Універсальний контактно-поверхневий водонагрівач

1 Універсальний контактно-поверхневий водонагрівач, який містить розташовану у вертикальному корпусі контактну камеру з надтопковим диском, укріпленим над розміщеною в нижній частині водонагрівача камерою догріву (топкова шафа), яка включає безполуменеві пальники догріву, які змонтовані в загальну вертикальну панель, перед якою розміщена ємність з водою, яка утворює термоакумулюючий бак, електровентилятор, димохід з шибером, штуцери підключення системи опалення і підживлення магістральною водою, блок автоматики, який відрізняється тим, що нагрівач додатково містить проміжний бак, у вигляді вертикальної ємності, яка має у верхній частині на бокових стінках два переливних вікна, пдрозатвор у вигляді вертикальної пластини у верхній частині термоакумулюючого бака, зливний штуцер переповнення термоакумулюючого бака, автоматичний механізм димозахисту, аварійні вентиляційні патрубки з рухливими вентиляційними заслінками, розподільну діафрагму, проміжний (видатковий) бак містить блок проточного фільтра, рівнемір, штуцер механізму підживлення магістральною водою від помпи, термоакумулюючий і проміжний (видатковий) баки встановлюють на піддон каркаса з візком, колосниковими ґратами, зольником, на фасад каркасу встановлюють термозахисне облицювання, також перехідну касету для установлення змінних паливних модулів газової, рідинної паливної арматури чи захисного скла топкової шафи при роботі на твердопаливних матеріалах, причому привід автоматичного механізму димозахисту з'єднаний з вентиляційними заслінками, які відкривають в аварійному стані, що забезпечують прохід димоповітряної суміші в аварійні вентиляційні патрубки 2 Водонагрівач за п 1, який відрізняється тим, що контактна камера додатково містить теплообмінник CD Корисна модель відноситься до пристроїв генерування тепла для обігрівання, створення комфортних умов житлових приміщень і може бути використаний у якості теплорегенератного модульного блока в камінах, печах-камінах і мінікотельних У якості продуктів сгоряння можуть використовуватися різні види пального, у тому числі газоподібне, рідке (соляр, мазут) і тверде (деревина, вугілля) Відомий водогрійний котел [патент RU № 2038542, кл F24H1/08, 27 06 95] Котел призначений для опалення і гарячого водопостачання індивідуальних житлових будинків Суть винаходу гарячі гази, які отримані в топці, віддають своє тепло воді, що протікає у водяній оболонці в плоских змійовиках, встановлених в оболонці в зонах, які примикають до задньої і боковим стінкам топки Внаслідок розміщення ЗМІЙОВИКІВ в указаних зонах, забезпечується зрив по граничного шару затримано» води зі стінок, так що поток води, яка протікає в оболонці, в указаних зонах турбулізується розміщеними там трубами ЗМІЙОВИКІВ, що збільшує теплознімання зі стінок Оболонка підключена до системи опалення, а змійовики - до системи гарячого водопостачання Відомий водогрійний котел [патент RU № 2039913, кл F24H 1/00,20 07 95] Котел відноситься до побутових опалювальних апаратів, які використовуються у якості генератора тепла в системах водяного опалення, а також для підігріву води для побутових потреб Суть винаходу толочна камера водогрійного котла обрамлена водяною оболонкою, до якої приєднані водогрійні труби, які з'єднують її протилежні сторони у верхній і нижній частинах, утворюючи два пучки, що перехрещуються У водяній оболонці встановлені термодатчики і електронагрівачі, з'єднані між собою через термореле і пус О CO CD О) 6308 кач У верхній частині котел забезпечений водонагрівачем з перегородками, в яких вода змішується или з водозмішуючими перегородками і димовою трубою, яка виконана у вигляді коліна з шибером і дверцями У нижній частині толочної камери встановлені колосникові грати, під якими в зольній камері встановлений знімний короб У результаті цього створений водогрійний котел з більш високим ККД підвищеною надійністю, більш простий в експлуатації і пристосований