КОМБИНИРОВАННЫЙ ОТОПИТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ВЕРХНЕГО ГОРЕНИЯ

Предложение относится к системе локального отопления, в частности, к конструкции водогрейных котлов, используемых для обогрева помещений и снабжения потребителей бытовой горячей водой.
Известна топка, содержащая металлический корпус, колосниковую решетку, трубу для подвода вторичного воздуха, с возможностью перемещения относительно поверхности решетки. Боковая стенка корпуса имеет отверстие, снабженное наружным клапаном. [А.С. 1048250 F23L 9/02] Существенным недостатком конструкции является незначительная тепловая отдача топки ввиду ее малых размеров, ограниченного объема загрузки и быстрого сгорания топлива. Это требует частых остановок топки и отключения потребителей от теплоснабжения.
Известна также топка для сжигания гранулированного твердого топлива и нагрева воздуха помещений, состоит из камеры сгорания, в ее центр вставлены трубы подачи воздуха и шнековое устройство. Воздух в очаг сгорания подают сверху, а гранулированное топливо при помощи шнекового устройства загружают снизу [US 4782765, F23L 1/00].
Недостатком такой конструкции топки является, постоянное наличие электропитания и потребления энергии, сложность конструкции воздуховодов, ненадежность шнекового устройства, применения только гранулированного топлива, что требует дополнительного гранулирующего пресса.
Наиболее близким по технической конструкции и достигаемому результату является отопительный аппарат верхнего горения [RU 2525755 F24H 1/00, 20.08.2014], содержащий корпус в которой выполнена камера сгорания, колосниковая решетка, окна с герметизируемыми дверцами для загрузки топлива и для удаления золы, устройства для подачи воздуха и распределения его в камере сгорания, трехходовые клапаны с трубой рециркуляции и элементами очистки исходящих газов.
Недостатком данной конструкции является длительный разогрев аппарата, в связи с конструктивной особенностью не может использоваться в теплое время года, образование конденсата, отсутствие возможности поддерживать рабочую температуру теплоносителя при полном израсходовании топлива в топке, сложность настройки и контроля аварийного клапана.
Технической задачей и положительным результатом заявленного комбинированный отопительного аппарата является, вследствие введения в аппарат электрических тэнов наблюдается сильное увеличение скорости нагрева аппарата, как следствие не образуется конденсат, топливо не намокает, что приводит к увеличению КПД, возможность использовать аппарат в теплое время года для подачи потребителю бытовой горячей воды, упрощена настройка, повышена надежность клапана подачи воздуха, увеличено время периодического обслуживания аппарата.
Указанная задача и достигаемый технический результат решены за счет того, что предлагаемый комбинированный отопительный аппарат верхнего горения содержит корпус, в котором выполнена камера сгорания, камера имеет двойную стенку, образуя полость для теплоносителя, наружная стенка полости с теплоизоляцией, экранирована металлическим листом, нижняя часть содержит колосниковую решетку, сбоку смонтирован дымоход, с наружной стороны расположена труба возврата теплоносителя, в стенке выполнены проемы с герметично закрывающимися дверцами, верхняя часть имеет камеру нагрева воздуха, оснащенную электрической и механическими заслонками для контроля подачи воздуха и переключения направления потока воздуха по трубе подающей воздух под колосники, камера нагрева соединена с камерой сгорания телескопической трубой с расположенным на ней распределителем воздуха, отличающийся тем, что в полости для теплоносителя размещены электрические тэны, аппарат оснащен автоматическим регулятором тяги и пневмонасосом-вентилятором, а распределитель воздуха содержит полый диск и наконечник с воздухоподающими каналами.
Аппарат характеризуется тем, что электрические тэны, установленные в полость для теплоносителя, могут быть вмонтированы по всему периметру аппарата в разной мощности, в зависимости от потребностей.
Аппарат характеризуется тем, что механический регулятор тяги, при изменении температуры, выполняет механическую работу по регулированию положения воздушной заслонки.
Аппарат характеризуется тем, что распределитель воздуха состоит из конусообразного наконечника с главным воздухоподающим каналом, вспомогательными каналами, на верхней части распределителя смонтирован полый диск который формирует открытое кольцевое пространство в виде кольцевого зазора между диском и внутренней стенкой камеры сгорания этот зазор по площади кольца составляет 10-15% от площади поперечного сечения камеры.
Комбинированный отопительный аппарат верхнего горения представлен на чертежах, где:
на фиг. 1 показан общий вид с разрезом по вертикальной оси;
на фиг. 2 - деталь А распределитель воздуха на фиг. 1;
на фиг. 3 - узел Б на фиг. 1;
на фиг. 4 - узел Г на фиг. 1.
