БОЙЛЕРНЫЙ КОТЕЛ С СИСТЕМОЙ СЖИГАНИЯ

БОЙЛЕРНЫЙ КОТЕЛ С СИСТЕМОЙ СЖИГАНИЯ Область изобретения
Настоящее устройство относится к бойлерным котлам с системой сжигания, в частности, к бойлерным котлам с системой сжигания, имеющим улучшенные характеристики систем подачи воздуха и вывода отработанных газов. Существующий уровень техники
Как известно, бойлерные (отопительные) котлы подразделяются на несколько типов: в соответствии с типом источника тепла, способом и местом их установки, способом подачи воздуха и вывода отработанных газов, направлением подачи воды, конструкцией теплообменника и др. Примеры конструкции и использования бойлерных котлов в быту и технологических процессах можно найти в патентах: RU 2117879 С1; 20.08.98, RU 2009406 С1; 15.03.94, US 4947923 А; 14.08.90 и др.
Бойлерные котлы подразделяются, в частности, на котлы восходящего и нисходящего типа. При этом стандартный отопительный котел содержит такие основные элементы, как корпус с системой циркуляции воды, средства вдува, газоотвода и вытяжки, топочное устройство и т.д. (см., например, RU 2117879).
На фиг. 1 приводится пример стандартного бойлерного котла восходящего типа с системой сжигания и вытяжным нагнетателем. Как видно из рисунка, стандартный бойлерный котел восходящего типа содержит нагревательную решетку 93а, причем воздух для горения подается извне, а отработанные газы принудительно выводится наружу при помощи вытяжного нагнетателя 20. При работе такого бойлерного котла с задействованным приводом 21 вытяжного нагнетателя 20 лопасти нагнетателя 23, закрепленные на вращающейся оси привода 21, вращаются, в результате чего воздух в камере сгорания А принудительно выводится в магистраль вывода выхлопных газов 60. Вследствие этого внутреннее давление в магистрали вывода выхлопных газов 60 выше атмосферного, в то время как обратное давление воздействует на камеру сгорания А, горелку 30, воздухозаборную магистраль 13 и воздухозаборное устройство 11, в результате чего атмосферный воздух засасывается в воздухозаборное устройство 11 через входные отверстия 1 la, после чего направляется в камеру сгорания А через воздухозаборную магистраль 13 и горелку 30. После этого воздух в принудительном режиме подается в магистраль вывода выхлопных газов 60 при помощи лопастей вытяжного нагнетателя 23 и выводится наружу через выходные отверстия 60а магистрали 60.В вышеуказанном состоянии при впрыскивании топлива из топливной магистрали 70 через форсунку 80а инжектора 80, топливо смешивается с воздухом внутри горелки 30. После этого J образованная в результате газовая смесь подается в камеру сгорания А через отверстия в горелке 30. В этот момент при работающем зажигании (не показанном на фигуре) указанная газовая смесь воспламеняется при подаче ее через отверстия в горелке 30. С другой стороны, когда вода в нагревательной магистрали принудительно циркулируется при помощи циркуляционного насоса 100, порции воды с низкой температурой подаются из нижней части нагревателя (не показанного на фигуре) в теплообменник 93 через входной патрубок для воды 91, после чего возвращается в нижнюю часть нагревателя через выходной патрубок для воды 92. В результате вода с низкой температурой, находящаяся в теплообменнике 93 с нагревательной решеткой 93 а, нагревается до высокой температуры сжигаемым в камере сгорания А газом, а вода с низкой температурой, подаваемая через входной патрубок для воды 91, поступает во внутреннюю часть теплообменника 93 и также нагревается до высокой температуры. После этого нагретая вода возвращается в нижнюю часть нагревателя через выходной патрубок для воды 92. На фиг. 2 приводится другой пример стандартного бойлерного котла восходящего типа с системой сжигания и вытяжным нагнетателем. Как видно из фигуры, стандартный бойлерный котел восходящего типа содержит трубу подачи газа 45, в которую затягивается атмосферный воздух, в то время, как выхлопные газы принудительно вытягиваются при помощи вытяжного нагнетателя 20. При работе привода 21 вытяжного нагнетателя 20 лопасти 23 вытяжного нагнетателя 20, установленные на вращающейся