ПЕРЕНОСНОЙ ГАЗОВЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F24H1/06 

Изобретение относится к бытовой технике, в частности, к переносным устройствам подогрева проточной среды от постороннего источника нагревания.

Известен "Водонагреватель" [1] содержащий пакет водогрейных панелей с гофрированными боковыми стенками, соединенными с помощью крепежного устройства своими верхними и нижними участками с образованием верхнего и нижнего раздающего и собирающего коллектора, а между панелями проемы для прохода продуктов сгорания от горелки, причем вершина гофрированных боковых стенок каждой панели расположены с примыканием друг к другу и жестко скреплены между собой для образования вертикальных каналов, а горелка образована несколькими огневыми насадками, каждая из которых расположена под своим проемом между панелями.

Основными недостатками указанного водонагревателя являются повышенная сложность горелки, образованной несколькими огневыми насадками, являющейся к тому же необходимой неотъемлемой частью водонагревателя и затрудняющей ее согласование с посторонним источником нагрева, например с горелкой бытовой газовой плиты, а также -необходимостью герметичного примыкания вершин гофр и панелей по всей их длине, что практически достаточно затруднительно. Указанные недостатки снижают надежность водонагревателя и усложняют технологию его изготовления, использование в повседневном быту. Кроме того, эффективность использования тепловой энергии источника нагрева напрямую зависит от длины панелей, т.е. от высоты водонагревателя, что приводит к его громоздкости.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по своей технической сущности и способу нагрева проточной среды является "Спиральный теплообменник" [2] содержащий корпус с поярусно расположенными внутри него секциями трубчатых спиралей, расположенными вокруг центральной вертикальной трубы, разделенной надвое продольной перегородкой, причем между ярусами установлены в чередующем порядке по высоте кольцевые периферийные и центральные поперечные перегородки для обеспечения зигзагообразного перемещения нагревающей среды.

Существенными недостатками указанного теплообменника являются сложность его конструкции в целом и технологии изготовления секций с трубчатыми спиралями, их компоновки в устройстве, а сложность процесса удаления отложений, накапливающихся и затвердевающих на внутренних стенках трубчатых спиралей и центральной трубы, практически исключают возможность длительного использования спирального теплообменника в бытовых условиях.

В основу изобретения поставлена задача создания компактного переносимого (съемного) нагревателя проточной воды, обладающего высокой эффективностью использования тепловой энергии кухонной плиты, достаточной производительностью, безопасного и удобного при использовании и уходе за ним в бытовых условиях.

Поставленная задача решается тем, что корпус нагревателя выполнен в виде вертикальной жаровой трубы прямоугольного сечения, внутри которой установлены водотрубные секции, выполненные из прямоугольных параллельно расположенных и соединенных друг с другом отрезков труб и посекционно соединенных в последовательные, поярусно расположенные каскады посредством горизонтальных раздающе-собирающих коллекторов, размещенных по двум взаимо противоположным стенкам корпуса, верхний и нижний из которых снабжен патрубками соответственно подвода холодной и отвода горячей воды. При этом подающе-собирающие коллекторы выполнены, например, в виде горизонтальных пазов по наружной поверхности соответствующих стенок корпуса со сквозными отверстиями внутрь корпуса, соответствующими диаметру труб секций, а сами пазы закрыты снаружи съемными крышками.

Между ярусами каскадов водотрубных секций установлено в чередующемся по высоте порядке по одной горизонтальной перегородке, выполненной из жаропрочного материала в виде козырька, вплотную примкнутого через теплоизоляционные прокладки к одной из стенок корпуса, и направленного обрезом козырька к противоположной стенке с разделяюще-собирающими коллекторами, а между обрезом козырька и указанной стенкой образован проем для обеспечения зигзагообразного прохода теплосодержащих газов от одновременного каскада к другому по всей высоте внутренней полости корпуса.

