НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ВОЗДУХА
FLUID MEDIUM HEATER AND AIR DISTRIBUTOR

Изобретение относится к устройствам для нагревания текучей среды, применяемой для обогрева помещений, имеющих камеру сгорания, приспособленную для сжигания твердого топлива.
В последнее время получили распространение конструкции нагревателей, в которых воздух подается в камеру сгорания через телескопическое устройство с распределителем воздуха, опирающимся на твердое топливо.
Известен отопительный котел по патенту на полезную модель RU 146151, публ. 10.10.2014, МПК F23L 1/00. Отопительный котел содержит цилиндрический корпус, установленный вертикально и включающий камеру сгорания, в стенке которой размещена емкость, заполненная водой. Корпус снабжен отверстием для выхода дыма, отверстиями загрузки топлива и удаления золы, патрубками подвода и отвода теплоносителя. В верхней части корпуса выполнено отверстие, в которое вставлена телескопической конструкции труба подачи воздуха. На свободном конце трубы размещен распределитель воздуха дискообразной формы с отверстиями.
Известен отопительный аппарат верхнего горения по патенту на полезную модель RU 139341, публ. 20.04.2014, МПК F23B 101/00. Аппарат содержит корпус, в котором выполнена камера сгорания, имеются два окна для загрузки топлива и для удаления золы, полость для подачи теплоносителя и отвода его потребителю, устройство для подачи воздуха и распределения его в камере сгорания. Распределитель воздуха соединен с помощью телескопической трубы с камерой для нагрева воздуха. Распределитель воздуха выполнен в виде конусообразного наконечника, в верхней части которого смонтирован полый диск, образующий между собой и внутренней стенкой камеры сгорания кольцевой зазор, в стенках диска выполнены отверстия в виде сопел.
Известен распределитель воздуха твердотопливного отопительного прибора по патенту на изобретение RU 2502019, публ. 20.12.3013, МПК F23L 9/04. Распределитель содержит пластину с отверстием в центре и патрубок. Патрубок установлен на пластине над отверстием в пластине, имеет отверстия в боковой поверхности и снабжен подвижным кольцом с ответными отверстиями. Патрубок другим концом крепится к саморегулирующемуся воздуховоду.
Во всех рассмотренных конструкциях возможна дальнейшая оптимизация потоков воздуха из распределителя для обеспечения большей эффективности нагрева теплоносителя.
Наиболее близким аналогом для заявляемых изобретений является отопительный котел по патенту LT 5542, публ. 26.01.2009, МПК F24H 1/00. Отопительный котел содержит цилиндрический корпус, установленный вертикально и включающий камеру сгорания, в стенке которой размещена емкость, заполненная водой. Корпус снабжен отверстием для выхода дыма, отверстиями загрузки топлива и удаления золы, патрубками подвода и отвода теплоносителя. В верхней части корпуса выполнено отверстие, в которое вставлена телескопической конструкции труба подачи воздуха. На свободном конце трубы размещен распределитель воздуха. Над камерой сгорания размещена камера подогрева воздуха, снабженная устройством для подвода воздуха. Внизу камеры подогрева размещен вход вертикальной телескопической трубы, выход которой расположен в камере сгорания и снабжен распределителем воздуха. Распределитель воздуха содержит муфту для подсоединения к телескопической трубе, к муфте подсоединена горизонтальная пластина, в которой выполнено отверстие, а под отверстием к упомянутой пластине под углом прикреплены две пластины, образующие щель для выхода воздуха.
В данной конструкции также возможна оптимизация потоков воздуха из распределителя для большей эффективности нагрева теплоносителя.
Техническим результатом настоящих изобретений является повышение эффективности нагрева теплоносителя за счет оптимизации потоков воздуха из распределителя.
Нагреватель текучей среды содержит цилиндрический корпус, установленный вертикально, включающий камеру сгорания, в стенке которой размещена емкость, заполненная жидким теплоносителем. Корпус снабжен отверстием для выхода продуктов сгорания топлива, отверстиями загрузки топлива и удаления золы, патрубками подвода и отвода теплоносителя. Над камерой сгорания размещена камера подогрева воздуха, снабженная устройством для подвода воздуха. Внизу камеры подогрева размещен вход вертикальной телескопической трубы, выход которой расположен в камере сгорания; в нижней части телескопической трубы закреплен распределитель воздуха, который содержит муфту для подсоединения к телескопической трубе. К муфте с зазором для выхода части потока воздуха подсоединена горизонтальная пластина, на которой выполнено устройство для формирования движения упомянутой части потока воздуха по спирали в направлении к стенке камеры сгорания. В пластине под муфтой выполнено отверстие, а под отверстием к упомянутой пластине прикреплена полая конусная головка с отверстиями для выхода воздуха.