Комбинированный отопительный аппарат верхнего горения содержит камеру сгорания 1, выполненную в виде вертикально ориентированного цилиндра или многогранника. Камера имеет двойную стенку, образуя полость 2 для теплоносителя. В полость для теплоносителя помещены электрические тэны 3 и наружную стенку 4 с теплоизоляцией, экранированную металлическим листом. В полости аппарата имеется камера нагрева воздуха 5, соединенная или с телескопической трубой или с сильфоном 6, на конце которой закреплен распределитель воздуха 7. С камерой 5 соединена труба 8 для подачи воздуха снизу, с наружной стороны аппарата располагается труба возврата теплоносителя 9. Камера 5 аппарата оснащена заслонкой 10 для переключения направления потока воздуха по трубе 8. Нижняя часть аппарата оснащена колосниковой решеткой 11. Вывод теплоносителя из аппарата осуществляется по средством патрубка 12. Комбинированный отопительный аппарат оснащен электрической воздушной заслонкой 13, с помощью которой контролируется количество воздуха, подаваемого в аппарат; воздух нагнетается или пневмонасосом или вентилятором 14, который управляется датчиком терморегулятора 15. В стенке отопительного аппарата выполнено отверстие 16, в которое введен термометр. В стенке аппарата выполнены два проема с герметично закрывающимися дверцами 17 и 18, предназначенными для загрузки топлива - 17 и удаления золы - 18. Аппарат оснащен тросом 19, часть его длинны находится снаружи корпуса, а конец троса соединен или с телескопической трубой или с сильфоном 6. На стенке аппарата трос 19 фиксируется крючком 20. Комбинированный отопительный аппарат загружается твердым топливом 21.
Распределитель 7 воздуха состоит из конусообразного наконечника 22 с главным воздухоподающим каналом 23, вспомогательными воздухоподающими каналами 24, на верхней части распределителя смонтирован полый металлический диск 25 который формирует открытое кольцевое пространство в виде кольцевого зазора между диском и внутренней стенкой камеры сгорания 1; этот зазор по площади кольца составляет 10-15% от площади поперечного сечения камеры 1. В полость для теплоносителя 2 сбоку комбинированного аппарата помещен автоматический регулятор тяги 26 с металлической цепочкой 27, которая прикреплена к механической воздушной заслонке 28, сбоку наверху смонтирован дымоход 29.
Работа аппарата осуществляется следующим образом. Электрические тэны 3 подключают к электросети, начинается разогрев теплоносителя в полости 2. В камеру 1 через дверцу 17 загружают топливо 21, сверху укладывают немного материала растопки и поджигают. Кольцо металлического троса 19 снимают с крючка 20 и поднимают наверх, таким образом распределитель воздуха 7 опускается на топливо 21. Дверцу 17 плотно закрывают. Включают вентилятор 14 и нагнетают воздух через электрическую воздушную заслонку 13 и механическую 28 в камеру нагрева 5. Из камеры нагрева 5 подогретый воздух, распределяется на 2 потока - верхний и нижний в пропорциях: 30-40% через распределитель 7 и 60-70% через трубу 8. Нагретый, в камере 5 воздух, стремиться вниз по телескопической трубе или сильфону 6 к распределителю 7, обеспечивая зону горения кислородом сверху. Распределитель 7 выполнен таким образом что бы подаваемый воздух из трубы 6 распределялся по площади горения почти равномерно, через конусообразного наконечника 22 с главным воздухоподающим каналом 23, вспомогательными воздухоподающими каналами 24, на верхней части распределителя смонтирован полый металлический диск 25, который создает препятствие для поднимающихся горячих газом, направляя их зону нагрева, на стенки полости теплоносителя 2 увеличивая интенсивность прогрева полости. В полость для теплоносителя подается теплоноситель, любого вида, через трубу возврата теплоносителя 9, теплоноситель, проходя зону нагрева, прогревается и уходит к потребителям через патрубок 12. Распределитель 7 на телескопической трубе или сильфоне опускается вниз по мере прогорания топлива 21, обеспечивая горение только в верхней зоне. Нижний поток воздуха, проходя по трубе 8 в полости камеры 1, сильно нагревается и, попадая под колосники 11, устремляется вверх, по пути высушивая топливо 21 и обеспечивая зону горения кислородом снизу. Топливо 21, сгорая, выделяет тепловую энергию, которая распределяется на стенки полости под теплоноситель 2, постепенно нагревая теплоноситель, электрические тэны 3 увеличивают скорость нагрева теплоносителя, что приводит к уменьшению времени образования конденсата, жидкость не выделяется, топливо и стенки камеры сгорания 1 не намокают и не остывают, что приводит к повышению КПД аппарата 5-10%. Электрические тэны 3 в зависимости от количества установленных в полость для теплоносителя могут полностью сохранить рабочую температуру комбинированного аппарата длительное время после прогорания топлива в аппарате. Это приводит к расширению сферы его применения. Вывод продуктов горения происходит через дымоход 29. После того как аппарат набирает рабочую температуру терморегулятор 15 отключает вентилятор 14, а электрическая воздушная заслонка 13 перекрывает попадание воздуха в полость аппарата, горение прекращается. В случае внезапного отключения электропитания от аппарата и предотвращения его закипания и повреждения, аппарат оснащен механическим регулятором тяги 26, к которому присоединена металлическая цепочка 27, другой конец которой прикрепляется к механической заслонке 28. Механический регулятор тяги 26 имеет в своем составе термозависимый газ или жидкость, которая при изменении температуры, выполняет механическую работу по открыванию или закрыванию механической воздушной заслонке 28. Заслонка 28 перекрывает подачу воздуха в аппарат.
Таким образом, после применения в аппарате электрических тэнов и распределителя воздуха, усиливающего тепловой поток в места нагрева теплоносителя, наблюдается сильное увеличение скорости нагрева аппарата, как следствие не образуется конденсат, топливо не намокает, что приводит к увеличению КПД. Применение тэнов позволяет использовать аппарат, без разжигания топлива в аппарате, в теплое время года, для подачи потребителю бытовой горячей воды. Использование механического регулятора тяги на основе газа или жидкости, упрощает настройку аппарата, повышает надежность аварийного клапана подачи воздуха, увеличивается время периодического обслуживания аппарата.