УСТРОЙСТВО ГАЗОГОРЕЛОЧНОЕ

Полезная модель относится к бытовым приборам и предназначена для периодического сжигания природного газа в бытовых котлах, оборудованных под газ.
Известно устройство газогорелочное для периодического сжигания природного газа в бытовых отопительных печах (см., например, RU 37545 U1 Мкл. 7 F23D 14/02, оп. 2004) [1]. Устройство газогорелочное, состоящее: из щитка фронтального с тепловым отражателем, со смонтированными на нем инжекционными горелками низкого давления, каждая из которых включает в себя газогорелочную головку с двумя рядами отверстий и смесительное устройство, в торцевой части которого установлено сопло для подачи горючего газа с кольцевым регулятором первичного воздуха; системы автоматической безопасности, включающей в себя механический клапан, термодатчик, рычаг фиксатора с пружиной, регулировочный кронштейн и инжекционную запальную горелку; газопроводов с соединительными деталями; крана газового.
Щиток фронтальный, изготовленный из листовой стали. В нижней части щитка выполнен ряд отверстий, обеспечивающих дозированную подачу вторичного воздуха к газогорелочным головкам в зону сгорания газовоздушной смеси. Газогорелочная головка и смесительное устройство изготовлены из трубы, как одно целое, методом пластической деформации, при этом отверстия в газогорелочной головке выполнены в два ряда диаметром 4,5 мм. Кольцевой регулятор первичного воздуха изготовлен в виде диска с выступами расположенными диаметрально противоположно друг другу. В систему автоматической безопасности введены кронштейн направляющий, каретка, фиксируемая на кронштейне стопорным винтом, с установленной на ней осью для поворота рычага фиксатора, а на газовом кране выполнен механический замок.
Однако этому устройству газогорелочному присущ ряд недостатков:
- наличие внешних соединений деталей элементов газопроводящей системы, что снижает надежность обеспечения ее герметичности.
- сложность конструкции системы автоматической безопасности.
- неудобство эксплуатации при розжиге горелок газогорелочного устройства.
Из известных газогорелочных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является газогорелочное устройство, предназначенное для периодического сжигания природного газа в бытовых отопительных печах, оборудованных под газ. (см., например, RU 2321800 С1 Мкл. 7 F23D 14/02, оп. 2006) [2].
Устройство газогорелочное для периодического сжигания природного газа в бытовых отопительных котлах, состоящее: из щитка фронтального с тепловым отражателем, со смонтированными на нем инжекционными горелками низкого давления, каждая из горелок включает в себя газогорелочную головку и смесительное устройство, в торцевой части которого установлено сопло для подачи горючего газа с кольцевым регулятором первичного воздуха; системы автоматической безопасности, включающей в себя: механический клапан, термодатчик, рычаг-фиксатор с пружиной, регулировочный кронштейн и инжекционную запальную горелку; газопроводов с соединительными деталями; клапан газовый установлен так, что его кнопка располагается перпендикулярно к плоскости перемещения рычага фиксатора, а в разрыв трубопровода между краном газовым и коллектором вмонтирован регулятор температуры теплоносительной среды, датчик которого установлен в верхней полости обрамляющей рубашки котла и автоматически поддерживает заданную температуру теплоносительной среды, за счет изменения количества подаваемого горючего газа в инжекционные горелки низкого давления.
Клапан безопасности и регулятор температуры теплоносительной среды совмещенный с газовым краном выполнены в общем корпусе, представляющим собой монолитный блок, в котором созданы два сквозных, сообщающихся между собой ступенчатых отверстия с параллельными осями, причем в одном сквозном отверстии установлены элементы клапана безопасности, в другом элементы терморегулятора теплоносительной среды, соединенного гибким трубопроводом с акватермодатчиком.
Однако этому устройству газогорелочному также присущ ряд недостатков:
- сложность настройки рычага-фиксатора системы автоматической безопасности за счет большого количества степеней свободы между ее деталями.
- сложность конструкции системы автоматической безопасности.
- неудобство эксплуатации при розжиге горелок газогорелочного устройства.
Техническим результатом заявляемого газогорелочного устройства является упрощение конструкции газогорелочного устройства, снижение металлоемкости изделия, повышение технологичности изготовления отопительной аппаратуры, повышение удобства эксплуатации и обслуживания газогорелочных устройств за счет упрощения конструкции устройства и создания наилучших условий сжигания горючего газа в отопительных котлах.
