Печь для проточного нагрева воды Российский патент 2024 года по МПК F24H1/54 

Изобретение относится к теплогенерирующим устройствам проточного типа, используется для нагрева воды в домашних, уличных и дачных бассейнах, также может быть использовано в коммунально-бытовой технике, в частности в технике местного теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя в системах отопления в отопительный сезон.

Известен «Змеевиковый теплообменник» (См. патент РФ № 2616728 от 18.04.2017 г. бюл. № 11), содержащий закрытую емкость, впуск для приема теплопередающей среды и выпуск для выпуска теплопередающей среды, трубчатый трубопровод, продолжающийся по спирали внутри емкости от нижней части к верхней части емкости для перемещения жидких продуктов, нагреваемых или охлаждаемых теплопередающей средой, и внутренний корпус, заключенный между витками трубчатого трубопровода и уплотненный относительно теплопередающей среды, причем внутренний корпус содержит открытый канал в окружающую среду снаружи.

К недостаткам известной конструкции можно отнести ограниченные технологические возможности, связанные с его стационарностью и привязку к обязательному наличию циркулирующей жидкой теплопередающей среды в конструкции для нагрева воды.

Известна «Печь проточного нагрева воды» (См. патент РФ № 218743 от 08.06.2023 г. бюл. № 16), содержащая корпус, циркуляционную и топочную камеры, патрубки для подвода и отвода воды, а также патрубок отвода продуктов горения, циркуляционная камера, формирующая внутреннюю полость топочной камеры для сжигания твердого топлива, выполнена в виде спирали, сформированной из трубы для прокачки воды и закрепленной в полости корпуса печи по меньшей мере на трех вертикально смонтированных на внутренней поверхности корпуса стойках, в нижней части корпуса, над отверстием для создания тяги, смонтирован колосник, а в верхней части корпуса - рядом с патрубком для отвода продуктов горения выполнено технологическое отверстие с дверцей для загрузки твердого топлива на колосник.

К недостаткам известного технического решения можно отнести ненадёжность конструкции сокращающую срок службы печи, связанную с наличием жесткой связи витков спирали циркуляционной трубы и стоек; стоек и корпуса печи. Так, наличие жесткого крепления циркуляционной трубы к вертикальным стойкам, смонтированным на внутренней поверхности корпуса печи может привести к деформации и разрушению мест крепления топочной камеры к вертикальным стойкам или мест крепления стоек к корпусу печи, как при тряске во время транспортировки, так и во время эксплуатации в процессе розжига печи. При розжиге происходит очаговое горение загруженного топлива, розжиг происходит неравномерно, изначально нагреваются отдельные участки топочной камеры и соответствующая вертикальная стойка. При этом в разных местах конструкции печи возникают различные по силе и направлению напряжения которые вызваны разностью температур. Эти напряжения могут деформировать циркуляционную трубу, привести к разрушению мест крепления в конструкции или даже к её порыву. В конечном итоге ненадёжность конструкции сокращает срок службы печи.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно, создание надёжной и простой конструкции печи обеспечивающей увеличение её срока службы за счёт компенсации деформации циркуляционной камеры и напряжений, действующих на неё, возникающих во время розжига при разности температур или при тряске во время транспортировки.

Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков, включающих корпус с дверцей для загрузки твёрдого топлива на колосник, патрубки для подвода и отвода воды, патрубок отвода продуктов горения и циркуляционную камеру формирующую внутреннюю полость топочной камеры, выполненную в виде винтовой спирали, сформированную из трубы для прокачки воды и новых признаков, заключающихся в том, что спираль циркуляционной камеры свободно размещена в корпусе печи по меньшей мере на одном центрирующем компенсаторе, жёстко смонтированном на каждой обечайке, выполненной в верхней и нижней частях внутренней полости корпуса, при этом касательная наружного контура формируемой топочной камеры эквидистантна внутренней поверхности корпуса.

Центрирующие компенсаторы изготовлены в виде металлических крючков с радиусом изгиба больше радиуса трубы.

Центрирующие компенсаторы, в случае выполнения более одного на обечайке, смонтированы равноудалёнными друг от друга.

