РЕГУЛЯТОР ТЯГИ ДЛЯ ОТОПИТЕЛЬНОГО КОТЛА

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использована при эксплуатации отопительных агрегатов, преимущественно газовых отопительных котлов, мощность которых находится в пределах от 5 до 50 киловатт, для регулирования тяги.
Известна, например, конструкция регулятора тяги, которая содержит терморегулятор и расположенный в дымовом патрубке шибер, которые соединены между собой с помощью рычагов, тяг и реечно-шестеренчатого механизма (см. патент России №2002172 «Водогрейный котел», публикация 30.10.1993, бюллетень №39-40). Открываясь или закрываясь, в зависимости от температурного состояния котла и соответственно терморегулятора, шибер увеличивает или уменьшает поперечное сечение дымового патрубка, что и обеспечивает регулирование тяги.
Недостатком регулятора тяги по патенту России №2002172 является сложный и дорогой многозвенный механизм для обеспечения движения шибера от усилия терморегулятора. Сложность механизма вместе с его не очень высокой надежностью и ограниченным сроком работы терморегулятора снижают полезность от изобретения.
Известен также регулятор тяги, в основе которого лежит конструкция с клапаном, биметаллической пластиной и специальным достаточно сложным механизмом, с помощью которого осуществляется передача усилия от биметаллической пластины к клапану, установленному в патрубке для выхода из отопительного агрегата продуктов сгорания (см. патент Украины №57848 "Водогрейный котел", публикация 15.07.2003, бюллетень №7). Передвигаясь, клапан (в описании к патенту №57848 он назван "отбойником") изменяет поперечное сечение патрубка и таким образом регулирует тягу.
Недостатками регулятора тяги по патенту Украины №57848 являются его сложность, высокая стоимость, а также возможные отказы в работе из-за выхода из строя отдельных элементов регулятора.
За ближайший аналог принята конструкция по патенту Украины №41707 "Отопитель" (публикация 17.09.2001, бюллетень №8), предназначенная для
регулирования тяги и представляющая собой цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями (в описании к патенту №41707 он назван "дефлектором"), который надевают на патрубок с косым срезом, предназначенный для выхода продуктов сгорания из отопителя. Такая конструкция, в соответствии с описанием к патенту, уменьшает сопротивление дымовых газов и улучшает тягу.
Но для эффективной работы отопителя необходимо, чтобы конструкция регулятора давала возможность не только улучшать тягу, а и, что даже более важно, уменьшать ее, когда отопитель уже разогрелся и работает в стабильном тепловом режиме. Это необходимо для максимального использования отопителем теплоты продуктов сгорания, прежде чем они с помощью улучшенной тяги будут удалены из отопителя.
Именно невозможность в соответствии с конструкцией регулятора по патенту Украины №41707 обеспечивать уменьшение тяги в отопителе является его серьезным недостатком, поскольку не позволяет отопителю после выхода на стабильные тепловые параметры работать в экономическом режиме.
Целью полезной модели является создание простого по конструкции, эффективного в работе и недорогого в изготовлении регулятора тяги, который можно устанавливать непосредственно на патрубке выхода продуктов сгорания из отопительного котла для достижения с помощью регулирования тяги:
- снижения температуры продуктов сгорания, которые выходят из отопительного котла;
- повышения полноты передачи тепла от продуктов сгорания к теплоносителю;
- экономии топлива;
- повышения коэффициента полезного действия котла.
Поставленная цель обеспечивается изготовлением предложенного в соответствии с полезной моделью регулятора тяги. (см. фигуры 1, 2, 3, 4) в виде металлического цилиндрического типа корпуса с входным и выходным отверстиями, который содержит:
- заборник воздуха 1 с окнами 2 по периметру, предназначенный для забора окружающего воздуха (верхняя часть корпуса);
- стабилизатор 3 с окнами 4 по периметру (обечайка в корпусе), предназначенный для стабилизации направления движения продуктов
сгорания;
- отражатель 5 с его держателями 6, предназначенный для преобразования осевого направления движения продуктов сгорания на направление, огибающее отражатель;
- посадочная горловина 7 с ободком 8, которые предназначены для посадки регулятора тяги на дымовой патрубок отопительного котла.
Работает регулятор тяги для отопительного котла следующим образом.
