ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 2004 года по МПК F24H1/00 

Изобретение относится к отопительной технике и может быть использовано для обогрева жилых, производственных помещений и отбора горячей воды для бытовых нужд.

Известен котел, содержащий цилиндрический корпус в виде водяной рубашки, охватывающей камеру сгорания, выполненную из двух соосно расположенных обечаек, между которыми расположен спиральный лабиринт (пат. №4836115, US, журнал "Изобретатель и рационализатор", №3, 1991, с.25). Лабиринт продлевает время нахождения продуктов сгорания в котле, за счет чего повышается эффективность нагрева воды, циркулирующей в водяной рубашке.

Недостатком известного котла является невозможность его использования для слоевого сжигания низкосортного твердого топлива с получением беспламенного горения.

Известен котел, содержащий цилиндрический корпус с расположенной по его оси камерой сгорания, образующей с корпусом кольцевую водяную рубашку (пат. № 2009406, RU, заявка № 4889502/06, F 24 Н 1/08, 1990). В камере сгорания установлено топочное устройство, выполненное в виде пакета конусообразных колец, скрепленных между собой стержнями и расположенных ярусами с образованием зазоров между собой и кольцевого зазора с камерой сгорания.

Недостатком известного котла является относительно продолжительное время пуска, малая эффективность в связи с застойными явлениями в водяной рубашке и ограниченные возможности дальнейшего увеличения производительности в связи с его конструктивными особенностями.

Наиболее близким из известных технических решений является отопительный котел, в котором камера сгорания выполнена ступенчатой (cвидетельство РФ на ПМ № 14073, заявка 99122894, F 24 Н 1/08, 1999). Верхняя часть камеры сгорания цилиндрическая, средняя часть на 2/3 ее высоты - в виде усеченного конуса, меньшим диаметром соединена с цилиндрической частью, а большим - с третью частью, выполненной в форме конического кольца. Снаружи усеченного конуса веерообразно между последним и корпусом с зазором к днищу и корпусу приварены с образованием вертикальных каналов ребра, между которыми установлены с зазором вершиной к конусу V-образные пластины. В центре усеченного конуса длиной, соизмеримой с высотой, установлена заглушенная с торцов труба, сообщающаяся трубками снизу и сверху с водяным объемом котла.

Недостатком указанного котла является сравнительно низкая интенсификация теплообмена, ограниченная возможность сжигания летучих газов и, как следствие, загрязнение ими атмосферы.

Основной задачей предлагаемого изобретения является создание котла с возможностью достижения минимального времени пуска, повышения экономичности за счет интенсификации теплообмена и полноты использования тепла сгоревшего топлива, улучшения экологии, а также получения возможности отбора горячей воды для бытовых нужд наряду с отбором для отопления.

Для выполнения указанной задачи котел дополнительно снабжен двумя водяными рубашками, нижняя из которых охватывает цилиндрическую часть котла и граничит с основной водяной рубашкой, а верхняя - цилиндрической частью камеры сгорания. С внутренней стороны усеченного конуса установлены выпуклой стороной внутрь последнего )-образные трубы, вваренные в стенки конуса и сообщенные с водяным объемом котла. К основанию конусного кольца установлено трубчатое кольцо, полость которого сообщена со стояками, прилегающими к внутренней поверхности конуса, проходящими через камеру сгорания и выходящими открытыми концами к топочному устройству. Трубчатое кольцо снабжено патрубком подвода воздуха, выведенным за пределы корпуса котла.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения “новизна”.

Исходя из технической сущности и решаемых задач предлагаемого изобретения, приходим к выводу, что использование данного изобретения позволит получить следующий технический результат: повышение экономичности путем интенсификации теплообмена за счет ввода )-образных трубок в водяной контур котла, более полного использования тепла сгоревшего топлива за счет до сжигания летучих газов и снижения выброса в атмосферу вредных веществ, расширения технологических возможностей котла за счет постоянного запаса горячей воды для бытовых нужд.

Признак "С внутренней стороны усеченного конуса выпуклой стороной внутрь последнего установлены )-образные трубы, концы которых вварены в стенки корпуса, а полости сообщены с водяным объемом котла", известен. Это не что иное как элементы водотрубного котла, устанавливаемые в вертикальных котлах. Однако функции предлагаемых трубок иные, а именно - трубки способствуют ускорению пуска котла за счет более интенсивного перемешивания воды в котле и ее быстрого повышения температуры.

Признак "К основанию конического кольца уложено трубчатое кольцо, полость которой соединена со стояками, прилегающими к внутренней поверхности усеченного конуса, проходящими через камеру сгорания и выходящими открытыми концами к топочному устройству" известен. Это не что иное как воздухонагреватели, которые устанавливают в хвостовых частях котлов. В нашем случае горячий воздух, поступающий в верхнюю часть камеры сгорания, способствует полному выгоранию летучих газов, более полному использованию тепла сгоревшего топлива и улучшению экологии.