Новизной предлагаемого изобретения является то, что спираль циркуляционной камеры свободно размещена в корпусе печи по меньшей мере на одном центрирующем компенсаторе, жёстко смонтированном на каждой обечайке, выполненной в верхней и нижней частях внутренней полости корпуса, при этом касательная наружного контура формируемой топочной камеры эквидистантна внутренней поверхности корпуса.

Признак свободного размещения спирали циркуляционной камеры в корпусе печи по меньшей мере на одном центрирующем компенсаторе, жёстко смонтированном на каждой обечайке, выполненной в верхней и нижней частях внутренней полости корпуса, обеспечивает надёжность конструкции. Так, признак наличия центрирующего компенсатора на каждой обечайке обеспечивает свободное равноудалённое, от стенок корпуса печи, расположение спирали циркуляционной камеры, что предупреждает критическое или чрезмерное её смещение при возникновении напряжения и деформации при нагреве или транспортировке. При этом, свободное размещение спирали циркуляционной камеры в корпусе печи обеспечивает свободу реагирования на возникающую деформацию от неравномерного нагрева и сохраняет целостность конструкции оставаясь при этом в месте, предусмотренном конструкцией. Центрирующие компенсаторы удерживают спираль от смещения, центрирует её сверху и снизу позволяя свободно компенсировать температурные расширения. В отличии от прототипа, где присутствует жёсткая связь циркуляционной трубы и стоек, стоек и корпуса печи и под действием тряски или напряжения происходит разрушение мест крепления спирали или её вырыв - свободное размещение спирали на центрирующих компенсаторах сохраняет целостность печи поскольку нет жёсткой связи. Спираль циркуляционной камеры может без ущерба целостности конструкции «играть» при тепловом расширении, тряске или при воздействии напряжений, при этом границы её подвижности ограничены наличием центрирующих компенсаторов. При этом, наличие обечаек в верхней и нижней частях корпуса усиливает каркас печи обеспечивая прочность конструкции.

Признак монтажа формируемой топочной камеры так, что касательная наружного контура эквидистантна внутренней поверхности корпуса обеспечивает возможность спирали свободно реагировать на возникающие напряжения и деформироваться в любую из сторон. А поскольку центрирующие компенсаторы сверху и снизу удерживают спираль от смещения в какую-либо сторону, она свободно «дышит» не задевая стенки корпуса и «гуляет» компенсируя возникающую деформацию.

Признак изготовления центрирующих компенсаторов в виде металлических крючков с радиусом изгиба больше радиуса трубы; признак монтажа центрирующих компенсаторов равноудалёнными друг от друга в случае выполнения более одного на обечайке - являются признаками дополнительными, способствующими достижению поставленного предлагаемым изобретением, технического результата, способствует сохранению положения спирали циркуляционной камеры, не позволяя ей при тряске или деформации смещаться в какую-либо сторону. Также способствуют созданию простой, прочной и надёжной конструкции печи.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет достичь поставленного технического результата, а именно, создать надёжную конструкцию печи обеспечивающей увеличение её срока службы за счёт компенсации деформации циркуляционной камеры и напряжений, действующих на неё, возникающих во время розжига при разности температур или при тряске во время транспортировки.

Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом - позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.

Согласно проведенным патентно-информационным исследованиям, сочетаниям известных и новых признаков предлагаемого изобретения в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.

Описание осуществления предлагаемой конструкции позволяет отнести его к промышленно применимым.

На фиг. 1 схематично показан общий вид печи.

На фиг. 2 схематично показана печь в разрезе.

Печь для проточного нагрева воды состоит из корпуса 1 с дверцей 2 для загрузки твёрдого топлива на колосник 3, патрубка 4 для подвода и патрубка 5 для отвода воды, патрубка 6 отвода продуктов горения, циркуляционной камеры, формирующей внутреннюю полость 7 топочной камеры, выполненную в виде винтовой спирали 8, сформированную из трубы для прокачки воды. Спираль 8 циркуляционной камеры закреплена в верхней и нижней частях по меньшей мере на одном центрирующем компенсаторе 9, жёстко смонтированных на обечайках 10 выполненных во внутренней полости корпуса 1. При этом центрирующие компенсаторы 9 выполнены в виде металлических крючков с радиусом изгиба больше радиуса трубы для компенсации термического расширения спирали 8 циркуляционной камеры.