В нижней части корпуса установлен сборник теплосодержащих газов, выполненный в виде конфузора, снабженного по нижней кромке опорной площадкой, в верхней части корпус снабжен регулировочной задвижкой выходного проема трубы корпуса, а снаружи корпус закрыт защитным кожухом с теплоизоляционным слоем.

На фиг.1 схематически изображен вертикальный разрез нагревателя, перпендикулярный стенам корпуса с раздающе-собирающими коллекторами; на фиг.2 частичный вертикальный разрез нагревателя параллельный стенкам корпуса с раздающе-собирающими коллекторами; на фиг.3 схематично вид нагревателя сверху (без регулировочной задвижки).

Переносной газовый водонагреватель содержит корпус 1 (Фиг.1 фиг.3), выполненный в виде вертикальной жаровой трубы прямоугольного сечения, в котором установлены водотрубные секции, выполненные из прямолинейных, параллельно расположенных и соединенных друг с другом отрезков труб 2 и посекционно соединенных в последовательные поярусно расположенные каскады посредством горизонтальных раздающе-собирающих коллекторов 3, размещенных по двум взаимо противоположным стенкам 4 корпуса, верхний и нижний из которых снабжен патрубками 5 и 6 соответственно подвода холодной и отвода горячей воды, причем раздающе-собирающие коллекторы могут быть изготовлены, например, в виде горизонтальных пазов по наружной поверхности соответствующих стенок со сквозными отверстиями внутрь корпуса, соответствующим диаметру труб секции, и закрыты снаружи крышками 7. Между ярусами каскадов водотрубных секций установлено в чередующемся по высоте порядке по одной горизонтальной перегородке 8, выполненной из жаропрочного материала в виде козырька, вплотную примыкающего через теплоизоляционные термостойкие прокладки 9, к соответствующей стенке с раздающе-собирающими коллекторами и к боковым стенкам корпуса, и направленного обрезом козырька к противоположной стенке, а между обрезом козырька и указанной стенки образован проем 10 для обеспечения зигзагообразного прохода теплосодержащих газов от одного каскада к другому по всей высоте внутренней полости корпуса. В нижней части корпуса установлен сборник II теплосодержащих газов, выполненный в виде конфузора, снабженного по периметру нижней кромки опорной площадкой 12. В верхней части корпус снабжен регулировочной задвижкой 13 выходного проема 14 трубы корпуса. Снаружи корпус закрыт защитным кожухом 15 с теплоизоляционным слоем 16 (изображены штриховыми линиями).

Переносной газовый нагреватель работает следующим образом.

Нагреватель устанавливают опорной площадкой 12 конфузорного сборника II над источником теплосодержащих газов, например над горелкой кухонной газовой плиты. При помощи шлангов соединяют патрубок 5 с краном подачи холодной воды, а патрубок 6 с емкостью для сбора слива горячей воды, включают подачу воды и приводят в действие источник подачи теплосодержателя газов. При этом вода по параллельным трубам 2 секций последовательно сверху вниз проходит через все их каскады как за счет напора воды, так и за счет собственного веса, а теплосодержащие газы, собранные сборником II, устремляются вверх по внутренней полости корпуса, по зигзагообразному пути (благодаря перегородкам 8 и проемам 9) от каскада к каскаду, обтекая со всех сторон трубы секции. Регулировка производительности нагревателя и степени нагрева воды осуществляют вентилем подачи воды, краном горелки газовой плиты и задвижкой 13.

Предлагаемый газовый водонагреватель используют в бытовых условиях, когда имеется проточная вода, например водопровод, и бытовое газоснабжение, но при наличии газовой плиты отсутствует газовая водогрейная колонка. Нагреватель удобен и безопасен при пользовании им. Его производительность достаточна для бытовых нужд, например для мытья посуды, умывания и даже для поддержания в горячем состоянии предварительно нагретой воды при стирке или в ванне при сравнительно небольших расходах газа (расход одной горелки кухонной газовой плиты). Прикидочные расчеты показывают (подтверждаемые действующей моделью нагревателя), что при 10-15 последовательных секциях, каждая из которых содержит 5-6 параллельных латунных или медных трубок с внутренним диаметром 6 мм и длиной 100 мм, производительность нагревателя достигает 4-5 л в минуту с температурой 70 80^oC.

