ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 2002 года по МПК F24H1/24 F23K3/00 

Изобретение относится к теплотехнике, белее конкретно к конструкциям отопительных нагревательных котлов, используемых для отопления помещений и для нагрева воды, применяемой как в системах отопления, так и для различных технологических процессов и бытовых потребителей.

Из современного уровня техники известны котлы, включающие топку, конвективный газоход и полость, заполненную водой, см. патент Франции 2233572, МКИ F 24 H 1/28. Недостатком этой конструкции является то, что ее очень трудно использовать для твердого сыпучего дешевого топлива; описанная в указанном патенте конструкция требует нагревателя, состоящего из системы газовых горелок, т.е. она очень сложна.

Известен также отопительный котел, содержащий топку и конвективный газоход, см. авторское свидетельство СССР 1286874, 4 F 22 В 37/24, 1987 г. Газоход выполнен из трубчатых блоков, а каркас корпуса выполнен горизонтально на опорах. В газоходе использованы оребренные трубы. Конструкция является очень сложной, стоимость ее очень высокая и она требует применения только высококачественного топлива с малой долей уноса продуктов недожога.

Известен также аналог, принятый за прототип, - котел согласно патенту SU 3569, F 24 H 1/28, который содержит топку, конвективную часть и конвективный газоход, расположенные в полом корпусе, выполненном в виде трубы, причем корпус соединен с подачей и отводом жидкости.

Недостатком данной конструкции котла является его низкая эффективность при использовании дешевых видов топлива: опилок, фрезерного торфа, угольной пыли и т.д.

Задачей данного изобретения является повышение его эффективности, расширение возможностей применения отопительного котла в любых условиях.

Указанная задача решена тем, что в котле, включающем топку, образованную трубой, и конвективный газоход, расположенный в полом корпусе, соединенном с трубами подачи и отвода жидкости, на подаче и отводе жидкости установлены насосы, а часть трубы, образующая топку, выполнена с возможностью перемещения по отношению к конвективной части и газоходу и установлена на рычаге, снабженном осью, относительно которой он может совершать поворот.

Кроме того, топка выполнена в виде двух цилиндрических обечаек с торцевыми стенками, при этом на одной из указанных торцевых стенок расположено отверстие с дверцей.

Кроме того, топка снабжена формовочным стержнем, установленным в основании топки на стадии загрузки топлива и его уплотнения в указанной топке.

Кроме того, котел может быть снабжен несколькими, по меньшей мере двумя, топками.

Согласно исследованиям патентных фондов данные признаки обладают новизной. Именно благодаря этим отличительным признакам обеспечивается решение поставленной технологической задачи, поэтому данная конструкция котла обладает признаками существенной новизны.

Изобретение иллюстрируется чертежами, см. фиг.1-5, при этом на фиг.1 показан общий вид котла, на фиг.2 - разрез по А-А.

На фиг. 3 показан вид сверху, когда топка выведена из корпуса котла, а вторая топка, заранее подготовленная и заправленная топливом, подается к котлу. На фиг.4 показан разрез по В-В после наполнения топки котла топливом. На фиг. 5 показан котел с топкой в виде участка из двух цилиндрических обечаек с торцевыми стенками.

На чертежах обозначены: 1 - топка, установленная на рычаге 2 с возможностью перемещения при вращении этого рычага вокруг оси 3. Имеется контргруз 4. Топка при эксплуатации находится в корпусе котла 5, переходящем в конвективный участок единой трубы 6 и газоход 7. В полости корпуса котла 5 находится теплоноситель вола, которая циркулирует через корпус. Воду подают сверху и отводят снизу, как показано стрелками на фиг.1, вода течет в направлении, противоположном направлению движения продуктов сгорания, нагреваясь при этом за счет теплообмена.

