КОТЕЛ ЖИДКОСТНОГО ОТОПИТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к теплоэнергетическому оборудованию, в частности к устройствам для подогрева дизельных двигателей и двигателей внутреннего сгорания при подготовке к работе в условиях низких температур, а также для обогрева салонов транспортных средств, в том числе автомобилей, вертолетов и жилых и производственных помещений.
Известны котлы жидкостных подогревателей (Николаев Л.А., Сташкевич А.П., Захаров И.А. Системы подогрева тракторных дизелей при пуске, М., «Машиностроение», 1977, стр.42), в виде теплообменников различных типов с наружной жидкостной рубашкой.
Известны жидкостные отопители двигателей внутреннего сгорания, в которых происходит подогрев охлаждающей жидкости за счет теплоты сгорания топлива, содержащие котел - теплообменник, горелочное устройство, водяной и топливный насос, вентилятор и блок управления (а.с. СССР №1035270, F 02 N 17/02, 1983, БИ №30; патент №465800, F 02 N 17/04, 1973, БИ №12,75).
Известен жидкостный отопитель для тепловой подготовки двигателя (Пуск автомобильных двигателей. - М.: Транспорт, 1979, с.38-54), содержащий рекуперативный теплообменник, горелку, электромагнитный топливный клапан с форсункой и электронагревателем топлива, насосный агрегат с электродвигателем, вентилятором, жидкостным и топливным насосами, системы электроискрового розжига топливной смеси и дистанционного управления подогревателем. Котел-теплообменник подогревателя имеет две рубашки охлаждения, соединенные между собой окнами для прохода охлаждающей жидкости и газоход с разворотом на 180°. Известная конструкция характеризуется низкой эффективностью, так как
охлаждающая жидкость, поступая во внутреннюю рубашку через окна, образует зоны застоя и вскипает, в результате чего ухудшается теплообмен.
Известен котел Noviter NST (рекламный проспект Noviter OY Московского представительства АО НОВИТЕР, 121069, Москва, ул, Б.Никитская, 52-1), имеющий традиционную трехходовую, жаротрубно-дымогарную конструкцию, преимуществами которой являются простота конструкции, длительный срок службы, надежность в работе, удобство в обслуживании и ремонте. Однако, описанные конструкции имеют один общий недостаток, который заключается в том, что продукты сгорания, образующиеся при сжигании топлива вступают сразу в непосредственный контакт с холодными стенками котла-теплообменника. Это приводит к недогоранию топлива, а также появлению вблизи стенок котла-теплообменника вредных веществ, таких как сажа, оксид углерода и другие.
Известен котел жидкостного отопителя фирмы «Webasto», (рекламный проспект, Компания ATW, официальный диллер, 123363, г. Москва, Новопоселковая, 6, к.216, офис 701), наиболее близкий к заявляемой полезной модели и принятый за прототип, выполненный в виде теплообменника и содержащий, наружную жидкостную рубашку, жаровую трубу с открытым выходным торцем со стороны днища котла, образующую внутренний прямой и охватывающий ее кольцевой газовый канал с поворотом на 180°, в котором расположены ребра для интенсификации теплообмена. На входе котла расположен горелочный блок. Благодаря наличию в данной конструкции неохлаждаемой жидкостным теплоносителем жаровой трубы, происходит более полное сгорание топлива. Наружная жидкостная рубашка котла имеет патрубки ввода нагреваемой и вывода нагретой жидкости, а кольцевой газовый канал имеет патрубок вывода продуктов сгорания. Однако, в данной конструкции котел подогревателя не достаточно эффективен и надежен в работе, имеет значительные габариты из-за недостаточно интенсивной теплоотдачи.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении эффективности и надежности работы котла, за счет интенсификации теплоотдачи, уменьшении его габаритов, за счет более компактной конструкции.
Технический результат (вариант 1) достигается тем, что в котле жидкостного отопителя, выполненном в виде теплообменника, имеющего наружную жидкостную рубашку с патрубком ввода нагреваемой жидкости, жаровую трубу с открытым выходным торцом со стороны его днища, образующую с внутренней стенкой наружной жидкостной рубашки кольцевой газовый канал с патрубком вывода продуктов сгорания, патрубок вывода нагретой жидкости, приспособление для крепления горелочного устройства на входе котла, новым является то, что в кольцевом газовом канале имеется внутренняя жидкостная рубашка, выполненная в виде спиралевидного коллектора охватывающего жаровую трубу, вход которого сообщен с наружной жидкостной рубашкой, а патрубок вывода нагретой жидкости расположен на его выходе.
Патрубок ввода нагреваемой жидкости в наружную жидкостную рубашку и патрубок вывода нагретой жидкости из внутренней жидкостной рубашки - спиралевидного коллектора расположены со стороны днища котла, а внутренняя и наружная жидкостные рубашки сообщены со стороны передней части котла.
