ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1998 года по МПК F24H1/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах для системы отопления.

Известен водогрейный котел, содержащий заполненный водой герметичный корпус, внутри которого расположена топка, жаровая и дымогарные трубы, известен (авт. св. N 1543183 СССР, F 22 B 7/12, 9/12, 1988). Нагрев воды в указанном котле производится посредством передачи тепла через соприкасающиеся с водой наружные стенки жаровой и дымогарных труб. Для повышения интенсификации теплообмена дымогарные трубы снабжены винтовыми вставками, способствующими турбулизации топочных газов, обеспечивающей улучшение теплообмена.

Недостатком указанного котла является низкое использование тепла сгоревшего топлива вследствие малой поверхности нагрева.

Известен также водогрейный котел, включающий горелочное устройство, герметичный корпус, содержащий водяную рубашку, внутри которой расположены жаровая и дымограные трубы. Внутри дымогарных труб веерообразно размещены продольные ребра и примыкающие к ним с малым зазором стержни. В качестве стержня использована заглушенная и имеющая со стороны движения топочных газов острый конец труба (рекламный проспект фирмы Viessmann жидкотопливный/газовый отопительный котел модели Paromat-Triplex RN).

Недостатком известного котла также является малая обогреваемая поверхность, снижающая полноту использования тепла сгоревшего топлива, так как нагрев воды осуществляется за счет теплопередачи наружных поверхностей жаровой и дымогарных труб. Большое число каналов в дымогарных трубах способствует равномерному омыванию топочными газами внутренних поверхностей дымогарных труб, тем самым, в какой-то степени, обеспечивает повышение использования тепла топочных газов.

Также известен котел, содержащий корпус с центральной камерой сгорания, образующей кольцевую полость, сообщенную с радиально подводящими и отводящими трубами кольцевого водяного коллектора (авторское свидетельство СССР 779756, F 24 H 1/28, 1980). Коллектор установлен во входном участке камеры сгорания. В кольцевой полости равномерно расположены дымогарные трубы, подключенные к поворотному газоходу, также расположенному в кольцевой полости в зоне входного участка камеры сгорания. Поворотный газоход размещен с зазором относительно ближайшей торцевой стенки кольцевой полости и сообщен проемом с камерой сгорания. Подводящие и отводящие трубы водяного коллектора расположены в проеме.

К недостаткам указанного прототипа относится, как и в приведенных выше аналогах, относительно малая площадь нагрева, следовательно, небольшая продолжительность контакта обогреваемой поверхности с топочными газами, снижающая КПД котла.

Так как данное техническое решение наиболее близко технической сущности и решаемой задачи предлагаемому изобретению, то принимаем его за прототип.

Основной задачей, преследуемой данным изобретением, является при неизменных габаритах увеличить поверхность нагрева, повысить интенсификацию термопередачи, надежность и удоборемонтность узлов, деталей и элементов котла.

Для решения указанной задачи водогрейный котел содержит заключенный и герметичный корпус водяной объем. Внутри водяного объема помещена жаровая камера и дымогарные трубы. Дымогарные трубы входными участками сообщены с жаровой камерой, а выходными - с коллектором, связанным с дымовой трубой. Котел снабжен нагревательными элементами в виде трубок Фильда. Каждая наружная труба нагревательного элемента помещена с некоторым кольцевым зазором в дымогарную трубу. Внутренние трубы нагревательного элемента впускными концами подсоединены к подводящему трубопроводу питательной воды, а открытые концы наружных труб - к водяному объему котла. Котел может работать как на жидком, так и на газовом топливе, для чего он снабжен горелочным устройством.

Исходя из технической сущности заключаем, что использование данного изобретения позволят получить следующий технический результат: при одинаковой мощности сократить габариты котла за счет увеличения обогреваемой поверхности, так как топочные газы омывают как наружные, так и внутренние поверхности нагрева, причем теплопередача происходит в относительно малом кольцевом зазоре между теплопередающими поверхностями, где топочные газы одновременно отдают тепло двум поверхностям нагрева, способствуя тем самым снижению теплонапряженности материала дымогарных труб. И как следствие, все это позволит иметь малый водяной объем, обеспечивающий короткое время пуска, ограниченную внешнюю поверхность, способствующую снижению потери тепла излучением в окружающую среду и наименьшую массу, а также надежность и простоту конструкции, повышающую удоборемонтность котла.

Сопоставительный анализ с аналогом и прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Совокупность признаков.. "котел снабжен нагревательными элементами в виде трубок Фильда. ." известна (см. например, авт. св. 212096, ЧССР, F 28 D 7/10, заявл. 10.09.80 г, N 911680, опублик. 01.12.81 г., "Котел-утилизатор" или авт. свид. 1474375 СССР F 22 B 1/06, 1987, "Парогенерирующий элемент"). Что касается признаков.." внутренние трубы нагревательного элемента впускными концами подключены к подводящему трубопроводу питательной воды, а открытые концы наружных труб - к водяному объему котла, то они также известны и связаны с признаками, изложенными выше.