В полости 8, являющейся футеровкой, здесь же предусмотрена установка термодатчиков 9. В топке имеется формовочный стержень 10, устанавливаемый в объеме топки на стадии загрузки в нее топлива 11 и его уплотнения. Стержень опирается своим одним концом на колосниковую решетку 12, а другой конец выступает наружу. Под колосниковой решеткой находится зольная камера 13 с дверкой 14. У топочной камеры имеется дверка 15.

Устройство работает следующим образом.

Топку 1 после загрузки в нее топлива, с помощью рычага 2, вращая его вокруг оси 3, вводят в корпус котла. Контргруз 4 уравновешивает массу топки и облегчает ее перемещение. Рычаг 2 можно вращать вручную для малых котлов мощностью 150-200 кВт, либо для более мощных котлов с помощью привода, например пневмоцилиндра, или механического привода. В полом корпусе 5 циркулирует теплоноситель, обычно вода, которая нагревается за счет теплообмена со стенками топки 1, в конвективной части 6 и далее в газоходе 7 за счет теплообмена с продуктами сгорания топлива в полости 8 находится также вода, являющаяся футеровкой котла. Пока эта часть воды холодная, тепловые потери котла в окружающую среду очень низкие. При нагреве же воды в полости 8 до 55-60^oС, что регистрируется термодатчиками 9, эта вода удаляется насосами (не показанными на чертежах) или за счет конвекции, в систему водоснабжения горячей водой, а полость 8 заполняется новой порцией более холодной воды
После выгорания топлива топку 1 выводят из корпуса 5, см. фиг.3, а далее устанавливают в топку 1 формовочный стержень 10 и насыпают топливо 11 (при очень мелком, пылевидном топливе можно накрыть колосниковую решетку листом древесины или пленкой). И формовочный стержень 10, и слой топлива 11, например опилки, фрезерный торф или мелкие кусочки торфа, опираются на колосниковую решетку 12, под которой расположена зольная камера 13. Слой топлива 11 при загрузке его сверху можно хорошо утрамбовать, уплотнить, даже при значительной высоте топки. Добиться этого в известных ранее конструкциях при загрузке топлива через дверку топки невозможно, а при загрузке брикетов топлива (заранее спрессованных), не обеспечивается заполнение всего объема топки. В данной же конструкции обеспечивается возможность допрессовки сжатием мелкодисперсного топлива 11 непосредственно в топке. Это создает дополнительное, очень существенное, преимущество данной конструкции котла - возможность загрузить в топку значительную массу любого топлива и обеспечить его длительное горение, т.е. загружать топку, обеспечив длительный процесс его работы при минимальных затратах труда.

На фиг. 3 показан вариант конструкции, в котором предусмотрено использование нескольких, именно двух, топок, поочередно устанавливаемых в корпус котла 5. Пока одна топка находится в котле, вторую можно подготовить, установив формовочный стержень, заполнив топливом и подвергнув это топливо сжатию, прессовке. После удаления одной топки, другим рычагом можно сразу же подать в корпус другую и продолжить эксплуатацию котла.

После уплотнения топлива 11 формовочный стержень 10 извлекается из топки, а оставшуюся коническую полость заполняют растопочным материалом (бумагой, щепой и т.д.). После зажигания этого материала топку 1 рычагом 2 вновь устанавливают в корпус 5 и за счет сгорания топлива 11 обеспечивается отопление помещения и снабжение горячей водой. Роль формовочного стержня 10 весьма значительна: без него через толстый слой уплотненного топлива 11 не проходил бы воздух, необходимый для горения, поэтому и зажигание топлива, и его дальнейшее горение были бы затруднены. Между тем, увеличение высоты топки и запаса топлива в ней является очень желательным, поскольку дает возможность реже загружать в топку топливо, длительное время эксплуатировать котел без затрат труда на его обслуживание. В известных конструкциях этому препятствует трудность движения воздуха через высокий слой уплотненного топлива, необходимого для его горения.

