Спосіб створення тяги в димоході в момент запалення газового пристрою опалення приміщення та опалювальний котел газовий для його здійснення

Реферат: Винаходи належать до газових опалювальних пристроїв в житлових приміщеннях і способу їх запалення. Для створення тяги в опалювальному газовому котлі під час запалення принаймні в одному теплообміннику створюють одноходовий вертикальний канал. Для цього трансформовний турбулізатор 11 переводять із закритого положення у відкрите. Продукти горіння потрапляють в одноходовий вертикальний канал 7 і швидкість їх руху значно перевищує швидкість руху в інших вертикальних каналах 7 внаслідок відсутності в них перепон. Одночасно з цим продукти горіння проходять у вертикальні канали 7 поміж турбулізаторів 9 в інших теплообмінниках і віддають свою теплову енергію теплоносію, що знаходиться у водяному теплообміннику 4. Охолоджені продукти горіння надходять у димохід 8 і змішуються з димовими газами, що вийшли із інших вертикальних каналів, що підвищує загальну температуру відхідних газів. Після усталення тяги у димоході трансформовний турбулізатор повертають в закрите положення з утворенням триходового міні-каналу. Винаходи запобігають потраплянню димових газів у приміщення під час розпалювання котла. UA 101131 C2 (12) UA 101131 C2 UA 101131 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до газових опалювальних пристроїв і може бути використаний для запуску систем опалення, димові труби в яких не мають додаткових засобів для створення початкової тяги при запуску зупиненого котла. Для опалення житлових приміщень використовують опалювальні пристрої, які при спалюванні теплоносія (наприклад, газу) крім виділення тепла також виділяють димові гази, які необхідно видаляти з приміщення. Особливістю запуску таких опалювальних пристроїв є те, що після тривалої перерви всі елементи опалювального пристрою (особливо труба) мають температуру холодного приміщення. Важливим моментом при розпалюванні опалювального пристрою є наявність тяги в димовій трубі, яка залежить від багатьох факторів, наприклад, при перевищенні температури зовнішнього повітря над температурою приміщення створюється "зворотна" тяга, або при рівній температурі створюється "повітряна пробка". Все це заважає процедурі розпалювання, створює умови для потрапляння димових газів в приміщення. Відомий спосіб створення тяги в димоході в момент запалення пристрою опалення приміщення, при якому відкривають заслінку, звільняючи прохід для димових газів, створюють штучну місцеву тягу за рахунок підвищення температури в димоході, нагріваючи повітря на початку останнього за допомогою електротена, та проводять запалення пристрою опалення (див. патент на винахід РФ № 2039912, МПК F23J1/00, 1995 р.). Однак, наявність в димоході додаткових нагрівальних пристроїв не передбачена діючими на цей час стандартами. Крім того, забезпечення димоходу додатковим нагрівальним пристроєм створює необхідність змінювати конструкцію вже діючих нагрівальних пристроїв, обумовлює необхідність підводу до нагрівального пристрою електромережі. Наявність в димоході електротена обумовлює необхідність заходів для захисту його від перегріву в процесі роботи нагрівального пристрою після його запуску, а також оглядові вікна для обслуговування. Відомий котел для водяного опалення окремих приміщень та будинків з використанням природного газу, що містить топкову камеру, конвективну поверхню нагріву у вигляді камери прямокутних димогарних труб, причому останні виконані з приварними ребрами, що поділяють переріз димогарних труб на канали мінімально допустимого за умовами експлуатації розміру (див. патент України № 55655 А, МПК F 24 H 1/00, 2003 p.). Однак, конструкцією даного котла не передбачена можливість створення підвищеної тяги при розпаленні котла після тривалого періоду відключення (наприклад після літнього періоду), що може привести до потрапляння димових газів в приміщення (наприклад, в денний час, коли зовнішня температура короткочасно вища, ніж температура приміщення, яке передбачається опалювати). Задачею створення даних винаходів є спосіб створення тяги в димоході в момент запалення газового пристрою опалення приміщення за відсутності початкової тяги, при якому тимчасово створюється підвищена тяга на частині шляху руху димових газів, що знаходиться в газовому котлі, що виключає необхідність модернізації конструкції справного димоходу, та створення опалювального котла, конструкція якого забезпечує реалізацію цього способу. