Паровий котел із інтегрованим азотним баком і теплообмінником

Реферат: Винахід належить до галузі опалення, зокрема до парового котла, що обладнаний азотним розширювальним баком і теплообмінником гарячої води. Відповідно до першого з варіантів винаходу паровий котел містить: кожух, оснащений входом/виходом нагрітої води і входом/виходом гарячої води, розширювальний азотний бак, розміщений в нижній частині кожуха для стиснення у ньому азотного газу; еластичну ємність, розміщену в розширювальному азотному баку для вхідних/вихідних потоків нагрітої води з можливістю її еластичної деформації від вхідних/вихідних потоків нагрітої води; і теплообмінник гарячої води, розміщений в верхній частині кожуха для регулювання температури гарячої води. А відповідно до другого варіанта винаходу паровий котел містить: перший кожух; другий кожух, який може бути з'єднаним з першим кожухом і має вхід і вихід нагрітої води, вхід і вихід гарячої води і простір для циркуляції нагрітої води; розширювальний азотний бак, розміщений усередині першого кожуха для стиснення у ньому азотного газу; еластичну ємність, яка розміщується усередині розширювального азотного бака із можливістю циркуляції нагрітої води другого кожуха і еластичного трансформування об'єму від вхідних або вихідних потоків нагрітої води; і теплообмінник гарячої води, розміщений всередині другого кожуха із можливістю циркуляції нагрітої води другого кожуха. UA 106016 C2 (12) UA 106016 C2 UA 106016 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ Даний винахід відноситься до парового котла, переважно до парового котла, обладнаного азотним розширювальним баком і теплообмінником гарячої води. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ Побутові парові котли обладнані містять стислювальний розширювальний бак. ізольований від атмосфери, таким чином, що побутовий паровий котел має конструкцію, яка попереджає переповнення водою, навіть якщо труба нагріву розташована вище ніж розширювальний бак. Іншими словами, коли температура води усередині труби підвищується в процесі роботи парового котла і її об'єм збільшується, тиск усередині труби збільшується, і тиск поглинає діафрагма і азот усередині резервуару розширення. Іншими словами, якщо паровий котел приводиться в дію. і температура води в трубі збільшується, таким чином, що об'єм води збільшений, внутрішній тиск в трубі збільшений, а діафрагма в резервуарі розширення, а також заповнена азотом частина поглинають внутрішній тиск. Тому, кількість розчиненого кисню в трубі збільшується завдяки конструкції, блокованої від атмосфери. Це дозволяє захистити теплообмінник і трубу від корозії, і збільшити довговічність парового котла. Проте, у таких традиційних котлах виконаних окремо від стислювального розширювального баку, наповненого азотом, і теплообмінника, виробнича вартість побутового парового котла збільшена. Тому, з огляду на те, що резервуар розширення ізольований від атмосфери, кількість розчиненого кисню усередині труби зменшена. Це дозволяє запобігти корозії теплообмінника і труби, і, відповідно, збільшити строк служби парового котла. Крім того, коли користувач включає кран гарячої води, такі традиційні парові котли не відразу забезпечують подання гарячої води. РОЗКРИТТЯ ВИНАХОДУ Технічна задача Задача заявленого винаходу - подолати недоліки, описані вище, шляхом створення бойлеру, обладнаного азотним розширювальним баком і теплообмінником як єдиної конструкції. Окрім того, інша задача заявленого винаходу - створити паровий котел, який має завжди постійний об'єм води в контакті з теплообмінником, і тому має можливість негайно забезпечувати гарячу воду, коли користувач включає кран гарячої води. ТЕХНІЧНЕ РІШЕННЯ Щоб вирішити вищенаведені технічні задачі, один варіант здійснення заявленого винаходу відноситься до парового котла. Заявлений винахід має відношення до парового котла, який містить· кожух, постачений входом нагрітої води і виходом нагрітої води, розширювальний азотний бак, розміщений в нижній частині кожуха для стиснення у ньому азотного газу; еластичну ємність, розміщену в заповненому азотом резервуарі таким чином, що вхідні або вихідні потоки нагрітої води мали додатковий об'єм завдяки еластичній деформації ємності від вхідних