КОТЁЛ ОТОПИТЕЛЬНЫЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ

Полезная модель относится к тепловой технике и может быть использована для обогрева жилых зданий, производственных помещений и индивидуальных жилых домов с применением для сжигания твердого топлива.
Известен отопительный аппарат, содержащий корпус, в котором размещены топочная камера с колосниковой решеткой в ее днище и с загрузочной дверцей, а также дымоход, сообщаемый с топочной камерой, и зольная камера. Между стенками корпуса, топочной камеры и зольной камеры имеется полость аппарата для циркуляции теплоносителя, при этом теплоносителем являются вода или воздух. Топочная камера выполнена с козырьком, который разделяет ее с дымоходом, при этом полость козырька сообщена с полостью аппарата. В корпусе отопительного аппарата выполнены отверстия для поступления в указанную полость холодного теплоносителя и для выхода из нее нагретого теплоносителя. Загрузочная дверца размещена в верхней части топочной камеры. Передняя стенка топочной камеры под загрузочной дверцей наклонена внутрь топочной камеры на угол 15-75 градусов и нижним краем контактирует с ее днищем или колосниковой решеткой (см. патент РФ на полезную модель №102765, МПК 8 F24H 1/00, дата подачи заявки 20.08.2010 г., опубликовано 10.03.2011 г. «Отопительный аппарат»).
Известный отопительный аппарат имеет форму, площадь теплообменной поверхности которой не способствуют эффективному теплообмену, а широкая колосниковая решетка не обеспечивает полноту сжигания топлива. Кроме того, в пространстве топочной камеры над козырьком скапливаются сажа и пепел, образующиеся в результате горения топлива, поэтому необходима постоянная чистка данного пространства топочной камеры. Указанные обстоятельства снижают эффективность работы известного отопительного аппарата.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство, содержащее корпус с двойными стенками, образующими водяную рубашку (полость для циркуляции воды). В корпусе выполнены патрубки для подвода холодной воды и отвода нагретой воды, патрубок для терморегулятора и указателя температуры воды, а также дымовыводящий патрубок для соединения с дымоходом. Внутренний объем котла разделен на газоходное и топочное пространство при помощи козырька. Топочное пространство выполнено с загрузочной и быстросъемной растопочной дверками, горизонтально расположенной колосниковой решеткой и зольным ящиком, расположенным под колосниковой решеткой. Быстросъемная растопочная дверка снабжена створкой регулирования подачи воздуха. В нише, расположенной в донной части котла водяной рубашки, установлен блок тэнов, и теплообменник элемент, выполненный в виде поперечно расположенных в шахматном порядке труб, образующих с полостью водяной рубашки замкнутый контур теплоносителя (см. патент РФ на полезную модель №100190, МПК 8 F24H 1/00, дата подачи заявки 08.07.2010 г., опубликовано 10.12.2010 г. «Котел отопительный водогрейный стальной»).
Известный котел отопительный водогрейный стальной имеет прямоугольную форму корпуса и соответствующую ей прямоугольную форму топочного пространства, а также широкую колосниковую решетку, которые не способствуют эффективному теплообмену, так как в углах образуются «мертвые зоны», где также, как и на широкой колосниковой решетке, не полностью сгорает топливо, что является недостатком данного устройства, снижающим эффективность работы котла. Кроме того, над козырьком в газоходном пространстве, а также в углах топочного и газоходного пространств накапливается сажа, поэтому требуется постоянная чистка внутреннего объема котла, что также снижает эффективность работы котла.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении эффективности работы котла за счет увеличения площади теплообменной поверхности, интенсивности теплообмена, и за счет самоочистки внутренних поверхностей котла от продуктов горения, а также в повышении прочности корпуса котла, благодаря особенностям конструкции.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве, содержащем корпус с двойными стенками, образующими полость для циркуляции воды, с выполнением в корпусе патрубков для подвода холодной воды и отвода нагретой воды, а также патрубка для терморегулятора и указателя температуры воды и дымовыводящего патрубка для соединения с дымоходом, при том, что внутренний объем котла выполнен с выделением газоходного пространства и топочного пространства., последнее выполнено с загрузочной дверкой, горизонтально расположенной колосниковой решеткой и зольным ящиком, расположенным под колосниковой решеткой, а также снабжено створкой регулирования подачи воздуха, согласно полезной модели, корпус котла выполнен в форме двух пустотелых призм, верхней призмы, внутренний объем которой представляет собой газоходное пространство, и смежной с ней нижней призмы, внутренний объем которой представляет собой топочное пространство, верхняя стенка котла выполнена в форме одной грани верхней призмы, расположенной горизонтально, боковые стенки котла симметрично ориентированы относительно вертикальной оси котла и образованы составляющими их частями в форме граней верхней и нижней призм, во внутреннем объеме газоходного пространства, размещен общий резервуар для воды, сообщаемый с полостью для циркуляции воды, колосниковая решетка расположена между двумя наклонными к ней составляющими частями боковых стенок, а смежными наклонными составляющими частями боковых стенок газоходного и топочного пространств образовано сужение внутреннего объема котла.
