КОТЕЛ ВОДОГРЕЙНЫЙ (ВАРИАНТЫ)
HOT-WATER BOILER (VERSIONS)

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к водонагревательным устройствам и может использоваться для отопления жилых зданий и сооружений.
Известно решение RU 112746 U1 “Котел отопления, работающий на дровах”, МПК F24H 1/00, содержащее корпус с как минимум одной дверцей, патрубки подвода и отвода воды и дымовую трубу, верхнюю, нижнюю, заднюю и боковые стенки корпуса. Стенки дымовой трубы выполнены полыми, при этом внутренние полости вышеуказанных стенок выполнены с возможностью сообщения, как между собой, так и с патрубками подвода и отвода воды. Корпус разделен как минимум одной горизонтальной полой перегородкой на топки, причем перегородка в длину выполнена короче длины корпуса и прикреплена к передней или задней части корпуса, полость перегородки сообщается с полостями в стенках корпуса. Котел содержит как минимум одну вентиляционную трубу, горизонтально прикрепленную к корпусу, предназначенную для подачи воздуха в зону начала горения каждой топки, при этом зона начала горения верхней топки расположена у основания дымовой трубы, а зона горения нижележащей топки расположена вблизи свободного края вышележащей перегородки.
Недостатком этого технического решения является низкая производительность горячей воды, неравномерный теплообмен с водяной рубашкой котла. (RU 112746 U1, http://new.fips.ru).
Известно решение RU 168805 U1 “Водогрейный котел”, МПК F24Н 1/44, содержащее корпус. Внутри корпуса имеется топочная камера и поддувало, закрытые дверцами. Сверху и с боков топочную камеру охватывает водяная рубашка. Водяная рубашка соединена патрубком для подвода холодной воды и патрубком для отвода горячей воды. Между топочной камерой и поддувалом расположена колосниковая решетка, выполненная из нескольких ветвей. Каждая ветвь колосниковой решетки выполнена пустотелой в виде сквозного отверстия по всей длине ветви.
Недостатком этого технического решения является то, что не происходит теплообмен между дымовыводящей трубой и водяной рубашкой котла, невысокий КПД. (RU 168805 U1, http://new.fips.ru).
Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является решение RU 158389 U1 “Водогрейный твердотопливный котел”, МПК F24H 1/00, содержащее корпус, водяную рубашку, выполненную по всему периметру котла, камеру топки, камеру для отвода в дымоход отходящих газов, средство подачи первичного воздуха, средство подачи вторичного воздуха, колосник, патрубки ввода и вывода воды первого контура, включающего водяную рубашку, теплообменник, содержащий два пакета горизонтальных труб. Трубы теплообменника размещены в камере для отвода в дымоход отходящих газов поперек движения отходящих газов и обеспечивают возможность турбулизации потока отходящих газов и дополнительного теплосъема. Кроме того, котел дополнительно содержит камеру дожигания отходящих газов, образованную горизонтальными стенками, отделяющими камеру дожигания от камеры топки и камеры для отвода в дымоход отходящих газов, и имеющую шамотную обмуровку. При этом в камере дожигания расположены инжекторы вторичного воздуха, соединенные с тоннелем подвода вторичного воздуха, выполненным у задней стенки камеры топки и обеспечивающим возможность подачи вторичного воздуха снизу-вверх через камеру топки. В камере дожигания выполнены тоннели-катализаторы из шамотного кирпича. Водогрейный твердотопливный котел дополнительно содержит патрубки ввода и вывода воды второго контура, включающего теплообменник. По меньшей мере часть камеры топки внутри выполнена с шамотной обмуровкой.
Недостатком этого технического решения является сложность конструкции. (RU 158389 U1, http://new.fips.ru).
Сущность изобретения
Задача, на которую направлено заявленное решение, это увеличить производительность горячей воды, повысить КПД водогрейного котла.