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що при здійсненні способу створення тяги в димоході в момент запалення газового пристроюопалення приміщення, при якому відкривають заслінку, створюючи вільний прохід для димових газів, та проводять запалення пристрою опалення, відповідно до винаходу в газовому пристрої опалення, тимчасово, на період запалення, на шляху видалення димових газів змінюють геометрію шляху руху димових газів принаймні одного каналу теплообмінника, зменшуючи тим самим довжину шляху руху по ньому димових газів і зменшуючи опір їх руху по ньому в 1,1-3,5 разу, причому повернення до геометрії шляху руху димових газів по каналу теплообмінника, що відповідає оптимальному теплообміну та мінімально допустимій температурі відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу, здійснюють лише після досягнення сталої тяги у димоході. Поставлена задача вирішується також за рахунок того, що в опалювальному котлі газовому, який містить корпус, камеру згоряння, пальник, водяний теплообмінник з вертикальними каналами, сумарна площа поперечного перерізу та теплообміну яких забезпечує оптимальний теплообмін і мінімально допустиму температуру відхідних газів до димоходу, турбулізатори, що виконані за розмірами вертикальних каналів теплообмінника, встановлені в них і сприяють найбільш ефективному теплообміну, та автоматику безпеки, відповідно до винаходу теплообмінник забезпечений принаймні одним трансформованим турбулізатором, виконаним з можливістю утворення, в разі необхідності роботи котла в режимі, що відповідає забезпеченню оптимального теплообміну та мінімально допустимої температури відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу, N-ходового вертикального міні-каналу з площею поперечного перерізу, що дорівнює S/N, де: 1 UA 101131 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 S - площа поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, в якому встановлений трансформовний турбулізатор, N - кількість ходів вертикального міні-каналу, утвореного трансформовним турбулізатором, та одноходового каналу, що дорівнює площі поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, в якому він встановлений, тимчасово на період запалення. Крім того, в опалювальному котлі газовому трансформовний турбулізатор може бути виконаний з можливістю утворення триходового вертикального міні-каналу з площею поперечного перерізу, що дорівнює 0,1-0,5 площі поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, в якому він встановлений, в разі необхідності роботи котла в режимі, що відповідає оптимальному теплообміну та мінімально допустимої температурі відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу, та одноходового каналу, що дорівнює площі поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, в якому він встановлений, тимчасово на період запалення. При цьому в опалювальному котлі газовому трансформовний турбулізатор може бути виконаний у вигляді Г-подібної пластини з горизонтальною та вертикальною ділянками, розміщеної паралельно з останньою на відстані, що дорівнює 0,1-0,5 довжини поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, за допомогою поперечної пластини вертикальної пластини з площадкою під установку на ній керуючого штиря і кришки, причому Гподібна і вертикальна пластини можуть бути виконані шириною, що відповідає ширині поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, а кришка - із двох ділянок різної ширини з утворенням виступу, причому менша ділянка - шириною, що відповідає ширині поперечного перерізу каналу теплообмінника, та з пазом під керуючий штир з можливістю обмеженого переміщення останнього в цьому пазу, крім того, кришка і горизонтальна частина Гподібної пластини можуть бути виконані довжиною, що дорівнює 0,4-0,8 довжини поперечного перерізу каналу теплообмінника, та звернуті в протилежні боки, причому відстань від вільного краю вертикальної ділянки Г-подібної пластини до кришки та відстань від вільного краю вертикальної пластини до горизонтальної ділянки Г-подібної пластини - за розміром, що дорівнює 0,1-0,5 довжини поперечного перерізу каналу теплообмінника, крім того, керуючий штир може бути забезпечений фіксатором кришки, що встановлений з зовнішнього боку останньої. Зміна в газовому пристрої опалення, тимчасово на період запалення, на шляху каналу теплообмінника, зменшуючи тим самим довжину шляху руху по ньому димових газів і зменшуючи опір їх руху по ньому в 1,1-3,5 разу, та повернення до геометрії шляху руху димових газів по каналу теплообмінника, що відповідає оптимальному теплообміну і мінімально допустимої температурі відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу, лише після досягнення сталої тяги у димоході, дозволяє зменшити опір руху димових газів, що збільшує швидкість руху димових газів і зменшує теплообмін в пристрої опалення та приводить до збільшення температури газів на виході