ПРОТОЧНЫЙ ГАЗОВЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ
STRAIGHT-THROUGH GAS-FIRED WATER HEATER

Изобретение относится к водонагревателям и направлено на повышение надежности и увеличение срока службы водонагревателя.
Известны газовые водонагреватели, снабженные автоматическим регулятором потока воды, поддерживающим температуру воды на заданном уровне [см. «Современная сантехника». ООО «Аделант», М., 2004, стр.149]. Основным достоинством решений-аналогов является наличие экономического режима и ручного регулятора температуры воды, позволяющих снизить затраты в потреблении газа.
Однако недостатком решений-аналогов является поддержание температуры воды путем автоматического регулирования только потока воды, в результате чего невысокая температура воды на выходе водонагревателя обеспечивается неоправданно большим потоком воды через водонагреватель. Кроме того, в случае достаточно быстрого прекращения отбора воды из водонагревателя или при резком прекращении поступления холодной воды в водонагреватель резко прекращается теплоотвод из его теплообменника в поток протекающей через него воды. В этом случае может иметь место перегрев теплообменника и вскипание воды в нем за счет остаточного тепловыделения, определяемого температурой и теплоемкостью материала конструкции теплообменника, и объемом воды в нем. Такое вскипание воды приводит к повышению давления в теплообменнике, напряженности его конструкции и, как следствие, снижению надежности водонагревателя и сокращению срока его службы. Указанные недостатки решений-аналогов существенны при использовании водонагревателей в системах жизнеобеспечения и санитарной обработки в специальных фортификационных сооружениях, когда в водонагреватель поступает не водопроводная, а запасенная в специальных емкостях вода, и вследствие больших теплопотерь в протяженной трубе, отводящей горячую воду к потребителям, приходится поддерживать высокую температуру воды на выходе водонагревателя.
Указанные недостатки частично устранены в автоматическом газовом водонагревателе, в котором при регулировке температуры воды изменяется расход воды и расход газа [см. Аппарат водонагревательный проточный газовый бытовой NTVA LUX-5011. Руководство по эксплуатации 3271-00.000 РЭ, стр.9, ОАО «Газаппарат», Санкт-Петербург, e-mail: zavod@baltgaz.ru] - прототип.
Однако недостатки, связанные с перегревом теплообменника водонагревателя, решением-прототипом не устраняются.
Задачей заявленного изобретения является устранение отмеченного недостатка, а именно исключение перегрева теплообменника водонагревателя и обеспечение этим увеличения надежности водонагревателя и срока его службы.
Технический результат достигается тем, что в известном проточном газовом водонагревателе, содержащем автоматику безопасности, теплообменник с основной газовой горелкой и отводящую трубу горячей воды, дополнительно введены приемник воды, эжектор и стравливающий воздух клапан, при этом эжектор размещен в нижней части отводящей трубы горячей воды в приемнике воды и выполнен с потоком воды через его отверстия, соответствующим минимальному потоку, при котором автоматика безопасности отключает основную газовую горелку, приемник воды выполнен в виде охватывающего отводящую трубу горячей воды закрытого бака, в верхней части которого размещен стравливающий воздух клапан.
Идея предложенного технического решения заключается в создании небольшого потока воды через теплообменник водонагревателя при прекращении отбора горячей воды из водонагревателя. Указанный поток воды создается за счет наполнения небольшой емкости - приемника горячей воды через отверстия эжектора, установленного в отводящей трубе горячей воды в приемнике воды. При последующем возобновлении отбора горячей воды вода из приемника воды отсасывается эжектором в отводящую горячую воду трубу.
Покажем существенность отличительных признаков.
Введение в проточном газовом водонагревателе приемника воды является новым решением. Оно обеспечивает прием горячей воды для поддержания потока воды через теплообменник при прекращении отбора горячей воды из водонагревателя.
Введение в проточном газовом водонагревателе эжектора и размещение его в нижней части отводящей трубы горячей воды в приемнике воды является новым решением. Оно обеспечивает наполнение приемника воды через отверстия эжектора при прекращении отбора горячей воды из водонагревателя. Установка же эжектора в нижней части отводящей трубы горячей воды обеспечивает перетекание воды в приемник воды за счет гидростатического давления в отводящей трубе горячей воды в случае прекращения подачи холодной воды в водонагреватель. Кроме того, обеспечивается более полное опорожнение приемника воды при отсасывании эжектором из него воды при последующем возобновлении отбора горячей воды из водонагревателя.