Признаки. . "каждая наружная труба нагревательного элемента помещена с некоторым кольцевым зазором в дымогарную трубу".. в патентном фонде описаний изобретений к авт. св. и патентам СССР, патентам Российской Федерации опубликованных заявок на получение патентов и свидетельств на полезные модели РФ с глубиной поиска 50 лет, а также реферативных журналов ВИНИТИ по разделам 42, "Котлостроение" и 22. Энергетика с глубиной поиска 15 лет, не обнаружены. Поиск произведен по подклассам МПК F 22 B, F 24 H и F 28 D.

Реализация этих признаков в совокупности с признаками, изложенными в ограничительной части формулы изобретения, способствует получению новых потребительских свойств объекта изобретения, что подтверждается достижением указанного технического результата, а это дает основание считать, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематически изображен водогрейный котел.

Водогрейный котел содержит герметичный корпус, включающий обечайку 1, переднюю 2 и заднюю 3 трубные решетки и жаровую камеру 4. Спереди к обечайке 1 примыкает передняя крышка 5, несущая горелочное устройство 6, сзади - задняя крышка 7, снабженная полостью для прохода дымовых газов. Входные участки дымогарных труб 8 крепятся в передней трубной решетке 2, а выходные - в задней трубной решетке 3. Пространство, ограниченное обечайкой 1, трубными решетками 2 и 3 и жаровой камерой 4, заполнено водой. Каждая дымогарная труба 8 содержит нагревательный элемент в виде трубок Фильда, включающий наружную трубу 9, заглушенную и заостренную со стороны входного конца дымогарной трубы 8. Внутри трубы 9 с некоторым кольцевым зазором помещена внутренняя труба 10. Наружная труба 9 нагревательного элемента закреплена в задней крышке 7. Входные концы внутренних труб 10 закреплены в донышке 11, образующей с задней крышкой 7 коллектор для воды, прошедший нагревательные элементы. Полость коллектора трубой 13 соединена с водяным объемом котла, снабженного отводящим патрубком 14.

Работа котла осуществляется в следующей последовательности.

При пуске котла его водяной объем заполняют питательной водой, а затем зажигают горелочное устройство 6.

По мере нагрева воды циркуляционным насосом, связанным с трубопроводом 12, в трубы 10 подают питательную воду, которая, пройдя нагревательные элементы и коллектор, по трубе 13 направляется в водяной объем котла, откуда через патрубок 14 поступает в систему.

Факел пламени горелочного устройства 6, веерообразно распространяясь в жаровой камере 4, отражается от ее днища и увлекаемый тягой устремляется через дымогарные трубы 8 в дымовую трубу. Проходя в кольцевых зазорах между внутренними поверхностями дымогарных труб 8 и наружными поверхностями труб 9, топочные газы нагревают воду, контактирующую с внутренней поверхностью труб 9, а та, в свою очередь, - воду, движущуюся ей навстречу по трубам 10.

Теплопередача происходит через стенки жаровой камеры 4, омываемой котловой водой.

Таким образом, нагрев воды осуществляется как наружными поверхностями жаровой камеры 4 и дымогарных труб 8, так и внутренними поверхностями дымогарных труб 8, взаимодействующими с теплообменными элементами, включающими трубы 9 и 10.

Изменяя тепловыделение горелочного устройства и количество подаваемой питательной воды в трубы 10, можно добиться оптимального режима работы котла.

Устройство используется в теплоэнергетике, преимущественно в котлах для системы отопления. Водогрейный котел содержит заключенный в герметичный корпус, включающий обечайку 1, переднюю 2 и заднюю 3 трубные решетки и жаровую камеру 4, водяной объем. Внутри водяного объема помещены дымогарные трубы 8. Дымогарные трубы 8 входными участками сообщены с жаровой камерой 4, а выходными - с коллектором, связанным с дымовой трубой. Котел дополнительно снабжен нагревательными элементами в виде трубок Фильда. Каждая наружная труба 9 нагревательного элемента помещена с некоторым зазором в дымогарную трубу 8. Внутренние трубы 10 нагревательного элемента впускными концами подсоединены к подводящему трубопроводу 12 питательной воды, а открытые концы наружных труб 9 - к водяному объему котла. Техническим результатом является увеличение поверхности нагрева, повышение теплопередачи и надежности котла. 1 ил.

Водогрейный котел, содержащий заключенный в герметичный корпус водяной объем, внутри которого помещена жаровая камера и дымогарные трубы, сообщенные входными участками с жаровой камерой, а выходными - с коллектором, связанным с дымовой трубой, отличающийся тем, что он снабжен нагревательными элементами типа трубок Фильда, каждая наружная труба которых помещена с некоторым кольцевым зазором в дымогарную трубу, причем внутренние трубы впускными концами подключены к подводящему трубопроводу питательной воды, а открытые концы наружных труб - к водяному объему котла.