ДЕАЭРАЦИОННО-РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ МЕМБРАННЫЙ БАК
DEAERATION MEMBRANE EXPANSION TANK

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области автономных систем отопления, в частности к деаэрационно-расширительным мембранным бакам, и может быть использовано в автономных системах отопления и горячего водоснабжения для обогрева внутренних объемов зданий.
Уровень техники
Известна котельная установка, содержащая бытовой котел, который в верхней части соединен с газоходом котла и прямой линией отопления, при этом нижняя часть газохода выполнена в виде экономайзера, состоящего из отопительной внутренней рубашки и водогрейной наружной рубашки, соединенных с прямой линией отопления и образующих кольцевое сечение с центральным расположением трубы с закругленными концами, смонтированной соосно с подводящей и отводящей трубами прямой линии отопления, при этом водогрейная наружная рубашка образует водогрейную колонку, а отопительная наружная рубашка является одновременно внутренней трубой водогрейной колонки (см. пат. РФ №2105927, кл. F22D 1/36, опубл. 27.02.1998 г.).
Недостатком данной установки является высокая себестоимость ее изготовления, низкий КПД.
Известна водогрейная установка, состоящая из теплообменной секции с трубопроводами и запорной арматурой, снабженной дымогарными трубами с турбулизаторами-катализаторами, газожидкостной горелкой со спиралью и корпусной стенкой, наружная поверхность которой защищена тепловоздушным кожухом, теплообменная секция разделена волнистыми перегородками на теплообменники, при этом в полости каждого теплообменника могут быть размещены электронагреватели (см. пат. РФ №2148216, кл. F24H 1/34, опубл. 27.04.2000 г.).
Недостатком данной установки является ее невысокая надежность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятым автором за прототип является деаэрационно-расширительный мембранный бак, содержащий корпус, мембрану, патрубки теплоносителя (см. ж-л для профессионалов «Подбор и установка мембранных баков для систем отопления и ГВС», фирма Wester, ноябрь-декабрь №6 (58), 2010, с.68-71).
Недостатком данных мебранных баков является постоянная работа на максимальном давлении теплоносителя, невозможность удаления растворенных газов в теплоносителе, попадание до 30% воздуха из воздушного объема бака через мембрану в теплоноситель, в результате чего через два года эксплуатации без ежегодного обслуживания, мембранный расширительный бак изнашивается, превращаясь в гидравлическую болванку, кроме того, коэффициент заполнения бака редко превышает значения 0,5, то есть 50% объема бака для расширения теплоносителя не используется.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является разработка деаэрационно-расширительного мембранного бака, обладающего снижением давления теплоносителя, возможностью удаления растворенных газов в теплоносителе через расширительный бак, исключением попадания воздуха из воздушного объема бака через мембрану в теплоноситель, увеличением до 0,8-0,9 коэффициента заполнения бака.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к снижению давления теплоносителя, возможности удаления растворенных газов в теплоносителе через расширительный бак, исключению попадания воздуха из воздушного объема бака через мембрану в теплоноситель, увеличению до 0,8-0,9 коэффициента заполнения бака.
Технический результат достигается с помощью деаэрационно-расширительного мембранного бака, содержащего корпус, мембрану, патрубки теплоносителя системы отопления, при этом внутренний объем мембраны выполнен равным с объемом корпуса бака, который соединен в нижней части с патрубками теплоносителя системы отопления, а в верхней части с атмосферой с помощью обратного клапана, причем воздушный объем корпуса бака соединен с атмосферой через обратный клапан.
Краткое описание чертежей и изображений
На фиг. дан деаэрационно-расширительный мембранный бак, общий вид.
Осуществление изобретения
Деаэрационно-расширительный мембранный бак состоит из корпуса 1, внутри которого установлена мембрана 2, которая герметично закреплена в нем с помощью фланца 3, при этом внутренний объем мембраны 2 выполнен равным с объемом деаэрационно-расширительного мембранного бака, а в нижней части корпуса 1 установлены патрубки 4 теплоносителя системы отопления (на фиг. не показана) и патрубок (на фиг. не обозначен) переливной трубки 5, при этом мембрана 2 и корпус 1 в верхней части снабжены обратным клапаном 6 и 7, соответственно, при этом воздушный объем корпуса 1 деаэрационно-расширительного мембранного бака соединен с атмосферой через обратный клапан 7 и теплоизолирован теплоизоляцией 8.
Деаэрационно-расширительный мембранный бак работает следующим образом.
Систему отопления заполняют теплоносителем через патрубки 4 до уровня переливной трубки 5, затем систему отопления нагревают до рабочей температуры, при этом теплоноситель при нагреве расширяется, уровень теплоносителя поднимается вверх мембраны 2 и под действием давления теплоносителя, мембрана 2 принимает форму корпуса 1, при этом внутренний объем деаэрационно-расширительного мембранного бака заполняется на 80-90%, при этом воздух, содержащийся в воздушном объеме корпуса 1, вытесняется мембраной 2 через обратный клапан 7 в атмосферу, а воздух, первоначально содержащийся во внутреннем объеме мембраны 2, вытесняется теплоносителем через верхнюю часть мембраны 2 и обратный клапан 7 в атмосферу, таким образом воздух удален в целом из обоих объемов: корпуса 1 деаэрационно-расширительного мембранного бака и внутреннего объема мембраны 2, систему отопления временно выключают, уровень теплоносителя возвращается на прежнее нижнее положение, мембрана 2 уменьшается в объеме, а в воздушном объеме корпуса 1 возникает разряжение, которое за счет воздействия на эластичную мембрану 2 передается во внутренний объем мембраны 2, при этом под воздействием разряжения растворимость газов в теплоносителе уменьшается до минимума, газы выделяются и заполняют внутренний объем мембраны 2, а при повторном нагреве теплоносителя выделившиеся газы удаляются теплоносителем из внутреннего объема мембраны 2 через верхнюю часть мембраны 2 и обратный клапан 6 в атмосферу, при этом произошла вакуумная деаэрация теплоносителя, систему отопления включают, при постоянной эксплуатации системы отопления внутренний объем мембраны 2 заполнен теплоносителем под давлением 0,02 bar, растворимость газов в теплоносителе при этом давлении минимальна, растворимые газы постоянно выделяются во внутреннем объеме мембраны 2 и при достижении газов 0,02 bar удаляются автоматически через верхнюю часть мембраны 2, обратный клапан 6 в атмосферу, при этом происходит постоянно термическая деаэрация теплоносителя, практически при атмосферном давлении воздух из воздушного объема корпуса 1 не может поступать в теплоноситель через мембрану 2, так как растворимость воздуха при давлении 0,02 bar минимальна, теплоизоляция 8 уменьшает потери тепла через поверхность корпуса 1.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- снижение давления теплоносителя;
- возможность удаления растворенных газов в теплоносителе через расширительный бак;
- исключение попадания воздуха из воздушного объема бака через мембрану в теплоноситель;
- увеличение до 0,8-0,9 коэффициента заполнения бака;
- повышение надежности работы котла;
- удешевление производства тепла.