ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1998 года по МПК F24H1/00 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для обогрева индивидуальных домов, а также для подогрева воды на бытовые нужды.

Известна плита-котел, содержащая паровой водотрубный котел, водоподогреватели, газоходы, сообщающиеся с дымовой трубой. В дымоотводных каналах для регулирования тяги установлены поворотные заслонки, а равномерный обогрев обеспечивается установкой перегородок, направляющих топочные газы. Котел работает независимо от плиты, топливник выполнен выносливым по отношению к плите [1].

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, что снижает надежность устройства.

Известен отопительный котел, выбранный в качестве ближайшего аналога, включающий теплообменник, внутренние стенки которого образуют камеру с размещенным в ней топочным устройством, и змеевиковый подогреватель воды для бытовых нужд, установленный в верхней емкости теплообменника [2].

Конструкция данного отопительного котла устраняет недостаток, присущий аналогу. Отопительный котел более прост по конструкции.

В известном устройстве теплообменник расположен относительно топочного устройства так, что внутренние стенки теплообменника и наружная поверхность топочного устройства образует газоходы, вода, находящаяся в теплообменнике, нагревается теплом, излучаемым боковыми стенками топочного устройства, и конвективным теплом продуктов сгорания.

Существенным недостатком известного устройства является то, что отопительный котел имеет недостаточно развитый газоходный тракт, а теплообменник имеет недостаточно развитую поверхность нагрева. Это не позволяет эффективно использовать теплоту продуктов сгорания топлива и благодаря тому повысить коэффициент полезного действия котла. Вода для бытовых нужд нагревается в змеевиковом подогревателе, погруженном в горячую воду верхней емкости теплообменника, что усложняет конструкцию отопительного котла. Кроме того, для изготовления самого змеевика подогревателя требуется специальное оборудование.

Решаемая изобретением задача состоит в том, чтобы создать такой отопительный котел для обогрева индивидуальных домов и нагрева воды для бытовых нужд, который имел бы теплообменник с развитыми поверхностями нагрева, удлиненный высокотемпературный дымовой тракт и достаточно простую конструкцию. Это позволило бы повысить экономичность и надежность отопительного котла. Причем конструкция отопительного котла должна быть такова, что не требовала бы специальных технологий и устройств для изготовления. Это позволило бы изготовить котел в условиях работы небольшого предприятия и позволило бы снабдить горячим отоплением и горячим водоснабжением на бытовые нужды индивидуальных потребителей, имеющих, например, печное отопление.

Поставленная задача решается тем, что в известном отопительном котле, содержащем корпус, передние, задние и боковые стенки которого образуют с установленным в нем топочным устройством, секционным теплообменником, подключенным к раздающему и собирающему коллекторам, емкостью с водой для бытовых нужд, соединяющиеся на выходе из корпуса газоходы, обеспечивающие на выходе из корпуса газоходы, обеспечивающие возможность лабиринтного движения топочных газов, согласно изобретению, дополнительно содержит по меньшей мере три горизонтально расположенные в корпусе перегородки, две из которых установлены с возможность перекрытия прохода топочным газам к передней и боковой стенкам корпуса, а третья, расположенная между ними, - с возможностью перекрытия прохода топочным газам к задней и боковым стенками, выход из корпуса, соединяющий газоходы, размещен в его верхней части, а количество газоходов в нем составляет по меньшей мере три.

Кроме того он дополнительно содержит по меньшей мере один ТЭН, расположенный в теплообменнике.

Наличие дополнительных перегородок позволяет обеспечить лабиринтное движение топочных газов. Топочные газы из топочного устройства, последовательно омывая поверхности теплообменника и перегородок, выводятся из котла через общий газоход. При этом в теплообменнике и баке нагревается вода. Следует отметить, что топливо расходуется рационально и экономично.

Кроме того, наличие горизонтальных жестко укрепленных перегородок придает дополнительную жесткость и прочность отопительному котлу.

Наличие по меньшей мере одного ТЭНа позволяет поддерживать в теплообменнике определенную температуру воды в случае отключения топочного устройства на некоторое время (до двух суток). При изготовлении отопительного котла такой конструкции не требуется использовать специальные технологии и устройства. Изготовление можно осуществить силами небольшого предприятия.

Предлагаемое техническое решение обладает "новизной", так как характеризуется наличием отличительных от прототипа признаков.

Для уяснения соответствия заявляемого решения критерию "изобретательский уровень" были проведены патентно-информационные исследования и выявлены решения, содержащие указанные выше отличительные признаки. Выявленные решения не обеспечивают поставленной задачи, и предлагаемое техническое решение не следует явным образом из уровня техники. Таким образом, оно обладает изобретательским уровнем.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый отопительный котел, вид сбоку; на фиг. 2 - предлагаемый отопительный котел, вид спереди, передняя стенка условно отсутствует; на фиг. 3 - аксонометрическое изображение отопительного котла, стенки корпуса которого условно отсутствует.

