СПОСОБ ПОДОГРЕВА ЖИДКОСТИ В ОТОПИТЕЛЬНОМ УСТРОЙСТВЕ (ВАРИАНТЫ) И ОТОПИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
METHOD OF HEATING LIQUID IN HEATING DEVICE (VERSIONS) AND HEATING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Группа изобретений относится к области энергетики, к автономным устройствам обогрева промышленных, бытовых и других помещений, печам, а именно к способу подогрева жидкости в отопительном устройстве и отопительному устройству.
Уровень техники
Известен способ подогрева жидкости в отопительном устройстве и отопительное устройство (RU 125680 U1, опубл. 10.03.2013, далее Д1). Отопительное устройство из Д1 содержит корпус со смотровым отверстием, совмещенный с камерой сгорания с радиально смещенными рядами отверстий, теплообменник, выполненный за одно целое с патрубком дымовых газов, причем на корпусе установлен патрубок верхней подачи топлива, под камерой сгорания установлена камера предварительного подогрева воздуха на ножках, в которой расположены отвод перелива в нижней части, воздушная заслонка с фиксатором в боковой части и съемные горелка с двойным дном, радиально смешенными прорезями, вертикальными выступами в верхней части и держатель, причем горелка соединена с камерой сгорания и зафиксирована с помощью держателя, закрепленного на внутренней стенке камеры предварительного подогрева воздуха, при этом теплообменник и патрубок дымовых газов выполнены съемными, а камера сгорания снабжена кожухом с центрирующими лепестками.
Способ или работа отопительного устройства из Д1 заключается в следующем. Дизельное топливо (50-100 мл) заливается в горелку, устанавливается в камеру предварительного подогрева воздуха, центрируется вертикальными выступами в верхней части к камере сгорания и закрепляется держателем. Дизельное топливо поджигается типовой газовой горелкой. Отработанное масло из сосуда Мариотта по медной трубке, обвитой вокруг теплообменника, через патрубок верхней подачи топлива подается в корпус. При этом наблюдение за процессом подачи масла осуществляется через смотровое отверстие. Отработанное масло каплями, в свободном падении, подогреваемое восходящими потоками дымовых газов попадает через камеру сгорания в горелку. Пламя посредством радиально смещенных прорезей закручивается вокруг оси симметрии горелки вихревым потоком, поступающим через камеру предварительного подогрева воздуха.
Воздух так же поступает в камеру сгорания, через лепестки кожуха, подогреваясь при этом. Радиально смещенные ряды отверстий камеры сгорания способствуют дополнительному подкручиванию пламени и полному сгоранию топлива. Дымовые газы, омывая стенки корпуса, поступают в теплообменник и удаляются через патрубок дымовых газов в атмосферу. Твердые остатки горения удаляются через камеру предварительного подогрева воздуха выемкой и очисткой горелки. Регулировка мощности осуществляется подачей отработанного масла из сосуда Мариотта. Регулировка интенсивности горения осуществляется воздушной заслонкой, снабженной фиксатором. Ножки камеры предварительного подогрева воздуха обеспечивают устойчивость автономной отопительной печи и возможность удаления отработанного масла из печи через отвод перелива в случае затухания пламени на первоначальном этапе горения. Двойное дно в горелке, камера предварительного подогрева воздуха, кожух камеры сгорания позволяют создать температуру горения, достаточную для наиболее полного сгорания топлива.
Недостатком указанного способа и отопительного устройства является низкий КПД, так как дымовые газы используются только для подогревания отработанных капель масла и стенок корпуса.
Раскрытие изобретения
Технический результат заключается в постоянной естественной детонации газообразного состояния смеси (или дымовых газов) за счет образования избыточного давления газообразного состояния смеси в камере сгорания. Постоянная естественная детонация газообразного состояния смеси более быстро разогревает печь и быстро подогревает жидкость в водяных рубашках.
Заявленный результат достигается способом подогрева жидкости в отопительном устройстве по первому варианту, включающим следующие этапы: заполнение жидкостью водяной рубашки, подогрев спирали камеры сгорания, подачу топлива в камеру сгорания на раскаленную спираль для его испарения в газообразное состояние смеси и (или до) образования избыточного давления газообразного состояния смеси в камере сгорания и естественной детонации газообразного состояния смеси, выпуск взорвавшейся избыточной смеси из камеры сгорания.
Согласно заявленному способу изобретения по первому варианту подача топлива в камеру сгорания на спираль выполнена вместе с подачей потока воздуха.
