Калорифер

(51)7 24 3/08 НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ(57) Полезная модель относится к конвективным подогревателям воздуха, а именно к калориферам на твердом топливе, используемым для отопления помещений. Калорифер состоит из цилиндрической горизонтально размещенной топочной камеры, боковые стенки которой выполнены из дугообразных труб. Калорифер имеет переднюю торцевую стенку с топочной дверкой, рукояткой обслуживания и механизмом фиксирования, заднюю торцевую стенку с отводным дымоходом, при этом в топочной камере размещены дефлектор и труба с соплами, предназначенными для подачи вторичного воздуха, входные отверстия которых расположены в дугообразных трубах. Полезная модель обеспечивает повышение коэффициента полезного действия, а также безопасность и удобство обслуживания. Для этого топочная камера усовершенствована установкой дополнительного теплообменника, боковые стенки которого выполнены аналогично боковым стенкам топочной камеры, дефлектор, размещенный в топочной камере, упирается на прикрепленные к боковым стенкам опорные элементы с целью создания зазоров для теплового расширения различно нагревающихся деталей, топочная дверка снабжена спиральной торсионной пружиной для закрывания топочной дверки и окном для наблюдения за процессом горения, а рукоятка обслуживания калорифера - спиральной пружины для удобства обращения. 62 Полезная модель относится к конвективным подогревателям воздуха, а именно к калориферам на твердом топливе, используемым для отопления помещений. Калорифер данного типа известен из заявки Е 29 17 125 и состоит из цилиндрической топочной камеры, кожух которой составлен из дугообразных труб, установленных бок о бок с одной и другой стороны топочной камеры, открытых снизу и сверху и выступающих своими нижними и верхними частями за габариты кожуха. Топочная камера имеет в передней торцевой стенке топочную дверку и в задней торцевой стенке дымоход, соединенный с дымовой трубой. От задней стенки почти до передней стенки располагается направляющая пластина (далее дефлектор). Первичный воздух для горения поступает в топочную камеру через регулируемое отверстие в топочной дверке и вместе с дымовыми газами проходит через нижнюю часть топочной камеры под дефлектором и через его переднюю кромку над верхней поверхностью дефлектора в дымоход. Несмотря на достаточно длинный путь дымовых газов в топочной камере, в результате подачи вторичного воздуха увеличивается коэффициент полезного действия калорифера в результате более полного сгорания топлива. Известна также оптимизация процесса горения с подачей вторичного воздуха в калориферах твердого топлива, где в качестве вторичного воздуха используется окружающий (неподогретый) воздух. Вторичный воздух подается через сопла в подходящем для этого месте в поток дымовых газов, где с одной стороны из-за недостатка кислорода страдает полнота горения и где не полностью сгоревшие промежуточные продукты горения склонны к образованию копоти на относительно прохладных стенках топочной камеры, а, с другой стороны, процесс горения перед дымоходом закончен, так что передаваемые подогреваемому воздуху тепловые потоки в дугообразных трубах уменьшены из-за недостаточной температуры дымовых газов от задержки процесса горения. Задачей полезной модели является создание калорифера, обеспечивающего увеличение коэффициента полезного действия путем использования подогретого воздуха в качестве вторичного воздуха и увеличением поверхности теплообмена путем добавления дополнительного теплообменника, либо в виде самостоятельного блока на выходе калорифера,либо в виде встроенного в одно целое с калорифером для более полного использования теплоты, содержащейся в отходящих в дымоход газах, а также повышение удобства и безопасности обслуживания калорифера за счет снабжения топочной камеры дверью, закрывающейся и фиксирующейся под действием спиральной торсионной пружины с одновременным выполнением ручки обслуживания калорифера, существенно ненагревающейся. Дополнительным техническим результатом от использования полезной модели является увеличе 2 ние срока службы калорифера путем существенного уменьшения термических напряжений, а значит, и деформаций в калорифере. Поставленная задача решается тем, что сопла вторичного воздуха образованы в отрезке/отрезках труб(ы), расположенных горизонтально над или перед дефлектором, имеющих свои