Отопительный котёл
Владельцы патента RU 2552868:
Коммандитное Товарищество "Черноиванов и Компания Таганрогский Механический Завод" (RU)
Изобретение относится к тепловой технике и может быть использовано для обогрева жилых и производственных помещений, индивидуальных теплиц и других объектов. Техническим результатом является повышение эффективности работы устройства. Технический результат достигается отопительным котлом, характеризующимся тем, что его топочное пространство, обрамленное п-образным корпусом, включает газогорелочное устройство, регулятор поступления вторичного воздуха, теплообменные элементы, выполненные в виде полых пластин, герметично соединенных с внутренними сторонами боковых стенок корпуса котла и прилегающих поочередно к передней или задней стенке, сообщающихся при этом через полое пространство с теплообменным элементом, выполненным полым п-образным и герметично закрепленным с внешней стороны стенки корпуса, а также установленный в верхней части тягостабилизатор, включающий люки в его нижней и верхней стенках для прохода продуктов сгорания топлива, затвор, установленный над люком нижней стенки, предотвращающий аварийное погасание горелок, шторку откидную, стабилизирующую тягу в дымоходе и термодатчик, отключающий подачу горючего газа при задувании пламени в котле. 13 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Изобретение относится к тепловой технике и может быть использовано для обогрева жилых и производственных помещений, индивидуальных теплиц и других объектов.
Известен водогрейный котел [Патент на изобретение РФ №2455578, МПК F24H 1/00, 2012 г. ], включающий корпус, в котором установлен теплообменник, содержащий внутренний и наружный кожухи, образующие внешний канал теплоносителя, и сообщающуюся с ним Г-образную полость, образующие замкнутый контур циркуляции теплоносителя. Внешняя поверхность Г-образной полости и внутренний кожух образуют газоходный канал с газоотводящим патрубком, в газоходном канале установлена съемная перегородка, в нижней зоне теплообменника установлено газогорелочное устройство. Между корпусом и теплообменником расположен теплоизолирующий экран. Газоотводящий патрубок установлен вертикально в верхней зоне газоходного канала. Съемная перегородка в нижней и верхней частях газоходного канала имеет свободные зоны с возможностью прохода и направления продуктов сгорания в газоотводящий патрубок. В теплообменнике под газогорелочным устройством установлена направляющая решетка.
Недостатком известного отопительного котла является то, что газоотводящий канал обеспечивает незначительную турбулизацию потока газообразных продуктов сгорания топлива и незначительный прирост КПД, который экономически и технически оказывается нерациональным, а также ведет к ухудшению условий удаления с горизонтальных поверхностей нагревательных элементов сажи. Конструкция котла является чувствительной к резким изменениям скорости воздушных потоков, что может приводить к погасанию запальной и основной горелок.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является отопительный котел [Патент на изобретение РФ №2263851, МПК F24H 1/00, 2005 г. ], содержащий корпус в виде водяной рубашки, обрамляющей топочное и газоходное пространства, во внутреннюю полость котла введено два центральных и два боковых плоских, полых теплообменных элемента установлены на разновысотных уровнях, симметрично вдоль продольной оси поперечного внутреннего сечения котла, горизонтально и параллельно друг другу, а их торцевые стороны соединены с противоположными сторонами обрамляющей рубашки и образуют замкнутый контур циркуляции теплоносительной среды, а газогорелочное устройство установлено перпендикулярно продольным осям теплообменных элементов.
Недостатком известного отопительного котла является его недостаточно высокая эффективность из-за недостаточно высокой интенсивности теплообмена в топочном пространстве, погасания запальной и основной горелок ввиду чувствительности к резким изменениям скорости воздушных потоков, сложности обслуживания при эксплуатации (удаления с поверхностей нагревательных элементов сажи) ввиду замкнутой системы теплообменных элементов.
Техническим результатом является повышение эффективности работы отопительного котла.
Технический результат достигается отопительным котлом, характеризующимся тем, что его топочное пространство, обрамленное п-образным корпусом, включает газогорелочное устройство, регулятор поступления вторичного воздуха, теплообменные элементы, выполненные в виде полых пластин, герметично соединенных с внутренними сторонами боковых стенок корпуса котла и прилегающих поочередно к передней или задней стенке, сообщающихся при этом через полое пространство с теплообменным элементом, выполненным полым п-образным и герметично закрепленным с внешней стороны стенки корпуса, а также установленный в верхней части тягостабилизатор, включающий люки в его нижней и верхней стенках для прохода продуктов сгорания топлива, затвор, установленный над люком нижней стенки, предотвращающий аварийное погасание горелок, шторку откидную, стабилизирующую тягу в дымоходе и термодатчик, отключающий подачу горючего газа при задувании пламени в котле.
Топочное пространство котла может включать теплоотражающее устройство, направляющее тепловой поток на теплообменные элементы.