Поставленные задачи достигаются за счет увеличения площади нагрева водяной рубашки, что позволит получать больше тепла от газообразных отходов горения топлива, и за счет использования водонаполненного шипа и боковых вертикальных дымоходных карманов, создать равномерный теплообмен с водяной рубашкой котла.
Котел водогрейный во всех вариантах исполнения имеет корпус (1) фиг. 1, 3, 4, топку (2) фиг. 1, зольник (3) фиг. 1, 4, газоход (4) фиг. 1, 3, 4, дымоход (5) фиг. 1, 2, 3, водяную рубашку (7) фиг. 1, 3.
Корпус (1) фиг. 1 выполнен на основе параллелепипеда, с внутренним конструкционным пространством, в котором находятся: топка (2), зольник (3), газоход (4), дымоход (5), водяная рубашка (7). Между корпусом (1) фиг. 1 и водяной рубашкой (7) имеется пространство. К передней стенке (1.1) фиг. 4 корпуса (1) котла на осях присоединяются загрузочная дверца (1.2), дверца для обслуживания (1.3). Нижняя стенка (дно) (1.4) фиг. 4 сопряжена с ножками котла (1.5) фиг. В задней стенке (1.8) корпуса (1) имеется отверстие для патрубка обратного трубопровода (1.6), а в верхней стенке (1.9) корпуса (1) отверстие для патрубка подающего трубопровода (1.7).
Топка (2) фиг. 1 часть котла, в которой сжигают топливо для получения высоконагретых дымовых газов, теплота которых используется для нагрева боковых (2.1) фиг. 4, задней (2.2) стенок топки, газохода (4), дымохода (5) фиг. 3. Тепло с нагретых поверхностей передается жидкому телу в водяной рубашке (7) фиг. 3.
Топка (2) выполнена в виде параллелепипедной камеры, состоящей из боковых (2.1) фиг. 4, задней (2.2) стенок, находится в передней части котла и сопряжена с зольником (3) в нижней части с боковыми стенками (2.1) топки, водяной рубашкой (7), которая выполнена по периметру топочной камеры (2) фиг. 1.
Зольник (3) фиг. 4 бункер, расположенный в нижней части водогрейного котла (под топкой), служит для сбора золы и шлаков, образовавшихся в результате сгорания топлива. Имеет возможность периодической очистки, через дверцу для обслуживания (1.3).
Газоход (4) фиг. 1, 3, 4 канал, образованный элементами поверхностей нагрева водяной рубашки (7) фиг. 3 водогрейного котла, а именно боковыми (2.1) фиг. 4 и задней (2.2) стенками топки (2) фиг. 1, и служит для направления газообразных продуктов сгорания вдоль поверхности нагрева и удаления их в атмосферу через дымоход (5). Газоход (4) фиг. 3 расположен в верхней части корпуса (1) котла, сопряжен с входным (5.1) отверстием дымохода (5).
Дымоход (5) фиг. 1, 2, 3 горизонтально расположенное трубное устройство круглого сечения для отвода продуктов сгорания в атмосферу. Тяга, обеспечивает перемещение массы газа в направлении от входного (5.1) фиг. 3 к выпускному (5.2) отверстию дымохода (5). Дымоход (5) фиг. 3 находится в верхней части корпуса (1) котла, входным отверстием (5.1) сопряжен с газоходом (4). Вокруг внешнего диаметра дымохода (5) по его длине проходит водяная рубашка (7),
Решение по первому варианту включает корпус (1) фиг.1, 3, 4, топку (2) фиг. 1, зольник (3) фиг. 1, 4, газоход (4) фиг. 1, 3, 4, дымоход (5) фиг. 1, 2, 3, и водяную рубашку (7) фиг. 1, 3 дополненную водонаполненным шипом (7.1).
