КОТЕЛ ВОДОГРЕЙНЫЙ

Заявленная полезная модель относится к устройствам для нагрева воды и может быть использована в отопительной технике и для горячего водоснабжения.
Известен, выбранный в качестве ближайшего аналога, аппарат для нагрева жидкости, содержащий патрубок подвода газа с установленным на нем автоматическим блоком управления подачей газа и соединенным с газовой горелкой, снабженной воспламенительным устройством и установленной в верхней части камеры сгорания, образованной цилиндрическим кожухом, расположенном в корпусе и сообщенным с ним, при этом корпус снабжен трубой выпуска продуктов сгорания, кроме того, в зазоре между образующей кожуха и внутренней поверхностью корпуса, вокруг кожуха, расположен трубопровод, выполненный в виде спирали, с которым сообщен термостат, который, в свою очередь, соединен с блоком управления подачей газа (Патент Франции на изобретение №2404811, кл. МПК F23C 3/00, опубл. 27.04.1979 г.)
Расположение газовой горелкой в верхней части камеры сгорания позволяет использовать указанный аппарат при большом давлении подачи газа, сопровождаемом интенсивным горением, в противном случае будет происходить нагрев только верхней части камеры сгорания.
Выделяемая при горении газа теплота, затрачивается на нагрев цилиндрического кожуха, затем происходит процесс теплообмена между камерой сгорания и воздуха между камерой сгорания и внутренней поверхностью корпуса, а вслед за этим происходит теплообмен между нагретым воздухом и трубопроводом, выполненном в виде спирали, а также с жидкостью находящейся в трубопроводе. Однако, часть теплоты при этом теряется за счет того, что корпус снабжен трубой выпуска продуктов сгорания.
Расположение термостата на трубопроводе, выполненном в виде спирали, позволяет регулировать температуру жидкости только в пределах указанного аппарата, при этом не учитывается температура жидкости поступающий в магистрали горячего водоснабжения и отопительной системы.
Недостатком указанного аппарата является то, что теплота выделяемая при горении газа используется не рационально, кроме того, в нем регулирование температуры осуществляется путем полного прекращения горения газа и повторным воспламенением газа в горелке, что приводит к быстрому изнашиванию воспламенительного устройства, кроме того, отсечение подачи газа в газовую горелку происходит только в том случае, если температура воды превысит предельно допустимое значение.
Техническим результатом, который может быть получен в заявленной полезной модели, является создание котла водогрейного с максимально эффективным использованием теплоты выделяемой при горении газа, при максимально безопасной эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что в котле водогрейном, содержащем трубу выпуска продуктов сгорания, патрубок подвода газа с установленным на нем автоматическим блоком управления подачей газа, который соединен с термостатом, газовую горелку соединенную с патрубком подвода газа, снабженную воспламенительным устройством и установленную в камере сгорания, которая размещена в корпусе, газовая горелка размещена в нижней части камеры сгорания, верхняя часть которой соединена с, по меньшей мере, одним газоходом, на камере сгорания установлен теплообменник, внутри которого размещен газоход, сообщенный с трубой выпуска продуктов сгорания через дымосборник, который размещен в верхней части корпуса, на внутренней поверхности дымосборника установлен датчик тяги, соединенный с автоматическим блоком управления подачей газа, при этом теплообменник снабжен патрубком подачи воды в систему отопления и патрубком подачи воды из системы отопления, сообщенными с отопительной системой, а также двумя патрубками, сообщенными с системой горячего водоснабжения, а блок управления подачей газа соединен с термогенератором и термопарой, расположенными в воспламенительном устройстве, термостатом предельного нагрева, размещенном на внешней поверхности патрубка подачи воды в систему отопления и соединенным с термостатом, при этом датчик термостата размещен в теплообменнике, а корпус снабжен термометром, сообщенным с внутренней полостью теплообменника, кроме того, теплообменник снабжен, по меньшей мере, одним патрубком для слива жидкости.
Заявленная полезная модель поясняется при помощи чертежей приведенных на фиг.1, 2, 3, 4.
При этом на фиг.1 представлен общий вид котла водогрейного;
на фиг.2 представлен котел водогрейный в разрезе;
на фиг.3 представлена схема управления котлом водогрейным;
на фиг.4 представлено воспламенительное устройство.