Затвор тягостабилизатора может быть выполнен в форме полого шарового сегмента с устройством регулирования величины зазора между шаровым сегментом и кольцевым выступом для выхода из топочного пространства продуктов сгорания топлива.
Между шторкой и верхней стенкой тягостабилизатора может быть выполнено щелевое отверстие для выхода продуктов сгорания топлива из топочного пространства и для надежного срабатывания термодатчика при задувании горелки.
Котел для безопасности может быть помещен в легкосдвигаемый кожух, состоящий из двух боковых стенок, двух съемных верхних крышек и передней дверцы.
С внутренней стороны теплообменных элементов может быть закреплена перекладина, для возможности установки и фиксирования внутренней и наружной крышек топочного пространства.
Газогорелочное устройство для удобства эксплуатации может быть установлено на панели, закрепленной в нижней части котла.
С внешней стороны панели для удобства обслуживания может быть закреплена система управления процессом горения газообразного топлива и автоматика безопасности.
На верхнем теплообменном элементе может быть установлен теплоотражающий экран, для отражения теплоты отходящих газов и направления их на верхний нагревательный элемент, приводящий к повышению КПД котла.
Геометрические размеры теплонагревательных элементов и котла, объем топочного пространства котла, объем теплоносительной среды в теплообменных элементах котла, величины зазоров между теплообменными элементами и стенками, расстояние между теплообменными элементами предпочтительно определяются из условия обеспечения КПД не менее 91-93%, и содержание угарного газа не более 0,05%.
Теплообменный элемент, выполненный полым п-образным, предпочтительно расположен между горелочным устройством и тягостабилизатором.
Между крышкой наружной и внутренней корпуса котла может быть расположена прокладка теплоизоляционная.
На верхнем теплообменном элементе, выполненном в виде полых пластин, может быть расположено устройство для крепления и фиксации экрана теплоотражающего и тягостабилизатора.
Термодатчик предпочтительно может быть установлен перед шторкой.
Отличием предлагаемого устройства является иное выполнение теплообменного элемента, закрепленного с внешней стороны стенок корпуса, в виде п-образного контура, и наличие на корпусе съемных крышек наружной и внутренней, приводящее к возможности улучшения условий обслуживания при эксплуатации, иное расположение теплообменных элементов, выполненных в виде полых пластин, и наличие экрана теплоотражающего, приводящее к увеличению пути прохождения газообразных продуктов сгорания топлива и, как следствие, к повышению интенсивности теплообмена, наличие тягостабилизатора, включающего люки в его нижней и верхней стенках для улучшения прохода продуктов сгорания топлива, затвора, установленного над люком нижней стенки, предотвращающего аварийное погасание горелок, шторку откидную, установленную в тягостабилизаторе, стабилизирующую тягу в дымоходе, и термодатчик, отключающий подачу горючего газа при задувании пламени в котле.
На фиг. 1 представлен продольный разрез общего вида котла, а на фиг. 2 - общий вид котла со снятым кожухом и продольным разрезом, где 1 - п-образный корпус котла, 2 - п-образный полый теплообменный элемент, 3 - газогорелочное устройство, 4 - регулятор поступления вторичного воздуха, 5 - теплообменные элементы, выполненные в виде полых пластин, 6 - тягостабилизатор, 7 - люки стабилизатора, 8 - затвор, 9 - шторка откидная, 10 - термодатчик, 11 - устройство теплоотражающее, 12 - устройством регулирования величины зазора, 13 - отверстие щелевое, 14 - кожух, 15 - боковые стенки кожуха, 16 - крышка кожуха передняя, 17 - дверцы кожуха передние, 18 - перекладина, 19 - панель, 20 - система управления процессом горения и автоматика безопасности, 21 - экран теплоотражающий, 22 - патрубок входной теплоносительной среды, 23 - патрубок выходной для отвода теплоносительной среды, 24 - стенка внутренняя п-образного теплообменного элемента, 25 - стенка наружная п-образного теплообменного элемента, 25 - стенка наружная п-образного теплообменного элемента, 26 - крышка корпуса наружная, 27 - крышка корпуса внутренняя, 28 - прокладка теплоизоляционная, 29 - стенка тягостабилизатора нижняя, 30 - стенка тягостабилизатора верхняя, 31 - зазор между затвором и люком стенки нижней тягостабилизатора для регулировки мощности котла, 32 - устройство для крепления и фиксации экрана и тягостабилизатора, 33 - крышка кожуха верхняя задняя, 34 - крышка кожуха верхняя средняя.
Устройство работает следующим образом.
