Теплоотводящий кессон

 

Изобретение относится к оборудованию тепловых агрегатов, преимущественно печей для сжигания твердых бытовых отходов, в частности к конструкции теплоотводящего кессона. Технический результат: достижение максимально возможного теплосъема от раскаленных газов, увеличение степени защиты и охлаждения внутренней поверхности агрегата, снижение металлоемкости кессона, повышение его ресурса работы, упрощение процессов монтажа и демонтажа кессонов, а также подключения к ним коммуникаций хладагента - воды. Теплоотводящий кессон, предназначенный для закрепления на внутренних стенках тепловых агрегатов, преимущественно печей для сжигания бытовых отходов, выполнен в виде спаянных между собой медной и стальной пластин по ребрам, расположенным на внутренней поверхности медной пластины с образованием каналов и ребристой поверхности, причем каналы выполнены с выходами в углубления, расположенные с противоположных сторон этой пластины и образующие коллекторы с внутренней поверхностью стальной пластины, наружная поверхность медной пластины содержит слой защитного покрытия, коллекторы кессона связаны с патрубками для входа и выхода хладагента, причем медная пластина на внутренней своей поверхности имеет замкнутое по периферии ребро, а углубления для входа и выхода каналов выполнены с переменной шириной, причем расширенные места этих углублений расположены диаметрально; стальная пластина на внутренней своей поверхности имеет канавку, замкнутую по контуру и соприкасающуюся с периферийным ребром медной пластины, а также канавки, образующие ребристую поверхность и сопрягаемые с ребрами медной пластины, причем выходы этих канавок с обеих сторон пластины образуют гладкие участки переменной ширины, идентичные по форме и расположению углублениям на медной пластине, в расширенных местах этих участков расположены отверстия разного диаметра с осями, перпендикулярными к ней; с наружной стороны пластины к этим отверстиям присоединены, преимущественно сваркой, патрубки, причем к отверстию большего диаметра присоединен патрубок для выхода хладагента, а к отверстию меньшего - патрубок для его входа. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию тепловых агрегатов, преимущественно печей для сжигания твердых бытовых отходов, в частности к конструкции теплоотводящего кессона.

Известна конструкция кессона, предназначенного для закрепления его на внутренней поверхности стенок и сводов печей для сжигания твердых отходов с целью отвода от них тепла при температурах 1400-1500°С в агрессивных средах в течение длительного времени. Кессон представляет собой соединенные между собой пайкой медную и стальную пластины, причем медная - выполнена с каналами на ее внутренней поверхности, образующими ребра, и коллекторами, связанными с патрубками для входа и выхода хладагента, а наружная поверхность этой пластины содержит никельхромовое защитное покрытие (патент РФ №2100728).

Известная конструкция кессона при ее использовании способствует повышению степени охлаждения медной пластины, а защитное покрытие предохраняет кессон от воздействия агрессивных раскаленных отходящих газов печи.

Однако наличие на стальной пластине плоской внутренней поверхности может привести при пайке пластин к образованию неспаев в местах соприкосновения с ребрами медной пластины, особенно в их периферийных участках, что влечет за собой возможную протечку хладагента. Кроме того, выполнение коллекторов входа и выхода хладагента одинаковой ширины по всей их длине способствует возникновению неравномерности температуры по каналам кессона вследствие различия на них перепадов давлений и скоростей потоков хладагента. Выполнение патрубков входа и выхода одинакового диаметра способствует снижению скоростей потока хладагента в канале из-за нарастания противодавления в коллекторе выхода от нагрева и объемного расширения хладагента, что может привести к короблению кессона и ухудшению им теплосъема. Расположение патрубков в плоскости кессона приводит к увеличению его толщины и металлоемкости, а также усложняет монтаж при установке нескольких кессонов на поверхности печи. Кроме того, в описании патента отсутствует изложение методов закрепления кессона на внутренней поверхности печи и подсоединения к его патрубкам коммуникаций хладагента, что не позволяет судить о его успешной промышленной применимости.

Задача изобретения - создание конструкции теплоотводящего кессона, при использовании которого в тепловых агрегатах возможно достижение высокого ресурса его работы при относительно низкой трудоемкости монтажа и демонтажа, а также обеспечение им максимально высокого теплосъема от горячих газов и защиты от них поверхности печи.