Технический результат (вариант 2) достигается тем, что в котле жидкостного отопителя, выполненном в виде теплообменника, имеющего наружную жидкостную рубашку с патрубками ввода нагреваемой жидкости и вывода нагретой жидкости, жаровую трубу с открытым выходным торцом со стороны его днища, образующую с внутренней стенкой наружной жидкостной рубашки кольцевой газовый канал с патрубком вывода продуктов сгорания, приспособление для крепления горелочного устройства на входе котла новым является то, что в кольцевом газовом канале имеется внутренняя жидкостная рубашка, выполненная в виде спиралевидного
коллектора охватывающего жаровую трубу, вход и выход которого сообщен с наружной жидкостной рубашкой.
Патрубок ввода нагреваемой жидкости в наружную жидкостную рубашку расположен со стороны днища котла, патрубок вывода нагретой жидкости из нее расположен в передней части котла, вход во внутреннюю жидкостную рубашку - спиралевидный коллектор сообщен с наружной жидкостной рубашкой со стороны днища котла, а выход - со стороны его передней части.
Технический результат (вариант 3) достигается тем, что в котле жидкостного отопителя, выполненном в виде теплообменника, имеющего наружную жидкостную рубашку с патрубками ввода нагреваемой жидкости и вывода нагретой жидкости, жаровую трубу с открытым выходным торцом со стороны его днища, образующую с внутренней стенкой наружной жидкостной рубашки кольцевой газовый канал с патрубком вывода продуктов сгорания, приспособление для крепления горелочного устройства на входе котла, отличающийся тем, что в кольцевом газовом канале имеется внутренняя жидкостная рубашка с патрубками ввода нагреваемой жидкости и вывода нагретой жидкости, выполненная в виде спиралевидного коллектора охватывающего жаровую трубу.
Патрубки ввода нагреваемой жидкости в наружную и внутреннюю жидкостные рубашки расположены со стороны днища котла, а патрубки вывода нагретой жидкости из наружной и внутренней жидкостной рубашки - спиралевидного коллектора расположены в передней части котла.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1, фиг 2 и фиг.3.
Фиг.1 - котел жидкостного отопителя (вариант 1).
Фиг.2 - котел жидкостного отопителя (вариант 2).
Фиг.3 - котел жидкостного отопителя (вариант 3).
Здесь: 1 - наружная жидкостная рубашка котла; 2 - внутренняя жидкостная рубашка - спиралевидный коллектор; 3 - жаровая труба; 4 -кольцевой газовый канал; 5 - патрубок вывода продуктов сгорания из
кольцевого газового канала 4; 6 - патрубок ввода нагреваемой жидкости в наружную жидкостную рубашку 1; 7 - патрубок вывода нагретой жидкости из внутренней жидкостной рубашки - спиралевидного коллектора 2 (вариант 1, 3); 8 - вход во внутреннюю жидкостную рубашку - спиралевидный коллектор 2 из наружной жидкостной рубашки 1 (вариант 1); 9 - выход из внутренней жидкостной рубашки - спиралевидного коллектора 2 в наружную жидкостную рубашку 1 (вариант 2); 10 - патрубок вывода нагретой жидкости из наружной жидкостной рубашки (вариант 2, 3); 11 - фланец для крепления горелочного устройства на входе котла; 12 - патрубок ввода нагреваемой жидкости во внутреннюю жидкостную рубашку - спиралевидный коллектор 2 (вариант 3).
Котел жидкостного отопителя выполнен в виде теплообменника, имеющего наружную 1 и внутреннюю 2 жидкостные рубашки. Наружную жидкостную рубашку 1 образуют наружная и внутренняя стенки корпуса, а внутренняя жидкостная рубашка 2 выполнена в виде спиралевидного коллектора, охватывающего жаровую трубу 3, имеющую открытый выходной торец со стороны днища котла, при этом жаровая труба 3 образует внутренний, прямой газовый канал, а ее наружная стенка образует с внутренней стенкой наружной жидкостной рубашки 1 кольцевой газовый канал 4 с поворотом потока газа на 180°. Кольцевой газовый канал 4 имеет патрубок 5 вывода продуктов сгорания. Внутренняя жидкостная рубашка в виде спиралевидного коллектора 2 расположена в кольцевом канале 4.
По первому варианту наружная жидкостная рубашка 1 имеет в днище котла патрубок 6 ввода нагреваемой жидкости, а внутренняя жидкостная рубашка - спиралевидный коллектор 2 имеет патрубок 7 вывода нагретой жидкости, при этом вход 8 внутренней жидкостной рубашки -спиралевидного коллектора 2 сообщен с наружной жидкостной рубашкой 1 в передней части котла, а патрубок 7 вывода нагретой жидкости через спиралевидный коллектор 2 расположен со стороны днища котла.
