ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 2002 года по МПК F24H1/24 

Изобретение относится к отопительной технике и может быть использовано для отопления помещений и домов.

Известен водогрейный котел по патенту [1], который принят нами за прототип, как наиболее близкий к предлагаемому по технический сущности и достигаемому результату. Указанный котел содержит корпус и топочную камеру прямоугольной формы с образованием водяной рубашки между ними, которая снабжена в нижней части корпуса патрубком холодной воды, а в верхней части патрубком отвода горячей воды, при этом топочная камера имеет потолочную и вертикальные боковые, переднюю и заднюю стенки и снабжена горелочным устройством и соединенным с дымоходом газоходом, в котором поперек движению продуктов сгорания установлены вертикальные перемычки, образующие каналы для прохода продуктов сгорания, причем горелочное устройство и дымоход размещены в противоположных по длине топочной камеры крайних ее частях.

Однако описанный котел имеет следующие недостатки:
- большой объем пространства топочной камеры, которое объединено с газоходом;
- движение продуктов сгорания и воды в одну сторону,
- малая поверхность наиболее эффективной горизонтальной (верхней) потолочной стенки топочной камеры;
- сравнительно низкая температура в топочной камере.

Перечисленные недостатки обусловливают низкий к.п.д. котла, а также образование большого количества продуктов неполного сгорания, которые выбрасываются в атмосферу и выносят с собой большое количество тепла, а также способствуют образованию сажи в газоходе и дымоходе.

В основу изобретения поставлена задача создать водогрейный котел, конструкция которого обеспечила бы повышение его к.п.д. и уменьшение выброса в атмосферу продуктов неполного сгорания путем усовершенствования конструкции корпуса и топочной камеры, обеспечив при этом уменьшение топочного пространства, более длинного пути движения продуктов сгорания, большей площади горизонтальной потолочной стенки топочной камеры и повышение температуры над горелочным устройством с сохранением при этом простоты изготовления и обслуживания.

Для решения поставленной задачи в предложенном котле, содержащем корпус и топочную камеру прямоугольной формы, размещенные горизонтально с образованием водяной рубашки между ними, которая снабжена в нижней части корпуса патрубком подвода холодной воды, а в верхней части - патрубком отвода горячей воды, при этом топочная камера имеет потолочную и вертикальные боковые, переднюю и заднюю стенки и снабжена горелочным устройством и соединенным с дымоходом газоходом, в котором поперек движению продуктов сгорания установлены вертикальные перемычки, образующие каналы для прохода продуктов сгорания, причем горелочное устройство и дымоход размещены в противоположных по длине топочной камеры крайних ее частях, согласно изобретению отношение площади потолочной стенки топочной камеры к площади каждой из вертикальных стенок составляет от 1-10, перемычки образуют канал для прохода продуктов сгорания попеременно с задней и передней стенками, причем первая по ходу движения продуктов сгорания перемычка установлена с образованием канала также и с потолочной стенкой, патрубок подвода холодной воды установлен со стороны дымохода, а патрубок отвода горячей воды - со стороны горелочного устройства, а над последним установлено средство для повышения температуры.

Кроме того, первая по ходу продуктов сгорания перемычка может быть снабжена направляющим козырьком.

Кроме того, горелочное устройство может быть выполнено в виде трубки-горелки с двумя рядами отверстий по длине, вдоль которой с обеих сторон размещены трубы-поддувала, каждая из которых выполнена по длине со щелью (отверстиями) и снабжена пластиной-отбойником, прикрепленной с наружной стороны щелей (отверстий), причем трубка-горелка и трубы-поддувала установлены с выходом на панель, которой снабжен корпус.

Кроме того, панель может быть снабжена заслонкой для труб-поддувал.

Кроме того, средство для повышения температуры может быть выполнено в виде жаростойкой решетки П-образной формы.