для роботи на твердому, рідкому і газоподібному паливі В журналі "Акватерм" № 1 за 2004 рік розміщена інформація про вакуумний водогрійний котел типу GFL - представлений японською фірмою Takuma Котли типу GFL підходять для обігріву і гарячого водопостачання як окремих будівель, так і населених пунктів По принципу ди котли нагадують традиційний руський самовар чи бойлер В цілому - це герметична ємність, наповнена певною КІЛЬКІСТЮ води Топка проходить нижче рівня рідини, вище нього розташовані два теплообмінники Один з них включається в опалювальний контур, другий - працює в системі гарячого водопостачання Завдяки невеликому вакууму, який автоматично підтримується усередині бойлера, вода в ньому закипає при температурі нижче звичайних 100°С Випаровуючись, вона конденсується на теплообмінниках і в КІНЦІ КІНЦІВ стікає назад У якості пального застосовується природний чи нафтовий газ Складність впровадження цих котлів в нашій країні заключається у тому, що температура води на виході з котла (80-85°С) не відповідає затвердженій державними стандартами (95°С) Найбільш близько до заявленого водонагрівача по своїм технічним можливостям підходить контактно-поверхневий водонагрівач [АС СССР № 191088, кл F24g, 14 01 1967] Даний водонагрівач дозволяє вирішити завдання колективного теплопостачання з високим ККД Суть винаходу вода, нагріта у контактній камері до 80-85°С стікає на надтопочний диск і плоскі відбійні щитки Потім, стікаючи зі щитків і диска через металеву сітку, вона охолоджує безполуменеві газові пальники і опускається в нижню порожнину ємності з водою до поверхні нагріву, яка інтенсивно нагрівається, встановленій з невеликим нахилом до вертикалі По мірі руху уверх вода безперервно нагрівається і в верхній частині ємності, розташованій вище безполуменевих пальників, досягає температури біля 100°С, тобто стадії об'ємного кипіння При КИПІННІ із води виділяється кисень і вуглекислота, під дією тяги вони виходять у контактну камеру, а потім з продуктами згоряння викидаються в атмосферу Гаряча вода з температурою біля 100°С, яка піддається деаерації, перетікає в порожнину проміжного баку (видаткового), який містить блок проточного фільтру і рівнемір, ВІДТІЛЯ через відцентровий насос надходить до споживача Аналіз технічних характеристик розглянутих водонагрівних пристроїв показав відсутність котла - високоекономічного, модульного і володіючого високим ККД, - володіючим можливістю колективного і індивідуального опалення, - здібного працювати на різних видах пального (тверде, рідке, газоподібне з викидом очищеної від шкідливих домішок димоповітряної суміші) В основу корисної моделі поставлене технічне завдання створення універсального високоекономічного модульного водонагрівача для систем опалення індивідуального і колективного користування, розширення сортаменту і виду застсовуваних продуктів горіння, а також збільшення функціональних можливостей по поліпшенню середовища проживання в жилих приміщеннях і навколишнього простору Поставлене завдання досягається шляхом розробки контактноповерхневого водонагрівача, високоекономічного, з ККД вище 90 % і здібного працювати на твердому, рідкому і газоподібному паливі Поставлене завдання здійснюється тим, що контактно-поверхневий водонагрівач, який представляє собою теплогенераторний автономний модуль для побутових (жилих) приміщень, містить толочну шафу (камеру догріву) з відкритим чи прикритим толочним фасадом, який містить перехідну касету для установки змінних паливних модулів газової, рідинної паливної арматури чи захисного скла при роботі на твердопаливних матеріалах, колосникові грати, зольник Термоакумулюючий водяний бак, внутрішні стінки якого являються радіаційною поверхнею толочної шафи Відкрита горловина бака служить димогазоводом, який подає димогазоповітряну суміш із толочної шафи (камери догріву) в порожнину термореакторної камери, де димоповітряна суміш з допалянням і окислюванням продуктів горіння, що