НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2005 года по МПК F22B7/12 F24H1/28 

Изобретение относится к конструкциям нагревательных устройств, в которых осуществляют теплофизические процессы, где в качестве первичного и вторичного теплоносителей соответственно используется газовое топливо и вода.

К известному техническому решению относится патент SU 300705, F 22 В 7/12, 28/05/1971 № 2197686, F 24 Н 1/00, в котором не выделены конструктивные признаки нагревательного устройства, отчего практическое изготовление нагревательного устройства вызывает определенные трудности, причем в установке /1/ отсутствуют повышенные возможности по дифференцированному сохранению тепловой энергии.

Задачей нового технического решения является повышение технологических возможностей и качества нагревательного устройства.

Поставленная задача достигается тем, что нагревательное устройство, содержащее котел, элементы нагрева, оболочковый корпус, люк, обеспечивающий подачу жидкости, люк, используемый для вывода жидкости, комбинированные поверхности, а именно цилиндрическую поверхность и оболочку, ограниченные по оси торцом круговой стенки и перфорированным кольцевым торцом, два ряда трубопроводов, обеспечивающих последовательное прохождение горячих газов через перфорированный торец к перфорированной заглушке, причем отверстия трубопроводов открыты для прохождения горячих потоков сжигаемого газового топлива, кольцевое пространство, созданное для прохождения нагретых газовых потоков, исходящих из одного ряда трубопроводов и входящих в другой ряд трубопроводов, со стороны торца выполнен фланец, служащий для отвода продуктов сгорания, отличающийся тем, что оно содержит вентилятор, комбинированные поверхности выполнены коаксиальными, оболочковый корпус со стороны внешней поверхности содержит смотровой люк, люк, обеспечивающий сброс грязи, воздушную заслонку, обеспечивающую оптимальный режим сжигания газового потока, подаваемого одному трубопроводу к другому трубопроводу, закрепленному к торцу и содержащему запальное устройство и смотровое окно, на границах внутренней поверхности и внешней стороны коаксиально-комбинированных поверхностей установлены кольцевые термостойкие уплотнения, на внешней поверхности коаксиально-комбинированной оболочки выполнены кольцевые ребра и осевые элементы жесткости, при этом оболочковый корпус с внешней стороны соединен с частью кольцевых ложементов, жестко связанных с координационными опорами, в нижней части оболочкового корпуса выполнен вывод трубопровода с краном для слива жидкости и патрубок, обеспечивающий вывод конденсата, со стороны торца выполнен фланец, служащий для приведения в действие взрывного клапана, на поверхности корпуса выполнены сварные элементы, с помощью которых обеспечивают монтаж и координационные операции при установке и приведении в действие нагревательного устройства, при этом для закрепления торца торцовой стенки и фланца с оболочковым корпусом предусмотрены крепежные элементы, упомянутые трубопроводы, обеспечивающие последовательное прохождение горячих газов по коаксиально-комбинированной оболочке через перфорированный торец к перфорированной заглушке, концентрически расположены, при этом цилиндрическая поверхность ограничена перфорированным торцом и плоским торцом, удерживаемым по оси осевыми элементами жесткости, а кольцевые огнеупорные уплотнения обеспечивают уплотнение с торцевой стенкой.

Графические материалы: фиг.1 - профильная проекция нагревательного устройства; фиг.2. - сечение нагревательного устройства без присоединительных торцовых фланцев; фиг.3 - вид А на рабочий торец нагревательного устройства перед фланцем 10.

Перечень цифровых обозначений: оболочковый корпус (1); смотровой люк (2); люк (3) для подачи жидкости; люк (4) для вывода жидкости; люк (5) для установки аппаратуры; люк (6) для сброса грязи; вентилятор (7); воздушная заслонка (8); газовый поток (9); трубопроводы (11 и 12); фланец (10); кольцевое пространство (13); коаксиально-комбинированная оболочка (14) с полостью (41); отверстия (15); боковая стенка (16); кольцевые ребра (17); осевые элементы жесткости (18); кольцевые ложементы (19 и 20); координационные опоры (21 и 22); трубопровод (23); кран (24); патрубок (25); торец (26); фланцы (27-28); взрывной клапан (29); сварные элементы (30 и 31); нагревательное устройство (32); крепежные элементы (33 и 34); трубопроводы (35 и 36); перфорированный торец (37); перфорированная заглушка (38); жидкость (39); торцовая кольцевая стенка (40); цилиндрическая внутренняя поверхность (41); цилиндрическая внешняя поверхность (42); торец (43); глухой цилиндр (44); г-образная, в сечении, стенка (45); стенка (46); внутренняя поверхность (47) оболочкового корпуса (1); кольцевые теплоизоляционные уплотнения (48 и 49); ось (50).

