RU2006754C1

RU2006754C1 - Domestic hot-water boiler

Info

Publication number: RU2006754C1
Authority: RU
Inventors: Н.И. Никифоров
Original assignee: Производственное объединение "Брянский машиностроительный завод" им.В.И.Ленина
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1989-10-16
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: hot-water boilers. SUBSTANCE: natural draught domestic hot-water boiler has combustion chamber mounted in bottle with inlet and outlet branch pipes, gas burner, gas flue with gate valve, casing and cover with heat insulation. Combustion chamber and tube bank are arranged in shell of varying section smoothly reducing in way of combustion products. Tube bank is arranged at angle to horizontal plane to ensure proper circulation of water without accumulation of steam-and-air mixture on walls of tubes in boiling. Bottom of combustion chamber having holes over periphery for water supplied from below is connected with bottle through bottom bead. Combustion chamber is connected with shell by means of inlet branch pipe having inlet holes for passage of water. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение касается устройств для обогрева бытовых помещений, в частности водогрейных котлов с естественной тягой на газообразном или твердом топливе, может быть использовано для обогрева любых бытовых помещений, а в сельском хозяйстве - для обогрева теплиц, парников и др. The invention relates to devices for heating domestic premises, in particular boilers with natural draft on gaseous or solid fuels, can be used to heat any domestic premises, and in agriculture for heating greenhouses, hotbeds, etc.

Известны водогрейные бытовые котлы на естественной тяге, например марки АТВ-11,6 производства ПО БМЗ, на газообразном или твердом топливе, содержащие корпус, снабженный водяной рубашкой, в нем расположены топка с дверцей, окном и поддувальной камерой, камеру сгорания с дымоходом, образованную стенкой корпуса и поперечным экраном, подключенным по воде к рубашке, и сообщающуюся на выходе с выхлопным патрубком, в дымоходе установлен продольный оребренный экран, водяная полость которого сообщена с соответствующими полостями рубашки и поперечного экрана, расположенного с наклоном в сторону топки и снабженного оребрением. Эти котлы выбраны за аналог. Known natural-draft boilers for domestic use, for example, ATV-11.6 grade manufactured by BMZ, using gaseous or solid fuels, containing a housing equipped with a water jacket, a firebox with a door, a window and a blower chamber, a combustion chamber with a chimney formed the wall of the body and the transverse screen connected by water to the shirt, and communicating at the outlet with the exhaust pipe, a longitudinal finned screen is installed in the chimney, the water cavity of which is connected with the corresponding cavity of the shirt and across th screen located with an inclination towards the furnace and provided with fins. These boilers are selected for the analogue.

Известен водогрейный котел [1] , который также является аналогом. Known hot water boiler [1], which is also an analogue.

Недостатком указанных котлов является малая интенсификация теплообмена вследствие малой поверхности нагрева и низкой эффективности ее использования, что приводит к высокому КПД надежности котла и повышенному расходу топлива. The disadvantage of these boilers is the small intensification of heat transfer due to the small heating surface and low efficiency of its use, which leads to a high efficiency of boiler reliability and increased fuel consumption.

За прототип предлагаемого водогрейного котла принят водогрейный котел [2] , содержащий корпус с центрально расположенной трубой (камерой сгорания) с дымоходом, в которой размещены турбулизаторы, выполненные в виде системы полых цилиндрических стержней, установленных диаметрально по винтовой линии с переменным, последовательно уменьшающимся по ходу газов угловым смещением на шаг h. Внутренняя полость стержней подключена к водяной рубашке котла, образованной трубой и корпусом. Каждый стержень может быть снабжен наружным винтовым оребрением. В нижней части трубы (камеры сгорания) установлены горелка и колосниковая решетка для работы на твердом топливе. The prototype of the proposed hot water boiler is a hot water boiler [2], comprising a body with a centrally located pipe (combustion chamber) with a chimney, in which turbulators are placed, made in the form of a system of hollow cylindrical rods installed diametrically along a helical line with a variable decreasing in sequence along the course gases angular displacement by step h. The inner cavity of the rods is connected to the boiler water jacket formed by a pipe and a casing. Each rod can be equipped with an external screw fin. In the lower part of the pipe (combustion chamber), a burner and a grate are installed for working on solid fuel.

Недостатками такой конструкции котла являются неинтенсивный теплообмен, низкий КПД, большой расход топлива, большая трудоемкость при изготовлении котла и большой расход топлива в эксплуатации, отнесенные к единице полезно произведенного тепла. The disadvantages of this design of the boiler are non-intensive heat transfer, low efficiency, high fuel consumption, high laboriousness in the manufacture of the boiler and high fuel consumption in operation, referred to the unit of heat generated.

