Теплообменник водогрейного котла

Область техники
Заявляемое техническое решение относится к области теплообменного оборудования и предназначено для использования в водогрейных котлах, применяемых для отопления жилых домов, зданий коммунального бытового производственного назначения, имеющих систему отопления с водяным контуром.
Уровень техники
Среди теплообменников водогрейных котлов, известна, например, группа теплообменников (патент РФ № 2477824 на изобретение, МПК F24H1/40, 20.03.2013, [1]; патент РФ № 159835 на полезную модель, МПК F24H1/00, 20.02.2016, [2]; патент РФ № 184599 на полезную модель, МПК F24H1/00, F28F1/00, 31.10.2018 [3]). Как и в заявляемом техническом решении каждый из указанных аналогов [1-3] содержит оребренные трубы.
У аналогов [1-3] теплообменник выполнен цельным и расположен в корпусе водогрейного котла над горелками топки.
Также известен теплообменник котла отопительного водогрейного (патент РФ № 108567 на полезную модель, МПК F24H1/00, 20.09.2011, [4]). Как и в заявляемом техническом решении, указанный аналог [4] выполнен секционным и содержит оребренные трубы.
У аналога [4] чугунные секции имеют боковые ребра и игольчатые теплообменные поверхности, образующие конвективные газоходы для прохода раскаленных дымовых газов. При этом чугунные секции теплообменника соединены между собой герметично конусными ниппелями и зафиксированы шпильками-стяжками.
Теплообменник [4] расположен в корпусе водогрейного котла над горелками топочной камеры. С топочной камерой сообщен дымосборочный коллектор.
Указанный аналог [4] является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемому техническому решению. Поэтому он принят в качестве прототипа.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении или использовании технического решения является сложность соединения секций теплообменника между собой и с корпусом водогрейного котла.
У аналогов [1-3] недостатком цельной конструкции теплообменника является высокая трудоемкость ремонта. В случае необходимости замены теплообменника необходимо привлекать высококвалифицированный рабочий персонал и грузоподъемные механизмы. Масса теплообменника не позволяет заменить его при выходе из строя, используя только силу человека. При этом отводы аналогов [1-3] выполнены цельными изогнутыми под углом 180° или сваренными из двух отводов с углами 90°, что требует для ремонта привлечения квалифицированного сварщика.
У прототипа [4] соединение секций теплообменника конусными ниппелями целесообразно при небольших диаметрах труб. При этом неизвестно как соединены секции теплообменника с корпусом котла.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является упрощение соединения секций теплообменника с корпусом котла и между собой.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что теплообменник водогрейного котла содержит секции с трубами. При этом каждая секция содержит горизонтальные трубы, которые закреплены с двух сторон в рамах, которые скреплены между собой и с корпусом крепежными элементами. При этом трубы секций соединены между собой разъемным фланцевым соединением, причем соединенные фланцы труб поджаты двумя полухомутами и затянуты резьбовым соединением. Кроме того, между фланцами зажато уплотнительное кольцо.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Уплотнительное кольцо преимущественно выполнено из термостойкой резины.
Каждая секция содержит по крайней мере две оребренные трубы.
Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показан общий вид водогрейного котла; на фиг. 2 - водогрейный котел с верхним покрытием; на фиг. 3 - водогрейный котел (вид на заднюю плиту); на фиг. 4 - секция теплообменника; на фиг. 5 - соединение секций теплообменника между собой; на фиг. 6 - соединение полухомутов фланцев.
Осуществление технического решения.
Предлагаемый теплообменник (1) размещен в водогрейном котле (фиг. 1), который содержит корпус (2) и расположенную в нем топку с горелками (не показано). Также у котла имеются стабилизаторы тяги, дымоход (не показано) и дренажная система.
Корпус (2) котла содержит переднюю плиту (3), заднюю плиту (4) (фиг. 2), боковые стенки (5) и верхнее покрытие (6) (фиг.3). В верхней части корпуса (2) расположен дымоход (7).
Горелки расположены в нижней части топки (не показано) и подключены к газовой рампе (8), расположенной на передней плите (3).
Теплообменник (1) выполнен секционным. Со стороны входа теплоносителя теплообменник (1) соединен с патрубком подачи (9) и со стороны выхода - к патрубку отвода (10). Выполнение теплообменника (1)
секционным дает возможность, не прикладывая больших физических усилий для съема секции, поменять вышедшую из строя трубу.
Каждая секция (фиг. 4) содержит по крайней мере две горизонтальные оребренные трубы (12), которые расположены друг над другом. Трубы (12) каждой секции закреплены с двух сторон в рамах (13), которые скреплены между собой и на корпусе (2) и крепежными элементами. В отличие от прототипа [4], наличие рам (13) позволяет упростить соединение секций с корпусом (2) котла и между собой.
Верхние и нижние ряды труб (12) соединены перемычкой (11) (фиг. 2).
Трубы (12) секций соединены между собой разъемным фланцевым соединением (фиг. 5). Между фланцами (14) зажато уплотнительное кольцо (16), располагаемое в канавке (17). Уплотнительное кольцо (16) выполнено из термостойкой резины.
Соединенные фланцы (14) труб (12) поджаты двумя полухомутами (15) и затянуты с помощью резьбового соединения (фиг. 6), которое содержит оси (18) и шпильку (19) с гайкой (20). Полухомуты (15) шарнирно соединены осями (18) между собой и с одной стороны поджаты шпилькой (19) с навернутой на нее гайкой (20).
Реализация заявляемого технического решения не ограничивается приведенным выше примером.
Описание работы
Теплоноситель через патрубок подачи (9) поступает в трубы (12) теплообменника (1). Теплоноситель, проходя через нижний ряд труб (12), подается через перемычку (11) на верхний ряд труб. Нагрев теплоносителя происходит за счет горения в топке газообразного топлива (природный газ, сжиженный газ), который подается через горелку. Дымовые газы омывают трубы (12) и далее уходят из топки через дымоход (7). Нагретый теплоноситель подается через патрубок отвода (10) в систему отопления.
При выходе из строя одной из оребренных труб (12) секции теплообменника (1) отсоединяют друг от друга. Затем при помощи слесарных инструментов и ключей разъединяют трубы (12). После этого, секция с дефектной трубой (12) легко вынимается из котла и заменяется новой секцией. Сборка происходит в обратной последовательности.
Промышленная применимость
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в тех областях техники, где необходим нагрев теплоносителя.