Корпус котла выполнен в форме двух прямых пустотелых смежных призм, а именно, верхней шестигранной призмы и нижней восьмигранной призмы.
Зольный ящик снабжен створкой регулирования подачи воздуха.
Благодаря конструкции корпуса котла в форме двух пустотелых призм, верхней призмы, внутренний объем которой представляет собой газоходное пространство, и смежной с ней нижней призмы, внутренний объем которой представляет собой топочное пространство, при том, что боковые стенки котла образованы составляющими их частями в форме граней верхней и нижней призм, достигается увеличение площади теплообменной поверхности, что повышает эффективность теплопередачи и эффективность работы котла.
Кроме того, благодаря симметричной ориентации боковых стенок котла относительно вертикальной оси котла, а также сужению внутреннего объема котла, образованному смежными наклонными составляющими частями боковых стенок газоходного и топочного пространств, создаются благоприятные условия для равномерного направления языков пламени и разогретых топочных газов вверх к дымоходу, обеспечивая максимальное обтекание пламенем и разогретыми топочными газами всех стенок топочного пространства и газоходного пространства, а также общего резервуара с водой, что улучшает интенсивность теплообмена и эффективность теплопередачи, в результате чего, также повышается эффективность работы котла.
В результате выполнения горизонтально расположенной колосниковой решетки между двумя наклонными к ней, составляющими частями боковых стенок в топочном пространстве котла, обеспечивается скатывание топлива на колосниковую решетку и полное его сгорание, таким образом, эффективность работы котла повышается.
Кроме того, наклонные составляющие боковых стенок котла не позволяют продуктам горения топлива оседать на стенках, скатываясь вниз топочного пространства, обеспечивая, таким образом, самоочистку газоходного и топочного пространств от продуктов горения, что в итоге, также повышает эффективность работы котла.
Особенностью конструкции корпуса котла, выполненной форме двух пустотелых призм, верхней призмы, и смежной с ней нижней призмы, является то, что ребра призм выполняют функцию ребер жесткости корпуса котла, повышая, таким образом, прочность конструкции корпуса котла, и как следствие, повышается эффективность работы котла.
Заявляемая совокупность взаимосвязанных признаков, включающая наиболее оптимальный вариант выполнения корпуса в форме двух призм, верхней шестигранной призмы и смежной с ней нижней восьмигранной призмы, позволяет осуществить максимальную эффективность работы котла.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждает пример конкретного выполнения устройства котла отопительного водогрейного.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фигуре 1 представлен общий вид котла отопительного водогрейного в аксонометрии.
На фигуре 2 схематично представлено фронтальное сечение котла отопительного водогрейного.
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждает пример конкретного выполнения заявляемого котла отопительного водогрейного, в основу конструкции которого была положена модель, изготавливаемая заявителем с 2011 года в соответствии с ТУ 4931-001-91382450-2011 «Котел отопительный водогрейный стальной, работающий на твердом топливе, модель «Зимовенок», и имеющая сертификат соответствия Российской Федерации №C-RU.AB75.B.00728, TP 0974186.
Согласно указанным ТУ 4931-001-91382450-2011 в основу заявляемого устройства котла отопительного водогрейного положено устройство котла отопительного водогрейного стального, содержащего корпус 1 с двойными стенками 2, образующими полость 3 для циркуляции воды. В корпусе 1 выполнены патрубки для подвода холодной воды 4 и отвода нагретой воды 5, а также патрубок 6 для терморегулятора и указателя температуры воды (на чертежах не показан) и дымовыводящий патрубок (на чертежах не показан) для соединения с дымоходом 7.
