tela i pružaju u podužnom pravcu spoljašnje cevi, tako da svaki element oklopa sa svojim rebrima čini profil otvoren na jednom kraju. Ovaj primer izvođenja elemenata oklopa kao dva poluoklopa sa rebrima koji čine profil otvoren na jednom kraju, jednostavan je i ekonomičan za proizvodnju, na primer, ekstruzijom.

[0010] Jedan primer izvođenja toploizmenjivačke cevi prema ovom pronalasku obezbeđuje da su dva elementa oklopa svaki obrazovan sa zaptivnim žlebom na jednoj podužnoj ivici, a na drugoj podužnoj ivici sa zaptivnim rebrom komplementarnim obliku zaptivnog žleba. Ovim primerom izvođenja zaptivanja tipa lavirinta sprečava se u prvom podužnom delu spoljašnje cevi formiranje procepa kroz koji mogu da prodru izduvni gas ili kondenzat između profilisanog umetka i spoljašnje cevi i da dovedu do korozije.

[0011] Jednostavna i ekonomična proizvodnja toploizmenjivačke cevi prema ovom pronalasku obuhvaćena je u primeru izvođenja ovog pronalaska, gde je najmanje jedan sužavajući element poprečnog preseka izrađen kao cevasti umetak konstruisan kao vrsta mlaznice koja se umeće u spoljašnju cev u njenom drugom podužnom delu. Na taj način, spoljašnja cev ne mora da se preoblikuje uzimajući u obzir utisnuća ili udubljenja za suženje poprečnog preseka. Umesto toga, prilično je dovoljno da se proizvede zasebni sužavajući element poprečnog preseka sa prečnikom koji je prilagođen unutrašnjem prečniku spoljašnje cevi, koji zatim može da se umetne zajedno sa profilisanim umetkom u spoljašnju cev prilikom montaže ili isporuke toploizmenjivačke cevi.

[0012] U daljem primeru izvođenja, ovaj pronalazak obezbeđuje spoljašnju cev koja je izrađena od legure metala, poželjno čelika, a profilisani umetak izrađen je od aluminijuma. Zahvaljujući izboru materijala protiv kondenzata izduvnog gasa, spoljašnja cev je otporna na koroziju u kiseloj i alkalnoj sredini a, opet, može se zavariti na svojim krajevima u cevastim osnovama ili cevastim pločama koje odvajaju prostor za zagrevnu vodu koji okružuje toploizmenjivačke cevi, s jedne strane, od komore za sagorevanje a, s druge strane, od kolektora izduvnih gasova zagrevnog kotla koji je smešten ispod prostora za zagrevnu vodu.

[0013] Konačno, da bi se povećala efikasnost prenosa toplote, ovaj pronalazak predviđa da je drugi podužni deo spoljašnje cevi koja ima najmanje jedan sužavajući element poprečnog preseka postavljen između komore za sagorevanje i prvog podužnog dela spoljašnje cevi. Na ovaj način, sužavajući element poprečnog preseka toploizmenjivačke cevi utiče na protok izduvnih gasova u oblasti njegovog ulaza i povećava brzinu protoka kao i turbulenciju u toploizmenjivačkoj cevi.

[0014] Podrazumeva se da se prethodno navedene karakteristike i one koje će tek biti opisane u nastavku mogu koristiti ne samo u odgovarajućoj specificiranoj kombinaciji, već i u ostalim kombinacijama ili same, bez odstupanja od obima ovog pronalaska. Obim ovog pronalaska definisan je samo patentnim zahtevima.

[0015] Dalji detalji, karakteristike i prednosti ovog pronalaska sagledavaju se iz sledećeg opisa uz poziv na nacrt u kome je kao primer prikazano poželjan primer izvođenja ovog pronalaska. Nacrt prikazuje:

FIG.1 prikazuje zagrevni kotao prema ovom pronalasku u pogledu iz perspektive;

FIG.2 prikazuje dalji izgled iz perspektive zagrevnog kotla sa delimično izostavljenim kućištem;

FIG.3 je jednodelni prikaz toploizmenjivačke cevi zagrevnog kotla u pogledu iz perspektive;

FIG.4 prikazuje izgled preseka toploizmenjivačke cevi prema ovom pronalasku;

FIG.5 prikazuje izgled iz perspektive toploizmenjivačke cevi prema ovom pronalasku;