і вихідних потоків нагрітої води; і теплообмінник гарячої води, розміщений в верхній частині кожуху для регулювання температури гарячої води. Відповідно до одного варіанту реалізації заявленого винаходу, теплообмінник гарячої води створює водоверть в гарячій воді, яка витікає через циркуляційний насос. З іншого боку, заявлений винахід містить: перший кожух; другий кожух, який може бути з'єднаним з першим кожухом і має вхід і вихід нагрітої води, вхід і вихід гарячої води і простір для циркуляції нагрітої води; розширювальний азотний бак, розміщений усередині першого кожуха для стиснення у ньому азотного газу; еластичну ємність, яка розміщується усередині розширювального азотного баку, таким чином, що нагріта вода першого кожуху має можливість циркулювати, а вхідні або вихідні нагрітої води мають додатковий об'єм завдяки еластичній деформації ємності; і теплообмінник гарячої води, розміщений в верхній частині кожуху для регулювання температури гарячої води. Відповідно до іншого варіанту втілення заявленого винаходу, теплообмінник гарячої води має форму кільця, завитого по спіралі багато разів. Множина водних напрямних розміщена в центральній області теплообмінника гарячої води, із постійним проміжком між ними, перпендикулярно спіральному напряму теплообмінника Водні напрямні захищають потік нагрітої води, коли нагріта вода циркулює усередині другого кожуха таким чином, створюючи водоверть в нагрітій воді, що збільшує ефективність теплообміну між теплообмінником гарячої води і нагрітою водою. 1 UA 106016 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відповідно до ще одного варіанту втілення винаходу, він додатково містить перегородку відсіку, яка ділить перший і другий кожух, а поверхня перегородки відсіку містить множини впадин постійної глибини, які захищає потік нагрітої води. У відповідності із ще одним варіантом втілення заявленого винаходу, поверхня другого кожуха включає множину внутрішніх впадин, які захищають потік нагрітої води. ПОЗИТИВНИЙ ЕФЕКТ Паровий котел відповідно до винаходу, що заявляється, інтегрально обладнаний розширювальним азотним баком і теплообмінником гарячої води. Така інтеграція дозволяє спростити конструкцію циркуляційної схеми нагрітої води парового котла, а також конструкцію парового котла в цілому, таким чином, що виробнича вартість парового котла зменшена. Крім того, постійний об'єм води є завжди в контакті з теплообмінником тепла, і тому має властивість негайно, без очікування, забезпечувати гарячу воду, коли користувач включає кран гарячої води. Також, водні напрямні і внутрішні впадини всередині кожуху створюють водоверть в нагрітій воді, що збільшує ефективність теплообміну між теплообмінником гарячої води і нагрітою водою. Опис креслень Фіг. 1 - схематичний вигляд в розрізі, який показує паровий котел, що використовує азотний розширювальний бак парового котла згідно одному з варіантів втілення винаходу, що заявляється. Фіг. 2 - показаний схематичний вигляд конструкції системи парового котла, в якій застосований паровий котел, що використовує розширювальний азотний бак парового котла згідно із одним варіантом реалізації винаходу, Фіг. 3 і 4 - види, що показують структуру парового котла, який використовує розширювальний азотний бак парового котла згідно іншому втіленню даного винаходу Фіг. 5 - схематичний вигляд в розрізі, що показує паровий котел, який містить розширювальний азотний бак парового котла згідно іншому втіленню винаходу, який заявляється. Фіг. 6 - вигляд, що показує процедуру збирання парового котла, в якому використаний розширювальний азотний бак парового котла згідно іншому варіанту реалізації винаходу, який заявляється. Найкращій варіант здійснення винаходу Фіг. 1 - схематичний вигляд в розрізі, який приблизно показує внутрішню конструкцію парового котла (100) відповідно до винаходу, що заявляється. Фіг. 2 -схематичний вигляд конструкції системи парового котла відповідно до заявленого винаходу. Як показано на Фіг. 1 і 2, паровий котел відповідно до заявленого винаходу містить кожух (ПО), заповнений азотом резервуар, розміщений в нижній частині кожуха, еластичну ємність, розміщену всередині заповненого азотом резервуара, об'єм якої може еластично деформуватися при введенні/відведенні