В предлагаемой же конструкции за счет использования формовочного стержня 10, в слое топлива 11 после его уплотнения остается полость в форме указанного стержня. От этой полости после разжигания начинается горение, через нее проходит воздух, и границы сгоревшего топлива занимают положение поверхности С, показанной на фиг. 4 пунктиром. По мере выгорания топлива эта граница приближается к стенкам топки 1. После сгорания топлива, топку выводят из корпуса 5, удаляют золу из камеры 13 и остатки топлива, а затем вновь устанавливают в топку формовочный стержень 10 и загружают порцию топлива 11. На фиг.4 формовочный стержень 10 показан стальным, сварной конструкцией, но можно выполнить его и из других материалов.

Можно эксплуатировать котел и не извлекая топку 1 из корпуса 5, а загружая топливо через дверку 15 (удаляя золу через дверку 14), например, при отоплении дровами в виде поленьев. Это обеспечивает возможность эффективной эксплуатации котла в любых условиях, при любых видах топлива. Для крупных (и прочных) кусков топлива его лучше загружать через дверку 15. Мелкодисперсное, сыпучее, пылевидное топливо лучше загружать в топку сверху, выведя топку 1 из корпуса 5 и установив в ней формовочный стержень 10, после чего нужно эффективно уплотнить слой топлива (в крупных котельных имеет смысл установить для этого специальные прессы, чтобы быстро и эффективно уплотнять слой топлива непосредственно в топке).

Приведенные примеры не исчерпывают всех возможностей и вариантов предлагаемой конструкции. На фиг. 5 показана топка в форме двух цилиндрических листов с двумя торцевыми стенками. В одной из торцевых стенок установлена дверка 15. Положение топки после ее вывода из корпуса 5 на фиг.5 показано пунктиром. Формовочный стержень 10 в этом случае лучше выполнить не круглого сечения, а в форме вытянутого эллипса или овала, обеспечивающего более равномерное выгорание слоя топлива.

Вариант по фиг.5 предпочтительнее, если главная цель использования котла - это нагрев воды, которая затем используется для отопления (или бытовых нужд). В этом варианте преобладающая часть поверхности топки контактирует с корпусом 5, заполненным водой, нагрев которой и обеспечивается при горении топлива.

Описываемый отопительный котел обеспечивает возможность использования любого твердого топлива в зависимости от местных условий в городской, сельской местности, на транспорте. При этом мелкодисперсное, сыпучее топливо можно очень эффективно уплотнить сжатием, допрессовкой непосредственно в топке. Можно применять несколько топок, подготовив заранее одну из них, и после выгорания топлива в работающей топке быстро заменить ее. Дешевая и пригодная практически для любых условий и видов топлива конструкция обеспечивает возможность дешевого и эффективного отопления на любых видах местного топлива.

Котел предназначен для нагрева воды и может быть использован для отопления помещений. Котел содержит топку, образованную трубой, и конвективный газоход, расположенные в полом корпусе. Корпус соединен с насосами на подаче и отводе жидкости, при этом часть трубы, образующая топку, выполнена с возможностью перемещения по отношению к конвективной части и газоходу и установлена на рычаге, снабженном осью, относительно которой он может совершать поворот. Конструкция котла обеспечивает повышение его эффективности и расширение возможностей применения. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Отопительный котел, включающий топку, образованную трубой, конвективный газоход, расположенные в полом корпусе, причем корпус соединен с подачей и отводом жидкости, отличающийся тем, что на подаче и отводе жидкости установлены насосы, а часть трубы, образующая топку, выполнена с возможностью перемещения по отношению к конвективной части и газоходу и установлена на рычаге, снабженном осью, относительно которой он может совершать поворот. 2. Котел по п. 1, отличающийся тем, что топка выполнена в виде двух цилиндрических обечаек с торцевыми стенками, при этом на одной из указанных торцевых стенок расположено отверстие с дверцей. 3. Котел по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что топка снабжена формовочным стержнем, установленным в основании топки в стадии загрузки топлива и его уплотнения в указанной топке. 4. Котел по пп. 1-3, отличающийся тем, что он снабжен несколькими, по меньшей мере двумя, топками.