На фиг.1, 2, 3, 4 приняты следующие обозначения:
патрубок 1 подвода газа;
автоматический блок 2 управления подачей газа;
термостат 3;
датчик 4 термостата 3;
корпус 5;
газовая горелка 6;
термометр 7;
воспламенительное устройство 8;
камера 9 сгорания;
труба 10 выпуска продуктов сгорания;
дымосборник 11;
теплообменник 12;
датчик 13 тяги;
патрубок 14 подачи воды в систему отопления;
патрубок 15 подачи воды из системы отопления;
патрубок 16 подачи воды в систему горячего водоснабжения;
патрубок 17 подачи воды из системы горячего водоснабжения;
термогенератор 18;
термопара 19;
термостат 20 предельного нагрева;
патрубок 21 для слива жидкости;
свеча 22 пьзорозжига;
воспламенитель 23.
Заявленный котел водогрейный состоит из корпуса 5 в нижней части которого размещена камера 9 сгорания, а в ее нижней части установлена газовая горелка 6, снабженная воспламенительным устройством 8. На камере 9 сгорания установлен теплообменник 12, внутри которого размещен газоход (на фиг.1-4 не показан), сообщенный с трубой 10 выпуска продуктов сгорания через дымосборник 11. Верхняя часть камеры 9 сгорания соединена с газоходом. Дымосборник 11 размещен в верхней части корпуса 5, а на внутренней поверхности дымосборника 11 установлен датчик тяги 13, соединенный с автоматическим блоком 2 управления подачей газа.
Теплообменник 12 снабжен патрубком 14 подачи воды в систему отопления и патрубком 15 подачи воды из системы отопления, сообщенными с отопительной системой, а также двумя патрубками, сообщенными с системой горячего водоснабжения, один из которых является патрубков 16 подачи воды в систему горячего водоснабжения, а другой - патрубоком 17 подачи воды из системы горячего водоснабжения. Кроме того, теплообменник 12 снабжен, по меньшей мере, одним патрубком 21 для слива жидкости, который предназначен для полного удаления воды из теплообменника 12 при его ремонте или при проведении профилактических работ.
Корпус 5 снабжен термометром 7, сообщенным с внутренней полостью корпуса 5.
Газовая горелка 6 соединена с патрубком 1 подвода газа, на котором установлен автоматический блок 2 управления подачей газа. Автоматический блок 2 управления подачей газа соединен с термогенератором 18 и термопарой 19, расположенными в воспламенительном устройстве 8. На внешней поверхности патрубка 14 подачи воды в систему отопления размещен термостат 20 предельного нагрева. Такое расположение термостата 20 предельного нагрева позволяет контролировать температуру части воды, имеющей максимальную температуру. На внешней поверхности теплообменника 12 размещен термостат 3, соединенный с термостатом 20 предельного нагрева. Внутри теплообменника 12 размещен датчик 4 термостата 3. Автоматический блок 2 управления подачей газа, соединенным с термостатом 3.
Воспламенительное устройство 8, представленное на фиг.4, состоит из воспламенителя 23, на котором установлена термопара 19, свечи 22 пьзорозжига, электроды которой направлены на выходную часть воспламенителя 23, и термогенератора 18, установленного в непосредственной близости от воспламенителя 23.
Котел водогрейный работает следующим образом.
Перед началом работы котла водогрейного в теплообменник 12 через патрубок 15 подачи воды из системы отопления, заливается вода из отопительной системы.
При включении котла водогрейного автоматический блок 2 управления подачей газа блокирует подачу газа из патрубка 1 подвода газа на газовую горелку 6 и подает газ на воспламенитель 23. Одновременно автоматический блок 2 управления подачей газа включает свечу 22 пьзорозжига. После того как газ в воспламенителе 23 разгорится, автоматический блок 2 управления подачей газа получит об этом сигнал от термопары 19 и выключит свечу 22 пьзорозжига. При этом термогенератор 18 начинает нагреваться, вырабатывая электрическое напряжение. Термогенератор 18 является независимым источником электрической энергии для питания автоматического блока 2 управления подачей газа. После того, как напряжения в термогенераторе 18 будет достаточно чтобы открыть клапан газовой горелки 6, автоматический блок 2 управления подачей газа откроет указанный клапан и газ начнет подаваться на газовую горелку 6, воспламенившись от пламени на воспламенителе 23.
