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, яка включає безполуменеві пальники догріву, які змонтовані в спільній вертикальній панелі, перед якою розміщена ємність з водою, яка утворює термоакумулюючий бак, електровентилятор, димохід з шибе C2 2 82469 1 3 82469 Суть винаходу: топкова 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 пускач. У верхній частиш котел забезпечений водонагрівачем з перегородками, в яких вода змішується вода, або з водозмішуючими перегородками і димовою трубою, яка виконана у виді коліна з шибером і дверцями. У нижній частиш топкової 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 дії 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 затверженій державними стандартами (95°С). Найбільш близько до заявленого водонагрівача по своїм технічним можливостям підходить контактно-поверхневий водонагрівач [А.С. СССР №191088, кл. F24g, 14.01.1967]. Даний водонагрівач дозволяє вирішити завдання колективного теплопостачання з високим ККД. Суть винаходу: вода, нагріта у контактій камері до 80-85°С стікає на надтопковий 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, встановленої з невеликим нахилом до вериткалі. 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 (витратного), який утримує 4 блок проточного фільтру і рівнемір, відтіля через відцентровий насос надходить до споживача. Аналіз технічних характеристик розглянути х водонагрівних пристроїв показав відсутність котла: - високоекономічного, модульного і володіючого високим ККД; - володіючим можливістю колективного і індивідуального опалення; - здатного працювати на різних видах пального (тверде, рідке, газоподібне з викидом очищеної від шкідливих домішок димоповітряної суміші). В основу винаходу поставлене технічне завдання створення універсального високоекономічного модульного водонагрівача для систем опалення індивідуального і колективного користування, розширення сортаменту і виду застосовуваних 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 здатного працювати на твердому, рідкому і газоподібному паливі. Поставлене завдання здійснюється тим, що контакгао-поверхневий водонагрівач, який представляє собою теплогенераторний автономний модуль для побутови х (жилих) приміщень, містить топкову 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. Теплоакумулюючий водяний бак, внутрішні стінки якого є радіаційною поверхнею топкової шафи. Відкрита горловина бака служить димогазоводом, який подає димогазоповітряну суміш із топкової ша фи (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 топковою ша фою (камерою догріву). Контактна камера заповнена кільцями Рашига 25×25×3мм. 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'єдна 5 82469 ний 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 водопостачання при роботі теплообмінника (водопідігрівник). У режимі водопідігрівника зовнішнє навантаження можливо відключати. Суть винаходу 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.3 - перетин А-А, Фіг.1 Як показано на Фіг.1, Фіг.2, Фіг.3, універсальний контактно-поверхневий водонагрівач має димохід 1, шибер 2, контактну камеру 3, надтопковий диск 4, термореакторну камеру 5, камеру догріву (толочна шафа) 6, каркас 7, теплоакумулюючий 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 (витратний) 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 (топковій 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 (топкова 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 теплоакумулюючий бак 8 із системи водопостачання подається проточна вода. Після заповнення теплоакумулюючого баку включається насос (помпа) і заповнюється витратний бак 19. Вода із витратного бака під тиском подається на розпилювач 13 контактної камери 3, включають електровентилятор 16, який аналогічно "Режиму 1" протягає повітря із об'єму побутового приміщення через фасад толочної ша фи 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 6 в контактній камері 3 і водою зрошення змиваються в теплоакумулюючий бак 8. 3. Робота в експлуатаційному режимі в системі опалювання. Розпалювання 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 топковій шафі 6 для розпалювання продуктів горіння. При роботі водонагрівача на газоподібному чи рідкому паливі, розпалювання 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 надтопковий диск 4 і опускається в нижню частину теплоакумулюючого 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 теплоакумулюючого бака 8 температура її наближається до 100°С, так що досягає стадії об'ємного кипіння. При кипінні із води виділяються корозійно агресивні агенти: кисень О2, вуглекислота СО2, які під дією тяги виходять у контактну камеру 3, а потім, з допалюванням і окисненням, орошенням, разом з продуктами горіння, які охолонули до 3545°С, викидаються в атмосферу. Гаряча вода з температурою біля 100°С з теплоакумулюючого бака 8 через гідрозатвор 23, який відсікає гази, і переливні вікна 22, попадає в проміжний бак (витратний) 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 топкової шафи 6 може прикриватися захисним склом 20. Зупинка роботи пристрою проводиться після повного згоряння паливних продуктів в топковій шафі, після вентиляції димоповітряного простору всього водонагрівача і відключення електроживлення. 4. Аварійний режим. Передбачає несанкціоноване (випадкове) відключення води в системі водопостачання, припинення заповнення теплоакумулюючого бака 8, а також раптове відключення електроживлення всього водонагрівача і інші позаштатні ситуації. У випадку припинення подачі води в теплоакумулюючий бак 8 і відповідно, припинення переливу її в проміжний бак (витратний) 19, рівень в якому швидко зменшується 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 (витратного) 19 і припинення горіння паливних продуктів, які знаходяться в топковій шафі. У випадку, якщо до повного зливу води із проміжного бака (витратного) 19 потрібно відключити систему 7 82469 електроживлення водонагрівача, у цьому випадку привід вентиляційним заслінок 15 буде автоматично розблокований електромагнітом 18 і заслінки відкриють аварійні вентиляційні патрубки 24 природної вентиляції димоповітряних порожнин водонагрівача. Аналогічно, у випадку раптового відключення електроживлення, автоматично відключаються усі споживачі і відкриваються вентиляційні заслінки 15, що забезпечує вільне дого Комп’ютерна в ерстка О. Рябко 8 ряння твердого палива без викиду димоповітряної суміші і газів в простір побутового приміщення. В результаті здійснення заявленого винаходу отримуємо універсальний контактно-поверхневий водонагрівач, високоекономічний, з ККД вище 90% з температурою води на виході водонагрівача 9899°С, без надлишку тиску усередині і здатного працювати на твердому, рідкому і газоподібному паливі без шкоди для навколишнього середовища. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601