ТЕПЛООТВОДЯЩИЙ КЕССОН Российский патент 2004 года по МПК F27D1/12 F23G5/44 

Изобретение относится к оборудованию тепловых агрегатов, преимущественно печей для сжигания твердых бытовых отходов, в частности к конструкции теплоотводящего кессона.

Известна конструкция кессона, предназначенного для закрепления его на внутренней поверхности стенок и сводов печей для сжигания твердых отходов с целью отвода от них тепла при температурах 1400-1500°С в агрессивных средах в течение длительного времени. Кессон представляет собой соединенные между собой пайкой медную и стальную пластины, причем медная - выполнена с каналами на ее внутренней поверхности, образующими ребра, и коллекторами, связанными с патрубками для входа и выхода хладагента, а наружная поверхность этой пластины содержит никельхромовое защитное покрытие (патент РФ №2100728).

Известная конструкция кессона при ее использовании способствует повышению степени охлаждения медной пластины, а защитное покрытие предохраняет кессон от воздействия агрессивных раскаленных отходящих газов печи.

Однако наличие на стальной пластине плоской внутренней поверхности может привести при пайке пластин к образованию неспаев в местах соприкосновения с ребрами медной пластины, особенно в их периферийных участках, что влечет за собой возможную протечку хладагента. Кроме того, выполнение коллекторов входа и выхода хладагента одинаковой ширины по всей их длине способствует возникновению неравномерности температуры по каналам кессона вследствие различия на них перепадов давлений и скоростей потоков хладагента. Выполнение патрубков входа и выхода одинакового диаметра способствует снижению скоростей потока хладагента в канале из-за нарастания противодавления в коллекторе выхода от нагрева и объемного расширения хладагента, что может привести к короблению кессона и ухудшению им теплосъема. Расположение патрубков в плоскости кессона приводит к увеличению его толщины и металлоемкости, а также усложняет монтаж при установке нескольких кессонов на поверхности печи. Кроме того, в описании патента отсутствует изложение методов закрепления кессона на внутренней поверхности печи и подсоединения к его патрубкам коммуникаций хладагента, что не позволяет судить о его успешной промышленной применимости.

Задача изобретения - создание конструкции теплоотводящего кессона, при использовании которого в тепловых агрегатах возможно достижение высокого ресурса его работы при относительно низкой трудоемкости монтажа и демонтажа, а также обеспечение им максимально высокого теплосъема от горячих газов и защиты от них поверхности печи.

Согласно изобретению задача решена за счет того, что кессон выполнен в виде спаянных между собой медной и стальной пластин по ребрам, расположенным на внутренней поверхности медной пластины с образованием каналов и ребристой поверхности, причем каналы имеют выходы в углубления, расположенные с противоположных сторон этой пластины, образуя коллекторы с внутренней плоской поверхностью стальной пластины, и выполнены с переменной шириной, при этом расширенные места этих углублений расположены диаметрально. На этой же поверхности по ее контуру выполнено замкнутое периферийное ребро, а на наружной гладкой поверхности расположен слой никельхромового защитного покрытия. Стальная пластина на внутренней своей поверхности имеет канавку, замкнутую по контуру и соприкасающуюся с периферийным ребром медной пластины, а также канавки, образующие ребристую поверхность и сопрягаемые с ребрами медной пластины, причем выходы этих канавок с обеих сторон пластины образуют гладкие участки переменной ширины, идентичные по форме и расположению углублениям на медной пластине; в расширенных местах этих участков расположены отверстия разного диаметра с осями, перпендикулярными к ней, с наружной стороны пластины к этим отверстиям присоединены, преимущественно сваркой, патрубки, причем к отверстию большего диаметра присоединен патрубок для выхода хладагента, а к отверстию меньшего - патрубок для его входа. Отверстия с наружной стороны стальной пластины выполнены с расточками, имеющими сквозные пазы с выходом на ее боковую сторону. Патрубки выполнены с заплечиками, упирающимися в расточки отверстий. Сварные швы вокруг патрубков утоплены в расточках ниже наружной стороны стальной пластины.

Технический результат - достижение максимально возможного теплосъема от раскаленных газов, увеличение степени защиты и охлаждения внутренней поверхности агрегата, снижение металлоемкости кессона, повышение его ресурса работы, упрощение процессов монтажа и демонтажа кессонов, а также подключение к ним коммуникаций хладагента - воды.

На фиг.1 изображен общий вид кессона; на фиг.2 - боковая проекция с разрезом по А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б фиг.1.