входные части в дугообразных трубах, расположенных в противоположных стенках топочной камеры, причем входные их части размещены в дугообразных трубах и направлены вниз, а сопла направлены по направлению движения дымовых газов. Конструкция дверки топочной камеры калорифера усовершенствована путем добавления спиральной торсионной пружины и изменением перемещения рукоятки обслуживания, а также приданием топочной дверке способности самофиксации с одновременным уменьшением поверхности теплового контакта рукоятки обслуживания с нагревающимися деталями калорифера и увеличением поверхности теплоотдачи ее окружающему воздуху. Уменьшение термических напряжений внутри калорифера обеспечивается упиранием дефлектора лишь собственным весом на опорные элементы,фиксированные к стенкам калорифера. Конкретный вариант выполнения калорифера изображен на чертежах,где фиг. - 1 - продольный разрез калорифера и теплообменника, расположенного в виде отдельного модуля между калорифером и дымовой трубой фиг. 2 - продольный разрез калорифера и теплообменника, построенного как одно целое с калорифером фиг. 3 - сечение калорифера в месте расположения сопел и трубы подвода вторичного воздуха фиг. 4 А иллюстрирует расположение и конструкцию спиральной торсионной пружины для закрывания дверки топочной камеры фиг. 4 Б иллюстрирует конструкцию ручки обслуживания калорифера с декоративной спиральной пружиной,фиг. 4 В - конструкция и характерные положения механизма закрывания топочной дверки в процессе фиксирования. Топочная камера 1 (фиг. 1 и фиг. 2) представляет из себя горизонтальный цилиндр, кожух которого собран из дугообразных труб 2, расположенных вплотную рядом друг с другом с одной и другой стороны топочной камеры, перпендикулярно оси калорифера, и обхватывающих топочную камеру 1 приблизительно на величину половины периметра каждая. Промежутки между дугообразными трубами 2 наполнены промежуточными деталями 3, выполненными в виде плавного продолжения наружной поверхности дугообразных труб. В нижней части кожуха дугообразные трубы заканчиваются прямыми отрезками 4, расположенными под небольшим углом к горизонтали, направленными вниз и имеющими входные отверстия 5 для входа нагреваемого воздуха. В верхней части кожу 62 ха дугообразные трубы также заканчиваются в виде прямых отрезков 6, расположенных под небольшим углом к горизонтали и направленных вверх, имеющими выходные отверстия 7 для выхода нагретого воздуха. Переднее ограждение топочной камеры представляет из себя переднюю стенку 8 с топочной дверкой 9, в которую встроено регулируемое отверстие 10 для входа первичного воздуха горения. С противоположной стороны топочная камера ограждается задней торцевой стенкой 11, в верхней части которой располагается отводный канал 12 дымовых газов. Под ним перед задней торцевой стенкой располагается дефлектор 13 дымовых газов, боковыми своими сторонами располагающийся между дугообразными трубами 2 и лишь собственным весом опирающийся на опорные элементы 14. Дефлектор 13 располагается перед задней стенкой 11 и не доходит до передней стенки 8, образуя своей свободно висящей передней кромкой 15 перепускное отверстие 16 для дымовых газов, которые под дефлектором направляются вперед и через переднюю кромку 15 дефлектора 13 и по ее верхней поверхности направляются к отводному каналу 12. Сопла 17 для пуска вторичного воздуха горения располагаются, как минимум, в одном отрезке трубы 18, присоединенной к дугообразным трубам 2 для пуска из них подогретого воздуха. Внутри дугообразных труб 2 расположены входные участки 19 трубы 18 направленные вниз и имеющие входные отверстия 20. При горении твердого топлива первичный (холодный) воздух поступает в топочную камеру 1 через регулируемое входное отверстие 10. Воздух для обогревания отопляемого помещения поступает в дугообразные трубы 2 через входные отверстия 5. Так как наружная поверхность дугообразных труб 2 располагается в большей своей частью в топочной камере 1, то дугообразные трубы 2 нагреваются быстро, нагревая воздух внутри них, который в виде конвекционного потока протекает через дугообразные трубы и выходит подогретым через выходные отверстия 7. Образующиеся в процессе горения дымовые газы перед задней стенкой под дефлектором 13 направляются вперед и через переднюю кромку 15 и по верхней поверхности дефлектора в верхней части топочной камеры 1 направляются к отводному каналу 