FIG.6 prikazuje bočni presek toploizmenjivačke cevi po jednoj ravni cevi;

FIG.7 prikazuje dalji bočni presek toploizmenjivačke cevi po drugoj ravni cevi;

FIG.8 je uvećani prikaz jednog podužnog dela toploizmenjivačke cevi sa FIG.6;

FIG.9 prikazuje još jedan uvećani izgled podužnog dela toploizmenjivačke cevi sa FIG.7;

FIG.10 prikazuje poprečni presek toploizmenjivačke cevi u jednom aksijalnom položaju;

FIG.11 prikazuje dalji poprečni presek toploizmenjivačke cevi u drugom aksijalnom položaju;

FIG.12 prikazuje poprečni presek toploizmenjivačke cevi u položaju prikazanom na FIG.10, pri čemu je identifikovan poprečni presek protoka; i

FIG.13 prikazuje izgled iz perspektive toploizmenjivačke cevi, pri čemu je oblast sužavajućeg elementa poprečnog preseka prikazana kao izgled dela.

[0016] FIG.1 prikazuje kućište 1 zagrevnog kotla 2 u pogledu iz perspektive, pri čemu je na FIG.2 kućište 1 delimično izostavljeno da bi se imao bolji uvid u unutrašnjost kućišta 1. Zagrevni kotao 2 služi za zagrevanje zagrevne vode zagrevnog toka koji nije bliže prikazan, a koji može biti izveden kao kondenzacioni kotao. Kućište 1 uključuje prostor 3 za zagrevnu vodu i dalje obuhvata lonasto ili konkavno izvedenu komoru 4 za sagorevanje, koja je postavljena iznad prostora 3 za zagrevnu vodu i koja je opremljena neprikazanim gorionikom. Na dnu komore 4 za sagorevanje postavljen je izmenjivač toplote koji obuhvata više toploizmenjivačkih cevi 5, koje prolaze kroz prostor 3 za zagrevnu vodu i zalaze u komoru za sabiranje izduvnog gasa, koja nije nigde prikazana. Toploizmenjivačke cevi 5 se konsekventno izdižu od poda komore 4 za sagorevanje i prostiru se u prikazanom primeru izvođenja suštinski vertikalno kroz prostor 3 za zagrevnu vodu, pri čemu se alternativno može zamisliti arbitrarni ugao između 0° za horizontalni tok i 90° za vertikalni tok toploizmenjivačkih cevi 5 u prostoru za zagrevnu vodu. Toploizmenjivačke cevi 5 svojim spoljašnjim oblastima odaju toplotu zagrevnoj vodi koja struji oko njih čime se njihova toplota prenosi u prostoru 3 za zagrevnu vodu, pri čemu postoji pad temperature u toploizmenjivačkim cevima 5 tako što temperatura u gornjem području prevazilazi temperaturu u donjem području. U prostor za zagrevnu vodu zalaze konektori 6 odnosno 7 povratnog toka preko kojih se uvodi zahlađena voda u povratnom toku različitih zagrevnih tokova u prostor 3 za zagrevnu vodu. Zagrevni tok povezan sa konektorom 6 povratnog toka služi na primer za zagrevanje potrošne vode i on takođe ima visoku povratnu temperaturu, dok je donji konektor 7 povratnog toka povezan na primer sa zagrevnim tokom podnog grejanja, koji takođe ima relativno nižu povratnu temperaturu. Zagrejana zagrevna voda za zagrevne tokove izuzima se preko gornjeg napojnog konektora 8.

[0017] FIG.2 prikazuje toploizmenjivačke cevi 5 koje su u svojim gornjim oblastima izvedene sa udubljenjima ili respektivno sa okružujućim udubljenjem 9. Jedna toploizmenjivačka cev 5 prema ovom pronalasku prikazana je detaljnije u svom izgledu iz perspektive na FIG.3. Kao što se može primetiti, toploizmenjivačka cev 5 ima spoljašnju cev 10 kroz koju tokom rada zagrevnog kotla 2 prolaze izduvni gasovi od loženja kotla, a koja je sa spoljne strane okružena zagrevnom vodom, a profilisani umetak 11 u skolpljenom stanju umetnut je u spoljašnju cev 10. U primernom izvođenju, spoljašnja cev 10 izrađena je od legure metala, poželjno čelika. Za povećanje unutrašnje površine spoljašnje cevi 10, po njenom podužnom pravcu 12, profilisani umetak 11 obuhvata rebra 14 i u toplotno provodnom kontaktu je sa spoljašnjom cevi 10, pri čemu je radi poboljšanja prenosa toplote, profilisani umetak 11 izrađen od aluminijuma.