Горящий газ от газовой горелки 6 поступает в камеру 9 сгорания и горит в ней, превращаясь в продукты сгорания. Затем продукты сгорания поступают в газоход, где происходит теплообмен между продуктами сгорания и внутренними поверхностями газохода. После выхода из газохода, продукты сгорания проходят через дымосборник 11 и далее в трубу 10 выпуска продуктов сгорания. Из трубы 10 продукты сгорания уходят в атмосферу.
Нагретый в процессе теплообмена с продуктами сгорания, газоход отдает тепло, заполняющей внутреннюю полость теплообменника 12 воде. Вода, нагреваясь, поступает через патрубок 14 подачи воды в систему отопления в отопительную систему, а остывшая вода отопительной системы через патрубок 15 подачи воды из системы отопления снова заполняет внутреннюю полость теплообменника 12 и процесс перехода нагретой воды в отопительную систему, а охлажденной воды в теплообменник 12 повторяется. Таким же образом, нагретая вода из теплообменника 12 поступает через патрубок 16 подачи воды в систему горячего водоснабжения в систему горячего водоснабжения, а остывшая вода из системы горячего водоснабжения через патрубок 17 подачи воды из системы горячего водоснабжения поступает в теплообменник 12.
При достижении температуры воды в внутри корпуса 5 котла 90°С, термостат 3 подает сигнал о том, что температура воды внутри корпуса 5 превысила предельно допустимое значение на автоматический блок 2 управления подачей газа, который отключает подачу газа из патрубка 1 подвода газа на газовую горелку 6.
В случае выхода из строя термостата 3 или ошибочной настройки термостата 3 на температуру выше 90°С, термостат 20 предельного нагрева обеспечивает автоматическое предохранительное отключение подачи газа на газовую горелку 6. При достижении температуры воды в корпусе 5 котла 93°С-100°С, термостат 20 предельного нагрева, соединенный с датчиком 4 термостата 3, подает сигнал о достижении критической температуры на автоматический блок 2 управления подачей газа, который отключает подачу газа из патрубка 1 подвода газа на газовую горелку 6. При понижении температуры воды в корпусе 5 на 25-30°С, блок 2 управления подачей газа автоматически возобновляет подачу газа на газовую горелку 6 и она загорается от пламени воспламенителя 23.
При отсутствии тяги в дымосборнике 11 датчик 13 тяги подает сигнал об отсутствии тяги в дымосборнике 11 на автоматический блок 2 управления подачей газа, который отключает подачу газа из патрубка 1 подвода газа на газовую горелку 6. Датчик 13 тяги выполнен в виде биметаллической пластина с микровыключателем. При отсутствии тяги, электрическая емкость пластины изменяется и микровыключатель подает сигнал об отсутствии тяги в дымоходе 11 на автоматический блок 2 управления подачей газа, при этом автоматический блок 2 управления подачей газа получает сигнал об отсутствии тяги в дымоходе 11 и отключает подачу газа из патрубка 1 подвода газа на газовую горелку 6.
Если во время работы котла водогрейного произойдет непроизвольное погасание пламени на газовой горелке 6 и воспламенителе 23, то термопара 19, установленная в воспламенительном устройстве 8, при отсутствии процесса горения, охлаждается, при этом автоматический блок 2 управления подачей газа получает сигнал об охлаждении термопары 19 и отключает подачу газа из патрубка 1 подвода газа на газовую горелку 6.
Пользователь сам может вручную прекратить работу котла отопительного, воспользовавшись термометром 7 сообщенным с внутренней полостью теплообменника 12, и определив, что температура воды в теплообменнике 12 достаточна для нормального функционирования человека.
Таким образом, за счет введения в котел водогрейный теплообменника, термопары, термостата предельного нагрева и датчика тяги, теплота, выделяемая при горении газа будет использоваться максимально эффективно, при максимально безопасной эксплуатации котла водогрейного.