Это достигается тем, что известное устройство газогорелочное для периодического сжигания природного газа в бытовых отопительных котлах, состоит из щитка фронтального с тепловым отражателем. На щитке фронтальном смонтированы инжекционные горелки низкого давления. Каждая горелка включает в себя газогорелочную головку и смесительное устройство. В торцевой части смесительного устройства установлено сопло для подачи горючего газа с кольцевым регулятором первичного воздуха. На фронтальном щитке закреплены элементы системы автоматической безопасности, включающие в себя: механический клапан, термодатчик, рычаг-фиксатор с пружиной; инжекционная запальная горелка; газопроводы с соединительными деталями. Клапан газовый установлен так, что его кнопка располагается перпендикулярно к плоскости перемещения рычага фиксатора. В разрыв трубопровода между клапаном газовым и коллектором вмонтирован регулятор температуры теплоносительной среды. Датчик температуры регулятора теплоносительной среды установлен в верхней полости обрамляющей рубашки котла и автоматически поддерживает заданную температуру теплоносительной среды за счет изменения количества подаваемого горючего газа в инжекционные горелки низкого давления.
Клапан газовый установлен так, что ось его кнопки параллельна плоскости щитка фронтального и перпендикулярен оси распределительного коллектора, а подвод горючего газа к нему осуществляется сбоку. Сверху клапана газового параллельно распределительному коллектору установлен поворотный рычаг-фиксатор системы автоматической безопасности. Рычаг-фиксатор левым концом упирается во фронтальный щиток. Правее он через отверстие во фронтальном щитке соединен с термодатчиком и отжимается пружиной сжатия от фронтального щитка по направляющей, закрепленной на рычаге и проходящей через отверстие во фронтальном щитке. Правый конец рычага-фиксатора заведен в направляющий паз кронштейна крепления системы подачи горючего газа. Запальная горелка выполнена с двумя рядами огневых отверстий. Крепление запальной и основных горелок производится двумя стяжными хомутами, которые одновременно являются узлом крепления теплового отражателя к фронтальному щитку. Регулятор температуры теплоносительной среды установлен в разрыв трубопровода между клапаном газовым и коллектором и состоит: из задатчика температуры и системы ее регулирования, выполненной в виде баллона сильфонного. Опора верхнего днища баллона сильфонного упирается в амортизирующее устройство. Под днищем нижнем по оси баллона сильфонного установлен шток с возвратным устройством для изменения размера проходного отверстия системы регулирования расхода горючего газа. Вдоль боковой стенки баллона сильфонного расположено возвратное устройство. Устройство представляет собой пружину сжатия, установленную между опорой верхнего днища баллона сильфонного и основанием корпуса головки задания температуры теплоносительной среды. При этом баллон сильфонный соединен гибкой капиллярной трубкой с баллоном цилиндрическим. Баллон цилиндрический выполняет функции чувствительного элемента датчика температуры, устанавливается в верхнюю полость обрамляющей рубашки котла и автоматически поддерживает заданную температуру теплоносительной среды за счет изменения количества подаваемого горючего газа в инжекционные горелки низкого давления. Подача вторичного воздуха производится через калиброванные или регулируемые отверстия расположенными на фронтальном щитке или днище котла.
Сущность полезной модели “Устройство газогорелочное” для бытовых отопительных аппаратов (котлов) оборудованных под газ поясняется чертежами: на фиг.1 изображен общий вид устройства газогорелочного; на фиг.2 - вид сверху на устройство газогорелочное.