оси привода 21 вращаются, в результате чего воздух внутри вытяжной камеры 50 принудительно подается в магистраль вывода выхлопных газов 60 (см. фиг. 3) через выхлопное отверстие 20а вытяжного нагнетателя 20. Вследствие этого внутреннее давление в магистрали вывода выхлопных газов 60 выше атмосферного давления, в то время, как обратное давление воздействует на вытяжную камеру 50, трубу подачи газа 45, камеру сгбрания 48, воздухозаборную камеру 14 и воздухозаборную магистраль 13, в результате чего атмосферный воздух всасывается в отверстие воздухозаборной магистрали 13 и подается в воздухозаборную камеру 14 непосредственно через указанную магистраль всасывания 13. После этого часть воздуха, поступившая в воздухозаборную камеру 14 поступает непосредственно в камеру сгорания 48 через отверстие воздухозаборной камеры 14, а другая его часть поступает в горелку 30 через трубку Вентури 31 и далее в камеру сгорания 48 через отверстия в горелке 30. После этого воздух, поступивший в камеру сгорания 48, подается в вытяжную камеру 50 через Ъ трубу подачи газа 45 и далее в магистраль вывода выхлопных газов 60 засчет вращения лопастей вытяжного нагнетателя 23, в конечном итоге выводится наружу. В вышеуказанном состоянии при впрыскивании топлива из топливной магистрали 70 через форсунку 80а инжектора 80 в трубку Вентури 31 горелки 30, топливо смешивается с воздухом внутри воздухозаборной камеры 14. После этого образованная в результате газовая смесь подается в камеру сгорания 48 через отверстия в горелке 30. В этот момент при работающем зажигании (не показанном на фигуре) указанная газовая смесь воспламеняется при подаче ее через отверстия в горелке 30. С другой стороны, когда вода в нагревательной магистрали принудительно циркулируется при помощи циркуляционного насоса 100 (см. фиг. 1), порции воды с низкой температурой подаются из нижней части нагревателя (не показанного на фигуре) в водяную камеру 46 теплообменника 40 через входной патрубок для воды 91 (см. фиг. 1), после чего возвращается в нижнюю часть нагревателя через выходной патрубок для воды 92 (см. фиг. 1). В результате вода с низкой температурой, находящаяся в водяной камере 46 теплообменника 40 нагревается до высокой температуры газом, находящимся в камере сгорания 48 и трубе подачи газа 45 после чего возвращается в нижнюю часть нагревателя через выходной патрубок для воды 92. На фиг. 3 приводится еще один пример стандартного бойлерного котла восходящего типа с системой сжигания и вытяжным нагнетателем. Как видно из фигуры, стандартный бойлерный котел восходящего типа содержит трубу подачи газа 45, в которую затягивается атмосферный воздух, в то время, как выхлопные газы принудительно вытягиваются при помощи вытяжного нагнетателя 20. В данном случае воздухозаборное устройство 11 расположено на свободном конце магистрали вывода выхлопных газов 60, а выходные отверстия бОа и входные отверстия Па расположены соответственно на свободном конце магистрали вывода выхлопных газов 60 и на переднем конце внешней части воздухозаборного устройства 11, причем воздухозаборная магистраль 13 соединена с воздухозаборным устройством 11, в результате чего выхлопные газы выводятся наружу, а атмосферный воздух всасывается. На фиг. 4 приводится пример стандартного бойлерного котла нисходящего типа с вытяжным нагнетателем. Как видно из фигуры, стандартный бойлерный котел восходящего типа содержит трубу подачи газа 45, в которую затягивается атмосферный воздух, в то время, как выхлопные газы принудительно вытягиваются при помощи вытяжного нагнетателя 20. При работе привода 21 вытяжного нагнетателя 20 лопасти 23 вытяжного нагнетателя 20, установленные на вращающейся оси привода 21 вращаются, в результате чего воздух внутри ь вытяжной камеры 50 принудительно подается в магистраль вывода выхлопных газов 60 (см. фиг. 3) через выхлопное отверстие 20а вытяжного нагнетателя 20. Вследствие этого внутреннее давление в магистрали вывода выхлопных газов 60 выше атмосферного давления, в то время, как обратное давление воздействует на вытяжную камеру 50, трубу подачи