Кессон содержит спаянные между собой по внутренним поверхностям медную пластину 1 и стальную пластину 2, а также патрубок 3 для входа хладагента и патрубок 4 - для его выхода. Внутренняя поверхность медной пластины 1 имеет периферийное ребро 5 (фиг.2), замкнутое по ее контуру, а на противоположных сторонах - продольные углубления 6 переменной ширины, идентичные по форме и образующие в кессоне коллекторы 6-а и 6-б (фиг.1 и 3), соответствующие входу и выходу хладагента, причем расширенные их места расположены диаметрально. Между углублениями 6 расположены параллельные каналы 7 с выходами в них, образующие ребристую поверхность с ребрами 7-а. Наружная гладкая поверхность медной пластины 1 содержит слой 8 защитного покрытия. Внутренняя поверхность стальной пластины 2 имеет замкнутую по контуру канавку 9 заданной глубины, в которой расположено периферийное ребро 5 пластины 1, а также параллельно расположенные канавки 10, образующие ребристую поверхность и сопрягаемые с ребрами 7-а медной пластины 1 через паяные соединения 11. Наличие канавки 9 на стальной пластине 2, сопряженной с периферийным ребром 5 на медной пластине 1 по всему контуру кессона, позволяет увеличить его прочность и исключить протечки наружу хладагента при его эксплуатации, а наличие канавок 10, сопрягаемых с ребрами 7, не позволяет припою, расположенному между ними, растекаться в процессе пайки по всей плоскости стальной пластины 2, что способствует повышению прочности и герметичности кессона. Канавки 10 имеют плавные выходы на внутреннюю плоскость с обеих сторон, образуя на ней гладкие участки переменной ширины, по форме и расположению идентичные углублениям 6 медной пластины 1. В расширенных местах гладких участков перпендикулярно к ним расположены отверстия 12 и 13 разного диаметра, имеющие с наружной стороны пластины 2 расточки 14 и сквозные пазы 15, выходящие на боковые стороны этой пластины (фиг.3). В отверстия 12, 13 со стороны расточек 14 соосно с ними приварены патрубки 3, 4, причем к отверстию 13 меньшего диаметра - патрубок 3 для входа хладагента, к отверстию 12 большего диаметра - патрубок 4 для его выхода. Патрубки 3, 4 приварены к отверстиям 12, 13 так, что образованные кольцевые швы 16 утоплены в расточках 14, т.е. их вершины не выступают над наружной поверхностью стальной пластины 2. Патрубки 3, 4, помимо своего прямого назначения, могут выполнять функции установочных и крепежных элементов кессона при монтаже его на внутренних поверхностях агрегата.

Изготовленные теплоотводящие кессоны методом пайки медной и стальной пластин 1, 2 могут быть использованы для сплошной облицовки внутренней поверхности теплового агрегата. Для этого вводят патрубки 3, 4 каждого кессона в соответствующую пару отверстий на его поверхности. Кессоны располагают вплотную друг к другу их боковыми сторонами и закрепляют их за патрубки, причем плоскость каждого кессона плотно прижимают к стенке агрегата. Далее к их патрубкам 3, 4 подсоединяют магистрали подачи и слива хладагента, например воды.

Каждый из закрепленных кессонов работает следующим образом.

В патрубки 3 входа падают хладагент - воду (одновременно во все кессоны). Попадая в коллектор 6-а входа, она движется вдоль него сплошным потоком, распределяясь по параллельным каналам 7. По мере удаления от входа количество воды убывает, вследствие ухода в близлежащие каналы, но, благодаря переменному проходному сечению (ширине) коллектора 6-а, напор на входе в каждом последующем канале и расход через него сохраняется одинаковым. Поскольку коллекторы 6-а и 6-б входа и выхода воды выполнены идентичными, обеспечивается одинаковое противодавление на выходах всех каналов 7 и одинаковая скорость воды в них.

Далее начинают разогрев агрегата и при достижении в нем заданной температуры расход и напор воды устанавливают оптимальным, например, обеспечивающий создание температуры ее на выходе, близкой к 100°С, для возможного дальнейшего использования. По мере разогрева отходящих газов, например в результате сжигания твердых отходов в печи, теплосъем кессонами увеличивается, поток воды в коллекторах 6-б выхода также увеличивается за счет ее расширения при нагреве. Однако выполнение патрубка 4 на выходе воды большего диаметра по сравнению с патрубком 3 входа исключает возможность увеличения противодавления в кессонах, снижения скоростей потоков воды в каналах 7 и ее перегрева. Это обстоятельство обеспечивает равномерный нагрев кессонов, что исключает их коробление и повышает теплосъем. Величины напора и расхода воды в зависимости от температуры ее на выходе могут автоматически регулироваться в процессе работы агрегата. Наличие на поверхности медных пластин 1 кессонов слоя защитного покрытия позволяет избежать их окисления и разрушения от воздействия агрессивных отходящих газов. В случае разрушения или неполадок в работе кессона он легко может быть демонтирован и заменен новым в течение короткого времени.