Согласно изобретению задача решена за счет того, что кессон выполнен в виде спаянных между собой медной и стальной пластин по ребрам, расположенным на внутренней поверхности медной пластины с образованием каналов и ребристой поверхности, причем каналы имеют выходы в углубления, расположенные с противоположных сторон этой пластины, образуя коллекторы с внутренней плоской поверхностью стальной пластины, и выполнены с переменной шириной, при этом расширенные места этих углублений расположены диаметрально. На этой же поверхности по ее контуру выполнено замкнутое периферийное ребро, а на наружной гладкой поверхности расположен слой никельхромового защитного покрытия. Стальная пластина на внутренней своей поверхности имеет канавку, замкнутую по контуру и соприкасающуюся с периферийным ребром медной пластины, а также канавки, образующие ребристую поверхность и сопрягаемые с ребрами медной пластины, причем выходы этих канавок с обеих сторон пластины образуют гладкие участки переменной ширины, идентичные по форме и расположению углублениям на медной пластине; в расширенных местах этих участков расположены отверстия разного диаметра с осями, перпендикулярными к ней, с наружной стороны пластины к этим отверстиям присоединены, преимущественно сваркой, патрубки, причем к отверстию большего диаметра присоединен патрубок для выхода хладагента, а к отверстию меньшего - патрубок для его входа. Отверстия с наружной стороны стальной пластины выполнены с расточками, имеющими сквозные пазы с выходом на ее боковую сторону. Патрубки выполнены с заплечиками, упирающимися в расточки отверстий. Сварные швы вокруг патрубков утоплены в расточках ниже наружной стороны стальной пластины.

Технический результат - достижение максимально возможного теплосъема от раскаленных газов, увеличение степени защиты и охлаждения внутренней поверхности агрегата, снижение металлоемкости кессона, повышение его ресурса работы, упрощение процессов монтажа и демонтажа кессонов, а также подключение к ним коммуникаций хладагента - воды.

На фиг.1 изображен общий вид кессона; на фиг.2 - боковая проекция с разрезом по А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б фиг.1.

Кессон содержит спаянные между собой по внутренним поверхностям медную пластину 1 и стальную пластину 2, а также патрубок 3 для входа хладагента и патрубок 4 - для его выхода. Внутренняя поверхность медной пластины 1 имеет периферийное ребро 5 (фиг.2), замкнутое по ее контуру, а на противоположных сторонах - продольные углубления 6 переменной ширины, идентичные по форме и образующие в кессоне коллекторы 6-а и 6-б (фиг.1 и 3), соответствующие входу и выходу хладагента, причем расширенные их места расположены диаметрально. Между углублениями 6 расположены параллельные каналы 7 с выходами в них, образующие ребристую поверхность с ребрами 7-а. Наружная гладкая поверхность медной пластины 1 содержит слой 8 защитного покрытия. Внутренняя поверхность стальной пластины 2 имеет замкнутую по контуру канавку 9 заданной глубины, в которой расположено периферийное ребро 5 пластины 1, а также параллельно расположенные канавки 10, образующие ребристую поверхность и сопрягаемые с ребрами 7-а медной пластины 1 через паяные соединения 11. Наличие канавки 9 на стальной пластине 2, сопряженной с периферийным ребром 5 на медной пластине 1 по всему контуру кессона, позволяет увеличить его прочность и исключить протечки наружу хладагента при его эксплуатации, а наличие канавок 10, сопрягаемых с ребрами 7, не позволяет припою, расположенному между ними, растекаться в процессе пайки по всей плоскости стальной пластины 2, что способствует повышению прочности и герметичности кессона. Канавки 10 имеют плавные выходы на внутреннюю плоскость с обеих сторон, образуя на ней гладкие участки переменной ширины, по форме и расположению идентичные углублениям 6 медной пластины 1. В расширенных местах гладких участков перпендикулярно к ним расположены отверстия 12 и 13 разного диаметра, имеющие с наружной стороны пластины 2 расточки 14 и сквозные пазы 15, выходящие на боковые стороны этой пластины (фиг.3). В отверстия 12, 13 со стороны расточек 14 соосно с ними приварены патрубки 3, 4, причем к отверстию 13 меньшего диаметра - патрубок 3 для входа хладагента, к отверстию 12 большего диаметра - патрубок 4 для его выхода. Патрубки 3, 4 приварены к отверстиям 12, 13 так, что образованные кольцевые швы 16 утоплены в расточках 14, т.е. их вершины не выступают над наружной поверхностью стальной пластины 2. Патрубки 3, 4, помимо своего прямого назначения, могут выполнять функции установочных и крепежных элементов кессона при монтаже его на внутренних поверхностях агрегата.

