АВТОМАТИЧЕСКИЙ ГАЗОВЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F24H9/20 

Изобретение относится к автоматическим газовым водонагревателям. Изобретение может быть использовано также в автоматизированных системах нагрева с твердым и жидким топливом индивидуальных строений.

Известные автоматические газовые водонагреватели [1, 2] состоят из основной и запальной тарелок, запорного вентиля основной горелки, теплообменника, автоматики безопасности и регулирования, включающей датчики наличия пламени запальной горелки и тяги, регулятора температуры воды в теплообменнике, электромагнит, удерживающий клапаны, подающие газ на запальную и основную горелки и соединенный с термопарой датчика наличия пламени запальной горелки.

Однако известный автоматический газовый водонагреватель, рассматриваемый нами как аналог, не решает вопрос минимизации затрат энергоносителей для нагрева помещения.

Устранению отмеченного выше недостатка служит устройство [3], принятое нами за прототип, где управление автоматическим водонагревателем осуществляется от датчика температуры помещения.

Однако прототип обладает рядом недостатков, резко ухудшающих его надежность и живучесть в реальных условиях эксплуатации:
1. Функционирование прототипа требует, кроме подачи газа, еще и электропитание для реле времени 16 и катушки 41 электромагнита. В цепь питания катушки 41 включены нормально-открытые контакты датчиков воздуха помещения 6 и 7 и реле времени 16.

В заявленном объекте и уже цитированном [1, 2] отсутствуют газовые отопительные агрегаты, которые требуют для своего функционирования, кроме газа, еще и электропитание. И это не случайно, так как в сельской местности и пригородных зонах России, где в основном используются эти аппараты, нет устойчивого электроснабжения, оно отключается, бывает, даже на сутки. По этой причине большая часть выгоды от использования прототипа с усложненной автоматикой не будет получена. И более того, в период отключения электропитания, так как настройку регулятора температуры воды производят на самую высокую температуру, обычно 90-95^oC. Регулирование температуры воды в этом случае будет проходить с максимально возможной ошибкой, приводящей к максимально возможному перегреву.

2. В пневмогазовом блоке защиты и регулирования по пути, например, к основной горелке два последовательно расположенных клапана 18, 27, дополнительные каналы и дроссели 35, 37 и т.д., в то время как у заявленного объекта гидравлических сопротивлений в тракте горелки значительно меньше, т.е. минимальное необходимое давление газа у прототипа выше и срок службы в условиях понижения давления газа у прототипа ниже, чем у заявленного объекта.

3. Пневмогазовый блок РГУ-2 с дополнительно введенными авторами [3] элементами достаточно сложен в обслуживании, малые диаметры дросселей 0,5-0,8 мм будут засоряться при низком давлении, при котором применяют как аналог [1, 2], так и прототип [3], а также заявленный объект. При этом будет нарушаться как точность регулирования, так и управляемость объекта в целом. Для восстановления работоспособности пневмогазового блока будет требоваться высококвалифицированный персонал. Для устранения вышеназванных недостатков прототипа предлагается следующее.

Автоматический газовый водонагреватель, состоящий из основной и запальной горелок, запорного вентиля основной горелки, теплообменника, датчика температуры помещения автоматики безопасности и регулирования, включающей электромагнит, управляющий клапаном подачи газа, питание которого производится от датчика наличия пламени запальной горелки, а блокировка датчиком тяги, датчик температуры воды в теплообменнике, в газовый тракт питания основной горелки между запорным вентилем основной горелки и газовым клапаном основной горелки автоматики безопасности и регулирования установлен регулирующий орган регулятора температуры, например, радиаторного термостата фирмы "Danfoss", а датчик температуры помещения связан с его управляющей частью.

Использование радиаторного термостата, например, фирмы "Danfoss" для указанных выше целей весьма целесообразно, так как их применение в системе отопления носит массовый характер во всем мире (за последние 10 лет около 100 млн. штук таких радиаторных термостатов было успешно использовано в разных странах), что резко снизило их стоимость. В настоящее время и в России началось их массовое производство.

Далее в упомянутой выше автоматике безопасности и регулирования возможно в заявленном объекте заменить при выпуске новых изделий регулятор температуры воды в водонагревателе более простым с биметаллическим чувствительным элементом, как и в прототипе, так как его функции сужаются до уровня блокировки перегрева воды в автоматическом водонагревателе.