Корпус 1 котла выполнен в форме двух прямых пустотелых смежных призм. При этом верхняя часть котла - верхняя призма- выполнена в форме шестигранной призмы. Нижняя часть котла - нижняя призма - выполнена в форме восьмигранной призмы. Одна грань шестигранной призмы является верхней стенкой 8 котла, которая расположена горизонтально. Боковые стенки котла симметрично ориентированы относительно вертикальной оси котла и образованы составляющими их частями в форме граней верхней и нижней призм. При этом одна боковая стенка образована составляющими частями 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 и 9.5, а другая боковая стенка котла образована составляющими частями 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 и 10.5. Предпочтительными углами наклона смежных составляющих 9.2 и 9.2, 9.2 и 9.3, а также 10.1 и 10.2, 10.2 и 10.3 является угол равный 90 градусов. Составляющие 9.4 и 10.4 боковых стенок вертикально ориентированы. Составляющая 9.5 боковой стенки расположена параллельно составляющей 9.2, а составляющая 10.5 другой боковой стенки расположена параллельно составляющей 10.2.
Передняя стенка 11 и задняя стенка 12 котла расположены вертикально. На передней стенке 11 котла расположена загрузочная дверка 13 для подачи через нее топлива, а также створка регулирования подачи воздуха 14.
Выполнение корпуса 1 котла в форме двух прямых пустотелых смежных призм, верхней шестигранной призмы и нижней восьмигранной призмы, при том, что общая грань этих призм отсутствует, позволяет создать единое внутреннее пространство котла. А сужение внутреннего объема котла, которое образовано смежными наклонными составляющими частями 9.2 и 9.3 одной боковой стенки и наклонными составляющими частями 10.2 и 10.3 другой боковой стенки, позволяет выделить газоходное пространство 15 в верхней части котла и топочное пространство 16 в нижней части котла.
В газоходном пространстве 15 размещен общий резервуар для воды 17, сообщаемый с полостью 3 для циркуляции воды. Топочное пространство 16 выполнено с колосниковой решеткой 18, которая размещена горизонтально между двумя наклоненными к ней составляющими частями 9.5 и 10.5 боковых стенок. Под колосниковой решеткой 18 расположен зольный ящик 19 со створкой регулирования подачи воздуха 14.
На фигуре 1 позициями 20.1, 20.2, 20.3, 20.4 и 20.5 обозначены видимые ребра жесткости корпуса 1 котла.
Котел отопительный водогрейный работает следующим образом.
Полость 3 и общий резервуар для воды 17 заполняют водой. При этом в полости 3 образуется водяная рубашка. Через загрузочную дверку 13 в топочное пространство 16 закладывают топливо, например, дрова и производят розжиг топлива. Топливо при горении скатывается по наклонным составляющим 9.5 и 10.5 на узкую колосниковую решетку 18, благодаря чему происходит полное сгорание топлива. Контроль температуры воды и управление интенсивностью горения осуществляется терморегулятором и указателем температуры воды, установленным в патрубке 6, который автоматически открывает или закрывает створку 14 регулирования подачи воздуха.
Благодаря сужению внутреннего объема котла языки пламени и разогретые топочные газы равномерно направляются к дымоходу 7, при этом обеспечивается максимальное обтекание пламенем и разогретыми топочными газами всех стенок топочного пространства 16 и газоходного пространства 15, а также общего резервуара с водой 17. Таким образом, осуществляется интенсивная передача тепла воде, заполнившей полость 3 и общий резервуар 17.
Зола, образующаяся при сгорании топлива в топочном пространстве 16, скатывается по наклоненным составляющим частям 9.5 и 10.5 боковых стенок к колосниковой решетке 18 и просыпается через колосниковую решетку 18 в зольный ящик 19.
Сажа и пепел, которые выносятся раскаленными топочными газами в газоходное пространство 15, скатываются по наклонным составляющим частям (9.1, 9.2, 9.3 и 10.1, 10.2, 10.3) боковых стенок, вертикальным сторонам резервуара для воды 17 и вертикальным стенкам 11 и 12 котла к колосниковой решетке 18.
Топочное пространство 16 котла имеет объем 84 литра, позволяющий загружать дрова длиной 55 см в количестве 20 кг.
2
Заявляемая форма корпуса 1 котла, представляющая собой верхнюю шестигранную призму и нижнюю восьмигранную призму, благодаря которой ребра призм выполняют функцию ребер жесткости котла, позволяет выдерживать рабочее давление теплоносителя 3 кг/см.
Котел отопительный водогрейный предназначен для нагрева воды и может быть использован для отопления помещений с достижением заявленного технического результата, который позволяет увеличить КПД котла до 82%.