з пристрою опалення (перед началом димоходу), що в свою чергу збільшує підйомну силу цих газів і збільшує тягу в димоході - пробивається "повітряна пробка" (або відбувається зміна "зворотної"" тяги на нормальну), димохід починає прогріватись до створення сталої тяги, після чого створюються умови для повернення геометрії шляху руху димових газів по каналу теплообмінника, що відповідає оптимальному теплообміну і мінімально допустимої температурі відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу. Забезпечення теплообмінника принаймні одним трансформовним турбулізатором, виконаним з можливістю утворення, в разі необхідності роботи котла в режимі, що відповідає забезпеченню оптимального теплообміну та мінімально допустимої температури відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу, N-ходового вертикального міні-каналу з площею поперечного перерізу, що дорівнює S/N, де: S - площа поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, в якому встановлений трансформовний турбулізатор, N - кількість ходів вертикального міні-каналу, утвореного трансформуємим турбулізатором, та одноходового каналу, що дорівнює площі поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, в якому він встановлений, тимчасово на період запалення, збільшує швидкість руху димових газів і зменшує теплообмін в пристрої опалення та приводить до збільшення температури газів на виході з пристрою опалення (перед началом димоходу), що в свою чергу збільшує підйомну силу цих газів і збільшує тягу в димоході - пробивається "повітряна пробка" (або відбувається зміна "зворотної"" тяги на нормальну), димохід починає прогріватись до створення сталої тяги. Використання пропонованих способу створення тяги в димоході в момент запалення газового пристрою опалення приміщення та опалювального котла газового для його здійснення 2 UA 101131 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 дозволяє на час запалення опалювального пристрою забезпечити наступний технічний результат: - збільшується площа поперечного перерізу каналу для проходження димових газів; - зменшується опір руху димових газів; збільшується швидкість руху димових газів; - зменшується теплообмін в пристрої опалення, що приводить до збільшення температури димових газів на виході з пристрою опалення (перед началом димоходу); - збільшується підйомна сила димових газів і збільшується тяга в димоході, що пробиває "повітряну пробку" (або відбувається зміна "зворотної" тяги на нормальну); - з'являється можливість збільшити підйомну силу димових газів, в разі необхідності, з використанням базової моделі теплообмінника опалювального котла газового. Крім того: - виключаються умови для потрапляння димових газів в приміщення. На фіг. 1 представлений опалювальний котел газовий, що пропонується, з теплообмінником, забезпеченим трансформуємим турбулізатором, загальний вигляд, на фіг. 2 - зображення трансформовного турбулізатора, встановленого в одному із вертикальних каналів теплообмінника, в режимі роботи опалювального котла, при якому трансформований турбулізатор утворює триходовий вертикальний міні-канал, що забезпечує оптимальний теплообмін та мінімально допустиму температуру відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу, в ізометрії, на фіг. 3 - зображення трансформовного турбулізатора, встановленого в одному із вертикальних каналів теплообмінника, в режимі роботи опалювального котла, що відповідає режиму запалення, при якому утворений одноходовий канал, в ізометрії, на фіг. 4 представлений трансформуємий турбулізатор, загальний вигляд, на фіг. 5 - вид Б на фіг. 4, на фіг. 6 - вид С на фіг. 4, на фіг. 7 - вид Д на фіг. 4, в збільшеному вигляді, на фіг. 8 - січення Г-Г на фіг. 1, в режимі роботи опалювального котла, при якому трансформовний турбулізатор утворює триходовий вертикальний міні-канал, що забезпечує оптимальний теплообмін та мінімально допустиму температуру відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу, на фіг. 9 - переріз Г-Г на фіг. 1, в режимі роботи опалювального котла, що відповідає режиму запалення, при якому утворений одноходовий канал. Опалювальний котел газовий містить корпус 1, камеру згоряння 2, пальник 3, водяний теплообмінник 4 з вхідним 5 та вихідним 6 патрубками, з вертикальними каналами 7, сумарна площа поперечного перерізу та теплообміну яких забезпечує оптимальний теплообмін і мінімально допустиму температуру відхідних газів до димоходу 8, турбулізатори 9, що встановлені в вертикальних каналах 7 і сприяють найбільш ефективному теплообміну, автоматику безпеки 10, причому в теплообміннику 4 на одному із вертикальних каналів 7 встановлений трансформовний турбулізатор 11. Кожний вертикальний канал 