Поскольку предложенный кессон не только отводит тепло от внутренних стенок агрегатов, но и от горячих газов, то он может быть использован в различных устройствах, связанных с подогревом жидкости (воды), например в тепловых котлах, когда требуется использовать тепло от горячих газов для нагрева жидкости.

Изобретение относится к оборудованию тепловых агрегатов, преимущественно печей для сжигания твердых бытовых отходов, в частности к конструкции теплоотводящего кессона. Технический результат: достижение максимально возможного теплосъема от раскаленных газов, увеличение степени защиты и охлаждения внутренней поверхности агрегата, снижение металлоемкости кессона, повышение его ресурса работы, упрощение процессов монтажа и демонтажа кессонов, а также подключения к ним коммуникаций хладагента - воды. Теплоотводящий кессон, предназначенный для закрепления на внутренних стенках тепловых агрегатов, преимущественно печей для сжигания бытовых отходов, выполнен в виде спаянных между собой медной и стальной пластин по ребрам, расположенным на внутренней поверхности медной пластины с образованием каналов и ребристой поверхности, причем каналы выполнены с выходами в углубления, расположенные с противоположных сторон этой пластины и образующие коллекторы с внутренней поверхностью стальной пластины, наружная поверхность медной пластины содержит слой защитного покрытия, коллекторы кессона связаны с патрубками для входа и выхода хладагента, причем медная пластина на внутренней своей поверхности имеет замкнутое по периферии ребро, а углубления для входа и выхода каналов выполнены с переменной шириной, причем расширенные места этих углублений расположены диаметрально; стальная пластина на внутренней своей поверхности имеет канавку, замкнутую по контуру и соприкасающуюся с периферийным ребром медной пластины, а также канавки, образующие ребристую поверхность и сопрягаемые с ребрами медной пластины, причем выходы этих канавок с обеих сторон пластины образуют гладкие участки переменной ширины, идентичные по форме и расположению углублениям на медной пластине, в расширенных местах этих участков расположены отверстия разного диаметра с осями, перпендикулярными к ней; с наружной стороны пластины к этим отверстиям присоединены, преимущественно сваркой, патрубки, причем к отверстию большего диаметра присоединен патрубок для выхода хладагента, а к отверстию меньшего - патрубок для его входа. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Теплоотводящий кессон, предназначенный для закрепления на внутренних стенках тепловых агрегатов, преимущественно печей для сжигания бытовых отходов, выполненный в виде спаянных между собой медной и стальной пластин по ребрам, расположенным на внутренней поверхности медной пластины с образованием каналов и ребристой поверхности, причем каналы выполнены с выходами в углубления, расположенные с противоположных сторон этой пластины и образующие коллекторы с внутренней поверхностью стальной пластины, наружная поверхность медной пластины содержит слой защитного покрытия, коллекторы кессона связаны с патрубками для входа и выхода хладагента, отличающийся тем, что медная пластина на внутренней своей поверхности имеет замкнутое по периферии ребро, а углубления для входа и выхода каналов выполнены с переменной шириной, причем расширенные места этих углублений расположены диаметрально; стальная пластина на внутренней своей поверхности имеет канавку, замкнутую по контуру и соприкасающуюся с периферийным ребром медной пластины, а также канавки, образующие ребристую поверхность и сопрягаемые с ребрами медной пластины, причем выходы этих канавок с обеих сторон пластины образуют гладкие участки переменной ширины, идентичные по форме и расположению углублениям на медной пластине, в расширенных местах этих участков расположены отверстия разного диаметра с осями, перпендикулярными ей; с наружной стороны пластины к этим отверстиям присоединены преимущественно сваркой патрубки, причем к отверстию большего диаметра присоединен патрубок для выхода хладагента, а к отверстию меньшего - патрубок для его входа.2. Теплоотводящий кессон по п.1, отличающийся тем, что канавки стальной пластины выполнены с плавным выходом на ее поверхность.3. Теплоотводящий кессон по п.1 или 2, отличающийся тем, что отверстия на стальной пластине выполнены с расточками на ее наружной поверхности, имеющими сквозные пазы с выходом на ее боковую сторону.4. Теплоотводящий кессон по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сварные швы вокруг патрубков расположены в расточках ниже наружной стороны стальной пластины.