ВОДОГРЕЙНЫЙ БЫТОВОЙ КОТЕЛ Российский патент 1994 года по МПК F24H1/26 

Изобретение касается устройств для обогрева бытовых помещений, в частности водогрейных котлов с естественной тягой на газообразном или твердом топливе, может быть использовано для обогрева любых бытовых помещений, а в сельском хозяйстве - для обогрева теплиц, парников и др.

Известны водогрейные бытовые котлы на естественной тяге, например марки АТВ-11,6 производства ПО БМЗ, на газообразном или твердом топливе, содержащие корпус, снабженный водяной рубашкой, в нем расположены топка с дверцей, окном и поддувальной камерой, камеру сгорания с дымоходом, образованную стенкой корпуса и поперечным экраном, подключенным по воде к рубашке, и сообщающуюся на выходе с выхлопным патрубком, в дымоходе установлен продольный оребренный экран, водяная полость которого сообщена с соответствующими полостями рубашки и поперечного экрана, расположенного с наклоном в сторону топки и снабженного оребрением. Эти котлы выбраны за аналог.

Известен водогрейный котел [1] , который также является аналогом.

Недостатком указанных котлов является малая интенсификация теплообмена вследствие малой поверхности нагрева и низкой эффективности ее использования, что приводит к высокому КПД надежности котла и повышенному расходу топлива.

За прототип предлагаемого водогрейного котла принят водогрейный котел [2] , содержащий корпус с центрально расположенной трубой (камерой сгорания) с дымоходом, в которой размещены турбулизаторы, выполненные в виде системы полых цилиндрических стержней, установленных диаметрально по винтовой линии с переменным, последовательно уменьшающимся по ходу газов угловым смещением на шаг h. Внутренняя полость стержней подключена к водяной рубашке котла, образованной трубой и корпусом. Каждый стержень может быть снабжен наружным винтовым оребрением. В нижней части трубы (камеры сгорания) установлены горелка и колосниковая решетка для работы на твердом топливе.

Недостатками такой конструкции котла являются неинтенсивный теплообмен, низкий КПД, большой расход топлива, большая трудоемкость при изготовлении котла и большой расход топлива в эксплуатации, отнесенные к единице полезно произведенного тепла.

Целью изобретения является экономия топлива и металла, расходуемых на обогрев помещений, осуществляемый с помощью бытовых котлов естественной тяги на газообразном или твердом топливе, а также упрощение в изготовлении и увеличение надежности конструкции.

Для этого в водогрейном бытовом котле на естественной тяге, содержащем камеру сгорания с трубным пучком, установленную в баллоне (корпуса) с входным и выходным патрубками, газовую горелку, газоход с шибером, кожух и крышку с изоляцией, короб газохода и подставку с юбкой, камера сгорания и трубный пучок объединены обечайкой переменного сечения, плавно уменьшающегося по ходу продуктов сгорания, трубный пучок установлен под углом к горизонту, обеспечивающим циркуляцию воды без скапливания паровоздушной смеси на стенках труб при закипании, днищем, снабженным по периферии отверстиями для прохода воды, подводимой снизу, камера сгорания соединяется с баллоном через отбуртовку.

Кроме того, камера сгорания соединяется с баллоном (корпусом) входным штуцером, имеющим боковые отверстия для прохода воды.

При использовании твердого топлива для крепления колосников в обечайку камеры сгорания вварено кольцо.

Такое выполнение камеры сгорания котла обеспечивает скорость продуктов сгорания, близкую к постоянной, с турбулентным характером омывания поверхностей теплообмена в камере и трубном пучке, что создает интенсивный ровный теплообмен, эффективное и быстрое нагревание воды, это повышает КПД, уменьшает расход топлива и расход металла в эксплуатации, отнесенные к единице полезно произведенного тепла, поскольку при интенсивном теплообмене менее мощный котел, т. е. менее металлоемкий, произведет столько же единиц тепла, как более мощный, т. е. более металлоемкий, котел.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый водогрейный котел отличается тем, что камера сгорания и трубный пучок объединены обечайкой переменного сечения, плавно уменьшающегося по ходу продуктов сгорания, трубный пучок установлен под углом к горизонту, обеспечивающим циркуляцию воды, и днищем, снабженным по периферии отверстиями для прохода воды, подводимой снизу, камера сгорания соединена с баллоном через отбуртовку и входным штуцером, имеющим боковые отверстия для прохода воды, а в обечайку камеры сгорания вварено кольцо.

Таким образом заявляемый водогрейный котел соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них аналогичные признаки, отличающие данное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 2 показан водогрейный бытовой котел на естественной тяге, общий вид; на фиг. 2 - водогрейный бытовой котел на естественной тяге на твердом топливе с установленной в камере сгорания колосниковой решеткой.

Водогрейный котел (см. фиг. 1) состоит из баллона 1 с нижним днищем 2, имеющим входной патрубок 3, установленного на подставке 4, закрытой юбкой 5, в котором смонтирована камера сгорания 6, образованная днищем 7 с обечайкой 8, предназначенной для установки горелки 9 и обечайки 10 переменного сечения с трубами 11 трубного пучка. Баллон 1 состоит из нижнего днища 2 с входным патрубком 3, обечайки 12 и верхнего днища 13 с выходным патрубком 14, снабженным гайкой 15. На обечайку 10 устанавливается газоход 16 с шибером 17 и она закрывается коробом газохода 18. Крышка 19 с изоляцией 20 прижимается к кожуху 21 гайкой 15. Кожух 21 с помощью скоб 22 крепится к баллону 1 и снабжен изоляцией 23.