По второму варианту наружная жидкостная рубашка 1 имеет в днище котла патрубок 6 ввода нагреваемой жидкости, а в передней части котла патрубок вывода 10 нагретой жидкости. Вход 8 и выход 9 спиралевидного коллектора 2 сообщены с наружной жидкостной рубашкой 1, соответственно, со стороны днища котла и со стороны его передней части, при этом патрубок 10 вывода нагретой жидкости из наружной жидкостной рубашки 1 расположен в передней части котла.
По третьему варианту наружная жидкостная рубашка 1 имеет в днище котла патрубок 6 ввода нагреваемой жидкости, а в передней части котла патрубок 10 вывода нагретой жидкости. Внутренняя жидкостная рубашка - спиралевидный коллектор 2, имеет патрубок 12 ввода нагреваемой жидкости со стороны днища котла, а патрубок 7 вывода нагретой жидкости в передней части котла.
На входе в котел на фланце 11 крепится горелочное устройство, которое может работать как на газовом, так и на жидком топливе.
При приведении в действие горелочного блока и вывода его на установившийся режим продукты сгорания поступают в жаровую трубу 3, расположенную во внутренней полости котла, поворачиваются на 180°и поступают в кольцевой газовый канал 4, образованный наружной стенкой жаровой трубы 3 и внутренней стенкой наружной жидкостной рубашки 1, одновременно нагревая жидкость, протекающую в наружной жидкостной рубашке 1 и во внутренней жидкостной рубашке - спиралевидном коллекторе 2, после чего через патрубок 5 удаляются, или направляются под масляный картер двигателя и нагревают в нем масло.
Нагреваемая жидкость подводится в наружную жидкостную рубашку 1 через патрубок 6 расположенный в днище котла, и поступает на вход 8 спиралевидного коллектора 2 сообщенный с наружной жидкостной рубашкой 1 со стороны передней части котла (первый вариант). Вывод нагретой жидкости осуществляется из внутренней жидкостной рубашки -
спиралевидного коллектора 2 через патрубок 7 расположенный со стороны днища котла.
Таким образом, по первому варианту направление течения жидкости во внутренней жидкостной рубашке - спиралевидном коллекторе 2 противоположно направлению движения жидкости в наружной жидкостной рубашке 1 и направлению движения продуктов сгорания в кольцевом газовом канале 4.
По второму варианту нагреваемая жидкость подводится в наружную жидкостную рубашку 1 через патрубок 6 расположенный со стороны днища котла, и поступает на вход 8 внутренней жидкостной рубашки спиралевидного коллектора 2 сообщенный с наружной жидкостной рубашкой 1 со стороны днища котла. Нагреваемая жидкость разделяется на два потока, один из которых проходит по наружной жидкостной рубашке 1, а второй по внутренней жидкостной рубашки - спиралевидному коллектору 2. Выход 9 из спиралевидного коллектора 2 соединен с наружной жидкостной рубашкой 1 со стороны передней части котла, где потоки соединяются и выходят из наружной жидкостной рубашки 1 через патрубок 10 (фиг.2).
Таким образом, по второму варианту направление течения жидкости во внутренней жидкостной рубашки - спиралевидном коллекторе 2 совпадает с направлением движения жидкости в наружной жидкостной рубашке 1 и с направлением движения продуктов сгорания в кольцевом газовом канале 4.
По третьему варианту осуществляется подача нагреваемой жидкости в наружную жидкостную рубашку 1 и вывод нагретой жидкости из нее и подача нагреваемой жидкости во внутреннюю жидкостную рубашку -спиралевидный коллектор 2 и вывод из нее, при этом подачу нагреваемой жидкости в наружную жидкостную рубашку 1 и во внутреннюю жидкостную рубашку 2 осуществляют со стороны днища котла, соответственно, через патрубки 6 и 12, а вывод нагретой - со стороны передней части котла, соответственно, через патрубки 10 и 7. Такая конструкция обеспечивает
получение двух потоков нагретой жидкости, которые могут быть использованы по разному назначению.
В спиралевидном коллекторе 2 осуществляется дополнительный нагрев охлаждающей жидкости и одновременно он выполняет роль турбулизатора продуктов сгорания проходящих по кольцевому газовому каналу 4, что повышает интенсивность теплоотдачи продуктов сгорания в стенки наружной жидкостной рубашки 1.
Нагретая жидкость может быть использована для обогрева салонов транспортных средств, в том числе автомобилей, вертолетов и жилых и производственных помещений, а также для различных технических нужд.
Конструкция предлагаемого котла компактна, имеет небольшие габариты, обеспечивает высокую теплоотдачу продуктов сгорания, устойчивую и экономичную работу агрегата, высокую надежность и эффективность подогрева.