Позиции на чертежах обозначают:
1. щиток фронтальный;
2. коллектор (газораспределитель);
3. клапан механический газовый;
4. отверстия для крепления устройства газогорелочного;
5. отверстия для подачи вторичного воздуха;
6. кронштейн с ложементом для установки системы газоснабжения горелок;
7. горелка газовая со смесительным устройством;
8. газопровод горелки запальной;
9. регулятор кольцевой первичного воздуха;
10. выступ стяжного хомута;
11. рычаг-фиксатор;
12. винт натяжной;
13. направляющий штырь с пружиной сжатия;
14. заслонка смотрового отверстия;
15. паз кронштейна клапана газового;
16. кнопка клапана;
17. кронштейн клапана газового;
18. отражатель тепловой;
19. термодатчик (датчик контроля горения и тяги);
20. горелка запальная;
21. винт с гайкой;
22. хомут фигурный стяжной;
23. форсунка;
24. трубопровод;
25. регулятор температуры теплоносительной среды;
26. тройник;
27. головка задания температуры теплоносительной среды;
28. задатчик температуры;
29. трубка гибкая капиллярная;
30. баллон цилиндрический;
31. корпус головки задания температуры теплоносительной среды;
32. баллон сильфонный;
33. пружина возвратная;
34. устройство амортизационное;
35. шток с возвратным устройством;
36. мембрана гибкая;
37. отверстие проходное;
38. седло;
39. направление движения газа горючего.
40. опора верхнего днища баллона сильфонного.
С целью упрощения конструкции и настройки системы автоматической безопасности сверху клапана газового 3 параллельно распределительному коллектору 2 установлен поворотный рычаг-фиксатор 11 системы автоматической безопасности, фиг.1, фиг.2. Левым концом рычаг-фиксатор 11 упирается во фронтальный щиток 1. Правее он через отверстие во фронтальном щитке 1 соединен винтом натяжным 12 с термодатчиком (датчиком контроля горения и тяги) 19 и отжимается пружиной сжатия от фронтального щитка по штырю направляющему 13 закрепленному на рычаге-фиксаторе 11. Штырь направляющий 13 проходит через отверстие во фронтальном щитке 1. Правый конец рычага-фиксатора 11 заведен в паз 15 кронштейна 17 клапана безопасности. Паз 15 в кронштейне 17 предназначен для перемещения рычага-фиксатора 11 в горизонтальном положении и препятствует перемещению его в вертикальном положении. Кронштейн 17 предназначен для крепления системы подачи газа горючего к фронтальному щитку 1.
С целью сокращения времени и повышения надежности розжига печи горелка запальная 21 выполнена с двумя рядами огневых каналов.
С целью снижения количества крепежных деталей при сборке устройства газогорелочного крепление горелки запальной 20 и горелок газовых со смесительными устройствами 7 производится двумя хомутами фигурными стяжными 22, которые одновременно являются узлом крепления отражателя теплового 18 к фронтальному щитку 1. Крепление щитка фронтального 1 и теплового отражателя 18 с горелкой запальной 20 и горелок газовых 7 со смесительными устройствами производится двумя хомутами фигурными стяжными 22. Два фигурных стяжных хомута 22 устанавливаются между щитком фронтальным 1 и тепловым отражателем 18 путем отгибов выступов 10 стяжных хомутов в местах просечек во фронтальном щитке 1 и отражателе тепловом 18. Щиток фронтальный 1 и отражатель тепловой 18 прижимаются к торцовым поверхностям хомутов фигурных стяжных 22. Двумя винтами с гайками 21 производится стягивание хомутов фигурных 22 с одновременным закреплением горелок газовых 7 и горелки запальной 20. Это упрощает технологию сборки, снижает количество применяемых крепежных деталей.
Система газоснабжения горючим газом состоит: из распределительного коллектора 2 со сменными форсунками 23 и регуляторами первичного воздуха 9; регулятора температуры теплоносительной среды 25 соединительного трубопровода 24. Она установлена на фронтальном щитке 1 с помощью двух кронштейнов 6 с ложементами и кронштейна 17. Такая конструкция системы газоснабжения горючим газом сокращает количество разъемных соединений и расход труб газопроводных, что обеспечивает более надежную герметизацию газопроводов и упрощает технологию сборки газогорелочного устройства.
Регулятор температуры теплоносительной среды 25 установлен в разрыв трубопровода 24 подачи горючего газа к коллектору 2 и состоит из тройника 26 и головки задания температуры теплоносительной среды отопительной системы 27. Головка 27 закреплена над верхним продольным отверстием тройника 26. Нижнее продольное и поперечное отверстия тройника 26 соединены с деталям трубопровода 24.
В продольном отверстии тройника 26 установлено седло 38, мембрана гибкая 36, между которыми образовано регулируемое отверстие проходное 37 для подачи горючего газа 39 в коллектор (газораспределитель) 2. Над мембраной гибкой 36 установлен шток с возвратным устройством 35, выполненный в виде пружины. Верхняя часть штока 35 поджимается днищем нижним сильфонного баллона 32. Баллон сильфонный 32 установлен в корпусе 31 головки задания температуры теплоносительной среды 27.