12. В результате совместного влияния разрежения в соплах 17, тяги дымовой трубы и конвективного потока в дугообразных трубах 2 в топочную камеру/ перед или над дефлектором 13 поступает подогретый вторичный воздух, необходимый для догорания не полностью сгоревших промежуточных продуктов. Подогретый вторичный воздух обеспечивает догорание над дефлектором 13, увеличивая температуру верхних частей дугообразных труб за счет догорания не полностью сгоревших промежуточных продуктов и повышая тем самым коэффициент полезного действия калорифера путем увеличения передаваемого количества тепла и одновременного уменьшения склонности к образованию копоти на стенках топочной камеры. Уходящие из топочной камеры в отводный канал 12 газы еще недостаточно горячие, чтобы нагревать воздух отопляемого помещения, увеличивая таким образом коэффициент полезного действия калорифера. С этой целью, согласно настоящей полезной модели, уходящие из топочной камеры газы направляются в теплообменник 21, который по своему устройству боковых стенок подобен калориферу и который может быть расположен либо между топочной камерой и дымовой трубой 22 (фиг. 1), либо быть пристроенным к калориферу (фиг. 2). Для лучшего использования теплоты, содержащейся в дымовых газах, при меньших габаритах теплообменника в нем установлены направляющие пластины 23, предназначенные для направления дымовых газов вниз для более полного использования его теплообменной поверхности, предотвращая накопление в нижней части теплообменника остывших дымовых газов. Для увеличения удобства и безопасности обслуживания калорифера топочная дверка 10 его снабжена спиральной торсионной пружиной 24(фиг. 4 А), а рукоятка для обслуживания калорифера 25 (фиг. 4 Б) оформлена перемещающейся в плоскости, перпендикулярной плоскости самой дверки так,что при горизонтальной установке калорифера и при усовершенствованном фиксирующем механизме топочной дверки обеспечивается закрывание и фиксация топочной дверки калорифера. Фиксирующий механизм топочной дверки, кроме удобства обслуживания, должен обеспечивать и безопасность в условиях отсутствия постоянного наблюдения даже при использовании в качестве топлива различного рода отходов, например древесных опилок, что может быть несущественным для топочной дверки общего назначения. Фиксирующий механизм топочной дверки состоит из рамообразной детали (скобы) 26, прикрепляемой своей левосторонней частью (фиг. 4 В) шарнирно, с возможностью беспрепятственного вертикального перемещения вверх правосторонней своей части 26 а, к боковой стороне дверного проема топочной дверки. Рамообразная деталь 26 имеет предпочтительно круглое сечение. К боковой поверхности топочной дверки жестко крепится кронштейн фиксирующего механизма 27, а к кронштейну при помощи оси 29, расположенной выше рамообразной детали 26, с возможностью вращения - дискфиксирующего механизма 28. Боковая поверхность кронштейна фиксирующего механизма 27 выполнена наклонной 27 а, и по нему скользит правосторонняя часть рамообразной детали 26 а во время закрывания топочной дверки для преодоления участка кронштейна фиксирующего механизма, расположенного выше него. Диск фиксирующего механизма со своими секторообразным вырезом 28 а и выступающей частью 28 для крепления рукоятки обслуживания калорифера 25 и штифтом фиксирования 30, поворотом против часовой стрелки переводится в открытое положение, в котором штифт фиксирования 30, опираясь в установочную часть 27 с кронштейна фиксирующего ме 3 62 ханизма, ограничивает дальнейший поворот против часовой стрелки. При этом секторообразный вырез 28 а находится в положении , изображенном на фиг. 4 В, допуская беспрепятственный выход детали 26 из контакта с диском фиксирующего механизма,т.е. можно открывать топочную дверку. Во время закрывания топочной дверки под влиянием торсионной пружины 24 (или вручную) правосторонняя часть рамообразной детали 26 а скользит вверх по наклонной поверхности 27 а кронштейна фиксирующего механизма 27 в положениеи ударяется по боковой поверхности секторообразного выреза 28 а выше оси 29, сообщая диску фиксирующего механизма вместе с рукояткой для обслуживания калорифера 25 импульс, достаточный для перевода общего центра массы диска 28 фиксирующего механизма и рукоятки для обслуживания калорифера 25 через ось 29, в результате чего образуется силовой момент, поворачивающий диск 28 фиксирующего механизма