ОТОПИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель (ее варианты) относится к области теплоэнергетики, а именно к твердотопливным отопительным устройствам газогенераторного типа, предназначенным для систем децентрализованного отопления различных объектов бытового назначения, в частности, для систем отопления малоэтажных жилых и хозяйственных построек в пригородных поселках и сельской местности.
Известны бытовые твердотопливные печи затяжного (длительного) горения с рекуперацией тепла из дыма (печи-калориферы, печи конвективного типа), обеспечивающие достаточно высокую эффективность получения тепла за счет обеспечения полноты сгорания топлива и отбора тепла отходящих газов (см., например, [1]-[8]).
Однако известные печи не обеспечивают обогрев несмежных и удаленных от них помещений.
Известны также устройства типа водогрейных котлов, которые подключаются к системам водяного отопления и способны обеспечить обогрев всех помещений отапливаемого объекта (см., например, [9]-[11]).
Из них наиболее близким к заявляемым решениям является устройство, содержащее объединенные вертикально ориентированным корпусом камеру сгорания с загрузочной дверцей, средства подачи первичного и вторичного воздуха с регулируемыми заслонками на их связанных с атмосферным воздухом заборных частях, а также патрубок дымовой трубы [10]. Это устройство выбрано в качестве прототипа.
Однако устройства такого типа, включая прототип, при своих значительных габаритах, громоздкой и утяжеленной (вследствие наличия водяной рубашки) конструкции, сложности монтажа и технического обслуживания, а также высокой стоимости, крайне неэффективны при использовании в системах децентрализованного отопления отдельно расположенных малоэтажных объектов.
Задачей, на решение которой направлены заявляемые полезные модели, является создание технологичной конструкции экономичного, надежного, удобного в монтаже и эксплуатации устройства, предназначенного для использования в системах децентрализованного отопления объектов бытового назначения, например, в системах отопления малоэтажных жилых и хозяйственных построек в пригородных поселках и сельской местности.
Согласно первой полезной модели, поставленная задача решается тем, что устройство, содержащее объединенные вертикально ориентированным корпусом камеру сгорания с загрузочной дверцей, средства подачи первичного и вторичного воздуха с регулируемыми заслонками на их, связанных с атмосферным воздухом, заборных частях, а также патрубок дымовой трубы, дополнительно снабжено сообщающимся с патрубком дымовой трубы газоходом, расположенным в задней части устройства смежно с камерой сгорания, а также топливником, расположенным в нижней части камеры сгорания и выполненным в виде выдвижного короба с передней, задней, нижней и двумя боковыми стенками, при этом камера сгорания сообщается с газоходом посредством перекрываемого шибером окна, расположенного в верхней части камеры на смежной с газоходом стенке, и посредством щели в одной из внутренних стенок топливника, средство подачи первичного воздуха расположено в центре топливника и представляет собой установленную в отверстии на его передней стенке трубу с перфорацией, направленной горизонтально и вертикально вверх, а средство подачи вторичного воздуха расположено над топливником и представляет собой установленную по периметру камеры сгорания трубу, имеющую горизонтально направленную перфорацию.
В патрубке дымовой трубы отопительного устройства установлена регулируемая дроссельная заслонка.
Отопительное устройство снабжено также теплообменником в виде пучка водяных труб, установленных в газоходе и связанных с системой отопления.
Согласно второй полезной модели устройство, содержащее объединенные вертикально ориентированным корпусом камеру сгорания с загрузочной дверцей, средства подачи первичного и вторичного воздуха с регулируемыми заслонками на их, связанных с атмосферным воздухом, заборных частях, а также патрубок дымовой трубы, дополнительно снабжено сообщающимся с патрубком дымовой трубы газоходом, расположенным смежно с камерой сгорания в задней части устройства, а также топливником, расположенным в нижней части камеры сгорания и выполненным в виде выдвижного короба с передней, задней, нижней и двумя боковыми стенками, при этом камера сгорания сообщается с газоходом посредством перекрываемого шибером окна, расположенного в верхней части камеры на смежной с газоходом стенке, и посредством щели в одной из внутренних стенок топливника, средство подачи первичного воздуха расположено в центре топливника и представляет собой установленную в отверстии на его передней стенке трубу с перфорацией, направленной горизонтально и вертикально вверх, а средство подачи вторичного воздуха расположено под топливником и выполнено в виде атмосферной газовой горелки, закрепленной на нижней стенке топливника так, что щель в стенке топливника совмещена со щелью в боковой поверхности горелки, сопло горелки направлено в сторону газохода, а противоположный соплу заглушенный конец - в сторону связанной с атмосферным воздухом заборной части средства.