Опора верхнего днища баллона сильфонного 40 упирается в устройство амортизационное 34, выполненное в виде подпятника и пружины сжатия, установленные в стакан.
Под днищем нижнем по оси баллона сильфонного установлен шток с возвратным устройством 35 для изменения размера проходного отверстия системы регулирования расхода горючего газа. Вдоль боковой стенки баллона сильфонного расположено возвратное устройство, представляющее собой пружину сжатия 33. Пружина 33 установлена между опорой верхнего днища баллона сильфонного 40 и основанием корпуса головки задания температуры теплоносительной среды 31. При этом баллон сильфонный 32 соединен капиллярной гибкой трубкой 29 с баллоном цилиндрическим 30, который выполняет функции чувствительного элемента датчика температуры. Баллон цилиндрический установлен в верхнюю полость обрамляющей рубашки котла и автоматически поддерживает заданную температуру теплоносительной среды, за счет изменения количества подаваемого горючего газа в инжекционные горелки низкого давления.
Установка заданной температуры теплоносительной среды производится вращением задатчика температуры 28 вокруг оси головки регулирования температуры 27, за счет изменения величины хода штока 35. Сечение отверстия проходного 37 между мембраной гибкой 36 и седлом 38 устанавливается из расчета обеспечения наилучших условий сжигания топлива. Такая конструкция регулятора температуры теплоносительной среды позволяет поддерживать более точно заданную температуру теплоносительной среды в системе отопления благодаря более точному регулированию расхода количества горючего газа. Наличие гибкого капиллярного трубопровода, соединяющего баллон цилиндрический 30 с регулятором температуры теплоносительной среды, исключает требования жесткой увязки места его установки, что позволяет упростить сборку и монтаж системы управления отопительного котла.
Устройство газогорелочное работает следующим образом. Проверяется наличие тяги в дымоходе отопительного котла. Открывается кран на газопроводе (не указанный на фиг.1), установленный перед клапаном 3. Зажигается спичка или бумажный жгут. Нажимается пусковая кнопка 16 клапана газового механического 3 до упора, фиг.1, фиг.2. При этом горючий газ с клапана 3 по газопроводу горелки запальной 8 (см. фиг.1) поступает в смеситель только запальной горелке 8, фиг.2.
Одновременно через заслонку смотрового отверстия 14 подносят зажженный факел к запальной горелке 20, фиг.2. Газовоздушная смесь, выходящая из каналов (отверстий) головки запальной 20, воспламеняется от поднесенного факела, и пламя запальной горелки нагревает термодатчик 19 горелочного устройства. При нагреве длина термодатчика 19 увеличивается. При этом рычаг-фиксатор 11, соеденный винтом натяжным 12 с термодатчиком 19, фиг.2, отходит от щитка фронтального 1 под действием пружины сжатия, установленной на направляющем штыре 13. Правый свободный конец рычага-фиксатора 11 находит на нажатую пусковую кнопку 16 клапана механического газового 3, фиг.1. При устойчивом пламени запальной горелки кнопку клапана газового 16 держат в нажатом состоянии до тех пор, пока рычаг фиксатора 11 не найдет не менее чем на одну треть диаметра торцевой поверхности пусковой кнопки 16. После этого прекращается нажим и удержание пальцем пусковой кнопки клапана 16. Кнопка 16 приподымается и фиксируется рычагом фиксатором 11. При этом в клапане механическом газовом 3 открывается отверстие, через которое в трубопровод 24 поступает горючий газ 39. Задатчик температуры 28 установлен в положение «выключено», отверстие проходное 37 перекрыто, шток с возвратным устройством 35 и мембраной гибкой 36 опирается на седло 38. Задатчик температуры 28 поворачивают в положение «включено», шток с возвратным устройством 35 перемещается вверх, появляется зазор между мембраной гибкой 36 и седлом 38, через отверстие проходное 37 горючий газ подается в коллектор (газораспределитель) 2 и через форсунки 23 поступает в смесительные устройства горелок газовых 7, в которых образуется газовоздушная смесь. Далее на выходе из отверстий огневых горелок газовых 7 газовоздушная смесь поджигается запальной горелкой 20, с образованием факелов над каждым отверстием в горелках газовых 7.