Описание нагревательного устройства.

Нагревательное устройство, содержащее котел, элементы нагрева, оболочковый корпус, люк, обеспечивающий подачу жидкости, люк, используемый для вывода жидкости, комбинированные поверхности, а именно цилиндрическую поверхность и оболочку, ограниченные по оси торцом круговой стенки и перфорированным кольцевым торцом, два ряда трубопроводов, обеспечивающих последовательное прохождение горячих газов через перфорированный торец к перфорированной заглушке, причем отверстия трубопроводов открыты для прохождения горячих потоков сжигаемого газового топлива, кольцевое пространство, созданное для прохождения нагретых газовых потоков, исходящих из одного ряда трубопроводов и входящих в другой ряд трубопроводов, со стороны торца выполнен фланец, служащий для отвода продуктов сгорания, отличающийся тем, что:

- оно содержит вентилятор (7);

- комбинированные поверхности (14 и 41) выполнены коаксиальными;

- оболочковый корпус (1) со стороны внешней поверхности содержит смотровой люк (2), люк (6), обеспечивающий сброс грязи, воздушную заслонку (8), обеспечивающую оптимальный режим сжигания газового потока (9), подаваемого по одному трубопроводу (12) к другому трубопроводу (11), закрепленному к торцу (10) и содержащему запальное устройство и смотровое окно;

- на границах внутренней поверхности и внешней стороны коаксиально-комбинированных поверхностей (14 и 41) установлены кольцевые термостойкие уплотнения (48 и 49);

- на внешней поверхности коаксиально-комбинированной оболочки выполнены кольцевые ребра и осевые элементы жесткости;

- при этом оболочковый корпус (1) с внешней стороны соединен с частью кольцевых ложементов (19 и 20), жестко связанных с координационными опорами (21 и 22);

- в нижней части оболочкового корпуса (1) выполнен вывод трубопровода (23) с краном (24) для слива жидкости и патрубок (25), обеспечивающий вывод конденсата;

- со стороны торца (26) выполнен фланец (27), служащий для приведения в действие взрывного клапана (29);

- на поверхности корпуса (1) выполнены сварные элементы (30 и 31), с помощью которых обеспечивают монтаж и координационные операции при установке и приведении в действие нагревательного устройства (32);

- при этом для закрепления торца (10) торцовой стенки (40) и фланца (26) с оболочковым корпусом (1) предусмотрены крепежные элементы (33 и 34);

- упомянутые трубопроводы (35 и 36), обеспечивающие последовательное прохождение горячих газов по коаксиально-комбинированной оболочке (14 и 41) через перфорированный торец (37) к перфорированной заглушке (38), концентрически расположены;

- при этом цилиндрическая поверхность (41) ограничена перфорированным торцом (37) и плоским торцом (43), удерживаемым по оси (50) осевыми элементами жесткости (18);

- а кольцевые огнеупорные уплотнения (48 и 49) обеспечивают уплотнение с торцевой стенкой (40).

Пример выполнения нагревательного устройства.

Нагревательное устройство, содержащее котел, элементы нагрева, оболочковый корпус, люк, обеспечивающий подачу жидкости, люк, используемый для вывода жидкости, комбинированные поверхности, а именно цилиндрическую поверхность и оболочку, ограниченные по оси торцом круговой стенки и перфорированным кольцевым торцом, два ряда трубопроводов, обеспечивающих последовательное прохождение горячих газов через перфорированный торец к перфорированной заглушке, причем отверстия трубопроводов открыты для прохождения горячих потоков сжигаемого газового топлива, кольцевое пространство, созданное для прохождения нагретых газовых потоков, исходящих из одного ряда трубопроводов и входящих в другой ряд трубопроводов, со стороны торца выполнен фланец, служащий для отвода продуктов сгорания, выполняется таким образом, что:

1. в него включают вентилятор (7);

2. комбинированные поверхности (14 и 41) выполнены коаксиальными;

3. оболочковый корпус (1) со стороны внешней поверхности содержит смотровой люк (2), люк (6), обеспечивающий сброс грязи, воздушную заслонку (8), обеспечивающую оптимальный режим сжигания газового потока (9), подаваемого по одному трубопроводу (12) к другому трубопроводу (11), закрепленному к торцу (10) и содержащему запальное устройство и смотровое окно;

4. на границах внутренней поверхности и внешней стороны коаксиально-комбинированных поверхностей (14 и 41) установлены кольцевые термостойкие уплотнения (48 и 49);

5. на внешней поверхности коаксиально-комбинированной оболочки выполнены кольцевые ребра и осевые элементы жесткости;

6. при этом оболочковый корпус (1) с внешней стороны соединен с частью кольцевых ложементов (19 и 20), жестко связанных с координационными опорами (21 и 22);

7. в нижней части оболочкового корпуса (1) выполнен вывод трубопровода (23) с краном (24) для слива жидкости и патрубок (25), обеспечивающий вывод конденсата;

8. со стороны торца (26) выполнен фланец (27), служащий для приведения в действие взрывного клапана (29);

9. на поверхности корпуса (1) выполнены сварные элементы (30 и 31), с помощью которых обеспечивают монтаж и координационные операции при установке и приведении в действие нагревательного устройства (32);

10. при этом для закрепления торца (10) торцовой стенки (40) и торца (26) с оболочковым корпусом (1) предусмотрены крепежные элементы (33 и 34);

11. упомянутые трубопроводы (35 и 36), обеспечивающие последовательное прохождение горячих газов по коаксиально-комбинированной оболочке (14 и 41) через перфорированный торец (37) к перфорированной заглушке (38), концентрически расположены;

12. при этом цилиндрическая поверхность (41) ограничена перфорированным торцом (37) и плоским торцом (43), удерживаемым по оси (50) осевыми элементами жесткости (18);

13. а кольцевые огнеупорные уплотнения (48 и 49) обеспечивают уплотнение с торцевой стенкой (40).

14. гидравлическое сопротивление установлено для воды в 0,02 Па;

15. диапазон регулирования теплопроизводительности по отношению к номинальной колеблется от 0,01 до 100%;

16. температура выходящих газов при номинальной теплопроизводительности составляет 125-130°С;

17. коэффициент полезного действия нагревательного устройства составляет не менее 91%;

18. напряжение питания электродвигателей в системе автоматизации рассчитано на 380/220 В при частоте тока в 50 Гц и оптимальным потреблении электроэнергии 2,2 кВт·ч/МВт, при содержании в сухих неразбавленных уходящих газах оксида углерода не более 130 мг/куб.м, а оксида азота (NO₂) - 250 мг/куб.м. Для приведения в действие нагревательного устройства (32) по трубопроводам (12 и 11) подают газовый поток (9), который, проходя через запальник, установленный в торцовой стенке (40), за счет сгорания газового потока (9) в пространстве, ограниченном сторонами коаксиально-комбинированных поверхностей (14 и 41), ограниченном торцами (37 и 43), нагревает жидкость, например воду, которая размещается в пространстве, ограниченном поверхностями ребер (17), глухим цилиндром (44) с поверхностью полости 41.

Газовое топливо (9) нагревает свободные стороны коаксиально-комбинированных поверхностей (14 и 41), передавая тепловую энергию по трубопроводам 35 и 36, имеющим возможность в кольцевом пространстве 13, ограниченном стенкой 40 и г-образной в сечении стенкой 45, передавать вторичную тепловую энергию к перфорированной торцовой зоне стенки (38), сообщающейся с выходным фланцем (27), вмонтированным в стенку (46).

Взрывной клапан (29) включается в работу при взрыве газовой смеси в случае попадания искры в зазорное пространство между перфорированной заглушкой (38) и стенкой (46), что возможно в меньшей степени, так как продукты сгорания уже прошли рабочую зону горения, а вытяжка - со стороны фланца (27) - устанавливает режим оттока горячих газов (9) в фильтр очистки и в атмосферу.