Отношение площади потолочной стенки топочной камеры к площади каждой из вертикальных стенок от 1-10 обеспечивает достаточную величину площади потолочной стенки, которая является наиболее эффективной горизонтальной поверхностью, через которую в основном происходит теплообмен и, как следствие, обеспечивается при этом улучшение теплообмена между продуктами сгорания и водой. При отношении меньше 1-го уменьшается площадь потолочной стенки, котел становится выше, увеличивается объем пространства над горелочным устройством, что ухудшает теплообмен. Увеличивать отношение более 10-ти не имеет смысла, т.к. габариты котла не будут отвечать разумным нормам. Вертикальные перегородки образуют Z-образный путь движения продуктов сгорания, что способствует увеличению пути их движения, снижению скорости движения и обусловливает улучшение теплообмена между продуктами сгорания и водой, которая движется навстречу, в том числе и по потолочной стенке со стороны водяной рубашки. Все это повышает к.п.д. котла. Кроме того, первая по ходу движения продуктов сгорания перемычка отделяет горелочное устройство от газохода, т. е. уменьшает объем пространства над горелочным устройством, что способствует повышению температуры. При этом продукты сгорания наиболее высокой температуры поднимаются к части потолочной стенки, где проходит к выходу уже достаточно нагретая вода водяной рубашки. Это обусловливает сохранение высокой температуры продуктов сгорания, которые направляются в газоход, а также благодаря этому достигается максимальный нагрев воды, которая идет в систему отопления. Установка над горелочным устройством средства для повышения температуры обеспечивает повышение температуры горения и, как следствие, ускорение химической реакции горения, что способствует более полному сгоранию, а значит, уменьшению в продуктах сгорания примесей, в т.ч. и токсичных, и снижению образования сажи. При этом также происходит стабилизация процесса горения в горелке даже при падении давления в газопроводе. Размещение патрубка подвода холодной воды (обратной воды) в нижней части корпуса (водяной рубашки) со стороны дымохода, а патрубка отвода горячей воды - в верхней части, со стороны горелочного устройства, обеспечивает противоток между продуктами сгорания и водой, что также способствует повышению к.п.д. Расположение патрубка холодной воды со стороны дымохода обеспечивает использование теплоты уходящих продуктов сгорания для частичного подогрева воды уже на входе в котел и уменьшение температуры уходящих в атмосферу газов, т.е., кроме всего, уменьшается вынос тепла, что также способствует повышению к.п.д. котла. Изготовление горелочного устройства в виде трубки-горелки с трубами-поддувалами с обеих сторон, на поверхности которых (труб-поддувал) прикреплены пластины-отбойники, обеспечивает подачу воздуха точно к месту горения, что способствует более полному сгоранию газа. Также уменьшается забор воздуха из помещения.

Заслонка, которой снабжена панель для регулирования прохождения воздуха в трубы-поддувала, и соединение ее с металлическим стержнем, прикрепленным другим концом над горелочным устройством, дает возможность регулирования прохождения воздуха в зону горения из-за увеличения длины стержня при нагреве. Выполнение первой по ходу движения продуктов сгорания перемычки с козырьком с образованием канала для прохода продуктов сгорания с потолочной стенкой способствует направлению их (продуктов сгорания) вдоль потолочной стенки от одной боковой стенки до другой, что способствует лучшему использованию площади потолочной стенки топочной камеры для теплообмена, а также при этом ограничивается еще больше объем пространства над горелочным устройством, что обусловливает повышение температуры продуктов сгорания над ним. Это способствует повышению к.п.д. и уменьшению образования продуктов неполного сгорания, и, как следствие, - сажи. Выполнение средства для повышения температуры в виде жаростойкой решетки, размещенной над горелочным устройством, обеспечивает, особенно в сочетании с пластинами-отбойниками, значительное уменьшение образования продуктов неполного сгорания, а также стабилизацию горения пламени горелки.

Таким образом, предложенная конструкция корпуса и топочной камеры обеспечивает повышение к. п.д. котла, уменьшение образования продуктов неполного сгорания и уменьшение образования сажи. При этом сохраняется простота изготовления и обслуживания.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 изображен общий вид спереди котла;
на фиг.2 изображен продольный разрез котла;
на фиг.3 изображен разрез А-А фиг.2;
на фиг.4 изображен разрез Б-Б фиг.2;
на фиг.5 изображено место I фиг.2.

Предложенный водогрейный котел содержит корпус 1 и топочную камеру 2 прямоугольной формы, размещенные горизонтально, между которыми образована водяная рубашка 3, которая снабжена патрубками подвода 4 холодной воды и отвода 5 горячей воды, а топочная камера 2 имеет потолочную 6, вертикальные боковые 7, 8, переднюю 9 и заднюю 10 стенки и снабжена горелочным устройством 11 и газоходом 12, в котором поперек движению продуктов сгорания установлены вертикальные перемычки 13, и который соединен с дымоходом 14. При этом отношение площади потолочной стенки 6 к площади каждой из вертикальных стенок 7, 8, 9 и 10 от 1-10, а горелочное устройство 11 и дымоход 14 размещены в противоположных по длине топочной камеры крайних частях, т.е. соответственно со стороны боковых стенок 7 и 8. Причем перемычки 13 установлены с образованием каналов 15 для прохода продуктов сгорания попеременно с задней 10 и передней 9 стенками. Первая перемычка 13 по ходу движения продуктов сгорания установлена с образованием дополнительного канала 16 с потолочной стенкой 6. Патрубок 4 подвода холодной воды установлен в нижней части корпуса 1 (водяной рубашки 3) со стороны дымохода 14, а патрубок 5 отвода горячей воды - в верхней части со стороны горелочного устройства 11. Над последним установлено средство 17 для повышения температуры.

Кроме того, первая по ходу движения продуктов сгорания перемычка 13 может быть снабжена направляющим козырьком 18.

Кроме того, горелочное устройство 11 целесообразно изготовлять в виде трубки-горелки 19 с двумя рядами отверстий 20 по длине, вдоль которой с обеих сторон параллельно размещены трубы-подоувала 21, каждая из которых выполнена по длине со щелью (отверстиями) 22 и снабжена пластиной-отбойником 23, прикрепленной с наружной стороны щелей (отверстий) 22. Трубка-горелка 19 и трубы-поддувала 21 установлены с выходом на панель 24, которой снабжен корпус 1. Причем панель 24 может быть снабжена заслонкой 25 для труб-поддувал 21.