Для обеспечения наилучших условий сжигания топлива производится регулировка первичного воздуха регулятором кольцевым первичного воздуха 9, путем перемещения регулятора вдоль оси форсунок 23 до появления на головке горелочной сине-голубого пламени, а количество вторичного воздуха задается отверстиями 5. Отверстия 5 выполняются калиброванными размерами или регулируемыми, и располагаются на фронтальном щитке 1 или на днище топки.
По мере сжигания горючего газа в горелках газовых 7 температура теплоносительной среды повышается. Следовательно, происходит нагрев тепло-расширяющейся жидкости и в баллоне цилиндрическом 30. Объем ее увеличивается и по трубке гибкой капиллярной 29 вытесняется в баллон сильфонный 32. Баллон 32 растягивается. Днище верхнее баллона сильфонного 40 упирается в устройство амортизационное 34. Так как в амортизационном устройстве установлена пружина на большее усилие сжатия чем пружина возвратная 33, то растяжение баллона сильфонного происходит в сторону штока 35. С ростом температуры теплоносительной жидкости в отопительном котле баллон 32 продолжает растягиваться и под действием перемещения его днища нижнего шток 35 продолжает перемещаться к мембране гибкой 36. При температуре теплоносительной жидкости близкой к заданной - шток 35 касается мембраны гибкой 36. При дальнейшем росте температуры шток 35 нажимает на мембрану гибкую 36 и начинает перекрывать отверстие проходное 37. В коллектор 2 поступает меньшее количество горючего газа. Если температура теплоносительной среды продолжает возрастать, то шток 35 еще больше перекрывает проходное отверстие 37 вплоть до его закрытия. При этом пламя на горелках газовых 7 гасится, а пламя на запальной горелке 20 продолжает гореть. При понижении температуры теплоносительной среды ниже заданной расширяющая жидкость в баллоне сильфонном 32 начинает сжиматься, ее объем уменьшается, и баллон сильфонный начинает сжиматься под действием собственных упругих сил и силы пружины возвратной 33. Усилие на шток 35 снижается и под действием возвратной пружины, находящейся на штоке 35, он начинает приподниматься. Отверстие проходное 37 расширяется. Количество горючего газа, поступающего в коллектор 2 и горелки газовые 7 увеличивается. Если пламя на горелках газовых 7 было погашено, оно снова воспламеняется от пламени горелки запальной 20. Температура теплоносительной среды возрастает, и процесс поддержания заданной температуры повторяется.
В случае погасания горелок газовых 7 и запальной 20 длина термодатчика 19 уменьшается. Рычаг-фиксатор 11 перемещается к фронтальному щитку 1 и сходит с торцевой поверхности кнопки 16. Кнопка 16 освобождается от ограничения перемещения в вертикальном направлении. Это приводит к закрытию клапана газового 3. Доступ горючего газа в трубопровод 24, а, следовательно, и к горелкам запальной 20 и газовым 7 прекращается.
При окончании топки закрывается кран на трубопроводе подвода газа к отопительному котлу.
Пример использования устройства. Предложенная полезная модель “устройство газогорелочное” нашла применение в устройстве газогорелочном для отопительных котлов типа АОГВ-6,9; АОГВ-9,3; АОГВ-11,6; АОГВ-12,5; АОГВ-20; АОГВ-30 соответственно на номинальную мощность 6,9; 9,3; 11,6; 12,5; 20; 30 кВт при номинальном рабочем давлении природного газа в сети 1274 Па (130 мм.вод.ст.), предназначенных для периодического сжигания газа в отопительных котлах, оборудованных под газ. Эти устройства обеспечивают обогрев помещений соответствующих объемов.
Автоматика безопасности прекращает подачу газа в основные и запальную горелки при отсутствии тяги в дымоходе и погасании пламени.
Предложенное техническое решение облегчает и упрощает эксплуатацию устройства при работе его, регулировку, проведение профилактики, осмотр и ремонт устройства.
1. Устройство газогорелочное (Описание полезной модели) RU 37545 U1 Мкл. 7 F23D 14/02, Бюл. №12 27.04.2004
2. Устройство газогорелочное (Описание изобретения) RU 2321800 С1 Мкл. 7 F23D 14/02, Бюл. №10 10.04.2006.