В патрубке дымовой трубы отопительного устройства установлена регулируемая дроссельная заслонка.
Отопительное устройство снабжено также теплообменником в виде пучка водяных труб, установленных в газоходе и связанных с системой отопления.
Для поджига горелки устройство может быть дополнительно снабжено герметичной дверцей, расположенной на корпусе в зоне сопла горелки.
Заявленные полезные модели взаимосвязаны между собой настолько, что образуют единый творческий замысел. Они имеют одно и то же назначение, один и тот же прототип и при своем осуществлении дают одинаковый в словесном выражении технический результат.
Оба варианта осуществления устройства имеют достаточно простую и технологичную конструкцию, удобную для монтажа и технического обслуживания. Кроме того, при использовании в системах децентрализованного отопления малоэтажных бытовых объектов они более экономичны, чем известные устройства, в т.ч. и прототип.
Полезные модели поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид отопительного устройства по первому варианту; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.4 - вид С на фиг.3; на фиг.5 приведен общий вид отопительного устройства по второму варианту; на фиг.6 - вид Д на фиг.5.
Отопительное устройство содержит объединенные общим вертикально ориентированным корпусом 1 камеру сгорания 2 с загрузочной дверцей 3 и топливником 4, в котором установлена перфорированная труба 5 средства подачи первичного воздуха с регулируемой дроссельной заслонкой 6 на заборном конце, и газоход 7, в котором установлен теплообменник 8 водяного отопления в виде пучка водяных труб. Газоход 7 сообщается с патрубком дымовой трубы, в котором установлена регулируемая заслонка 9. Топливник 4 выполнен в виде выдвижного (из корпуса 1) короба с передней, задней, нижней и двумя боковыми стенками. Труба 5, имеющая горизонтально и вертикально вверх направленную перфорацию, установлена в отверстии на передней стенке топливника 4. Камера сгорания 2 сообщается с газоходом 7 посредством щели 10 в одной из внутренних стенок топливника 4, а также посредством перекрываемого шибером окна 11, расположенного в верхней части камеры 2 на стенке, смежной с газоходом 7.
Варианты осуществления отопительного устройства, приведенные на фиг.1 и фиг.5, различаются расположением и выполнением средств подачи вторичного воздуха, а также расположением щели 10 в топливнике 4.
Так, в варианте, приведенном на фиг.1, щель 10 расположена поперечно в задней стенке топливника 4, а средство подачи вторичного воздуха выполнено в виде перфорированной в горизонтальном направлении трубы 12, расположенной по периметру камеры сгорания 2, над топливником 4, в зоне горения топлива. На заборном конце трубы 12 средства подачи вторичного воздуха установлена регулируемая дроссельная заслонка 13.
В варианте, приведенном на фиг.5, щель 10 расположена продольно в нижней топливника 4, а средство подачи вторичного воздуха представляет собой атмосферную газовую горелку 14, состоящую из двух соосно расположенных одна в другой трубок, закрепленных на нижней стенке топливника 4 так, что щель в стенке топливника 4 совмещена с продольной щелью на боковой поверхности внутренней трубки, зауженный конец которой (сопло горелки) направлен в сторону газохода 7, а противоположный, заглушенный, обращен в сторону заборного конца наружной трубки, на котором установлена регулируемая заслонка 15 средства подачи вторичного воздуха. Для поджига горелки 14 на корпусе 1 имеется дверца 16.
Отопительное устройство работает следующим образом.