Промышленная полезность нового технического решения состоит в доступности использования новой установки для обогрева высокоэтажных жилых домов, что решает проблему безаварийной работы тепловых нагревательных установок в лечебных учреждениях, оборонных предприятиях и жилых комплексах, удаленных от ТЭЦ и иных источников теплоснабжения.

Экономическая эффективность нагревательного устройства подробно изложена в примере использования, причем безопасность для здоровья человека устанавливается по нормативам выхода вредных веществ в атмосферу, что всецело определяет ее цену на рынке аналогичных услуг.

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в тепловых нагревательных установках. Нагревательное устройство содержит оболочковый корпус, комбинированные коаксиальные поверхности, а именно цилиндрическую поверхность и оболочку, два ряда концентрически расположенных трубопроводов, обеспечивающих прохождение газов через перфорированный торец к перфорированной заглушке, кольцевое пространство для прохождения газовых потоков. На границах внутренней поверхности и внешней стороны коаксиально-комбинированных поверхностей установлены кольцевые термостойкие уплотнения. На внешней поверхности коаксиально-комбинированной оболочки выполнены кольцевые ребра и осевые элементы жесткости. Оболочковый корпус с внешней стороны соединен с частью кольцевых ложементов, жестко связанных с координационными опорами. На поверхности оболочкового корпуса выполнены сварные элементы, с помощью которых обеспечивают монтаж нагревательного устройства. Для закрепления торца торцовой стенки и фланца с оболочковым корпусом предусмотрены крепежные элементы. Цилиндрическая поверхность ограничена перфорированным торцом и плоским торцом, удерживаемым по оси осевыми элементами жесткости. Изобретение обеспечивает повышение технологических возможностей и качества нагревательного устройства. 3 ил.

Нагревательное устройство, содержащее котел, элементы нагрева, оболочковый корпус, люк, обеспечивающий подачу жидкости, люк, используемый для вывода жидкости, комбинированные поверхности, а именно цилиндрическую поверхность и оболочку, ограниченные по оси торцом круговой стенки и перфорированным кольцевым торцом, два ряда трубопроводов, обеспечивающих последовательное прохождение горячих газов через перфорированный торец к перфорированной заглушке, причем отверстия трубопроводов открыты для прохождения горячих потоков сжигаемого газового топлива, кольцевое пространство, созданное для прохождения нагретых газовых потоков, исходящих из одного ряда трубопроводов и входящих в другой ряд трубопроводов, со стороны торца выполнен фланец, служащий для отвода продуктов сгорания, отличающееся тем, что оно содержит вентилятор, комбинированные поверхности выполнены коаксиальными, оболочковый корпус со стороны внешней поверхности содержит смотровой люк, люк, обеспечивающий сброс грязи, воздушную заслонку, обеспечивающую оптимальный режим сжигания газового потока, подаваемого по одному трубопроводу к другому трубопроводу, закрепленному к торцу и содержащему запальное устройство и смотровое окно, на границах внутренней поверхности и внешней стороны коаксиально-комбинированных поверхностей установлены кольцевые термостойкие уплотнения, на внешней поверхности коаксиально-комбинированной оболочки выполнены кольцевые ребра и осевые элементы жесткости, при этом оболочковый корпус с внешней стороны соединен с частью кольцевых ложементов, жестко связанных с координационными опорами, в нижней части оболочкового корпуса выполнен вывод трубопровода с краном для слива жидкости и патрубок, обеспечивающий вывод конденсата, со стороны торца выполнен фланец, служащий для приведения в действие взрывного клапана, на поверхности оболочкового корпуса выполнены сварные элементы, с помощью которых обеспечивают монтаж и координационные операции при установке и приведении в действие нагревательного устройства, при этом для закрепления торца торцевой стенки и фланца с оболочковым корпусом предусмотрены крепежные элементы, упомянутые трубопроводы, обеспечивающие последовательное прохождение горячих газов по коаксиально-комбинированной оболочке через перфорированный торец к перфорированной заглушке, концентрически расположены, при этом цилиндрическая поверхность ограничена перфорированным торцом и плоским торцом, удерживаемым по оси осевыми элементами жесткости, а кольцевые огнеупорные уплотнения обеспечивают уплотнение с торцевой стенкой.