Кроме того, заслонка 25 может быть соединена с металлическим стержнем 26, который жестко закреплен другим концом в топочной камере 2 над горелочным устройством 11.

Кроме того, средство 17 для повышения температуры может быть выполнено в виде жаростойкой решетки.

Кроме того, панель 24 снабжена в нижней части дверкой 27 для закрывания соответствующего поддувала
Работает котел следующим образом. Сначала полностью открывается поддувальная дверка 27 и держится открытой до получения рабочей температуры в дымоходе 14, а при возникновении естественной тяги закрывается. В это время стержень 26 разогревается, действует на заслонку 25, которая отклоняется от панели 24, открывая доступ воздуха в трубу поддувала. Воздух всасывается и подается к месту горения. В процессе горения продукты сгорания поднимаются, проходят через средство повышения температуры 11, где реакция горения газовоздушной смеси ускоряется, и поднимаются дальше к потолочной стенке, направляемые первой перегородкой 13, потом направляются в газоход 12 и, проходя каналы 16, 15, Z-образно двигаются в сторону дымохода 14, по которому выходят в атмосферу. Одновременно в водяную рубашку 3 посредством патрубка 4 подается обратная (холодная) вода, которую необходимо подогреть. Вода поднимается вверх и со стороны дымохода 14 забирает тепло у выходящих продуктов сгорания, нагреваясь. Далее, поднимаясь, вода проходит в том числе по потолочной стенке 6, отбирая тепло у продуктов сгорания, которые движутся в противоположном направлении с другой стороны потолочной стенки 6. Горячая вода отводится посредством патрубка 5, проходя по наиболее нагретой поверхности топочной камеры, где находится горелочное устройство 11, нагревается окончательно и выходит в отопительную систему.

Источник информации
1. DT 2434536, F 24 H 1/24, 05.02.1976.

Котел предназначен для нагрева воды и может быть использован для отопления. Котел содержит корпус и топочную камеру прямоугольной формы с образованием водяной рубашки между ними, которые размещены горизонтально с отношением площади потолочной стенки к площади каждой из вертикальных стенок 1-10. Топочная камера снабжена горелочным устройством и газоходом, который соединен с дымоходом. При этом горелочное устройство и дымоход размещены в противоположных по длине топочной камеры крайних ее частях, а в газоходе поперек движения продуктов сгорания вертикально установлены перемычки с образованием каналов для прохода продуктов сгорания попеременно с задней и передней стенками. Причем первая по ходу движения продуктов сгорания перемычка установлена с образованием канала также и с потолочной стенкой. При этом патрубок подвода холодной (обратной) воды установлен со стороны дымохода, а патрубок отвода горячей воды установлен в верхней части корпуса (водяной рубашки) со стороны горелочного устройства, над которым установлено средство для повышения температуры. Конструкция котла обеспечивает повышение к. п. д. и уменьшение выброса в атмосферу продуктов неполного сгорания. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Водогрейный котел, содержащий корпус и топочную камеру прямоугольной формы, размещенные горизонтально с образованием водяной рубашки между ними, которая снабжена в нижней части корпуса патрубком подвода холодной воды, а в верхней части - патрубком отвода горячей воды, при этом топочная камера имеет потолочную и вертикальные боковые, переднюю и заднюю стенки и снабжена горелочным устройством и соединенным с дымоходом газоходом, в котором поперек движению продуктов сгорания установлены вертикальные перемычки, образующие каналы для прохода продуктов сгорания, причем горелочное устройство и дымоход размещены в противоположных по длине топочной камеры крайних ее частях, отличающийся тем, что отношение площади потолочной стенки топочной камеры к площади каждой из вертикальных стенок составляет 1-10, перемычки образуют канал для прохода продуктов сгорания попеременно с задней и передней стенками, причем первая по ходу движения продуктов сгорания перемычка установлена с образованием канала также и с потолочной стенкой, патрубок подвода холодной воды установлен со стороны дымохода, а патрубок отвода горячей воды - со стороны горелочного устройства, а над последним установлено средство для повышения температуры. 2. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что первая по ходу движения продуктов сгорания перемычка снабжена направляющим козырьком. 3. Водогрейный котел по пп.1 и 2, отличающийся тем, что горелочное устройство выполнено в виде трубки-горелки с двумя рядами отверстий по длине, вдоль которой с обеих сторон размещены трубы-поддувала, каждая из которых выполнена по длине со щелью (отверстиями) и снабжена пластиной-отбойником, прикрепленной с наружной стороны щелей(отверстий), причем трубка-горелка и трубы-поддувала установлены с выходом на панель, которой снабжен корпус. 4. Водогрейный котел по п.3, отличающийся тем, что панель снабжена заслонкой для труб-поддувал. 5. Водогрейный котел по пп.3 и 4, отличающийся тем, что заслонка соединена с металлическим стержнем, который жестко закреплен другим концом в топочной камере над горелочным устройством. 6. Водогрейный котел по пп.1-3, отличающийся тем, что средство для повышения температуры выполнено в виде жаростойкой решетки.