Разогретые в отопительном котле продукты сгорания, выходя из дымового патрубка котла, попадают через входное отверстие (диаметр "d") посадочной горловины 7 (фиг.3) в регулятор тяги и движутся вверх до столкновения с отражателем 5. Натолкнувшись на отражатель, продукты сгорания огибают его и поднимаются дальше вверх по кольцевому отверстию, внутренняя окружность которого образована отражателем, а внешняя - посадочной горловиной 7 и стабилизатором 3.
Когда продукты сгорания проходят вдоль стабилизатора, силой тяги через окна 2 заборника и окна 4 стабилизатора засасывается окружающий воздух. Температура окружающего воздуха значительно ниже температуры поднимающихся разогретых продуктов сгорания. Благодаря этому окружающий воздух, стремясь опуститься вниз, оказывает на них давление и задерживает их выход из отопительного котла.
Задержка выхода из отопительного котла продуктов сгорания увеличивает продолжительность их контакта с теплоносителем и обеспечивает существенное улучшение передачи температуры теплоносителю от продуктов сгорания. Температура продуктов сгорания на выходе из котла при этом значительно снижается, А это в свою очередь снижает и давление, которое втянутый окружающий воздух оказывал на продукты сгорания, и они свободно выходят из регулятора тяги в трубу.
Далее цикл повторяется - температура поступающих из дымового патрубка в регулятор тяги продуктов сгорания вновь повышается, что опять повышает давление на них втягиваемого окружающего воздуха и вызывает очередное замедление при выходе продуктов сгорания из отопительного котла.
Таким образом, использование предложенного регулятора тяги при работе отопительного котла, постоянно обеспечивает котлу экономичный
пульсационно-циклический характер выхода из него продуктов сгорания.
Важное значение для эффективной работы регулятора тяги имеет удачный экспериментальный подбор соотношений следующих площадей его элементов:
- площади поперечного сечения отверстия посадочной горловины 7;
- площади поперечного сечения кольцевого отверстия, внутренняя окружность которого образована отражателем 5, а внешняя - посадочной горловиной 7 и стабилизатором 3;
- площади поперечного сечения отражателя 5;
- суммарной площади окон заборника воздуха;
- суммарной площади окон стабилизатора.
Так, если площадь поперечного сечения отверстия с диаметром d посадочной горловины принять за единицу площади, то:
- площадь поперечного сечения кольцевого отверстия составит от нее 0,4-0,6;
- площадь поперечного перереза отражателя составит от нее 0,4-0,6;
- суммарная площадь окон заборника воздуха составит от нее 0,4-0,6;
- суммарная площадь окон стабилизатора составит от нее 0,3-0,5. Экспериментально подобранные вышеприведенные соотношения площадей элементов регулятора тяги являются оптимальными и отклонение от них в ту или иную сторону приводит к существенному ухудшению эффекта от регулирования или даже к полной его потере.
Проведенные практические испытания регулятора тяги на отопительном котле "Аппарат отопительный газовый бытовой с водным контуром АОГВ-11,6-3, модель 2210", показали, что температура продуктов сгорания на выходе из дымового патрубка котла снижается со 180-200°С до 40-60°С, а экономия газового топлива при этом достигает 30-35%.
На фигурах 1, 2, 3, 4 чертежей регулятора тяги для отопительного котла изображены:
фиг.1 - вид впереди;
фиг.2 - вид сверху;
фиг.3 - сечение А-А;
фиг.4 - вид снизу.
Обозначения на фигурах:
1 - заборник воздух,
2 - окна заборника;
3 - стабилизатор;
4 - окна стабилизатора;
5 - отражатель;
6 - держатели отражателя;
7 - посадочная горловина;
8 - ободок посадочной горловины;
d - диаметр входного отверстия посадочной горловины.
Предложенная полезная модель "Регулятор тяги для отопительного котла" предназначена в первую очередь для эксплуатации с отопительными котлами мощностью от 5 до 50 киловатт, которые работают на газовом топливе. Однако, учитывая, что по своей конструкции предложенный регулятор тяги вместе с высокой эффективностью намного проще, удобнее и надежнее известных аналогов, он с успехом может быть использован практически в любых конструкциях отопительных агрегатов, независимо от вида предназначенного для них топлива.
Изготовление предложенного регулятора тяги для отопительного котла может быть осуществлено практически на любом металлообрабатывающем предприятии, имеющем листоштамповочное и вальцовочное оборудование.