Предлагаемая печь для проточного нагрева воды работает следующим образом:

Перед использованием печи, её установили на прочную негорючую поверхность - на бетонную плитку на расстоянии двух метров от бассейна. Перед нагревом воды в бассейне к печи подсоединили два шланга: первый - подающий воду из бассейна к входному патрубку 4, а второй - для слива нагретой воды в бассейн - к выходному патрубку 5. Подающий шланг снабдили нагнетающим водяным насосом (не показан). После подсоединения шлангов запустили водяной насос, который подавал воду из бассейна. Вода из бассейна по подающему шлангу через входной патрубок 4, подавалась в циркуляционную камеру, выполненную в виде винтовой спирали 8 сформированной из трубы. Предварительно через дверцу 2 загрузили твёрдое топливо во внутреннюю полость 7 топочной камеры, а после запуска насоса подожгли его. При розжиге топлива нагрев печи осуществлялся не равномерно, однако свободное размещение спирали циркуляционной камеры в корпусе 1 печи на одном центрирующем компенсаторе 9 жёстко смонтированном на каждой обечайке 10 обеспечивало свободу реагирования на возникающую деформацию от неравномерного нагрева и сохраняло целостность конструкции. Поскольку спираль циркуляционной камеры не имеет жёсткого соединения ни с корпусом 1, ни с центрирующими компенсаторами 9, она при возникновении напряжений под действием температуры плавно «дышала» изменяя своё положение, при этом центрирующие компенсаторы ограничивали и сдерживали её смещение, обеспечивая целостность конструкции. Продукты горения отводились через патрубок 6 для отвода продуктов горения. Нагреваемая в циркуляционной камере вода через патрубок 5 отвода поступала в бассейн, а вода из бассейна, которую необходимо нагреть, по шлангу, насосом, через патрубок 4 подвода подавалась в циркуляционную камеру печи где, проходя по спирали 8 нагревалась. Надёжность конструкции печи, как во время транспортировки, так и во время эксплуатации обеспечивает увеличение её срока службы.

В настоящее время изготовлен опытный образец печи, проведены ходовые испытания, показавшие хорошие результаты и подтвердившие надёжность предлагаемой конструкции. В ближайшее время будет поставлен вопрос о постановке печи проточного нагрева воды на производство.

Изобретение относится к теплогенерирующим устройствам проточного типа, используется для нагрева воды в домашних, уличных и дачных бассейнах. В устройстве спираль циркуляционной камеры свободно размещена в корпусе печи по меньшей мере на одном центрирующем компенсаторе, жёстко смонтированном на каждой обечайке, выполненной в верхней и нижней частях внутренней полости корпуса, при этом касательная наружного контура формируемой топочной камеры эквидистантна внутренней поверхности корпуса. Техническим результатом предполагаемого изобретения является создание надёжной и простой конструкции печи, обеспечивающей увеличение её срока службы за счёт компенсации деформации циркуляционной камеры и напряжений, действующих на неё, возникающих во время розжига при разности температур или при тряске во время транспортировки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Печь для проточного нагрева воды, содержащая корпус с дверцей для загрузки твёрдого топлива на колосник, патрубки для подвода и отвода воды, патрубок отвода продуктов горения и циркуляционную камеру, формирующую внутреннюю полость топочной камеры, выполненную в виде винтовой спирали, сформированную из трубы для прокачки воды, отличающаяся тем, что спираль циркуляционной камеры свободно размещена в корпусе печи по меньшей мере на одном центрирующем компенсаторе, жёстко смонтированном на каждой обечайке, выполненной в верхней и нижней частях внутренней полости корпуса, при этом касательная наружного контура формируемой топочной камеры эквидистантна внутренней поверхности корпуса.

2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что центрирующие компенсаторы изготовлены в виде металлических крючков с радиусом изгиба больше радиуса трубы.

3. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что центрирующие компенсаторы, в случае выполнения более одного на обечайке, смонтированы равноудалёнными друг от друга.