Днище 7 по периферии имеет отверстия 24, через которые вода из нижней полости, образованной днищами 2 и 7, поднимается в верхнюю полость, образованную обечайкой 10 и обечайкой 12 с верхним днищем 13. Для фиксации упоров 25 кожуха 21 подставка снабжена упорами 26.

Кожух, крышка и юбка могут быть выполнены круглыми или квадратными, что повышает эстетический уровень изделия. Входной патрубок 3 соединяет с помощью сварки днище 7 камеры сгорания 6 и днище 2 баллона 1.

Изобретение может быть использовано для отопления бытовых помещений как газообразным, так и твердым топливом. Для этого (фиг. 2) в обечайке 29 камеры сгорания приваривается кольцо 30, на которое устанавливается колосниковая решетка 31, выполненная из двух частей. В обечайку 29 ввариваются обечайки 32 и 33, в которые устанавливаются дверца зольника 34 и дверца топки 35.

Котел работает следующим образом.

Котел, установленный на подставке 4 в помещении, входным 3 и выходным 14 патрубками соединяется с системой отопления или водоснабжения и заполняется водой, а газовая горелка 9 подключается к газовой сети. Газоход 16 котла должен быть соединен с газоходом здания. После этого необходимо открыть шибер 17, проверить тягу и, убедившись в ее наличии, приступить к розжигу горелки. При сгорании топлива в камере сгорания выделяется тепло, которое продуктами сгорания при омывании ими обечайки переменного сечения и трубного пучка передается через эти поверхности нагрева теплоносителю, вследствие чего в системе отопления устанавливается естественная циркуляция теплоносителя и тепло передается в отапливаемое помещение. Охлажденная вода поступает через входной патрубок 3, из полости между днищами 2 и 7 она проходит через отверстия 24 днища 7 в полость между обечайками 10 и 12, далее вода движется через трубы 11 трубного пучка, при этом нагревается и выходит через выходной патрубок 14. Количество тепла, производимое котлом, регулируется подачей топлива в горелку 9, которая может быть осуществлена автоматически с помощью установки датчика температуры воды. Тяга и избыток воздуха в продуктах сгорания регулируются шибером 17. С целью поддержания на наружных поверхностях котла температуры, не превышающей предельно допустимую, котел закрыт кожухом 21, крышкой 19 с приклеенной изнутри теплоизоляцией 23 и коробом газохода. Для окончания работы котла необходимо загасить горелку, отсоединить котел от газовой сети (краном) и закрыть шибер.

В котле предлагаемой конструкции при прохождении горячих газов вдоль обечайки с плавно уменьшающимся сечением происходит интенсификация теплообмена между продуктами сгорания и поверхностями нагрева, поскольку при этом скорость продуктов сгорания близка к постоянной или возрастает, а вихри, образующиеся в газовой среде за счет изменения направления движения потока у стенок обечайки, создают турбулентный характер омывания, что создает наиболее благоприятные условия для теплообмена. Трубный пучок, размещенный в обечайке переменного сечения под углом, определяющим наилучшую циркуляцию воды в нем, создает дополнительную развитую поверхность интенсивного конвективного теплообмена. Таким образом, на единицу полезного произведенного тепла предлагаемый котел имеет меньшую металлоемкость и меньший расход топлива, т. е. имеет повышенный КПД в сравнении с известными конструкциями. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 832264, кл. F 24 H 1/26, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР N 1112194, кл. F 24 H 1/16, 1983.

Использование: водогрейные котлы. Сущность изобретения: водогрейный бытовой котел на естественной тяге содержит камеру сгорания, установленную в баллоне с входным и выходным патрубками, газовую горелку, газоход с шибером, кожух и крышку с теплоизоляцией. Камера сгорания и трубный пучок объединены обечайкой переменного сечения, плавно уменьшающегося по ходу продуктов сгорания. Трубный пучок с трубами установлен под углом к горизонту, обеспечивающим циркуляцию воды без скапливания, паровоздушной смеси на стенках труб при закипании. Днищем, снабженным по периферии отверстиями для воды, подводимой снизу, камера сгорания соединена с баллоном через отбуртовку днища. С обечайкой камера сгорания соединена входным патрубком, имеющим входные отверстия для прохода воды. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ВОДОГРЕЙНЫЙ БЫТОВОЙ КОТЕЛ на естественной тяге, содержащий корпус и центральную обечайку с верхним и нижним днищами, образующие между собой водяную рубашку, подключенную к нижнему входному и верхнему выходному патрубкам, при этом в полости обечайки размещена камера сгорания с горелочным устройством, сообщенная с газоходом и снабженная турбулизаторами в виде пучка труб, расположенных поперечно и подключенных к водяной рубашке, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, снижения расхода топлива и металлоемкости, обечайка камеры сгорания выполнена с переменным поперечным сечением, плавно уменьшающимся по направлению к газоходу, трубы пучка расположены рядами и под углом к горизонту, а нижнее днище обечайки имеет отбуртовку с отверстиями для прохода воды, скрепленную своими краями с корпусом. 2. Котел по п. 1, отличающийся тем, что входной патрубок скреплен с днищами корпуса и обечайки и выполнен с отверстиями на боковой поверхности. 3. Котел по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что обечайка камеры сгорания и горелочное устройство выполнены соответственно с кольцевым выступом и в виде колосниковой решетки, причем последняя расположена на упомянутом выступе.