7 в теплообміннику 4 виконаний з розмірами поперечного перерізу АхВ, де: А - довжина, а В ширина. Котел також забезпечений контуром гарячої води з вхідним 12 та вихідним 13 патрубками. Трансформовний турбулізатор 11 містить Г-подібну пластину 14 з горизонтальною 15 та вертикальною 16 ділянками, вертикальну пластину 17 з площадкою 18 під установку на ній керуючого штиря 19 і кришки 20, поперечну пластину 21, що з'єднує вертикальну пластину 17 і вертикальну ділянку 16 Г-подібної пластини 14. Г-подібна пластина 14 і вертикальна пластина 17 виконані шириною, що відповідає ширині В поперечного перерізу вертикального каналу 7 теплообмінника 4, а кришка 20 виконана із ділянок 22 і 23 різної ширини з утворенням виступу 24, причому менша ділянка 23 виконана шириною, що відповідає ширині "В" поперечного перерізу вертикального каналу 7 теплообмінника 4 та з пазом 25 під керуючий штир 19 з можливістю обмеженого переміщення останнього в цьому пазу. Кришка 20 і горизонтальна частина 15 Г-подібної пластини 14 виконані довжиною, що дорівнює 2/3 довжини "А" поперечного перерізу вертикального каналу 7 теплообмінника 4, та звернуті в протилежні боки. Відстань від вільного краю вертикальної ділянки 16 Г-подібної пластини 14 до кришки 20 та відстань від вільного краю вертикальної пластини 17 до горизонтальної ділянки 15 Г-подібної пластини 14 виконані за розміром, що дорівнює 1/3 довжини "А" поперечного перерізу вертикального каналу 7 теплообмінника 4. Керуючий штир 19 виведений назовні кожуха 26 котла, а нижня його частина забезпечена фіксатором 27, що встановлений з зовнішнього боку кришки 20. Запалення газового пристрою опалення приміщення способом, що заявляється, створюючи підвищену тягу в димоході в момент запалення, здійснюють наступним чином. Відкривають заслінку в димоході приміщення, яке опалюється, (на кресленні не показані), створюючи вільний прохід для димових газів. В опалювальному котлі газовому тимчасово на період запалення для видалення димогарних газів створюють одноходовий вертикальний 3 UA 101131 C2 5 10 15 20 25 30 35 канал, опір проходженню димових газів в якому мінімальний. Для цього тиснуть на керуючий штир 19. Останній (із положення, що вказане на фіг. 2) за рахунок фіксатора 27 діє на ділянку 23 кришки 20, тягнучи її за собою вниз (в зв'язку з тим, що ширина ділянки 23 кришки 20 дорівнює ширині "В" вертикального каналу 7). Одночасно з цим керуючий штир 19 переміщується в пазу 25 ділянки 23 кришки 20, відбувається обмежений поворот останньої до упора виступом 24 в верхній край вертикального каналу 7. Здійснюється переміщення вниз вертикальної пластини 17, поперечної пластини 21 і Г-подібної пластини 14, з'єднаних в єдине ціле. При цьому, рух вниз всій конструкції припиняється з упором виступу 24 в верхній край вертикального каналу 7 і заклинюванням керуючого штиря 19 в пазу 25. Відбувається звільнення перекриття кришкою 20 поперечного перерізу верхньої частини вертикального каналу 14 і нижньої частини горизонтальною частиною 15 Г-подібної пластини 14 (див. фіг. 3). Утворюється одноходовий канал видалення димових газів. Далі природний газ подають в пальник 3 і запалюють його. Процес горіння здійснюється в камері згоряння 2. Продукти горіння проходять в вертикальні канали 7 поміж турбулізаторів 9 і віддають свою теплову енергію теплоносію, що знаходиться в водяному теплообміннику 4. Охолоджені продукти горіння поступають в димохід 8 і видаляються в димохід приміщення, далі за межі приміщення. Одночасно з цим продукти горіння потрапляють також в одноходовий вертикальний канал 7, в якому встановлений трансформовний турбулізатор і де швидкість їх руху значно перевищує швидкість руху продуктів горіння в інших вертикальних каналах 7 внаслідок відсутності в них перепон (трансформовний турбулізатор 11 знаходиться в положенні, що вказаний на фіг. 3). Тобто рух димових газів здійснюється за стрілками, що зазначені на фіг. 3. Тому продукти горіння не встигають повністю віддати свою енергію теплоносію і потрапляють в димохід 8 з підвищеною температурою. Змішуючись з димовими газами, що вийшли із інших вертикальних каналів, вони підвищують загальну температуру відхідних димових газів, що потрапляють в димохід приміщення. Підйомна сила цих димових газів збільшується, що збільшує тягу в димоході пробивається "повітряна пробка" (або відбувається зміна "зворотної" тяги на нормальну), димохід починає прогріватись до створення сталої тяги. Тоді трансформовний турбулізатор повертають в положення, що зазначене на фіг. 2. Для цього керуючий штир 19 піднімають вверх. Утворюється триходовий міні-канал, площа поперечного перерізу якого дорівнює 1/3 від загальної площі поперечного перерізу вертикального