засталися, змішується з водяним паром, який випаровується з відкритої поверхні акумулюючого бака і контактної камери, розташованої над толочною шафою (камерою догріву) Контактна камера заповнена кільцями Рашига 25х25хЗмм Водозрошувальний пристрій, розпилювальні колектори якого розташовані в об'ємі шару кілець Рашига У верхній частині термореакторної камери на одному рівні з контактною камерою встановлено автоматичне управління вентиляційними заслінками димоповітряної суміші, які приводяться у дію в аварійному стані з допомогою підоймовошестерної передачі і електромагніта Над вентиляційними заслінками розташовують аварійні вентиляційні патрубки і патрубки пасивного димоходу, в порожнині якого встановлена повітряна заслінка, яка закриває вихід димоповітряної суміші в побутові приміщення Далі по ходу викиду газів в атмосферу, в патрубку димоходу встановлений поворотний шибер, який регулює прохідний перетин патрубка Викид охолодних газів над контактною камерою забезпечується із її ущільненого газового відсутку через газоповітряний патрубок, який з'єднаний з вхідним соплом електровентилятора, вихідний розтруб якого приєднаний до проходної порожнини пасивного димоходу, у МІСЦІ введення в який встановлена ежекторна шторка, яка забезпечує розподіл потоків газу на вході в порожнину димоходу Закачка води під тиском в систему зрошення контактної камери проводиться помпою через магістраль ЗОВНІШНІХ споживачів при замкнутому контурі (нагрівник) чи з магістралі водопоста 6308 чання при роботі теплообмінника (водопідігрівник). У режимі водопідігрівника зовнішнє навантаження можливо відключати. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображено: - на Фіг.1 - заявлений універсальний контактно-поверхневий водонагрівач із захисним склом (при роботі на твердому паливі), фасад; - на Фіг.2 - вид водонагрівача збоку; - на Фіг.З - перетин А-А, Фіг.1 Як показано на Фіг.1, фіг.2, Фіг.З, універсальний контактно-поверхневий водонагрівач має димохід 1, шибер 2, контактну камеру 3, надтопочний диск 4, термореакторну камеру 5, камеру догріву (топочна шафа) 6, каркас 7, термоакумулюючий бак 8, колосникові грати 9, зольник 10, піддон 11, візок 12, розпилювач 13, теплообмінник 14, вентиляційні заслінки 15, електровентилятор 16, механізм захисту 17, деблокуючий електромагніт 18, проміжний бак (видатковий) 19, захисне скло 20, перехідна касета 21, переливні вікна 22, гідрозатвор 23, аварійні вентиляційні патрубки 24, розподільна діафрагма 25. Заявлений водонагрівач передбачає можливість роботи в 4-х різних режимах. 1. Робота в режимі "сухої" вентиляції побутового приміщення. При відсутності пальних продуктів в камері догріву (толочній шафі) 6, відкривають шибер 2, подають електроживлення в систему управління водонагрівача і включають пристрій автоматичного управління рухомими вентиляційними заслінками 15, які при цьому встановлюються в положення „закрито", включають електровентилятор 16, який створює розрядження в контактній камері 3, термореакторній камері 5 і камері догріву (топочна шафа) 6, через фасадну порожнину якого робиться витяжка повітря побутового приміщення і викид його в димохід. 2. Робота в режимі охолодження і зволоження повітря в побутовому приміщенні. В цьому режимі примусово закривають шибер 2 і відкривають розподільну діафрагму 25, яка з'єднує вихідний патрубок електровентилятора з повітряним об'ємом побутового приміщення. В термоакумулюючий бак 8 із системи водопостачання подається проточна вода. Після заповнення термоакумулюючого баку включається насос (помпа) і заповнюється видатковий бак 19. Вода із видаткового бака під тиском подається на розпилювач 13 контактної камери З, включають електровентилятор 16, який аналогічно „Режиму 1" протягає повітря із об'єму побутового приміщення через фасад толочної шафи 6. Повітря прохолоджується і зволожується водою зрошення в контактній камері 3 і через відкриту розподільну діафрагму 25 викидається в об'єм побутового приміщення. Частки пилу осаджуються в контактній камері 3 і водою зрошення змиваються в термоакумулюючий бак 8. 