Целью изобретения является экономия топлива и металла, расходуемых на обогрев помещений, осуществляемый с помощью бытовых котлов естественной тяги на газообразном или твердом топливе, а также упрощение в изготовлении и увеличение надежности конструкции. The aim of the invention is to save fuel and metal spent on space heating, carried out using domestic boilers of natural draft on gaseous or solid fuel, as well as simplification of manufacture and increase the reliability of the design.

Для этого в водогрейном бытовом котле на естественной тяге, содержащем камеру сгорания с трубным пучком, установленную в баллоне (корпуса) с входным и выходным патрубками, газовую горелку, газоход с шибером, кожух и крышку с изоляцией, короб газохода и подставку с юбкой, камера сгорания и трубный пучок объединены обечайкой переменного сечения, плавно уменьшающегося по ходу продуктов сгорания, трубный пучок установлен под углом к горизонту, обеспечивающим циркуляцию воды без скапливания паровоздушной смеси на стенках труб при закипании, днищем, снабженным по периферии отверстиями для прохода воды, подводимой снизу, камера сгорания соединяется с баллоном через отбуртовку. To do this, in a natural draft draft domestic boiler containing a combustion chamber with a tube bundle installed in a cylinder (body) with inlet and outlet pipes, a gas burner, a gas duct with a gate, a casing and a lid with insulation, a duct duct and a stand with a skirt, a chamber of combustion and the tube bundle are combined with a variable-section shell, gradually decreasing along the combustion products, the tube bundle is installed at an angle to the horizon, which ensures water circulation without accumulating the vapor-air mixture on the pipe walls during boiling, d looking provided with apertures for circumferentially passage of water supplied from the bottom, a combustion chamber connected to the container through otburtovku.

Кроме того, камера сгорания соединяется с баллоном (корпусом) входным штуцером, имеющим боковые отверстия для прохода воды. In addition, the combustion chamber is connected to the cylinder (body) with an inlet fitting having side openings for the passage of water.

При использовании твердого топлива для крепления колосников в обечайку камеры сгорания вварено кольцо. When using solid fuel for fastening grates, a ring is welded into the side of the combustion chamber.

Такое выполнение камеры сгорания котла обеспечивает скорость продуктов сгорания, близкую к постоянной, с турбулентным характером омывания поверхностей теплообмена в камере и трубном пучке, что создает интенсивный ровный теплообмен, эффективное и быстрое нагревание воды, это повышает КПД, уменьшает расход топлива и расход металла в эксплуатации, отнесенные к единице полезно произведенного тепла, поскольку при интенсивном теплообмене менее мощный котел, т. е. менее металлоемкий, произведет столько же единиц тепла, как более мощный, т. е. более металлоемкий, котел. This embodiment of the combustion chamber of the boiler provides a rate of combustion products close to constant, with a turbulent nature of washing the heat exchange surfaces in the chamber and the tube bundle, which creates intense smooth heat transfer, efficient and rapid heating of water, this increases efficiency, reduces fuel consumption and metal consumption in operation attributed to a unit of useful heat produced, since in case of intensive heat exchange, a less powerful boiler, i.e. less metal-intensive, will produce as many heat units as more powerful, i.e. Leia metal consumption boiler.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый водогрейный котел отличается тем, что камера сгорания и трубный пучок объединены обечайкой переменного сечения, плавно уменьшающегося по ходу продуктов сгорания, трубный пучок установлен под углом к горизонту, обеспечивающим циркуляцию воды, и днищем, снабженным по периферии отверстиями для прохода воды, подводимой снизу, камера сгорания соединена с баллоном через отбуртовку и входным штуцером, имеющим боковые отверстия для прохода воды, а в обечайку камеры сгорания вварено кольцо. Comparative analysis with the prototype shows that the proposed hot water boiler is characterized in that the combustion chamber and the tube bundle are combined by a shell of variable cross section, gradually decreasing along the course of the combustion products, the tube bundle is installed at an angle to the horizon, providing water circulation, and a bottom equipped with holes on the periphery for the passage of water supplied from below, the combustion chamber is connected to the cylinder through the flange and an inlet fitting having side openings for the passage of water, and into the shell of the combustion chamber Renault ring.

Таким образом заявляемый водогрейный котел соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the inventive hot water boiler meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них аналогичные признаки, отличающие данное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art did not allow them to identify similar features that distinguish this solution from the prototype, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 2 показан водогрейный бытовой котел на естественной тяге, общий вид; на фиг. 2 - водогрейный бытовой котел на естественной тяге на твердом топливе с установленной в камере сгорания колосниковой решеткой. In FIG. 2 shows a natural draft hot water boiler, general view; in FIG. 2 - a natural draft solid fuel boiler with a grate installed in the combustion chamber.