каналу 7, причому опір руху димових газів по останньому збільшується до 3,5-х разів. Рух димових газів здійснюється за стрілками, що зазначені на фіг. 2. Опалювальний котел газовий переходить в режим видалення димогарних газів до розміру, що відповідає нормативним значенням, забезпечується оптимальний теплообмін та мінімально допустима температура відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 60 1. Спосіб створення тяги в димоході в момент запалення газового пристрою опалення приміщення, при якому відкривають заслінку, створюючи вільний прохід для димових газів, та проводять запалення пристрою опалення, який відрізняється тим, що в газовому пристрої опалення тимчасово під час запалення на шляху видалення димових газів змінюють геометрію шляху руху димових газів, принаймні одного каналу теплообмінника, зменшуючи тим самим довжину шляху руху по ньому димових газів і зменшуючи опір їхньому руху по ньому в 1,1-3,5 разу, причому повернення до геометрії шляху руху димових газів по каналу теплообмінника, що відповідає оптимальному теплообміну та мінімально допустимій температурі відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу, здійснюють лише після досягнення сталої тяги у димоході. 2. Опалювальний котел газовий, що містить корпус, камеру згоряння, пальник, водяний теплообмінник з вертикальними каналами, сумарна площа поперечного перерізу та теплообміну яких забезпечує оптимальний теплообмін і мінімально допустиму температуру відхідних газів до димоходу, турбулізатори, що виконані за розмірами вертикальних каналів теплообмінника, встановлені в них і сприяють найбільш ефективному теплообміну, та автоматику безпеки, який відрізняється тим, що теплообмінник забезпечений принаймні одним трансформовним турбулізатором, виконаним з можливістю утворення за необхідністю роботи котла в режимі, що відповідає забезпеченню оптимального теплообміну та мінімально допустимої температури відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу, N-ходового вертикального міні-каналу з площею поперечного перерізу, що дорівнює S/N, де: S - площа поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, в якому встановлений трансформовний турбулізатор, 4 UA 101131 C2 5 10 15 20 25 N - кількість ходів вертикального міні-каналу, утвореного трансформовним турбулізатором, та одноходового каналу, що дорівнює площі поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, в якому він встановлений, тимчасово на період запалення. 3. Котел за п. 2, який відрізняється тим, що трансформований турбулізатор виконаний з можливістю утворення триходового вертикального міні-каналу з площею поперечного перерізу, що дорівнює 0,1-0,6 площі поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, в якому він встановлений, в разі необхідності роботи котла в режимі, що відповідає оптимальному теплообміну та мінімально допустимій температурі відхідних димових газів від теплообмінника до димоходу, та одноходового вертикального каналу, що дорівнює площі поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, в якому він встановлений, тимчасово на період запалення. 4. Котел за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що трансформовний турбулізатор виконаний у вигляді Г-подібної пластини з горизонтальною та вертикальною ділянками, розміщеною паралельно з останньою на відстані, що дорівнює 0,1-0,5 довжини поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, за допомогою поперечної пластини, вертикальної пластини з площадкою під установку на ній керуючого штиря і кришки, причому Г-подібна і вертикальна пластини виконані шириною, що відповідає ширині поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, а кришка виконана із двох ділянок різної ширини з утворенням виступу, причому менша ділянка виконана шириною, що відповідає ширині поперечного перерізу каналу теплообмінника, та з пазом під керуючий штир з можливістю обмеженого переміщення останнього в цьому пазу, крім того, кришка і горизонтальна частина Гподібної пластини виконані довжиною, що дорівнює 0,4-0,8 довжини поперечного перерізу каналу теплообмінника, та повернуті в протилежні боки, причому відстань від вільного краю вертикальної ділянки Г-подібної пластини до кришки та відстань від вільного краю вертикальної пластини до горизонтальної ділянки Г-подібної пластини виконані за розміром, що дорівнює 0,10,5 довжини поперечного перерізу вертикального каналу теплообмінника, крім того, керуючий штир забезпечений фіксатором кришки, що встановлений із зовнішнього боку останньої. 5 UA 101131 C2 6 UA 101131 C2 7 UA 101131 C2 8 UA 101131 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 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 9