газа 45, инверсионную камеру 47, трубу сгорания 44 и воздухозаборную магистраль 13, в результате чего атмосферный воздух всасывается в отверстие воздухозаборной магистрали 13. После этого часть воздуха, поступившая в воздухозаборную камеру 14 поступает непосредственно в камеру сгорания 48 через отверстие воздухозаборной камеры 14, а другая его часть поступает в горелку 30 через трубку Вентури 31 и далее в трубу сгорания 44 через отверстия в горелке 30. После этого нисходящий поток воздуха в трубе сгорания 44 изменяет направление в инверсионной камере 47 и подается в вытяжную камеру 50 через трубу подачи газа 45. Далее воздух из вытяжной камеры 50 подается в магистраль вывода выхлопных газов 60 засчет вращения лопастей вытяжного нагнетателя 23 и в конечном итоге выводится наружу. В вышеуказанном состоянии при впрыскивании топлива через форсунку 80а инжектора 80 в трубку Вентури 31 горелки 30, топливо смешивается с воздухом внутри воздухозаборной камеры 14. После этого образованная в результате газовая смесь подается в камеру сгорания 48 через отверстия в горелке 30. В этот момент при работающем зажигании (не показанном на фигуре) указанная газовая смесь воспламеняется при подаче ее через отверстия в горелке 30. С другой стороны, вода с низкой температурой, находящаяся в водяной камере 46 теплообменника 40 нагревается до высокой температуры газом, находящимся в трубе сгорания 44, инверсионной камере 47 и трубе подачи газа 45 после чего возвращается в нижнюю часть нагревателя через выходной патрубок для воды 92 (см. фиг. 1). Однако, в стандартном бойлерном котле с вытяжным нагнетателем 20, схематический вид которого приведен на фиг. 1-4, выхлопные газы выводятся наружу при помощи вытяжного нагнетателя 20, в то время как атмосферный воздух забирается засчет создаваемого им обратного давления. Вследствие этого забор воздуха осуществляется не столь же равномерно, как выхлоп (т.е., количество забираемого воздуха меньше ожидаемого засчет трения потока воздуха при прохождении всей системы), и газовая смесь сжигается не полностью, что негативно отражается на тепловом КПД бойлера и экологической обстановке вокруг него. Для решения указанных проблем создан бойлерный котел с системой сжигания, имеющий устройство принудительного забора воздуха 1, как показано на фиг. 5-7, в котором атмосферный воздух всасывается в принудительном режиме при помощи принудительного забора воздуха 1, а выхлопные газы выводятся наружу при заснет обратного давления, создаваемого им. Устройство принудительного забора воздуха 1 включает всасывающий нагнетатель 1Ь, служащий для принудительной подачи атмосферного воздуха в камеру сгорания 48 или трубу сгорания 44, привода 1а, служащего для передачи вращательного движения всасывающего нагнетателя 1Ь, форсунки Id для впрыскивания топлива, подаваемого из топливной магистрали 70, и зажигания (не показанного на фигуре), служащего для зажигания газовой смеси. В стандартном бойлерном котле с системой сжигания атмосферный воздух забирается в принудительном режиме при помощи устройства принудительного забора воздуха 1, в результате чего топливо и газ смешиваются в необходимой пропорции и реализуется полное сжигание газовой смеси, что увеличивает КПД процесса сгорания. Однако, выхлопные газы не выводятся наружу с необходимой эффективностью вследствие трения потока воздуха, в результате чего нагрузка на привод 1а устройства принудительного забора воздуха 1 сильно увеличивается. Следствием этого является необходимость использования устройства принудительного забора воздуха 1 увеличенного размера, которое при работе создает повышенный уровень шума и, следовательно, требует установки глушителя. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА Целью настоящего изобретения является создание бойлерного котла с системой сжигания, имеющего улучшенные характеристики забора воздуха и выхлопа отработанных газов. Для реализации этой и других целей настоящего изобретения используется бойлерный котел с системой сжигания, имеющий воздухозаборную магистраль и магистраль вывода выхлопных газов, служащие для осуществления принудительного заборе воздуха и/или выхлопа отработанных газов при помощи всасывающего нагнетателя, включающего непосредственно нагнетатель, включающий привод и лопасти нагнетателя, закрепленные на вращающейся оси привода и установленные в воздухозаборной магистрали, и служащего для забора атмосферного воздуха, а также вытяжного нагнетателя, закрепленного на вращающейся оси привода и установленного в магистрали вывода выхлопных газов, служащего для принудительного вывода выхлопных газов в атмосферу. Прочие цели, преимущества и подробности устройства и работы бойлерного котла с системой сжигания по настоящему изобретению будут раскрыты в подробном описании предпочтительных вариантом реализации устройства, которое приводится ниже со ссылкой на графический материал, где На фиг. 1-3 приводятся примеры стандартных бойлерных котлов восходящего типа с системой сжигания и вытяжным нагнетателем; На фиг. 4 приводится пример стандартного бойлерного котла нисходящего типа с системой сжигания и вытяжным нагнетателем; На фиг. 5 приводится пример стандартного бойлерного котла восходящего типа с системой сжигания и устройством принудительного забора воздуха; На фиг. 6 приводятся основные компоненты устройства принудительного забора воздуха по фиг. 5; На фиг. 7 приводится пример стандартного бойлерного котла нисходящего типа с системой сжигания и устройством принудительного забора воздуха; На фиг. 8-11 приводятся примеры бойлерных котлов восходящего типа с системой сжигания, а также заборным и вытяжным нагнетателем в соответствии с принципами данного устройства; На фиг. 12 и 13 приводятся примеры бойлерных котлов нисходящего типа с системой сжигания, а также заборным и вытяжным нагнетателем в соответствии с принципами данного устройства. ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ УСТРОЙСТВА Предпочтительный вариант реализации устройства по настоящему изобретению будет рассмотрен ниже подробно со ссылкой на приводимые фигуры. На фиг. 8-11 приводятся примеры бойлерных котлов восходящего типа с системой сжигания, а также заборным и вытяжным нагнетателем в соответствии с принципами данного устройства, а на фиг. 12 и 13 приводятся примеры бойлерных котлов нисходящего типа с системой сжигания, а также заборным и вытяжным нагнетателем в соответствии с принципами данного устройства, причем компоненты, соответствующие приводимым на фиг. 1-7, отмечены соответствующими цифрами и опускаются в описании. v На фиг. 8 приводится пример бойлерного котла восходящего типа с системой сжигания, а также заборным и вытяжным нагнетателем 20 в соответствии с принципами данного устройства. В соответствии с указанными принципами, бойлерный котел восходящего типа с системой сжигания включает нагревающую решетку 93 а, в которую принудительно нагнетается атмосферный воздух, а выхлопные газы принудительно выводятся в атмосферу заборным и вытяжным нагнетателем 20. На фиг. 9 приводится вариант фиг. 8, на котором изображен другой пример бойлерного котла восходящего типа с системой сжигания, а также заборным и вытяжным нагнетателем 20 в соответствии с принципами данного устройства. В соответствии с указанными принципами, бойлерный котел восходящего типа с системой сжигания включает нагревающую решетку 93 а, в которую принудительно нагнетается атмосферный воздух, а выхлопные газы принудительно выводятся в атмосферу заборным и вытяжным нагнетателем 20. На фиг. 10 приводится еще один вариант фиг. 8, на котором изображен другой пример бойлерного котла восходящего типа с системой сжигания, а также заборным и вытяжным нагнетателем 20 в соответствии с принципами данного устройства. В соответствии с указанными принципами, бойлерный котел восходящего типа с системой сжигания включает трубу подачи газа 45, в которую принудительно нагнетается атмосферный воздух, а выхлопные газы принудительно выводятся в атмосферу заборным и вытяжным нагнетателем 20. На фиг. 11 приводится вариант фиг. 10, на котором изображен еще один пример бойлерного котла восходящего типа с системой сжигания, а также заборным и вытяжным