[0018] U prikazanom primeru izvođenja, profilisani umetak 11 obuhvata cevasto telo koje je obrazovano od dva elementa 15, 16 oklopa. Ta dva elementa 15, 16 oklopa svaki imaju polukružni poprečni presek. Takođe se može zamisliti jednodelni profilisani umetak 11 koji, međutim, ne bi mogao da se proizvede na isplativ način. Iz tog razloga, pre se teži najmanje dvodelnom profilisanom umetku 11, čiji su elementi oklopa oblikovani kao sektor kruga radi obrazovanja zatvorenog profilisanog umetka 11. Prema ovom primeru izvođenja, cevasto telo tako obuhvata dva elementa 15, 16 oklopa koji su na njihovim kontaktnim podužnim ivicama 17 izvedeni sa udubljenjima 18 oblika žleba i rebrastim ispupčenjima 19 i, zbog toga, zaptivno ulaze u međusobni zahvat, kako je prikazano u uvećanom detaljnom izgledu na FIG.

4. Dva elementa 15, 16 oklopa izvedena su na svojim unutrašnjim stranama sa rebrima 14, koja se pružaju u svetlom poprečnom preseku cevastog tela i pružaju u podužnom pravcu 12 spoljašnje cevi 10, a svaki element 15, 16 oklopa sa svojim rebrima 14 čini profil otvoren na jednom kraju. Određenije, ta dva elementa 15, 16 oklopa konstruisana su respektivno na jednoj podužnoj ivici 12 sa udubljenjem 18 koje služi kao zaptivni žleb, a na drugoj podužnoj ivici 12 sa zaptivnim rebrom koje zalazi u zaptivni žleb, a koje je ispupčenje 19. Profilisani umetak 11 sastavljen od dva elementa 15, 16 oklopa naslanja se celom svojom obimnom površinom direktno na spoljašnju cev 10 i izrađen je sa spoljnim prečnikom koji je neznatno manji od unutrašnjeg prečnika spoljašnje cevi 10 tako da se profilisani umetak 11 može lako smestiti u spoljašnju cev 10.

[0019] Kako se može primetiti na FIG.3, spoljašnja cev 10 i profilisani umetak 11 imaju različite aksijalne dužine, koje su prikazane na FIG.6 i 7 koje prikazuju različite bočne izglede toploizmenjivačke cevi 5 prema ovom pronalasku, dok je jedna toploizmenjivačka cev 5 prikazana na FIG.5, gde je profilisani umetak 11 umetnut u spoljašnju cev 10 i ne može se videti od spolja.

[0020] Sa FIG.6 može se zaključiti da aksijalna dužina 20 spoljašnje cevi 10 idealno odgovara 1,5 puta aksijalne dužine 21 profilisanog umetka 11, pri čemu se može predvideti da aksijalna dužina 20 spoljašnje cevi odgovara 1,3 puta ili 1,7 puta aksijalne dužine 21 profilisanog umetka 11. Različite aksijalne dužine 20, 21 spoljašnje cevi 10 i profilisani umetak 11 obezbeđuju da je spoljašnja cev 10 podeljena na dva podužna dela. U tom slučaju, prvi podužni deo 22 spoljašnje cevi 10 izrađen je u obliku cilindra, glatkih zidova. Drugi podužni deo 23 spoljašnje cevi 10 obuhvata najmanje jedan sužavajući element 24 poprečnog preseka koji sužava poprečni presek strujanja. U tom slučaju, profilisani umetak 11 pruža se isključivo preko prvog podužnog dela 22 spoljašnje cevi 10. To dovodi do toga da, u prikazanom primeru izvođenja, aksijalna dužina 25 prvog podužnog dela 22 odgovara najmanje 2 puta aksijalne dužine 26 drugog podužnog dela 23. U veoma specijalnim slučajevima primene, takođe je moguće imati alternativni odnos dužine u kojem je aksijalna dužina 26 drugog podužnog dela 23 veća od aksijalne dužine 25 prvog podužnog dela 22.