Повышение эффективности нагрева теплоносителя, который размещен в стенках камеры сгорания, достигается в данной конструкции распределением воздушных потоков из распределителя. Во-первых, достаточной подачей воздуха в камеру сгорания через полую конусную головку с отверстиями. Во-вторых, наличием воздушного потока, который выходит из зазора, расположенного над пластиной распределителя, и направляется вбок к стенкам камеры сгорания. Этот поток закручивается по спирали посредством воздействия на выходящий поток устройства для формирования движения упомянутой части потока воздуха по спирали. Так как воздух из зазора выходит над очагом горения, движущийся по спирали поток более холодного воздуха направляет поток газов сгорания к стенке камеры сгорания для нагрева теплоносителя. Важно, что этот отжимающий поток ввиду спиральности имеет более ламинарный характер. Дополнительным эффектом является направление дымовых газов к стенке камеры сгорания, что предохраняет от излишнего загрязнения систему с распределителем воздуха.
В частности, устройство для формирования движения упомянутого потока воздуха по спирали в направлении к стенке камеры сгорания может быть выполнено в виде, по меньшей мере, двух криволинейных направляющих, закрепленных на пластине.
Для эффективного распределения потоков воздуха, поступающих в зону горения и над зоной горения, зазор между муфтой и горизонтальной пластиной может быть выполнен регулируемым.
Распределитель может быть выполнен с возможностью опоры на топливо, размещенное в камере сгорания. Для этого к упомянутой пластине могут быть прикреплены, по меньшей мере, две горизонтальные трубы, которые выполнены с возможностью опоры своими нижними частями на топливо, расположенное в камере сгорания котла.
В частном случае выполнения телескопическая труба может быть расположена по оси камеры сгорания.
Устройство подвода воздуха, как правило, содержит вентилятор и может содержать регулятор подачи воздуха.
Распределитель воздуха котла твердого топлива содержит муфту для подсоединения к устройству для подачи воздуха. К муфте с зазором для выхода части потока воздуха подсоединена горизонтальная пластина, на которой расположено устройство для формирования упомянутой части потока воздуха по спирали, развернутой примерно в горизонтальной плоскости. В пластине под муфтой выполнено отверстие, а под отверстием в упомянутой пластине прикреплена полая конусная головка конусом вниз. В вершине конусной головки и по боковым сторонам конусной головки выполнены отверстия для выхода воздуха к очагу горения.
В частности, устройство для формирования движения упомянутого потока воздуха по спирали в направлении к стенке камеры сгорания может быть выполнено в виде, по меньшей мере, двух криволинейных направляющих, закрепленных на пластине.
В частном случае конусная головка выполнена из четырех жестко соединенных треугольных пластин, в местах соединения ребер пластин и по боковым сторонам пластин выполнены щелевые отверстия, ориентированные к вершине конусной головки, в вершине конусной головки также выполнено отверстие.
В другом частном случае конусная головка выполнена в виде усеченного конуса с отверстием в вершине конуса, а упомянутые отверстия по боковым сторонам конусной головки выполнены в виде щелевых отверстий, ориентированных вдоль образующих конусной головки.
В частном случае выполнения распределителя качестве средства для подачи воздуха применена полая телескопическая раздвижная труба.
Распределитель может быть выполнен с возможностью опоры на топливо, размещенное в камере сгорания. Например, в распределителе к упомянутой пластине прикреплены, по меньшей мере, две горизонтальные трубы, которые выполнены с возможностью опоры своими нижними частями на топливо, расположенное в камере сгорания котла.
Изобретение поясняется рисунками.
На Фиг. 1 приведена схема нагревателя с распределителем.
На Фиг. 2 представлена конструкция распределителя на виде сбоку, а на Фиг. 3 - на виде сверху в одном варианте исполнения.
На Фиг. 4 представлен чертеж распределителя в аксонометрической проекции.
На Фиг. 5 представлена конструкция распределителя на виде сбоку, а на Фиг. 6 - на виде сверху в другом варианте исполнения.
На Фиг. 7 представлен нагреватель, загруженный твердым топливом.