Водогрейный котел (см. фиг. 1) состоит из баллона 1 с нижним днищем 2, имеющим входной патрубок 3, установленного на подставке 4, закрытой юбкой 5, в котором смонтирована камера сгорания 6, образованная днищем 7 с обечайкой 8, предназначенной для установки горелки 9 и обечайки 10 переменного сечения с трубами 11 трубного пучка. Баллон 1 состоит из нижнего днища 2 с входным патрубком 3, обечайки 12 и верхнего днища 13 с выходным патрубком 14, снабженным гайкой 15. На обечайку 10 устанавливается газоход 16 с шибером 17 и она закрывается коробом газохода 18. Крышка 19 с изоляцией 20 прижимается к кожуху 21 гайкой 15. Кожух 21 с помощью скоб 22 крепится к баллону 1 и снабжен изоляцией 23. The hot water boiler (see Fig. 1) consists of a cylinder 1 with a lower bottom 2, having an inlet pipe 3 mounted on a stand 4, a closed skirt 5, in which a combustion chamber 6 is formed, formed by the bottom 7 with a shell 8, intended for installation of the burner 9 and shell 10 of variable cross section with pipes 11 of the tube bundle. The cylinder 1 consists of a lower bottom 2 with an inlet pipe 3, a shell 12 and an upper bottom 13 with an output pipe 14 provided with a nut 15. A gas duct 16 with a gate 17 is installed on the shell 10 and it is closed by a duct duct 18. The lid 19 with insulation 20 is pressed against the casing 21 with a nut 15. The casing 21 is fastened to the cylinder 1 using brackets 22 and is provided with insulation 23.

Днище 7 по периферии имеет отверстия 24, через которые вода из нижней полости, образованной днищами 2 и 7, поднимается в верхнюю полость, образованную обечайкой 10 и обечайкой 12 с верхним днищем 13. Для фиксации упоров 25 кожуха 21 подставка снабжена упорами 26. The bottom 7 on the periphery has openings 24 through which water from the lower cavity formed by the bottoms 2 and 7 rises into the upper cavity formed by the shell 10 and the shell 12 with the upper bottom 13. To fix the stops 25 of the casing 21, the support is equipped with stops 26.

Кожух, крышка и юбка могут быть выполнены круглыми или квадратными, что повышает эстетический уровень изделия. Входной патрубок 3 соединяет с помощью сварки днище 7 камеры сгорания 6 и днище 2 баллона 1. The casing, cover and skirt can be made round or square, which increases the aesthetic level of the product. The inlet pipe 3 connects by welding the bottom 7 of the combustion chamber 6 and the bottom 2 of the cylinder 1.

Изобретение может быть использовано для отопления бытовых помещений как газообразным, так и твердым топливом. Для этого (фиг. 2) в обечайке 29 камеры сгорания приваривается кольцо 30, на которое устанавливается колосниковая решетка 31, выполненная из двух частей. В обечайку 29 ввариваются обечайки 32 и 33, в которые устанавливаются дверца зольника 34 и дверца топки 35. The invention can be used for heating domestic premises with both gaseous and solid fuels. For this (Fig. 2), a ring 30 is welded to the ring 29 of the combustion chamber, onto which a grate 31 made of two parts is mounted. Shells 32 and 33 are welded into the casing 29, into which the ash pan door 34 and the furnace door 35 are installed.

Котел работает следующим образом. The boiler operates as follows.