нагнетателем 20 в соответствии с принципами данного устройства. В соответствии с указанными принципами, бойлерный котел восходящего типа с системой сжигания включает трубу подачи газа 45, в которую принудительно нагнетается атмосферный воздух, а выхлопные газы принудительно выводятся в атмосферу заборным и вытяжным нагнетателем 20. На фиг. 12 приводится пример бойлерного котла нисходящего типа с системой сжигания, а также заборным и вытяжным нагнетателем 20 в соответствии с принципами данного устройства. В соответствии с указанными принципами, бойлерный котел нисходящего типа с системой сжигания включает трубу подачи газа 45, в которую принудительно нагнетается атмосферный воздух, а выхлопные газы принудительно выводятся в атмосферу заборным и вытяжным нагнетателем 20. Теплообменник 40, используемый в предпочтительных вариантах реализации устройства по настоящему изобретению, включает внешний цилиндрический бак 41 с верхним и нижним отверстиями, закрываемыми соответственно верхней и нижней крышками 42 и 43; трубу , сгорания 44 и набор труб подачи газа 45, расположенные внутри бака 41; водяную камеру 46, реализованную в пространстве между внешним баком 41, верхней и нижней крышками 42 и 43, трубой сгорания 44 и набором труб подачи газа 45 таким образом, что указанная водяная камера находится в замкнутом пространстве вследствие того, что открытые входы и выходы трубы сгорания 44 и набора труб подачи газа 45 проходят через верхнюю и нижнюю крышки 42 и 43; а также инверсионную камеру 47, находящуюся в нижней части нижней крышки 43. В соответствии с принципами данного устройства, при работе теплообменника, в котором соосно одна внутри другой расположены труба сгорания 44 и трубы подачи газа 45, выхлопные газы, поступающие из набора труб подачи газа 45, распределяются для вывода в атмосферу равномерно, что улучшает теплообменную функцию данного узла. На фиг. 13 приводится вариант фиг. 12, на котором изображен еще один пример бойлерного котла нисходящего типа с системой сжигания, а также заборным и вытяжным нагнетателем 20 в соответствии с принципами данного устройства. В соответствии с указанными принципами, бойлерный котел восходящего типа с системой сжигания включает трубу подачи газа 45, в которую принудительно нагнетается атмосферный воздух, а выхлопные газы принудительно выводятся в атмосферу заборным и вытяжным нагнетателем 20. Нагнетатель для забора и вытяжки 20 в соответствии с настоящим изобретением включает привод 21, всасывающий нагнетатель 22, расположенный на вращающейся оси привода 21 и установленный на воздухозаборной магистрали 12 или 13, который служит для принудительного забора атмосферного воздуха, и вытяжной нагнетатель 23, расположенный на вращающейся оси привода 21 и установленный на магистрали вывода выхлопных газов 60, который служит для принудительного вывода отработанных газов. При работе привода 21, всасывающий 22 и вытяжной 23 нагнетатели, расположенные на вращающейся оси привода 21, одновременно вращаются, обеспечивая принудительный забор атмосферного воздуха в воздухозаборную магистраль 12 или 13 соответственно заборным нагнетателем 22 и принудительный вывод выхлопных газов через магистраль вывода выхлопных газов 60 соответственно вытяжным нагнетателем 23. Таким образом, обеспечивается постоянный поток воздуха и газов в воздухозаборной магистрали, магистралях сгорания и выхлопа и максимально экономится мощность привода 21. Как ясно из вышеприведенного описания, бойлерный котел с системой сжигания по настоящему изобретению имеет нагнетатель для забора и выхлопа, при помощи которых принудительно нагнетается атмосферный воздух, а выхлопные газы принудительно выводятся в
атмосферу, так что обеспечивается постоянный поток воздуха и газов в воздухозаборной магистрали, магистралях сгорания и выхлопа и улучшаются рабочие характеристики бойлера.
Кроме того, максимально экономится мощность привода, в результате чего снижается уровень шума, производимый приводом при работе и появляется возможность установки привода меньшей мощности с соответствующим снижением стоимости процесса.