и рукоятку 25 для обслуживания калорифера по часовой стрелке до опирания выступающей части 28 на установочный участок 27 с кронштейна фиксирующего механизма. В результате описанного рамообразная деталь 26 оказывается в положении , где она контактирует с вертикальной поверхностью кронштейна фиксирующего механизма 27 ниже оси 29. В этом так называемом закрытом положении,учитывая трение при скольжении рамообразной детали 26 по вертикальной поверхности 27 кронштейна фиксирующего механизма 27 и силовой момент, в основном от рукоятки 25 для обслуживания калорифера, открывание топочной дверки под действием влияющих на топочную дверку сил окажется невозможным, в силу чего топочная дверка не может открываться и в результате часто встречающихся взрывов смеси газов при топке древесными опилками, и для открывания топочной дверки приходится диск фиксирующего механизма 28 переводить в открытое положение и затем открывать топочную дверку при помощи рукоятки для обслуживания калорифера 25. Описанный пример не ограничивает количество различных конструктивных вариантов и их можно в пределах приложенной формулы варьировать, пользуясь эквивалентными элементами. С целью повышения удобства обслуживания рукоятка 25 обслуживания калорифера снабжена декоративной спиральной пружиной, прикрепляющейся к рукоятке лишь небольшой контактной поверхностью, вследствие чего теплопередача к ней затруднена и, учитывая повышенную поверхность теплоотдачи окружающему воздуху, обеспечивается низкая температура рукоятки в любых условиях эксплуатации, допускающая обслуживание калорифера без применения перчатки или любого другого теплоизолирующего средства. Конструкция топочной камеры усовершенствована также тем, что дефлектор 13 установлен упирающимся лишь собственным весом на прикрепленные к стенке калорифера опорные элементы 14 с 4 обеспечением достаточных зазоров для теплового расширения, обеспечивая таким образом беспрепятственное тепловое расширение различно нагревающихся конструктивных элементов калорифера, исключая тепловые напряжения и деформации и обеспечивая увеличение как срока службы, так и лучшую сохранность внешнего (товарного) вида калорифера. Конструкция топочной дверки 9 усовершенствована также применением декоративного крупногабаритного окна из жаропрочного стекла, допускающего наблюдение за процессом горения без приоткрывания дверки, неизбежно сопровождающейся нарушением баланса установившегося процесса горения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Калорифер твердого топлива, состоящий из цилиндрической, размещенной горизонтально, топочной камеры (1), боковые стенки которой выполнены из установленных вплотную друг к другу дугообразных труб (2) с выступающими за пределы топочной камеры открытыми расположенными сверху и снизу топочной камеры концами, при этом топочная камера имеет в передней торцевой стенке топочную дверку (9) с рукояткой (25) обслуживания калорифера и фиксирующим механизмом, у верхней части задней торцевой стенки топочной камеры выполнен отводной канал (12) дымовых газов, а в топочной камере (1) от ее задней торцевой стенки (11) до передней торцевой стенки (8) установлен дефлектор (13), перед или над передней кромкой которого,как минимум, на одном отрезке трубы (18) расположены сопла вторичного воздуха (17), причем концы отрезка трубы (18) входными отверстиями направлены вниз и размещены в дугообразных трубах (2) с разной стороны топочной камеры (1), а сопла (17) направлены по направлению движения домовых газов, отличающийся тем, что к топочной камере подсоединен теплообменник (21), боковые стенки которого образованы подобно топочной камере дугообразными трубами (2). 2. Калорифер по п. 1, отличающийся тем, что дефлектор (13) в топочной камере (1) установлен на опорных элементах (14) с обеспечением свободного теплового расширения. 3. Калорифер по п. 1 или 2, отличающийся тем,что топочная дверка снабжена спиральной торсионной пружиной (24) для закрытия топочной дверки. 4. Калорифер по пп. 1-3, отличающийся тем,что он снабжен механизмом (26, 27, 28, 29, 30) для фиксирования или самофиксирования топочной дверки. 5. Калорифер по пп. 1-4, отличающийся тем,что он снабжен окном для наблюдения за процессом горения. 6. Калорифер по пп. 1-5, отличающийся тем,что он снабжен рукояткой (25) обслуживания калорифера с декоративной спиральной пружиной для предотвращения нагревания рукоятки.