Заявленный результат достигается способом подогрева жидкости в отопительном устройстве по второму варианту, включающим следующие этапы: заполнение жидкостью водяной рубашки, подачу подожженного топлива в камеру сгорания на спираль, подогрев спирали подожженным топливом, подачу подожженного топлива на раскаленную спираль для его испарения в газообразное состояние смеси и (или до) образования избыточного давления газообразного состояния смеси в камере сгорания и естественной детонации газообразного состояния смеси, выпуск взорвавшейся избыточной смеси из камеры сгорания.
Согласно заявленному способу изобретения по второму варианту подача подожженного топлива в камеру сгорания на раскаленную спираль выполнена вместе с подачей потока воздуха.
Заявленный результат достигается также отопительным устройством, включающим топливный бак, подсоединенный посредством трубки подачи топлива к корпусу печи, которая содержит камеру сгорания со спиралью, водяную рубашку, передний дымоход и два задних дымохода сброса избыточного давления, причем на каждом заднем дымоходе сброса избыточного давления установлен клапан, выполненный с возможностью сброса, при избыточном давлении и естественной детонации, газообразного состояния смеси, причем в камеру сгорания встроен датчик детонации, датчик пламени и датчик температуры, подключенные к блоку управления, причем на корпусе печи закреплена подсоединенная к баллону с газом автоматическая горелка, которая выполнена с возможностью поджога топлива, которое подается из трубки подачи топлива, в камеру сгорания.
Согласно заявленному отопительному устройству спираль выполнена из металла.
Согласно заявленному отопительному устройству в передний дымоход встроен дополнительно вентилятор с частотным преобразователем, который выполнен с возможностью нагнетания воздуха по направлению внутрь камеры сгорания.
Согласно заявленному отопительному устройству передний дымоход выполнен в виде впускного коллектора.
Согласно заявленному отопительному устройству топливный бак содержит топливный насос.
Согласно заявленному отопительному устройству топливный бак содержит топливный эжектор.
Согласно заявленному отопительному устройству водяная рубашка выполнена вдоль камеры сгорания и одного заднего дымохода сброса избыточного давления.
Согласно заявленному отопительному устройству в автоматическую горелку встроена свеча поджига и катушка зажигания.
Согласно заявленному отопительному устройству в каждый задний дымоход сброса избыточного давления встроен, по меньшей мере, один патрубок отработавших газов, подсоединенный через теплообменный агрегат для охлаждения газов к переднему дымоходу.
Согласно заявленному отопительному устройству патрубок отработавших газов выполнен с встроенным эжектором.
Согласно заявленному отопительному устройству патрубок отработавших газов выполнен с встроенным вентилятором.
Согласно заявленному отопительному устройству автоматическая горелка подключена к блоку управления.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется фигурой отопительного устройства в предпочтительном варианте осуществления.
Осуществление изобретения
На фигуре изображено отопительное устройство, включающее топливный бак 1, подсоединенный посредством трубки подачи топлива 2 к корпусу печи 3, которая содержит камеру сгорания 4 со спиралью 5, водяную рубашку 6, передний дымоход 7 и два задних дымохода сброса избыточного давления 8, причем на каждом заднем дымоходе сброса избыточного давления 8 установлен клапан 9, выполненный с возможностью сброса, при избыточном давлении и естественной детонации, газообразного состояния смеси, причем в камеру сгорания 4 встроен датчик детонации 10, датчик пламени 11 и датчик температуры 12, подключенные к блоку управления 13, причем на корпусе печи 3 закреплена подсоединенная к баллону с газом автоматическая горелка 14, которая выполнена с возможностью поджога топлива, которое подается из трубки подачи топлива 2 в камеру сгорания 4.
Корпус печи может быть выполнен из горизонтально расположенного металлического цилиндрического бака с камерой сгорания и водяной рубашкой и с закрепленными на нем дымоходами. В частном варианте осуществления спереди цилиндрического бака может быть расположен люк с запирающем устройством. На люке имеется трубка подачи топлива, а также при необходимости - трубка подачи отработавших газов, трубка подачи горячей воды, трубка подачи водорода, пара и коллектор для подачи воздуха.
Кроме того, в другом частном варианте автоматическая горелка может быть подключена к блоку управления.
Следует отметить, что в частном варианте осуществления в каждый задний дымоход сброса избыточного давления может быть встроен, по меньшей мере, один патрубок отработавших газов, подсоединенный через теплообменный агрегат для охлаждения газов к переднему дымоходу (расположенный, например, на люке печи), который может быть выполнен в виде впускного коллектора. На впускном коллекторе может быть установлен вентилятор для наддува и указанный выше патрубок отработавших газов. В патрубки отработавших газов встроены эжекторы либо вентиляторы.