Признак "Котел дополнительно снабжен двумя водяными рубашками, нижняя из которых охватывает цилиндрический корпус котла, а верхняя - цилиндрическую часть камеры сгорания". Эти дополнительные емкости нагрева воды забирают тепло своих соседствующих частей котла, препятствуют теплу рассеиваться в окружающую среду, то есть уменьшают теплопотери и позволяют всегда иметь запас горячей воды для бытовых нужд.

Реализация порознь известных и ранее неизвестных 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 чертежами, где на фиг.1 показан общий вид котла; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Котел содержит цилиндрический корпус 1 с камерой сгорания 2, образующих водяную рубашку 3, снабженную патрубками 4 и 5. Камера сгорания составлена из трех частей, включающих верхнюю часть, представляющую собой цилиндрическую обечайку 6, к которой снизу высотой, равной 2/3 ее длины, примыкает своим меньшим диаметром усеченный конус 7, являющийся средней частью, при этом усеченный конус большим диаметром связан с третьей частью, выполненной в виде конусного кольца 8, которое меньшим основанием опирается на днище 9, установленное на постаменте 10, обечайка 6 сверху закрыта крышкой 11, под которой расположена воронка 12. Внутри обечайки 6 установлено топочное устройство, выполненное в виде пакета конусообразных колец 13, скрепленных между собой стержнями 14 и расположенных ярусами с образованием зазоров 15 между собой и кольцевого зазора 16 с обечайкой 6. Кольца 13 направлены своим меньшим диаметром встречно движению топочных газов и имеют конусность с углом, превышающим угол естественного откоса топлива.

На части высоты усеченного конуса 7 между ним и корпусом 1 приварены ребра 17, расположенные снаружи последнего веерообразно с образованием вертикальных каналов 18, в которых своими вершинами 19 к конусу 7 установлены V-образные пластины 20 с образованием зазоров 21. По оси усеченного конуса 7 расположена заглушенная с торцов труба 22, полость которой снизу и сверху трубками 23 соединена с водяным объемом котла. С внутренней стороны усеченного конуса 7 и конусного кольца 8 приварены ребра 24, а также установлены по окружности выпуклой стороной внутрь усеченного конуса 7 )-образные трубы 25, концы которых вварены в стенки конуса, а полости сообщены с водяным объемом котла. К основанию конусного кольца 8 уложено трубчатое кольцо 26, полость которого соединена со стояками 27, прилегающими к внутренней поверхности усеченного конуса 7, проходящими через камеру сгорания 2 и оканчивающимися открытыми концами у основания топочного устройства. Трубчатое кольцо 26 снабжено патрубком 28 подвода воздуха, выведенным за пределы корпуса 1 котла.

Котел снабжен двумя водяными рубашками 29 и 30, нижняя 29 из которых охватывает цилиндрический корпус 1, а верхняя 30 цилиндрическую часть обечайки 6. Водяные рубашки 29 и 30 снабжены патрубками подвода и отвода воды.

Снизу котла предусмотрена подтопочная камера 31 с дверкой 32. Внизу постамента 10 расположен зольник с емкостью 33 под золу и шлак. Зольник закрыт дверкой 34. Между зольником и подтопочной камерой 31 установлен колосник 35, управляемый рукояткой 36.

Верхняя часть обечайки 6 и подтопочная камера 31 соединены с дымовой трубой 37 трубами 38 и 39 с возможностью их перекрытия. В сечении дымовой трубы 37 установлена заслонка 40, а снизу - емкость 41 для сбора золы и несгоревших частиц топлива.

Работа котла осуществляется следующим образом.

При розжиге котла на колосник 35 укладывают быстро возгораемое топливо в виде стружки, щепок или лучинок, а затем небольшое количество дров. Сверху насыпают кусковой уголь (орех-штым) и равное количество шлака. Всю смесь поджигают. При достижении температуры уходящих газов 80-100°С камеру сгорания 2 заполняют на 3/4 объема слоями с равными долями угля и шлака. Через 5-6 часов работы котла добавляют уголь и шлак до полного объема камеры сгорания 2. Если температура уходящих газов будет 70°С, надо немного прикрыть дверку 34.

Собранные воедино и последовательно расположенные в камере сгорания 2 пакет конусообразных колец 13, усеченный конус 7 и конусное кольцо 8, изнутри армированных ребрами 24, способствуют послойному сжиганию топлива, свободному проходу воздуха сквозь топливо и его беспламенному горению, что позволяет увеличить полноту сжигания топлива и повысить экономичность котла.

Вторичный воздух, проходя через трубчатое кольцо 26 и стояки 27, нагревается и устремляется в верхнюю часть камеры сгорания 2, где, смешиваясь с летучими газами, способствует их выгоранию, повышая тем самым полноту использования тепла сгоревшего топлива.

Меняя соотношение угля и шлака в зависимости от температуры окружающей среды, можно регулировать температурный режим котла.

Раз в сутки покачиванием рукоятки 36 удаляют сгоревшее топливо через колосники 26, затем убирают необходимое количество шлака (до появления горящих углей). Прогоревшее топливо откидывают на решето и просеивают. Несгоревшие частицы и шлак вновь используют на досыпку в камеру сгорания.