Выполнение эжектора с потоком воды через его отверстия, соответствующим минимальному потоку, при котором автоматика безопасности отключает основную газовую горелку, является новым решением. Оно обеспечивает не включение основной газовой горелки во время наполнения приемника воды.
Введение в проточном газовом водонагревателе стравливающего воздух клапана и установка его в верхней части приемника воды является новым решением. Оно обеспечивает наполнение и опорожнение приемника воды и при этом исключает вытекание воды из приемника воды наружу.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом (фиг.1), на котором представлена схема предлагаемого проточного газового водонагревателя.
Проточный газовый водонагреватель содержит:
1 - автоматика безопасности;
2 - теплообменник;
3 - основная газовая горелка;
4 - отводящая труба горячей воды;
5 - подводящая труба холодной воды. Узлы 1-5 характеризуют прототип. Дополнительно к ним в проточный газовый водонагреватель введены новые узлы и устройства, или изменена конструкция узлов прототипа;
6 - приемник воды;
7 - эжектор. Такие эжекторы широко применяются в системах водоснабжения. В частности, аналогичными эжекторами снабжены колонки водоразборные, предназначенные для отбора воды из водопроводной сети на бытовые нужды населения. Там эжектор выполняет функцию предохранения колонки от замерзания путем слива воды после окончания водонабора из отводящей трубы в расположенную ниже глубины промерзания грунта часть корпуса колонки, с последующей подачей воды в отводящую трубу при возобновлении водонабора;
8 - стравливающий воздух клапан. Такие клапаны широко применяются в системах водоснабжения для автоматического удаления воздуха из труб и препятствования вытеканию воды [см., например, Н.Н. Абрамов, Н.Н. Гениев, В.И. Павлов. Водоснабжение, М., Госстройиздат, 1958, с.126].
Предлагаемый проточный газовый водонагреватель функционирует следующим образом.
В случае прекращения отбора горячей воды из водонагревателя и уменьшения ее потока до определенной величины автоматика безопасности 1 отключает основную газовую горелку 3. Если перекрытие потока горячей воды произошло достаточно быстро, то теплоотвод от еще неостывшего при выключенной основной газовой горелке 3 теплообменника 2 происходит в небольшой объем неподвижной горячей воды, заполнившей теплообменник 2. В результате этого может иметь место перегрев теплообменника 2 водонагревателя и вскипание воды в нем, что может привести к повышению давления в теплообменнике 2, напряженности его конструкции и, как следствие, снижению надежности и сокращению срока службы водонагревателя. Так работает прототип.
В предлагаемом решении в случае прекращения отбора горячей воды из водонагревателя вода из теплообменника 2 через отводящую трубу горячей воды 4 и через отверстия эжектора 7 поступает в приемник воды 6, воздух же из последнего через стравливающий воздух клапан 8 стравливается. Расход воды при этом небольшой, что, во-первых, обеспечивает невключение основной газовой горелки 3, а во-вторых, исключает перегрев теплообменника 2, так как теплоотвод от него происходит в вытесняющий горячую воду поток холодной воды. Когда уровень воды в приемнике воды 6 достигнет стравливающий воздух клапан 8, поступление воды в приемник воды 6 прекратится.
При последующем возобновлении отбора горячей воды из водонагревателя вода из теплообменника 2 через отводящую трубу горячей воды 4 и через установленный в ней эжектор 7 поступает потребителям. При этом вода из приемника воды 6 через отверстия эжектора 7 всасывается в трубу горячей воды 4. При снижении уровня воды в приемнике воды 6 открывается стравливающий воздух клапан 8, что способствует опорожнению приемника воды 6.
Таким образом, на основе анализа структуры и функционирования схемы предложенного технического решения можно заключить, что проточный газовый водонагреватель, в котором реализовано данное решение, обладает преимуществами, отвечающими поставленной цели - исключение перегрева теплообменника проточного газового водонагревателя и обеспечение этим увеличения его надежности и срока службы.