Водонаполненный шип (7.1) фиг. 1, 2, 3 расположен в верхней части топки (2) фиг. 1, сопряжен с задней стенкой (2.2) фиг. 4 топки (2) фиг. 1, а так же с нижней плоскостью водяной рубашки (7) дымохода (5). Торцевая сторона водонаполненного шипа (7.1) фиг. 3, сопряженная с задней стенкой (2.2) фиг. 4 топки (2) фиг. 1 имеет отверстие (7.1.4) фиг. 4 для поступления воды в конструкционное пространство шипа (7.1) фиг. 1 из водяной рубашки котла (7).
При горении топлива в топочной камере (2) фиг. 1 образовавшиеся газообразные отходы горения топлива прогревают воду в водонаполненный шип (7.1), что позволяет быстрее и равномернее прогреть воду в водяной рубашке (7).
Водонаполненный шип (7.1) фиг. 1, 2, 3 в частном случае исполнения может быть выполнен на основе параллелепипеда, с внутренним конструкционным пространством для поступления воды из водяной рубашки (7) фиг. 1 котла.
Еще в одном частном случае исполнения водонаполненный шип (7.1) в нижней плоскости может иметь среднее ребро (7.1.1), которое расположено ниже боковых ребер (7.1.2) по высоте, тем самым образуя две наклонные поверхности (7.1.3) к боковым стенкам (2.1) фиг. 4 топки (2) фиг. 1.
При горении топлива в топочной камере (2) фиг. 1 образовавшиеся газообразные отходы горения топлива рассекаются средним ребром (7.1.1) фиг. 2 и наклонными поверхностями (7.1.3) водонаполненного шипа (7.1) фиг. 1 на два потока, которые движутся по боковым стенкам (2.1) фиг. 3 топки (2) фиг. 1, боковым вертикальным дымоходным карманам (6) фиг. 3, газоходу (4) в дымоход (5) каждый по своей стороне, тем самым равномерно нагревая водяную рубашку (7).
Решение по второму варианту включает корпус (1) фиг.1, 3, 4, топку (2) фиг. 1, зольник (3) фиг. 1, 4, газоход (4) фиг. 1, 3, 4, дымоход (5) фиг. 1, 2, 3, вертикальный дымоходные карманы (6) фиг. 1, 3, водяную рубашку (7) фиг. 1, 3
Вертикальные дымоходные карманы (6) фиг. 3 расположены с боковых сторон (2.1) фиг. 3 у задней стенки (2.2) фиг. 4 топки (2) фиг. 1.
Вертикальные дымоходные карманы (6) фиг. 3 выполненные в трапецеидальной формы в горизонтальном  сечении, как единое целое с боковыми стенками (2.1) топочной (2) фиг. 1 камеры. Газообразные отходы горения топлива проходя через боковые вертикальные дымоходные карманы (6) фиг. 3 отдают тепло стенкам водяной рубашки (7), которая выполнена по боковым (2.1) и задней (2.2) фиг. 4 стенкам топочного пространства (2) фиг. 1. Из газохода (4) фиг. 1 газообразные отходы горения топлива удаляются через дымоход (5) отдавая энергию стенкам дымохода (5) и нагревая воду в водяной рубашке вокруг дымохода (7).
Решение по первому варианту исполнения в частном случае может быть дополнено вертикальным дымоходным карманом (6) фиг. 1, 3.
В таком исполнении при горении топлива в топочной камере (2) фиг. 1 образовавшиеся газообразные отходы горения топлива прогревают водонаполненный шип (7.1) фиг. 1 и движутся по боковым стенкам (2.1) фиг. 3 топки (2) фиг. 1, боковым вертикальным дымоходным карманам (6) фиг. 3, газоходу (4) в дымоход (5) каждый по своей стороне, тем самым равномерно нагревая водяную рубашку (7).
Решение по первому варианту исполнения в частном случае исполнения может быть дополнен водонаполненным шипом (7.1) фиг. 1, 2, 3.