Нагреватель текучей среды содержит цилиндрический корпус 1, установленный вертикально, включающий камеру сгорания 2, в стенке которой размещена емкость 3, заполненная жидким теплоносителем. Корпус 1 снабжен теплоизоляцией 27, отверстием 4 для выхода продуктов сгорания топлива, отверстиями загрузки топлива 5 и удаления золы 6, патрубками 7 и 8 подвода и отвода теплоносителя. Над камерой сгорания 2 размещена камера 9 подогрева воздуха, снабженная устройством 10 для подвода воздуха. Внизу камеры 9 подогрева размещен вход вертикальной телескопической трубы 11, выход которой расположен в камере сгорания 2; в нижней части телескопической трубы 11 закреплен распределитель воздуха 12, который содержит муфту 13 для подсоединения к телескопической трубе 11. К муфте 13 с зазором 14 для выхода части потока воздуха (Фиг. 2-Фиг. 4) подсоединена горизонтальная пластина 15, на которой выполнено устройство для формирования движения упомянутой части потока воздуха по спирали в направлении к стенке камеры сгорания в виде двух криволинейных направляющих 16. Зазор 14 может регулироваться путем смещения муфты 13 (на рисунках не показано). В пластине 15 под муфтой 13 выполнено отверстие 17. Под отверстием 17 к пластине 15 прикреплена полая конусная головка 18. Конусная головка 18 в частном случае может быть выполнена, как это показано на Фиг 2, Фиг. 4, из четырех жестко соединенных треугольных пластин 19, в местах соединения ребер пластин и по боковым сторонам пластин выполнены щелевые отверстия 20, ориентированные к вершине конусной головки, в вершине конусной головки также выполнено отверстие 21. На пластине также закреплены две горизонтальные трубы 22, которые опираются нижней частью 23 на твердое топливо 24 (Фиг. 7), расположенное в камере сгорания 2 котла.
Распределитель воздуха 12 может быть выполнен иначе (Фиг. 5, Фиг. 6). Горизонтальная пластина 25, подсоединенная к муфте 13 с зазором 14 для выхода части потока воздуха, выполнена круглой. Устройство для формирования движения части потока воздуха, выходящего из зазора 14, выполнено в виде четырех направляющих 26. Горизонтальные трубы 22 закреплены под пластиной 25.
Нагреватель работает следующим образом. В камеру сгорания 2 через отверстие 4 загружается твердое топливо 24 (Фиг. 7), в качестве которого могут применяться дрова, уголь, пеллеты и т.д. Топливо 24, расположенное под распределителем 12, поджигается. Горение топлива поддерживается и регулируется благодаря поступлению воздуха через устройство 10 для подвода воздуха, камеру 9 подогрева воздуха, телескопическую трубу 11 в распределитель 12. Регулировка подачи воздуха может осуществляться через регулировочный элемент (на чертежах не показан), установленный на входе в камеру подогрева 9. Воздух, для подержания горения, поступающий через распределитель 12, прежде всего в зону горения через центральное отверстие 21 и щелевые отверстия 20. Однако важно, чтобы кислород воздуха поступал и в боковые части камеры сгорания 2, в том числе у стенки камеры 2. Для этого служат отверстия, образованные зазором 14 между муфтой 13 и горизонтальной пластиной 15. Однако в данной конструкции воздух поступает в камеру сгорания 2 закрученным по спирали посредством воздействия на выходящий поток устройства для формирования движения воздуха. В первом случае выполнения распределителя 2 (Фиг. 2-Фиг. 4) эту цель выполняют направляющие 16. Поток воздуха распространяется по спирали, и так как он более холодный, поступает в область расположения топлива, и поддерживает там горение. Одновременно этот поток отжимает продукты горения к стенкам камеры сгорания 2, где эти газы отдают тепло через стенку жидкому теплоносителю, проходящему через емкость 3.
В другом варианте выполнения распределителя 12 (Фиг. 5 и Фиг. 6) устройство для формирования движения потока воздуха по спирали выполнено в виде четырех направляющих 26 и работает более эффективно.
Горизонтальные трубы 22, опирающиеся своей нижней частью 23 на топливо 24 (Фиг. 7), обеспечивают опускание распределителя 12 воздуха по мере его сгорания, обеспечивая работу нагревателя при любых видах твердого топлива.
Конструкция нагревателя обеспечивает медленное сгорание твердого топлива, в том режиме, который необходим для поддержания тепла в помещениях. При этом конструкция обеспечивает более полное сгорание топлива при повышенной эффективности его использования за счет повышение эффективности нагрева теплоносителя.