Важным преимуществом предлагаемого технического решения является простота использования его с минимумом производственных затрат, как в эксплуатируемом парке автоматических водонагревателей в СНГ (а он не мал - около 2 млн. штук), так как и во вновь выпускаемом (это 100 тыс. штук ежегодно), а также в новых разработках при этом будет достигнута реальная экономия энергоносителей (газа) при эксплуатации.

На чертеже представлено предлагаемое устройство. Устройство состоит из теплообменника 1, основной горелки 2, запальной горелки 3, датчика тяги 4, датчика наличия пламени на запальной горелке 5, запорного вентиля основной горелки 6, автоматики безопасности и регулирования 7, включающей электромагнит 8, управляющий клапанами, подающими газ на основную и запальную горелки, регулятор температуры воды 9 в теплообменнике, находящийся в тепловом контакте с водонагревателем, датчика температуры помещения 10, управляющей части регулятора температуры 11, регулирующего клапана 12 радиаторного термостата (регулятора температуры), например, фирмы "Danfoss". Устройство работает следующим образом.

При подаче газа на запальную горелку 3 и поджиге газа на запальной горелке начинается разогрев датчика наличия пламени 4. По достижении у датчика наличия пламени термоЭДС определенной величины срабатывает электромагнит 8 автоматики безопасности и регулирования 7, который начинает удерживать клапаны подачи газа на запальную и основную горелку 2. После этого открывают запорный вентиль 6 основной горелки и, если температура помещения, фиксируемая датчиком температуры помещения 10, будет ниже заданного уровня, сигнал от последнего, пройдя через управляющую часть регулятора температуры 11, откроет регулирующий клапан регулятора температуры 12. На основную горелку поступит газ, и начнется подогрев воды в теплообменнике, а значит, и обогрев помещения. Когда температура в помещении превысит заданную, датчик температуры помещения даст сигнал на управляющую часть регулятора температуры, а тот закроет регулирующий клапан регулятора температуры, основная горелка отключится, и помещение начинается охлаждаться. В очень холодную погоду температура воды в теплообменнике может достигнуть 90^oC и выше, что может привести к повышению давления пара в теплообменнике выше его производственной прочности и к выводу его из строя, чтобы это исключить, в существующих автоматических водонагревателях необходимо производить настройку регулятора температуры воды в теплообменнике на самую высокую допустимую температуру 90-95^oC, по достижении которой подача газа на основную горелку прекратится, так как клапан подачи газа в автоматике безопасности и регулирования и опасный перегрев будет исключен. В этом случае управление автоматическим газовым водонагревателем фактически переходит к регулятору температуры воды в теплообменнике.

В случае нарушения тяги, нормально-замкнутый контакт датчика тяги 5 разомкнет цепь питания электромагнита и подача газа на запальную и основную горелки прекратится.

Автоматический газовый водонагреватель предназначен для нагрева воды. Автоматический газовый водонагреватель состоит из основной 2 и запальной 3 горелок, запорного вентиля 6 основной горелки, теплообменника 1, датчика температуры помещения 10, автоматики безопасности и регулирования 7. Последняя включает датчики температуры воды 9 и наличия пламени запальной горелки 5, тяги 4 и электромагнит 8, который соединен с клапаном подачи газа. Между запорным вентилем 6 основной горелки и клапаном автоматики безопасности и регулирования установлен регулирующий клапан 12 радиаторного термостата, например, фирмы "Danfoss", который через управляющую часть связан с датчиком 10 температуры помещения, причем питание электромагнита 8 производится от датчика 5 наличия пламени. Использование данного водонагревателя позволит сэкономить газ, упростить эксплуатацию, сократить время на его наладку и обслуживание. 1 ил.

Автоматический газовый водонагреватель, состоящий из основной и запальной горелок, запорного вентиля основной горелки, теплообменника, датчика температуры помещения, автоматики безопасности и регулирования, включающей датчики температуры воды, наличия пламени запальной горелки, тяги и электромагнит, который соединен с клапаном подачи газа, отличающийся тем, что между запорным вентилем основной горелки и клапаном автоматики безопасности и регулирования установлен регулирующий клапан радиаторного термостата, например, фирмы "Danfoss", который через управляющую часть связан с датчиком температуры помещения, причем питание электромагнита производится от датчика наличия пламени.