В таком исполнении при горении топлива газообразные отходы горения топлива проходя через боковые вертикальные дымоходные карманы (6) фиг. 3 отдают тепло стенкам водяной рубашки (7), которая выполнена по боковым (2.1) и задней (2.2) фиг. 4 стенкам топочного пространства (2) фиг. 1. Из боковых вертикальных дымоходных карманов (6) фиг. 3 отходы горения топлива проходят над верхней плоскостью водонаполненного шипа (7.1) по газоходу (4), также отдавая тепло нагревая жидкий теплоноситель внутри шипа (7.1) фиг. 1.
Технический результат заключается в большей производительности горячей воды вследствие увеличения площади теплообмена между водяной рубашкой котла и газообразными отходами горения топлива, за счет использования водонаполненного шипа и боковых вертикальных дымоходных карманов, в создании равномерного теплообмена с водяной рубашкой котла.
Краткое описание чертежей:
на фиг. 1 - схематичное изображение твердотопливного водогрейного котла. Изометрическая проекция в частичном разрезе;
на фиг. 2 - схематичное изображение водонаполненного шипа твердотопливного водогрейного котла. Вид спереди;
на фиг. 3 - схематичное изображение боковых вертикальных дымоходных карманов твердотопливного водогрейного котла. Вид сверху;
на фиг. 4 - схематичное изображение твердотопливного водогрейного котла. Продольный разрез;
Краткое описание конструктивных элементов:
1 - корпус;
1.1 - передняя стенка;
1.2 - загрузочная дверца;
1.3 - дверца для обслуживания;
1.4 - нижняя стенка;
1.5 - ножки котла;
1.6 - патрубок обратного трубопровода;
1.7 - патрубок подающего трубопровода;
1.8 - задняя стенка;
1.9 - верхняя стенка;
2 - топка;
2.1 - боковая стенка топки;
2.2 - задняя стенка топки;
3 - зольник;
4 - газоход;
5 - дымоход;
5.1 - входное отверстие дымохода;
5.2 - выпускное отверстие дымохода;
6 - вертикальный дымоходный карман;
7 - водяная рубашка;
7.1 - водонаполненный шип;
7.1.1 - среднее ребро;
7.1.2 - боковое ребро;
7.1.3 - наклонная поверхность;
7.1.4 - отверстие;
Осуществление заявленного решения:
Заявленное решение работает следующим образом. Заявленный котел подключают к системе водяного отопления с естественной или принудительной циркуляцией для теплоснабжения индивидуальных жилых домов и зданий коммунально-бытового назначения. Из системы отопления вода через отверстие для патрубка подающего трубопровода (1.7) фиг. 4 поступает в водяную рубашку котла (7) фиг. 3. Открывают загрузочную дверцу (1.2) фиг. 4 и дверцу для обслуживания (1.3). Через загрузочную дверцу (1.2) фиг. 4 заполняют топку (2) фиг. 1 котла растопочным материалом. Производят розжиг растопочного материала сверху, по завершении закрывают загрузочную дверцу (1.2) фиг. 4 и дверцу для обслуживания (1.3). При горении топлива в топочной камере (2) фиг. 1 образовавшиеся газообразные отходы рассекаются средним ребром (7.1.1) фиг. 2 и наклонными поверхностями (7.1.3) водонаполненного шипа (7.1), нагревая жидкий теплоноситель внутри шипа (7.1), на два потока, которые движутся по боковым стенкам (2.1) фиг. 3 топки (2) фиг. 1, боковым вертикальным дымоходным карманам (6) фиг. 3, газоходу (4) в дымоход (5) каждый по своей стороне, тем самым равномерно нагревая водяную рубашку (7). Водяная рубашка (7) фиг. 3 выполнена по боковым (2.1) и задней (2.2) фиг. 4 стенкам топочного пространства (2) фиг. 1, внешнему диаметру дымохода (5) и в виде водонаполненного шипа (7.1). Вода, нагретая в водяной рубашке (7) фиг. 1, 3 котла поступает через отверстие патрубка обратного трубопровода (1.6) фиг. 4 обратно в систему отопления.