[0021] Pozivajući se na FIG.6 može se videti da profilisani umetak 11 nije poravnat sa spoljašnjom cevi 10, već je mali deo umetnut u spoljašnju cev 10 tako da profilisani umetak 11 potpuno ulazi u spoljašnju cev 10 i, određenije, ulazi u prvi podužni deo 22. Štaviše, sa FIG.6 zajedno sa FIG.2 može se zaključiti da su drugi podužni delovi 23 respektivnih spoljašnjih cevi 10, koji imaju sužavajući element 24 poprečnog preseka, smešteni između komore 4 za sagorevanje i respektivnih prvih podužnih delova 22 odgovarajućih spoljašnjih cevi 10. U skladu sa tim, respektivni sužavajući element 24 poprečnog preseka smešten je direktno iza komore 4 za sagorevanje.

[0022] U tom slučaju, sužavajući element 24 poprečnog preseka može biti izrađen kao cevasti umetak konstruisan kao vrsta mlaznice koja se umeće u drugi podužni deo 23 spoljašnje cevi 10. Iz ovog razloga, spoljašnja cev 10 bila bi kontinulano obrazovana sa glatkim zidovima prvog i drugog podužnog dela 22, 23. Nasuprot tome, u prikazanom primeru izvođenja, drugi podužni deo 23 spoljašnje cevi 10 ima useke ili udubljenja 9.

[0023] Kombinovanim pozivanjem na FIG.6 do 13, oblik sužavajućeg elementa 24 poprečnog preseka detaljnije je opisan u nastavku. S tim u vezi, poprečni presek spoljašnje cevi 10 podeljen je prema FIG.6, 7 i 10 po jednoj prvoj ravni 27 cevi i po jednoj drugoj ravni 28 cevi koja je upravna na prvu ravan 27 cevi.

U tom slučaju, FIG.6 prikazuje izgled preseka duž prve ravni 27 cevi, dok FIG.7 prikazuje izgled preseka duž druge ravni 28 cevi. Kao što se može videti na FIG.6 do 13, sužavajući element 24 poprečnog preseka obuhvata dva prva useka ili udubljenja 29, 30 koja su obrazovana u zidu drugog podužnog dela 23 spoljašnje cevi 10. Određenije, prva udubljenja 29, 30 upresovana su u zid drugog podužnog dela 23 tako da prva udubljenja 29, 30 predstavljaju konkavna ili ka unutra zakrivljena udubljenja. Dva prva udubljenja 29, 30 smeštena su dijametralno naspramno jedan drugom i konstruisana kao odraz u ogledalu u odnosu na ravan 27 cevi. Između dva prva udubljenja 29, 30, obrazovan je prvi protočni procep 31 (videti FIG.8) koji iznosi između 2% i 3% prečnika 32 (videti FIG.6) spoljašnje cevi 10, kao uvećanje isečka A sa FIG.6 prikazano na FIG.8. Kako bi se obrazovala prva udubljenja 29, 30, zid spoljašnje cevi 10 tačkasto se upresuje sa obe strane cevi, tako da nastanu ka unutra zakrivljena udubljenja, u tački najmanjeg rastojanja, koja obrazuju prvi protočni procep 31. U tom slučaju, zid se deformiše za udubljenja 29, 30 duž aksijalne dužine 33 (videti FIG.9) koja odgovara 0,4 puta aksijalne dužine 26 drugog podužnog dela 23, pri čemu se takođe može predvideti aksijalna dužina 33 koja odgovara 0,3 puta do 0,5 puta aksijalne dužine 26. Zbog toga, zid na ovoj aksijalnoj dužini 33 deformacije upresovan je ukupno za prva udubljenja 29, 30 tako da zid duž aksijalne dužine 33 ima maksimalni prečnik 34 za prva udubljenja 29, 30 koji odgovara 0,6 puta prečnika 32 spoljašnje cevi 10 glatkih zidova, pri čemu se takođe može predvideti maksimalni prečnik 34 koji odgovara 0,5 puta do 0,7 puta prečnika 32 spoljašnje cevi 10 glatkog zida.