Отопительный котел работает следующим образом: предварительно отопительная система, подсоединенная к патрубку входному в котел теплоносительной среды 22 и патрубку выхода теплоносительной среды из котла 23. При этом теплоносительной средой заполняются: п-образный полый теплообменный элемент 2, теплообменные элементы 5. Затем включают подачу газообразного топлива к системе регулирования горения и автоматике безопасности 20. При нажатии кнопки «Пуск» в системе регулирования горения газообразного топлива и автоматике безопасности 20 в газогорелочном устройстве 3 образуется газовоздушная смесь. Полученную газовоздушную смесь поджигают запальной горелкой, которая входит в состав устройства системы регулирования горения и автоматики безопасности 20. Начинается процесс горения и образование газообразного потока продуктов сгорания топлива. Этот поток в топочном пространстве омывает стенку внутреннюю 24 п-образного теплообменного элемента 2, теплообменные плоские элементы 5 и экран теплоотражающий 21. Поток продуктов сгорания топлива, передав основную часть теплоты теплообменным элементам 2 и 5 котла, поступает в тягостабилизатор 6 через люк 7 в стенке нижней 29 тягостабилизатора, затем в зазор 31, образованный между выступом люка 17 в нижней стенки тягостабилизатора и затвором 8, а затем через люк 17 в стенке верхней 30 тягостабилизатора уходит в дымоход.
Необходимое разряжение в топочном пространстве котла поддерживается автоматически, за счет изменения подвода воздуха, путем отклонения шторки откидной 9 тягостабилизатора. Это обеспечивает равномерное сжигание топлива и препятствует повышению образования СО в отходящих продуктах сгорания топлива и образованию сажи на теплонагревательных элементах котла.
При задувании дымохода шторка откидная 9 перекрывает подсос воздуха в тягостабилизатор 6, и продукты сгорания топлива направляются в щелевое отверстие 13, интенсивно нагревая термодатчик 10. Термодатчик срабатывает и разрывает электрическую цепь электроклапана. Электроклапан обесточивается и перекрывает подачу газа в горелочное устройство.
Экспериментальные исследования показали, что предлагаемая конструкция, например, при геометрических параметрах, приведенных в таблице 1, обеспечивает КПД не менее 93%, при содержании угарного газа в продуктах сгорания топлива не более 0,05%.
Экспериментальные исследования показали, что предлагаемая конструкция, отопительного котла, например мощностью 6,9 и 12,5 кВт, обеспечивает КПД не менее 93%, при содержании угарного газа в продуктах сгорания топлива не более 0,05% при геометрических параметрах, приведенных в таблице 1.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить интенсивность теплообмена в топочном пространстве за счет увеличения пути прохождения продуктов сгорания топлива, предотвратить погасание запальной и основной горелок за счет наличия тягостабилизатора с управляемыми элементами, упростить сборку, разборку и обслуживание котла при эксплуатации выполнением теплообменного элемента, закрепленного с внешней стороны стенок корпуса, в виде п-образного контура и установлением внутренней и наружной крышки на корпусе котла.
1. Отопительный котел, характеризующийся тем, что его топочное пространство включает газогорелочное устройство, регулятор поступления вторичного воздуха, теплообменные элементы, выполненные в виде полых пластин, герметично соединенных с внутренними сторонами боковых стенок корпуса котла и прилегающих поочередно к передней или задней стенке, сообщающихся при этом через полое пространство с теплообменным элементом, выполненным полым п-образным и герметично закрепленным с внешней стороны стенки корпуса, а также установленный в верхней части тягостабилизатор, включающий люки в его нижней и верхней стенках затвор, установленный над люком нижней стенки, шторку откидную и термодатчик.
2. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что топочное пространство включает теплоотражающее устройство.
3. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что затвор тягостабилизатора выполнен в форме полого шарового сегмента с устройством регулирования величины зазора между шаровым сегментом и кольцевым выступом.
4. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что между шторкой и верхней стенкой тягостабилизатора выполнено щелевое отверстие.
5. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что котел помещен в легко сдвигаемый кожух, состоящий из двух боковых стенок, двух съемных верхних крышек и передней дверцы.
6. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что с внутренней стороны теплообменных элементов закреплена перекладина, на которой установлены и зафиксированы внутренняя и наружная крышки топочного пространства.
7. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что газогорелочное устройство установлено на панели, закрепленной в нижней части котла.
8. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что с внешней стороны панели закреплена система управления процессом горения и автоматика безопасности.
9. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что на верхнем теплообменном элементе установлен теплоотражающий экран.
10. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что геометрические размеры теплонагревательных элементов и котла, объем топочного пространства котла, объем теплоносительной среды в теплообменных элементах котла, величины зазоров между теплообменными элементами и стенками, расстояние между теплообменными элементами определяются из условия обеспечения КПД не менее 91-93% и содержание угарного газа не более 0,05%.
11. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что теплообменный элемент, выполненный полым п-образным, расположен между горелочным устройством и тягостабилизатором.
12. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что между крышкой наружной и внутренней корпуса расположена прокладка теплоизоляционная.
13. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что на верхнем теплообменном элементе, выполненном в виде полых пластин, расположено устройство для крепления и фиксации экрана теплоотражающего и тягостабилизатора.
14. Отопительный котел по п. 1, характеризующийся тем, что термодатчик установлен перед шторкой.