Предлагаемый отопительный котел состоит из корпуса 1, теплообменника 2, топочного устройства 3, емкости 4 с водой для бытовых нужд. Теплообменник 2 состоит из секции 5 и присоединенных к ней вертикальных труб 6, 7, которые соединены между собой водоохлаждаемыми перемычками 8, 9. Секция 5 соединена с вертикальными трубами 6, 7 таким образом, что их внутренние полости образуют замкнутое водяное пространство. Равномерный обогрев теплообменника 2 обеспечивается установленными горизонтально перегородками 10, 11, 12, которые направляют топливные газы и обеспечивают их лабиринтное движение. Передние 24, задние 25 и боковые 26 стенки корпуса 1 образуют с установленным в нем топочным устройством 3, секционным теплообменником 2 и емкостью 4 с водой для бытовых нужд, газоходы 13, 14, 15. Топочные газы проходят через газоходы 13, 14, 15 и выводятся из котла через общий газоход 16.

Теплообменник 2 подключен патрубками 17, 18 к раздающему и собирающему коллекторам. Топочное устройство 3 снабжено загрузочной дверцей 19, золосборником 20, съемной колосниковой решеткой 21. В теплообменник 2 вмонтированы ТЭНы 22, 23.

Отопительный котел работает следующим образом.

Бак 4, теплообменник 2, система отопления заполняются водой, и в топочном устройстве 3 разжигается топливо. Возможна работа отопительного котла на различных видах топлива (твердом, жидком, газообразном). В случае отключения топочного устройства 3 поддерживать определенную температуру воды в теплообменнике 2 можно с помощью ТЭНов 22, 23. Тепло, выделившееся при сгорании топлива, передается конвекцией и излучением поверхностями теплообменника 2 и перегородками 10, 11, 12, разогретые продукты сгорания, поднимаясь под перегородку 12, изменяют направление движения, проходят по газоходам 13, 14, 15 и выводятся из котла через общий газоход 16. Так как прямой проход высокотемпературных продуктов сгорания в газоход 16 перекрыт перегородками 10, 11, 12, топливные газы двигаются по лабиринту, и вследствие этого увеличивается высокотемпературный газоходный тракт. Такое выполнение теплообменника 2 и размещение перегородок 10, 11, 12 улучшает теплосъем и позволяет эффективно использовать тепло продуктов сгорания и, благодаря этому, повысить коэффициент полезного действия отопительного котла.

Отопительный котел изготовлен в условиях работы небольшого предприятия, без применения специальных технологий и устройств. Работа котла опробована на различных видах топлива (дрова, солярка, газ). Вода, находившаяся в теплообменнике, закипала через тридцать минут с начала работы отопительного котла. Котел можно изготавливать из нержавеющей стали, чугуна либо помещать в корпус, выполненный из кирпичей и закрытый оцинкованным железом.

Устройство предназначено для обогрева индивидуальных домов, а также для подогрева воды на бытовые нужды. Сущность изобретения состоит в том, что использование трех горизонтально установленных перегородок 10, 11 и 12 обеспечивает лабиринтное движение топочных газов. Топочные газы из топочного устройства 3, последовательно омывая поверхности теплообменника 2 и перегородок 10, 11, 12, проходя по газоходам 13, 14 и 15, выводятся из котла через общий газоход 16. При этом высокотемпературный тракт удлиняется за счет лабиринтного движения топочных газов, улучшается теплосъем и более эффективно используется теплота продуктов сгорания, что позволяет повысить КПД котла. Отопительный котел содержит по меньшей мере один ТЭН, расположенный в теплообменнике 2. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Отопительный котел, содержащий корпус, передние, задние и боковые стенки которого образуют с установленными в нем топочным устройством, секционным теплообменником, подключенным к раздающему и собирающему коллекторам, емкостью с водой для бытовых нужд соединяющиеся на выходе из корпуса газоходы, обеспечивающие возможность лабиринтного движения топочных газов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по меньшей мере три горизонтально расположенные в корпусе перегородки, две из которых установлены с возможностью перекрытия прохода топочным газом к передней и боковым стенкам корпуса, а третья, расположенная между ними, - с возможностью перекрытия прохода топочным газам к задней и боковым стенкам, выход из корпуса, соединяющий газоходы, размещен в его верхней части, а количество газоходов в нем составляет по меньшей мере три. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по меньшей мере один ТЭН, расположенный в теплообменнике.