FIG.7 i 9 dalje prikazuju druga udubljenja 35, 36, pri čemu je aksijalna dužina 33 deformacije za prva udubljenja 29, 30 i za druga udubljenja 35, 36 u idealnom slučaju identična i,iz tog razloga, prikazana je samo na FIG.9. Međutim, aksijalna dužina deformacije takođe se može razlikovati za prva i druga udubljenja. Na FIG.7, je pored pored profilisanog umetka 11 dalje prikazan aksijalni deo F-F koji je prikazan na FIG.11, a takođe je prikazana spoljašnja cev 10 kao i oba elementa 15, 16 oklopa koji obrazuju profilisani umetak 11. Oba druga udubljenja 35, 36 zajedno sa oba prva udubljenja 29, 30 obrazuju sužavajući element 24 poprečnog preseka, pri čemu su prva udubljenja 29, 30 konstruisana različito od drugih udubljenja 35, 36. Oba druga udubljenja 35, 36 takođe su smeštena dijametralno naspramno jedno drugom i konstruisana kao odraz u ogledalu u odnosu na drugu ravan 28 cevi. Druga udubljenja 35, 36 takođe su upresovana u zid drugog podužnog dela 23 tako da predstavljaju konkavna ili ka unutra zakrivljena udubljenja. Između dva druga udubljenja 35, 36, obrazuje se drugi protočni procep 37 koji je veći od prvog protočnog procepa 31 i koji iznosi između 18% i 22% prečnika 32 (videti FIG.6) spoljašnje cevi 10, kao uvećanje isečka B sa FIG.7 prikazano na FIG.9. I ovde takođe, kako bi se obrazovala druga udubljenja 35, 36, zid spoljašnje cevi 10 tačkasto se upresuje sa obe strane cevi, tako da nastanu ka unutra zakrivljena udubljenja, u tački najmanjeg rastojanja, koja u tački njihovog najmanjeg rastojanja obrazuju drugi protočni procep 37. Zid je deformisan za udubljenja 35, 36 duž aksijalne dužine 33 (videti FIG.9), koja takođe odgovara 0,4 puta aksijalne dužine 26 drugog podužnog dela 23, pri čemu je takođe moguća aksijalna dužina 33 koja odgovara 0,3 do 0,5 puta aksijalne dužine 26. Za proizvodnju drugog useka ili udubljenja 35, 36, zid na ovoj aksijalnoj dužini 33 upresovan je ukupno tako da zid duž aksijalne dužine 33 ima maksimalni prečnik 38 za druga udubljenja 35, 36 koji odgovara 0,55 puta prečnika 32 glatkog zida spoljašnje cevi 10, pri čemu je takođe moguć maksimalni prečnik 38 koji odgovara 0,45 puta do 0,65 puta prečnika 32 glatkog zida spoljašnje cevi 10.

[0024] Prethodno izvođenje prvih udubljenja 29, 30 i drugih udubljenja 35, 36 koja rezultuju u preseku 39 protoka, koji je prikazan na FIG.10 kao šrafirana ravan koja označava profilisani umetak 11 obrazovan elementima 15, 16 oklopa, a na FIG.12 je prikazan kao crno ofarbana oblast. Budući da su i prva i druga udubljenja 29, 30, 35, 36 obrazovana na istom aksijalnom položaju drugog podužnog dela 23 spoljašnje cevi 10, što znači da se i prva i druga udubljenja 29, 30, 35, 36 pružaju duž iste aksijalne dužine 33, presek 39 protoka drugog podužnog dela 23 spoljašnje cevi 10, koji je obrazovan prvim i drugim udubljenjima 29, 30, 35, 36, ima poprečni presek H-oblika. FIG.13 prikazuje spoljašnju cev 10 na kojoj je deo cevi koji počinje od H-oblikovanog poprečnog preseka izostavljen tako da je presek 39 protoka konstruisan u obliku slova H radi lakog prepoznavanja.