3. Робота в експлуатаційному режимі в системі опалювання. Розжиг водонагрівача виконується шляхом підготовки до роботи із стану "Режима 2", при цьому закривається розподільна діафрагма 25 і відкривається шибер 2. Електровентилятор 16 переводять у режим забезпечення оптимального надлишку повітря в толочній шафі 6 для розжига продуктів горіння. При роботі водонагрівача на газоподібному чи рідкому паливі, розжиг пальників виконується традиційним способом. При роботі водонагрівача на твердому паливі, на колосникові грати 9 укладають паливний матеріал і роблять його запалення. По загорянню продуктів горіння, оберти електровентилятора переводять в номінальний для даного пального режим, і включається система зрошення контактної камери 3. Вода, проходячи контактну камеру 3, яка заповнена кільцями Рашига, нагрівається до температури 80-85°С, стікає на надтопочний диск 4 і опускається в нижню частину термоакумулюючого баку 8 з поверхнею, що інтенсивно нагрівається. Температура продуктів горіння в камері догріву (толочній шафі) 6 досягає 1200-1500°С. По мірі руху уверх, вода безперервно нагрівається, і у верхній частині термоакумулюючого бака 8 температура її наближається до 100°С, так що досягає стадії об'ємного кипіння. При кипінні із води виділяються корозійно агресивні агенти: кисень Ог, вуглекислота СО2, які під дією тяги виходять у контактну камеру 3, а потім, з допалянням і окислюванням, разом з продуктами горіння, які охолонули до 35-45°С, викидаються в атмосферу. Гаряча вода з температурою біля 100°С з термоакумулюючого бака 8 через гідрозатвор 23, який відсікає гази, і переливні вікна 22, попадає в проміжний бак (видатковий) 19, який містить блок проточного фільтра і рівнемір, відтіля надходить до споживача. При цьому водонагрівач буде знаходитися в нормальному робочому режимі. При роботі на твердому паливі фасад топочної шафи 6 може прикриватися захисним склом 20. Остановка роботи пристрою проводиться після повного згоряння паливних продуктів в толочній шафі, після вентиляції димопові-тряного простору всього водонагрівача і відключення електроживлення. 4. Аварійний режим. Передбачає несанкціоноване (випадкове) відключення води в системі водопостачання, припинення заповнення термоакумулюючого бака 8, а також раптове відключення електроживлення всього водонагрівача і інші позаштатні ситуації. У випадку припинення подачі води в термоакумулюючий бак 8 і відповідно, припинення переливу її в проміжний бак (видатковий) 19, рівень в якому швидко зменьшується внаслідок роботи насоса. При падінні рівня води до мінімального значення, насос виключається. При цьому водонагрівач продовжує працювати в нормальному режимі до закінчення зливу води із проміжного бака (видаткового) 19 і припинення горіння паливних продуктів, які знаходяться в толочній шафі. У випадку, якщо до повного зливу води із проміжного бака (видаткового) 19 потрібно відключити систему електроживлення водонагрівача, у цьому випадку привід вентиляційних заслінок 15 буде автоматично розблокований електромагнітом 18 і заслінки відкриють аварійні вентиляційні патрубки 24 природній вентиляції димоповітряних порожнин водонагрівача. Аналогічно, у випадку раптового відключення електроживлення, автоматично відключаються усі споживачі і відкриваються вентиляційні заслінки 15, що забезпечує вільне догоряння твердого палива без викиду димоповітряної суміші і газів в простір побутового приміщення. 7 6308 8 В результаті здійснення заявленого винаходу 99°С, без надлишку тиску усередині і здібного отримуємо універсальний контактно-поверхневий працювати на твердому, рідкому і газоподібному водонагрівач, високоекономічний, з ККД вище 90% паливі без шкоди для навколишнього середовища. з температурою води на виході водонагрівача 98 Фіг.2 18 Фіг. З Комп'ютерна верстка М. Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601