нагрітої води, і теплообмінник гарячої води, виконаний в верхній частині кожуха, щоб регулювати температуру гарячої води. Кожух (ПО) має об'єм із можливістю пристосування заповненого азотом резервуару (120) і теплообмінника гарячої води 140 і дозволяє гарячій воді циркулювати там. Кожух (ПО) містить вхід нагрітої води (111) і вихід нагрітої води (113). Крім того, кожух ПО забезпечений патрубком підводу азоту (115), щоб подавати азот в заповнений азотом резервуар (120). Заповнений азотом резервуар (120) виконаний в кожусі (ПО) таким чином, що об'єм еластичної ємності (130) може бути різним, залежно від змін температури нагрітої води. Заповнений азотом резервуар (120) містить герметичний резервуар стиснення, і наповнений азотом під тиском від 1 до 2 бар. Еластична ємність розміщена в заповненому азотом резервуарі (120). Еластична ємність містить відкритий вихід, крізь який може підводитися і відводитися нагріта вода. Нагріта вода подається усередину кожуха (110) таким чином, що еластична ємність (130) збільшується завдяки її розширенню, приймаючи нагріту воду, і стискається, коли кількість нагрітої води зменшується. Еластична ємність (130) виконана у формі повітряної кулі і виконана гумовою. Коли паровий котел (100) приводиться в дію, температура нагрітої води збільшується, таким чином, що об'єм еластичної ємності (130) збільшується. Навпаки, коли температура нагрітої води зменшується таким чином, що об'єм нагрітої води зменшується, розширений об'єм нагрітої води виводиться з еластичної ємності (130). Стискання і розширення еластичної ємності (130) безперервно повторюється, коли паровий котел (100) приводиться в дію. Теплообмінник (140) обмінює тепло між нагрітою водою і охолодженою водою, щоб збільшити температуру охолодженої води, введеної в кожух (ПО). Теплообмінник (140) 2 UA 106016 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виконаний у формі навитого по спіралі кільця для того, щоб збільшити ефективність теплообміну. Охолоджена вода вводиться через одну кінцеву частину (141) теплообмінника (140), і гаряча вода, що має температуру, яка збільшується через теплообмін з нагрітою водою, виводиться через другу кінцеву частину (143). В даному випадку, як показано на Фіг. 2, нагріта вода примусово циркулюс навколо теплообмінника 140 циркуляційним насосом 300, навколо теплообмінника 140, створюючи водоверть. Тому, ефективність теплообміну між нагрітою водою і гарячою водою може бути збільшена. Процес роботи парового котла (100), який має описану вище структуру, буде описаний з посиланням на фігури 1 і 2. Якщо система парового котла (1) приводиться в дію, нагріта вода, нагріта головним теплообмінником (140), вводиться через ввід нагрітої води (111) кожуха (110). Коли гаряча вода вводиться в кожух (110), рівень води поступово підвищується, а нагріта вода вводиться в еластичну ємність (130). Нагріта вода вводиться в еластичну ємність (130) і температура нагрітої води поступово збільшується, еластична ємність еластично розширюється завдяки розширенню об'єму нагрітої води, як показано на Фіг. 2 завдяки тому, що об'єм нагрітої води збільшується. Нагріта вода виводиться через вихід нагрітої води (113) і подається через циркуляційний насос (300) і потрійний клапан (400) радіатору або ділянці 500, яку потрібно н гріти. Тим часом, коли нагріта вода примусово циркулює в кожусі (ПО) циркуляційним насосом (300). з огляду на те, що постійна сума води накопичується в теплообміннику (140), температура гарячої води підтримується завдяки теплообміну з нагрітою водою. Відповідно, коли користувач відкриває кран гарячої води, гаряча вода може миттєво подаватися користувачеві. Як викладено вище, паровий котел відповідно до заявленого винаходу виконаний інтегрально з розширювальним азотним баком і теплообмінником нагрітої води. Таке поєднання дозволяє спростити циркуляційну схему нагрітої води парового котла і конструкцію парового котла в цілому, і, відповідно, знизити вартість виробництва. Крім того, визначена кількість води, накопичена в теплообміннику (140) безперервно забезпечує контакт із нагрітою водою і, відповідно, коли користувач відкриває кран гарячої води, він миттєво отримує гарячу водо без очікування. Тим часом, Фігури. З - 6 - показують