Указанный технический результат достигнут за счет наиболее полного использования теплопроизводительности горелки газовой плиты для непосредственного нагревания воды благодаря своеобразной конструкции теплонагревателя. Теплосодержащие газы, обтекая большую поверхность труб секций в непосредственной близости от них, успевают за время прохода по зигзагообразному пути полностью передать воде свое тепло.

Использование: в теплотехнике, в частности в бытовых условиях, как съемный нагреватель проточной воды на газовой плите. Сущность изобретения: водонагреватель содержит корпус 1, выполненный в виде вертикальной жаровой трубы прямоугольного сечения, внутри которого установлены водотрубные секции из параллельных прямолинейных труб 2, поярусно расположенные последовательными каскадами. Трубы 2 секций и каскады соединенным между собой посредством горизонтальных раздающе-собирающих коллекторов 3, размещенных по двум взаимо противоположным станкам 4 и выполненных, например, в виде пазов на внешних поверхностях указанных стенок, закрытых снаружи крышками 7. При этом верхний и нижний коллекторы снабжены соответственно патрубками 5 и 6 подвода и отвода воды. Между каскадами секций установлены чередующие по одной по высоте поперечные горизонтальные перегородки 8, выполненные в виде козырьков, для обеспечения зигзагообразного прохода теплосодержащих газов от одного каскада к другому через проемы 10, образованные между обрезами козырьков и стенками с коллекторами. Снизу корпус снабжен конфузорным сборником 11 теплосодержащих газов, сверху - регулировочный задвижкой 13 проема для выхода из корпуса использованных теплосодержащих газов. Снаружи корпус закрыт защитным кожухом 15 с теплоизоляционным слоем 16. Водонагреватель при использовании его в быту удобен и безопасен, имеет производительность, достаточную для бытовых нужд. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Переносной газовый водонагреватель, содержащий корпус с расположенными внутри него водотрубными секциями, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде вертикальной трубы прямоугольного сечения, а водотрубные секции выполнены из прямолинейных параллельных труб, объединенных между собой и соединенных в последовательные поярусные расположенные каскады посредством раздающе-собирающих горизонтальных коллекторов, размещенных по двум взаимопротивоположным стенкам корпуса, верхний и нижний из которых снабжены патрубками соответственно подвода и отвода воды. 2. Водонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что раздающе-собирающие коллекторы выполнены в соответствующих стенках в виде пазов, закрытых крышками. 3. Водонагреватель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что между ярусами каскадов водотрубных секций установлено по одному горизонтальному жаропрочному направляющему козырьку, каждый из которых, чередуясь через один, вплотную примкнут к одной из стенок корпуса с раздающе-собирающими коллекторами, а также и боковым стенкам корпуса и направлен обрезом козырька в сторону противоположной стенки, причем между боковыми сторонами козырьков и боковыми стенками корпуса проложены теплоизоляционные жаропрочные прокладки, а между обрезом козырьков и соответствующей противоположно расположенной стенкой корпуса образованы проемы для обеспечения зигзагообразного прохода теплосодержащих газов от одного каскада к другому. 4. Водонагреватель по пп.1 3, отличающийся тем, что корпус снизу снабжен сборником теплосодержащих газов, выполненным в виде конфузора, снабженного по нижней кромке обреза опорной площадкой. 5. Водонагреватель по пп. 1 4, отличающийся тем, что корпус сверху снабжен регулировочной задвижкой выходного проема трубы корпуса. 6. Водонагреватель по пп. 1 5, отличающийся тем, что корпус снаружи закрыт защитным кожухом с теплоизоляционным слоем.