При закрытой заслонке 13 и полностью открытых заслонках 6 и 9 и шибере окна 11 производится растопка устройства из загруженного в топливник 4 небольшого количества измельченного сухого твердого топлива (щепы, стружки, бересты и т.п.). Когда горение растопки станет устойчивым в камеру сгорания 2 через загрузочную дверцу 3 загружается основное топливо, например, неколотые дрова, после чего окно 11 полностью перекрывается шибером. В процессе горения основного топлива температура в камере 2 значительно возрастает. При высокой температуре и недостатке кислорода процесс горения переходит в процесс термохимического разложения (пиролиза) топлива с образованием большого количества топочных газов, что вызывает повышение давления в камере 2. Вследствие возникшего при этом перепада давлений в камере 2 и газоходе 7 топочные газы направляются к щели 10 в топливнике 4, связывающей камеру 2 с газоходом 7. Смешиваясь с вторичным воздухом из трубы 12 топочные газы воспламеняются и образуют горящий факел, исходящий из щели 10 в газоход 7. В газоходе 7 топочные газы догорают, отдавая тепло теплоносителю в теплообменнике 8. Охлажденные остатки газов удаляются наружу через патрубок с заслонкой 9 и связанную с ним дымовую трубу. При полностью открытых заслонках 6, 9 и 13 устройство работает с полной нагрузкой. При изменении углов поворота регулируемых заслонок 6, 9 и 13 пропорционально изменяется объем выработки топочных газов и температура их горения, и соответственно - нагрузка котла и температура теплоносителя в теплообменнике 8. При полностью закрытых заслонках 6 и 13 прекращается и образование и горение газов. Остатки газов удаляются наружу проветриванием устройства при открытых заслонке 9 и окне 11.
У второго варианта устройства, приведенного на фиг.5, после достижения устойчивого горения основного топлива открывают дроссельную заслонку 15 атмосферной газовой горелки 14. При этом на входе в газоход 7 образуется воздушно-газовая смесь, которая поджигается через дверцу 16. Факел горящих топочных газов устремляется в газоход 7, проходя по которому они догорают, нагревая теплоноситель в теплообменнике 8, а затем удаляются наружу через патрубок с заслонкой 9 и связанную с этим патрубком дымовую трубу.
Проведенные испытания показали, что оба варианта устройства высоко эффективны в работе. Так, при температуре наружного воздуха до минус 10°С, устройство по первому варианту осуществления, имеющее габаритные размеры, см, 60×80×110, при одной-двух закладках основного топлива в сутки способно поддерживать такую температуру теплоносителя в системе отопления, которая достаточна для обеспечения нормальной температуры во всех помещениях двухэтажного жилого дома, общая площадь которых составляет более 100 кв.м. Для второго варианта осуществления устройства, при аналогичных условиях, топлива требуется в 1,5 раза меньше. При этом конструкция обоих вариантов осуществления устройства достаточно проста и технологична, удобна для монтажа и обслуживания.
Источники, использованные при составлении описания полезной модели
1. А.с. СССР №1791677 на изобретение «Обогревательное устройство», МПК F24B 7/00, опубл. 30.01.1993.
2. Патент СССР №1811572 на изобретение «Печь затяжного горения», МПК F24B 7/00, опубл. 23.04.1993.
3. Патент РФ №2001352 на изобретение «Устройство для обогрева помещений», МПК F24B 5/06, опубл. 15.10.1993.
4. Патент РФ №2031315 на изобретение «Печь длительного горения с рекуперацией тепла из дыма», МПК F24B 7/02, опубл. 20.03.1995.
5. Патент РФ №2035009 на изобретение «Печь-калорифер», МПК F24B 7/02, опубл. 10.05.1995.
6. Патент РФ №2035665 на изобретение «Печь для нагрева воздуха», МПК F24B 7/02, опубл. 20.05.1995.
7. Патент РФ №2035666 на изобретение «Печь-калорифер», МПК F24B 7/02, опубл. 20.05.1995.
8. Патент РФ №2052728 на изобретение «Тепловентиляционая печь», МПК F24B 5/04, опубл. 20.01.1996.
9. Патент РФ №2103612 на изобретение «Отопительно-варочная печь на твердом топливе», МПК F24B 7/00, опубл. 27.01.1997.
10. Патент РФ №2186299 на изобретение «Печь-калорифер», МПК F24B 7/02, опубл. 27.07.2002.
11. Патент РФ №2232946 на изобретение «Печь для отопления», МПК F24B 1/08, F24C 1/06, опубл. 20.07.2004.
12. Патент РФ №2276755 на изобретение «Печь, воздуховод и дымоход для нее», МПК F24B 5/02, опубл. 20.05.2006.
13. Патент РФ №2011922 на изобретение «Топка», МПК F23B 1/12, опубл. 30.04.1994.
14. Патент РФ №2034195 на изобретение «Топка», МПК F23B 1/00, опубл. 30.04.1995 (прототип).
15. Патент РФ №2044217 на изобретение «Отопительное устройство», МПК F23B 7/00, опубл. 30.04.1994.