Изготовленные теплоотводящие кессоны методом пайки медной и стальной пластин 1, 2 могут быть использованы для сплошной облицовки внутренней поверхности теплового агрегата. Для этого вводят патрубки 3, 4 каждого кессона в соответствующую пару отверстий на его поверхности. Кессоны располагают вплотную друг к другу их боковыми сторонами и закрепляют их за патрубки, причем плоскость каждого кессона плотно прижимают к стенке агрегата. Далее к их патрубкам 3, 4 подсоединяют магистрали подачи и слива хладагента, например воды.

Каждый из закрепленных кессонов работает следующим образом.

В патрубки 3 входа падают хладагент - воду (одновременно во все кессоны). Попадая в коллектор 6-а входа, она движется вдоль него сплошным потоком, распределяясь по параллельным каналам 7. По мере удаления от входа количество воды убывает, вследствие ухода в близлежащие каналы, но, благодаря переменному проходному сечению (ширине) коллектора 6-а, напор на входе в каждом последующем канале и расход через него сохраняется одинаковым. Поскольку коллекторы 6-а и 6-б входа и выхода воды выполнены идентичными, обеспечивается одинаковое противодавление на выходах всех каналов 7 и одинаковая скорость воды в них.

Далее начинают разогрев агрегата и при достижении в нем заданной температуры расход и напор воды устанавливают оптимальным, например, обеспечивающий создание температуры ее на выходе, близкой к 100°С, для возможного дальнейшего использования. По мере разогрева отходящих газов, например в результате сжигания твердых отходов в печи, теплосъем кессонами увеличивается, поток воды в коллекторах 6-б выхода также увеличивается за счет ее расширения при нагреве. Однако выполнение патрубка 4 на выходе воды большего диаметра по сравнению с патрубком 3 входа исключает возможность увеличения противодавления в кессонах, снижения скоростей потоков воды в каналах 7 и ее перегрева. Это обстоятельство обеспечивает равномерный нагрев кессонов, что исключает их коробление и повышает теплосъем. Величины напора и расхода воды в зависимости от температуры ее на выходе могут автоматически регулироваться в процессе работы агрегата. Наличие на поверхности медных пластин 1 кессонов слоя защитного покрытия позволяет избежать их окисления и разрушения от воздействия агрессивных отходящих газов. В случае разрушения или неполадок в работе кессона он легко может быть демонтирован и заменен новым в течение короткого времени.

Поскольку предложенный кессон не только отводит тепло от внутренних стенок агрегатов, но и от горячих газов, то он может быть использован в различных устройствах, связанных с подогревом жидкости (воды), например в тепловых котлах, когда требуется использовать тепло от горячих газов для нагрева жидкости.

Формула изобретения

1. Теплоотводящий кессон, предназначенный для закрепления на внутренних стенках тепловых агрегатов, преимущественно печей для сжигания бытовых отходов, выполненный в виде спаянных между собой медной и стальной пластин по ребрам, расположенным на внутренней поверхности медной пластины с образованием каналов и ребристой поверхности, причем каналы выполнены с выходами в углубления, расположенные с противоположных сторон этой пластины и образующие коллекторы с внутренней поверхностью стальной пластины, наружная поверхность медной пластины содержит слой защитного покрытия, коллекторы кессона связаны с патрубками для входа и выхода хладагента, отличающийся тем, что медная пластина на внутренней своей поверхности имеет замкнутое по периферии ребро, а углубления для входа и выхода каналов выполнены с переменной шириной, причем расширенные места этих углублений расположены диаметрально; стальная пластина на внутренней своей поверхности имеет канавку, замкнутую по контуру и соприкасающуюся с периферийным ребром медной пластины, а также канавки, образующие ребристую поверхность и сопрягаемые с ребрами медной пластины, причем выходы этих канавок с обеих сторон пластины образуют гладкие участки переменной ширины, идентичные по форме и расположению углублениям на медной пластине, в расширенных местах этих участков расположены отверстия разного диаметра с осями, перпендикулярными ей; с наружной стороны пластины к этим отверстиям присоединены преимущественно сваркой патрубки, причем к отверстию большего диаметра присоединен патрубок для выхода хладагента, а к отверстию меньшего - патрубок для его входа.

2. Теплоотводящий кессон по п.1, отличающийся тем, что канавки стальной пластины выполнены с плавным выходом на ее поверхность.

3. Теплоотводящий кессон по п.1 или 2, отличающийся тем, что отверстия на стальной пластине выполнены с расточками на ее наружной поверхности, имеющими сквозные пазы с выходом на ее боковую сторону.

4. Теплоотводящий кессон по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сварные швы вокруг патрубков расположены в расточках ниже наружной стороны стальной пластины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3