Корпус печи устанавливается на вибропоглащающих подставках. В задней части бака установлены вертикально два задних дымохода сброса избыточного давления с выпускными клапанами, которые в свою очередь могут быть установлены в большую трубу, т.е. между дымоходами и большой трубой может располагаться водяная рубашка. К водяной рубашке подключается система отопления. Кроме того, в частном варианте в большой трубе, внутри которой дымоходы сброса избыточного давления с выпускными клапанами, в верхней части имеются две трубки для дополнительной подачи в камеру сгорания горячей воды или пара, также в трубу встроен предохранительный клапан для сброса давления. На всех патрубках подачи топлива, воздуха, отработавших газов, воды и пара установлены запирающие вентили. Все детали изготовлены из высокотемпературного сплава. Для первого запуска установлена на люке печи устройство поджига или автоматическая горелка.
Согласно данному изобретению было обнаружено, что внутри камеры сгорания печи происходит не горение топлива, а взрыв (детонация), за счет чего уменьшается время нагрева жидкости.
Принцип работы отопительного устройства заключается в заявленном способе по первому варианту, включающем следующие этапы: заполнение жидкостью водяной рубашки, подогрев спирали камеры сгорания, подачу топлива в камеру сгорания на раскаленную спираль для его испарения в газообразное состояние смеси и образования избыточного давления газообразного состояния смеси в камере сгорания и естественной детонации газообразного состояния смеси, выпуск взорвавшейся избыточной смеси из камеры сгорания.
В частном варианте осуществления после указанных выше этапов заявленный способ по первому варианту может включать следующие этапы: отключение подогрева спирали камеры сгорания после серии постоянных взрывов или детонаций, возврат части взорвавшейся газообразной смеси на повторную переработку в камеру сгорания.
Принцип работы отопительного устройства заключается в заявленном способе по второму варианту, включающем следующие этапы: заполнение жидкостью водяной рубашки, подачу подожженного топлива в камеру сгорания на спираль, подогрев спирали подожженным топливом, подачу подожженного топлива на раскаленную спираль для его испарения в газообразное состояние смеси и образования избыточного давления газообразного состояния смеси в камере сгорания и естественной детонации газообразного состояния смеси, выпуск взорвавшейся избыточной смеси из камеры сгорания.
В частном варианте осуществления после указанных выше этапов заявленный способ по второму варианту может включать следующие этапы: подачу не подожженного топлива в камеру сгорания на спираль (т.е. отключение подогрева спирали камеры сгорания) после серии постоянных взрывов или детонаций, возврат части взорвавшейся газообразной смеси на повторную переработку в камеру сгорания.
Далее описан более подробный принцип работы отопительного устройства. Водяные рубашки заполняются жидкостью (водой). После подаем топливо и включаем устройство поджига (автоматическую горелку) печи, включаем вентилятор наддува воздуха (в частном варианте отопительного устройства), происходит нагрев металлической спирали внутри камеры сгорания. Топливо, капая на горячую спираль, испаряется и превращается в газообразное состояние. За счет удаленного расположения от люка задних дымоходов сброса избыточного давления образовывается избыточное давление в камере сгорания и газообразное состояние смеси (или газовоздушная смесь) взрывается.
Наличие двух задних дымоходов сброса избыточного давления позволяет заявленному отопительному устройству производить больше детонаций газообразного состояния смеси, так как давление в задних дымоходах разное во время работы отопительного устройства, что приводит к детонации то в одном заднем дымоходе сброса избыточного давления, то в другом.
Взорвавшаяся смесь, в частном варианте осуществления, выходит через задние дымоходы сброса избыточного давления и часть смеси поступает через патрубки отработавших газов на повторную переработку в корпус печи, что дополнительно будет влиять на заявленный результат, заключающийся в постоянной естественной детонации газообразного состояния смеси (или дымовых газов) за счет образования избыточного давления газообразного состояния смеси в камере сгорания.
Когда отопительное устройство (печь) начало работу, т.е. пошла цепная реакция или определенная периодичность взрывов (детонаций), датчики (датчик детонации, датчик пламени и датчик температуры) фиксируют это, передают блоку управления и автоматическая горелка отключается (либо ее отключают в ручном режиме) и происходит работа отопительного устройства в автоматическом режиме, так как серия постоянных взрывов (детонаций) не дает остыть спирали. Необходимо контролировать уровень топлива и его подачу для нужной температуры жидкости в системе отопления.
Заявленное отопительное устройство работает на любом виде жидкого топлива.