[0025] U toploizmenjivačkoj cevi 5 prema ovom pronalasku, sužavajući element 24 poprečnog preseka spoljašnje cevi 10 prikazuje dva-puta simetrično konstruisanje sužavanja koje sprečava nedostatke poznate iz povezanog stanja tehnike. Nedostatak toploizmenjivačkih cevi poznatih iz povezanog stanja tehnike je taj da vreli izduvnih gasovi prolaze kroz toploizmenjivačku cev od njenog ulaza do njenog izlaza i hlade se ovim strujanjem. Prateća i značajna redukcija zapremine izduvnih gasova rezultuje tako što su brzina protoka i turbulencija značajno redukovane do dostizanja izlaza toploizmenjivačke cevi, što nepogodno utiče na efikasnost prenosa toplote. Ovaj pronalazak poboljšava prenos toplote jer se brzina protoka i turbulencija u toploizmenjivačkoj cevi 5 prema ovom pronalasku povećavaju kao posledica sužavajućeg dela 24 poprečnog preseka. Useci ili udubljenja 29, 30, 35, 36 povećavaju gubitak pritiska u uzvodno smeštenoj oblasti pre useka ili udubljenja 29, 30, 35, 35. Na ovaj način, moguće je preneti značajno više energije u komoru 4 za sagorevanje i u cevastu sekciju toploizmenjivačke cevi 5 pre udubljenja 29, 30, 35, 36. U oblasti udubljenja 29, 30, 35, 36, suženje značajno povećava brzinu protoka, čime se prenos toplote i, iz ovog razloga, korišćenje energije takođe povećavaju. U oblasti nakon udubljenja 29, 30, 35, 36, na taj način iza suženja, izduvni gas se ponovo širi i sprovodi se u sekciju koja ima profilisani umetak 11. Koristeći veoma veliku površinu rebara 14 profilisanog umetka 11, izduvni gas se ovde hladi ispod tačke kondenzovanja i, prema tome, promoviše prednost u tehnologiji kondenzacionog kotla.

[0026] Suštinske prednosti ovog pronalaska mogu se sumirati kako sledi:

1

• Povećavanje gubitka pritiska rezultuje u poboljšanom prenosu toplote u komori 4 za sagorevanje i na ulazu toploizmenjivačke cevi 5.

• Povećavanje brzine protoka u oblasti suženja 24 ili udubljenja 29, 30, 35, 36, rezultuje u poboljšanom prenosu toplote (laminarni versus turbulentni protok).

• Povećavanje površine prenosa toplote pomoću rebara 14 profilisanog umetka 11 za redukovanu brzinu protoka u prvom podužnom delu 22 toploizmenjivačke cevi 5 nakon ili iza suženja 24 i niske temperature izduvnih gasova rezultuju u poboljšanom prenosu toplote.

[0027] Toploizmenjivačke cevi 5 prema ovom pronalasku u zagrevnom kotlu 2 mogu preneti 85 - 90% više energije nego do sada poznate tehnologije.

[0028] Naravno, gore opisan pronalazak nije ograničen na opisan i prikazan primer izvođenja. Jasno je da se primer izvođenja prikazan na crtežu može izmeniti mnogim izmenama koje su očigledne prosečnom stručnjaku u pogledu namenjene primene neodstupajući od obima ovog pronalaska. Primera radi, sužavajući element 24 poprečnog preseka može se obrazovati kao samo jedno udubljenje 9 (umesto četiri udubljenja) u zidu drugog podužnog dela 23 spoljašnje cevi 10 ili više sužavajućih elemenata poprečnog preseka mogu da budu kroz odgovarajuća udubljenja 9 smeštena jedan iza drugog u aksijalnom pravcu 12 ili na različitim aksijalnim položajima cevi. Ovaj pronalazak obuhvata sve što je uključeno u opisu i/ili prikazano u nacrtu, uključujući i one scenarije očigledne stručnjaku ali koji se razlikuju od konkretnih primernih izvođenja. Toploizmenjivačka cev 5 nakon ili iza suženja 24 i niske temperature izduvnih gasova rezultuju u poboljšanom prenosu toplote.

[0029] Toploizmenjivačke cevi 5 prema ovom pronalasku u zagrevnom kotlu 2 mogu preneti 85 - 90% više energije nego do sada poznate tehnologije.

[0030] Gore opisani pronalazak naravno da nije ograničen na opisan i ilustrovan primer izvođenja. Jasno je da se u primeru izvođenja prikazanom u nacrtu mogu izvesti brojne modifikacije prema predviđenoj primeni a koje su očigledne prosečnom stručnjaku, neodstupajući od obima ovog pronalaska. Primera radi, sužavajući element 24 poprečnog preseka može se obrazovati kao samo jedno udubljenje 9 (umesto četiri udubljenja) u zidu drugog podužnog dela 23 spoljašnje cevi 10 ili više sužavajućih elemenata poprečnog preseka mogu da budu kroz odgovarajuća udubljenja 9 smeštena jedan iza drugog u aksijalnom pravcu 12 ili na različitim aksijalnim položajima cevi. Ovaj pronalazak obuhvata sve što je uključeno u opisu i/ili prikazano u nacrtu, uključujući i one scenarije očigledne stručnjaku ali koji se razlikuju od konkretnih primernih izvođenja.