конструкцію парового котла 100а. Як описано вище, паровий котел (100) відповідно до одного варіанту реалізації винаходу, містить розширювальний азотний бак (120) і теплообмінник (140) розташовані вертикально один над одним. Тим часом, відповідно до іншого варіанту реалізації винаходу, паровий котел (100а) містить пару кожухів (110a і 110b) і розширювальний азотний бак 120а і теплообмінник (140а), які розташовані горизонтально врівень із лівим і правим кожухами. Відповідно, еластична ємність (130а) розширена або стиснена у відповідності із кількістю нагрітої води, поданої в кожух (110a). і гаряча вода підігрівається завдяки теплообміну між нагрітою водою і теплообмінником (140а). Фігури. 3 і 4 - показують внутрішню конструкцію першого кожуху (110а) і Фіг. 5 -схематичний вигляд у розрізі, на якому показаний паровий котел згідно іншому варіанту втілення заявленого винаходу. Фіг. 6 - вигляд, що показує процес збирання парового котла згідно іншому варіанту втілення заявленого винаходу. Як показано на фігурах, у відповідності із іншим варіантом втілення заявленого винаходу, паровий котел (110а) містить перший кожух (110a) інтегрально зв'язаний із розширювальним азотним баком (120а) і еластичну ємність (130а), розташовану всередині нього. Крім того, другий кожух (110b) має циркуляційний простір для нагрітої води всередині теплообмінника (140а). Другий кожух (110b) має вхід (111) і вихід (113) таким чином, що нагріта вода може циркулювати в другому кожусі (110b). Теплообмінник (140)виконаний у формі навитого по спіралі кільця. Як показано на Фіг. 6, пластина відсіку (150) вставлена між першим і другим кожухами (110a) і (110b). Пластина відсіку (150) встановлюється нерухомо відносно внутрішньої поверхні другого кожуху (110b). Ha поверхні пластини відсіку (150) виконана множинність отворів (151), будучи розташовані із рівними проміжками один від одного таким чином, що нагріта вода другого кожуху (110b) вводиться в еластичну ємність 130а. Крім того, на поверхні пластини відсіку (150) виконані впадини (153) постійної глибини у напрямі другого кожуху (110b). Впадини (153) постійної глибини обмежують або блокують потік нагрітої води, яка тече в другому кожусі (110b). Крім того, як показано на Фіг. 5, поверхня другого кожуху (110b) містить множинність внутрішніх впадин 115. Внутрішні впадини (115) обмежують потік нагрітої води, яка тече в другому кожусі (110b). 3 UA 106016 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Крім того, другий кожух (110b) містить множинність водних напрямних (170), виконаних перпендикулярно до напряму навивки теплообмінника. Водні напрямні (170) виконані в другому кожусі 110b. рознесені на завдану відстань одна від одної і попереджають потрапляння потоку нагрітої води в другий кожух (110b). Водні напрямні (170), впадини (153), і внутрішні впадини (115) обмежують потік нагрітої води, таким чином, що водоверть формується збоку теплообмінника (140а) другого кожуху (110b). Така водоверть прискорює ефективність теплообміну між теплообмінник (140а) і нагрітою водою. Без водних напрямних (170). впадин (153), і внутрішніх впадин (115) тепло на поверхні теплообмінника 140а і розширювального азотного баку (120а) є інертним таким чином, що теплообмін не відбувається. Множинність водних напрямних розташована в центральній ділянці теплообмінника нагрітої води, причому вони рознесені на завдану відстань одна від одної перпендикулярно до напряму навивки теплообмінника. Водні напрямні обмежують потік нагрітої води, коли нагріта вода циркулює всередині другого кожуху, створюючи водоверть в нагрітій воді, що прискорює ефективність теплообміну між теплообмінником і нагрітою водою. Крім того, водні напрямні і внутрішні впадини всередині кожуху створюють водоверть в нагрітій воді в теплообміннику, що прискорює ефективність теплообміну гарячої води. Таким чином, відповідно до іншого варіанту реалізації заявленого винаходу, паровий котел (бойлер) (110a) може використовувати інертне тепло, створене від водоверті, яка створюються геометричною структурою водних напрямних (170), впадин (153) і внутрішніх впадин (115), як енергію. Згідно іншому варіанту втіленню заявленого винаходу, компонувальна структура парового котла (110а) схематично описана