Котел, установленный на подставке 4 в помещении, входным 3 и выходным 14 патрубками соединяется с системой отопления или водоснабжения и заполняется водой, а газовая горелка 9 подключается к газовой сети. Газоход 16 котла должен быть соединен с газоходом здания. После этого необходимо открыть шибер 17, проверить тягу и, убедившись в ее наличии, приступить к розжигу горелки. При сгорании топлива в камере сгорания выделяется тепло, которое продуктами сгорания при омывании ими обечайки переменного сечения и трубного пучка передается через эти поверхности нагрева теплоносителю, вследствие чего в системе отопления устанавливается естественная циркуляция теплоносителя и тепло передается в отапливаемое помещение. Охлажденная вода поступает через входной патрубок 3, из полости между днищами 2 и 7 она проходит через отверстия 24 днища 7 в полость между обечайками 10 и 12, далее вода движется через трубы 11 трубного пучка, при этом нагревается и выходит через выходной патрубок 14. Количество тепла, производимое котлом, регулируется подачей топлива в горелку 9, которая может быть осуществлена автоматически с помощью установки датчика температуры воды. Тяга и избыток воздуха в продуктах сгорания регулируются шибером 17. С целью поддержания на наружных поверхностях котла температуры, не превышающей предельно допустимую, котел закрыт кожухом 21, крышкой 19 с приклеенной изнутри теплоизоляцией 23 и коробом газохода. Для окончания работы котла необходимо загасить горелку, отсоединить котел от газовой сети (краном) и закрыть шибер. The boiler installed on the stand 4 in the room, inlet 3 and outlet 14 pipes connects to the heating or water supply system and is filled with water, and the gas burner 9 is connected to the gas network. The flue 16 of the boiler must be connected to the flue of the building. After this, it is necessary to open the gate 17, check the thrust and, making sure of its presence, proceed with the ignition of the burner. During the combustion of fuel, heat is generated in the combustion chamber, which is transferred by combustion products when they wash the shell of variable cross section and the tube bundle through these heating surfaces to the coolant, as a result of which the natural circulation of the coolant is established in the heating system and heat is transferred to the heated room. Cooled water enters through the inlet pipe 3, from the cavity between the bottoms 2 and 7, it passes through the holes 24 of the bottom 7 into the cavity between the shells 10 and 12, then the water moves through the pipe 11 of the tube bundle, while it is heated and exits through the outlet pipe 14. Number the heat produced by the boiler is regulated by the fuel supply to the burner 9, which can be carried out automatically by installing a water temperature sensor. The draft and excess air in the combustion products are regulated by the gate 17. In order to maintain the temperature on the external surfaces of the boiler not exceeding the maximum permissible temperature, the boiler is closed by a casing 21, a lid 19 with thermal insulation 23 glued from the inside and a duct duct. To end the operation of the boiler, it is necessary to extinguish the burner, disconnect the boiler from the gas network (by crane) and close the gate.

В котле предлагаемой конструкции при прохождении горячих газов вдоль обечайки с плавно уменьшающимся сечением происходит интенсификация теплообмена между продуктами сгорания и поверхностями нагрева, поскольку при этом скорость продуктов сгорания близка к постоянной или возрастает, а вихри, образующиеся в газовой среде за счет изменения направления движения потока у стенок обечайки, создают турбулентный характер омывания, что создает наиболее благоприятные условия для теплообмена. Трубный пучок, размещенный в обечайке переменного сечения под углом, определяющим наилучшую циркуляцию воды в нем, создает дополнительную развитую поверхность интенсивного конвективного теплообмена. Таким образом, на единицу полезного произведенного тепла предлагаемый котел имеет меньшую металлоемкость и меньший расход топлива, т. е. имеет повышенный КПД в сравнении с известными конструкциями. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 832264, кл. F 24 H 1/26, 1978. In the boiler of the proposed design, when hot gases pass along the shell with a gradually decreasing cross section, the heat exchange intensifies between the combustion products and heating surfaces, since the rate of the combustion products is close to constant or increases, and the vortices formed in the gas medium due to a change in the direction of flow the walls of the shell create a turbulent nature of washing, which creates the most favorable conditions for heat transfer. A tube bundle placed in a shell of variable cross section at an angle that determines the best circulation of water in it creates an additional developed surface of intense convective heat transfer. Thus, the proposed boiler has less metal consumption and lower fuel consumption per unit of heat produced, that is, it has an increased efficiency in comparison with the known designs. (56) 1. USSR author's certificate N 832264, cl. F 24 H 1/26, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР N 1112194, кл. F 24 H 1/16, 1983. 2. Copyright certificate of the USSR N 1112194, cl. F 24 H 1/16, 1983.

Claims

1. WATER HOUSEHOLD BOILER on natural draft, comprising a housing and a central shell with upper and lower bottoms, forming a water jacket between themselves, connected to the lower inlet and upper outlet pipes, while a combustion chamber with a burner in communication with the gas duct is located in the shell cavity and equipped with turbulators in the form of a bundle of pipes located transversely and connected to a water jacket, characterized in that, in order to increase efficiency, reduce fuel consumption and metal consumption, the shell of the combustion chamber Nia formed with variable cross section, decreasing gradually towards the gas duct, the tube bundle arranged in rows at an angle to the horizon, while the lower bottom of the sleeve has otburtovku with openings for the passage of water, bonded at their edges to the housing.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that the inlet pipe is fastened to the bottoms of the housing and the shell and is made with holes on the side surface.

3. The boiler according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the shell of the combustion chamber and the burner device are respectively made with an annular protrusion and in the form of a grate, the latter being located on the said protrusion.