Claims

Patentni zahtevi

1. Toploizmenjivačka cev (5) zagrevnog kotla (2), određenije kondenzacionog kotla, koja obuhvata spoljašnju cev (10) kroz koju izduvni gasovi zagrevnog kotla mogu da protiču i koja može biti okružena zagrevnom vodom sa spoljne strane; i profilisani umetak (11) koji je umetnut u spoljašnju cev i, koji radi povećanja unutrašnje površine spoljašnje cevi (10), ima rebra (14) koja se pružaju njenim podužnim pravcem (12), i koja je u toplotno provodnom kontaktu sa spoljašnjom cevi (10), pri čemu je prvi podužni deo (22) spoljašnje cevi (10) izveden kao cilindričan i glatkih zidova, a drugi podužni deo (23) spoljašnje cevi (10) ima najmanje jedan sužavajući element (24) poprečnog preseka koji sužava poprečni presek protoka, pri čemu se profilisani umetak (11) pruža samo duž prvog podužnog dela (22) spoljašnje cevi (10),

n a z n a č e n a t i m e, što je

najmanje jedan sužavajući element (24) poprečnog preseka obrazovan kao cevni umetak u obliku mlaznice koja je umetnuta u drugi podužni deo (23) spoljašnje cevi (10).

2. Toploizmenjivačka cev (5) prema zahtevu 1,

n a z n a č e n a t i m e, što

aksijalna dužina (25) prvog podužnog dela (22) odgovara najmanje dva puta aksijalnoj dužini (26) drugog podužnog dela (23).

3. Toploizmenjivačka cev (5) prema bilo kom od prethodnih zahteva,

n a z n a č e n a t i m e, što

profilisani umetak (11) obuhvata cevasto telo koje je obrazovano sa najmanje dva elementa (15, 16) oklopa od kojih svaki ima poprečni presek kružno oblikovane sekcije.

4. Toploizmenjivačka cev (5) prema zahtevu 3,

n a z n a č e n a t i m e, što

cevasto telo obuhvata dva elementa (15, 16) oklopa koja su obrazovana sa udubljenjima (18) oblika žleba i rebrastim ispupčenjima (19) na zajedničko dodirujućim podužnim ivicama (17) elemenata oklopa i tako zaptivno međusobno ulaze u zahvat, pri čemu su ta dva elementa (15, 16) oklopa obrazovana sa rebrima (14) sa unutrašnje strane, koja se pružaju u svetlom poprečnom preseku cevastog tela i pružaju u podužnom pravcu (12) spoljašnje cevi (10) tako da svaki element (15, 16) oklopa obrazuje profil koji je otvoren na jednoj strani sa njegovim rebrima (14).

5. Toploizmenjivačka cev (5) prema zahtevu 4,

n a z n a č e n a t i m e, što

su ta dva elementa (15, 16) oklopa od kojih je svaki obrazovan sa zaptivnim žlebom (18) na jednoj podužnoj ivici (17) i sa zaptivnim rebrom (19) komplementarnim obliku zaptivnog žleba (18) na drugoj podužnoj ivici (17).

6. Toploizmenjivačka cev (5) prema bilo kom od prethodnih zahteva, n a z n a č e n a t i m e, što je spoljašnja cev (10) obrazovana od legure metala, poželjno čelika, a profilisani umetak (11) obrazovan je od aluminijuma.

7. Zagrevni kotao (2), određenije kondenzacioni kotao, za zagrevanje zagrevne vode u zagrevnom toku, koji ima kućište (1) koje ograničava prostor (3) za zagrevnu vodu i koji ima komoru (4) za sagorevanje ispred prostora (3) za zagrevnu vodu,

n a z n a č e n t i m e, što je

najmanje jedna toploizmenjivačka cev (5) prema zahtevu 1, koja vodi od komore (4) za sagorevanje i pruža se kroz prostor (3) za zagrevnu vodu, postavljena unutar kućišta (1).

8. Zagrevni kotao (2) prema zahtevu 7, u kojem je drugi podužni deo (23), koji ima najmanje jedan sužavajući element (24) poprečnog preseka, spoljašnje cevi (10) smešten između komore (4) za sagorevanje i prvog podužnog dela (22) spoljašnje cevi (10).

1