з посиланням на Фіг. 6. По-перше, теплообмінник розташований всередині теплообмінника (140а), який виконаний у формі спіралі, а водні напрямні 170 виконані в центрі теплообмінника (140b). Пластина відсіку (150) розташована на передній поверхні другого кожуху (110b). Пластина відсіку (150) встановлена шляхом пресової посадки у внутрішній бічній стороні другого кожуху, і зчіпні ділянки таким чином ущільнені Еластична ємність (130а) виконана за межами пластини відсіку (150), і перший кожух (110a) розташований за межами еластичної ємності (130а). Перший кожух (110а) запресований в другому кожусі (110b), таким чином, що положення першого кожуху 110а зафіксоване. Повністю зібраний паровий котел інтегрально постачений розширювальним азотним баком і теплообмінником Така інтеграція дозволяє спростити схему циркуляції води, а також конструкцію парового котла в цілому і, відповідно, знизити виробничу вартість і збільшити ефективність теплообміну. ПРОМИСЛОВА ПРИДАТНІСТЬ Варіанти виконання парового котла відповідно до заявленого винаходу, описаного вище, наведені для ілюстративної мети, і спеціалісти в даній галузі можуть розуміти різні модифікації і варіанти реалізації. Тому, потрібно розуміти, що заявлений винахід не обмежується цими варіантами втіленнями. Таким чином, суттєвий об'єм правової охорони заявленого винаходу слід визначити на основі технічної сутності і супровідної формули Крім того, усі можливі варіанти реалізації і еквіваленти, які можуть бути винайдені у відповідності із сутністю заявленого винаходу, концепцією і об'ємом правової охорони винаходу, формули і їхніх правових еквівалентів і загальних принципів, викладених тут, можуть бути застосовні у інших варіантах реалізації і застосування-у межах сутності і об'єму правової охорони винаходу і формули. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Паровий котел, який містить: кожух, оснащений входом/виходом нагрітої води і входом/виходом гарячої води, розширювальний азотний бак, розміщений в нижній частині кожуха для стиснення у ньому азотного газу; еластичну ємність, розміщену в розширювальному азотному баку для вхідних/вихідних потоків нагрітої води з можливістю її еластичної деформації від вхідних/вихідних потоків нагрітої води; і теплообмінник гарячої води, розміщений в верхній частині кожуха для регулювання температури гарячої води. 2. Паровий котел за п. 1, який відрізняється тим, що теплообмінник гарячої води створює водоверть в гарячій воді, яка витікає через циркуляційний насос. 4 UA 106016 C2 5 10 15 20 3. Паровий котел, який містить: перший кожух; другий кожух, який може бути з'єднаним з першим кожухом і має вхід і вихід нагрітої води, вхід і вихід гарячої води і простір для циркуляції нагрітої води; розширювальний азотний бак, розміщений усередині першого кожуха для стиснення у ньому азотного газу; еластичну ємність, яка розміщується усередині розширювального азотного бака із можливістю циркуляції нагрітої води другого кожуха і еластичного трансформування об'єму від вхідних або вихідних потоків нагрітої води; і теплообмінник гарячої води, розміщений всередині другого кожуха із можливістю циркуляції нагрітої води другого кожуха. 4. Паровий котел за п. 3, який відрізняється тим, що теплообмінник гарячої води має форму кільця, завитого по спіралі багато разів, а множина водних напрямних розміщена в центральній ділянці теплообмінника гарячої води, із постійним проміжком між ними, перпендикулярно спіральному напряму теплообмінника, причому водні напрямні виконані із можливістю захисту потоку нагрітої води, коли нагріта вода циркулює усередині другого кожуха із можливістю створення водоверті в гарячій воді і збільшення ефективності теплообміну між теплообмінником гарячої води і нагрітою водою. 5. Паровий котел за п. 3 або п. 4, який відрізняється тим, що він додатково містить перегородку відсіку, яка ділить перший і другий кожух, а поверхня перегородки відсіку містить множини впадин постійної глибини, які захищають потік нагрітої води. 6. Паровий котел за п. 5, який відрізняється тим, що поверхня другого кожуха містить множину внутрішніх впадин, які захищають потік нагрітої води. 5 UA 106016 C2 6 UA 106016 C2 7 UA 106016 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8