Находящаяся в зоне интенсивного горения труба 22, равно как и труба 25 )-образной формы, способствуют быстрому нагреву воды и ее интенсивной циркуляции, что положительно сказывается на ускорении пуска котла и повышении производительности при тех же габаритах.

Как при розжиге котла, так и во время его работы вода, соприкасаясь со стенками камеры сгорания 2, нагревается и по каналам 18 между ребрами 17 поднимается вверх. Проходя щелевые отверстия через зазоры 21, потоки воды увеличивают скорость, образуя завихрение и активное перемешивание. Благодаря напору увеличивается интенсивность циркуляции нагреваемой воды, что способствует сокращению времени пуска котла.

Дополнительные водяные рубашки 29 и 30 используют тепло соседних нагретых элементов котла и являются дополнительными резервуарами горячей воды.

При засыпке котла образуется пыль, которая через трубу 38 устремляется в дымовую трубу 37. При грохочении сгоревшего топлива посредством колосника 26 пыль, состоящая из золы и частиц несгоревшего топлива, также через трубу 39 направляется в дымовую трубу 37. При этом часть золы и несгоревшего топлива оседают в емкости 41, откуда периодически их удаляют.

После установки котла производят теплоизоляцию.

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано для отопления и отбора горячей воды для бытовых нужд. Котел содержит корпус с камерой сгорания, образующей с корпусом кольцевую рубашку, снабженную патрубками подвода и отвода воды, и топочное устройство, выполненное в виде пакета конусообразных колец, скрепленных между собой стержнями, расположенных ярусами с образованием зазоров между собой, и кольцевого зазора с камерой сгорания, направленных своим меньшим диаметром навстречу потоку топочных газов и имеющих конусность с углом, превышающим угол естественного откоса топлива. Камера сгорания составлена из трех частей, включающих верхнюю цилиндрическую, среднюю, равную 2/3 высоты камеры сгорания, в форме усеченного конуса, большим диаметром связанного с третьей частью, выполненной в виде конусного кольца, меньшим основанием, опирающимся на днище котла. Снаружи на части высоты усеченного конуса веерообразно между последним и корпусом с зазором к днищу и корпусу приварены с образованием вертикальных каналов ребра, между которыми установлены с зазором, своей вершиной к усеченному конусу, V-образные пластины. В центре усеченного конуса установлена заглушенная с торцов труба, полость которой сверху и снизу сообщена с водяным объемом котла. Котел дополнительно снабжен двумя водяными рубашками, нижняя из которых охватывает цилиндрический корпус котла, а верхняя - цилиндрическую часть камеры сгорания, при этом по окружности с внутренней стороны усеченного конуса установлены )-образные трубы, концы которых вварены в стенки конуса и сообщены с водяным объемом котла, а к основанию конусного кольца уложено трубчатое кольцо, полость которого связана со стояками, прилегающими к внутренней поверхности усеченного конуса, проходящими через камеру сгорания и выходящими открытыми концами к топочному устройству, причем трубчатое кольцо снабжено патрубком подвода воздуха, выведенным за пределы корпуса котла. Использование изобретения позволяет повысить экономичность котла. 3 ил.

Отопительный котел, содержащий цилиндрический корпус с расположенной по его оси камерой сгорания, образующей с корпусом кольцевую рубашку, снабженную патрубками подвода и отвода воды, а также установленное в камере сгорания топочное устройство, выполненное в виде пакета конусообразных колец, скрепленных между собой стержнями и расположенных ярусами с образованием зазоров между собой и кольцевого зазора с камерой сгорания, при этом конусообразные кольца направлены своим меньшим диаметром навстречу потоку топочных газов и имеют конусность с углом, превышающим угол естественного откоса топлива, при этом камера сгорания составлена из трех частей, включающих верхнюю цилиндрическую, среднюю, равную 2/3 высоты камеры сгорания, в форме усеченного конуса, большим диаметром связанного с третьей частью, выполненной в виде конусного кольца, меньшим основанием опирающимся на днище котла, причем снаружи на части высоты усеченного конуса веерообразно между последним и корпусом с зазором к днищу и корпусу приварены с образованием вертикальных каналов ребра, между которыми установлены с зазором к усеченному конусу своей вершиной V-образные пластины, а в центре усеченного конуса установлена заглушенная с торцов труба, полость которой сверху и снизу сообщена с водяным объемом котла, отличающийся тем, что котел дополнительно снабжен двумя водяными рубашками, нижняя из которых охватывает цилиндрический корпус котла, а верхняя - цилиндрическую часть камеры сгорания, при этом по окружности с внутренней стороны усеченного конуса установлены )-образные трубы, концы которых вварены в стенки конуса и сообщены с водяным объемом котла, а к основанию конусного кольца уложено трубчатое кольцо, полость которого связана со стояками, прилегающими к внутренней поверхности усеченного конуса, проходящими через камеру сгорания и выходящими открытыми концами к топочному устройству, причем трубчатое кольцо снабжено патрубком подвода воздуха, выведенным за пределы корпуса котла.