RU2625367C1

RU2625367C1 - Hot-water boiler

Info

Publication number: RU2625367C1
Application number: RU2016117392A
Authority: RU
Inventors: Леонид Самуилович ГЕФЕН; Алексей Сергеевич ОРЕХОВ
Original assignee: Акционерное Общество 'Центргазсервис'
Priority date: 2016-05-05
Filing date: 2016-05-05
Publication date: 2017-07-13

Abstract

FIELD: heating system.

SUBSTANCE: hot-water boiler is characterized by the presence of a heat exchanger, which is formed by separate flow-through pipes in one direction. Each tube has an elongated cross-section, the elongated sides of which define the oblong heat exchange surfaces opposite to each other, one of which faces the burner and the other towards the side wall of the boiler body. In this case, the tubes are arranged such that the elongated heat exchange surface of each tube facing the burner is at least partially overlapped by an adjacent tube. The heat exchange surface of each tube facing the burner and the adjacent tube of its heat exchange surface facing the side wall of the housing form a continuous passageway for the passage of flue gases from the combustion chamber to the circumferential flue gas duct formed between the heat exchanger and the side wall of the boiler body.

EFFECT: increasing the thermal capacity and simplicity of maintenance.

3 dwg

Description

Изобретение относится к водогрейным котлам для нужд отопления и горячего водоснабжения объектов коммунального, бытового и производственного назначения. The invention relates to hot water boilers for heating and hot water supply of public, domestic and industrial facilities.

Водогрейные котлы широко известны в самых разных формах исполнения, которые характеризуются наличием в корпусе котла теплообменника и горелки, которая служит для нагрева проходящего через теплообменник теплоносителя, например, воды. Hot water boilers are widely known in various forms of execution, which are characterized by the presence of a heat exchanger and a burner in the boiler body, which serves to heat a heat carrier passing through the heat exchanger, for example, water.

С целью снижения потерь тепла и эффективности котла, а также исключения необходимости в существенном охлаждении корпуса котла известен тип котлов, в которых горелка помещена в камеру сгорания, которая ограничена теплообменником со сплошной поверхностью теплообмена. То есть в данном типе котлов горелка и теплообменник расположены коаксиально друг другу и тем самым поверхность теплообмена экранирует стенку корпуса от излучения горелки. Пример такого рода водогрейного котла раскрыт в RU 45510 U1.In order to reduce heat loss and boiler efficiency, as well as to eliminate the need for substantial cooling of the boiler body, the type of boilers is known in which the burner is placed in the combustion chamber, which is limited by a heat exchanger with a continuous heat exchange surface. That is, in this type of boiler, the burner and the heat exchanger are coaxial to each other and thereby the heat exchange surface shields the housing wall from the radiation of the burner. An example of such a boiler is disclosed in RU 45510 U1.

Известный котел имеет теплоизолированный корпус с боковой стенкой и двумя замыкающими элементами, внутрь которого устанавливается теплообменник с горелкой. Внутри теплообменника размещена горелка, вокруг которой расположена непрерывная поверхность теплообмена, которая задает камеру сгорания котла и полностью экранирует боковую стенку корпуса котла от излучения горелки. The known boiler has a thermally insulated body with a side wall and two closing elements, inside of which a heat exchanger with a burner is installed. A burner is located inside the heat exchanger, around which there is a continuous heat exchange surface that defines the combustion chamber of the boiler and completely shields the side wall of the boiler body from the radiation of the burner.

Между теплообменником и боковой стенкой корпуса образован окружной канал, в который через отверстие для вывода дымовых газов перетекают дымовые газы из камеры сгорания и движутся вверх вдоль наружной стороны теплообменника и удаляются из котла через предусмотренный вверху патрубок для отвода продуктов сгорания. A circular channel is formed between the heat exchanger and the side wall of the casing, into which flue gases flow from the combustion chamber through the flue gas outlet and move upward along the outer side of the heat exchanger and are removed from the boiler through the pipe provided for the removal of combustion products.

Теплообменник образован двумя гофрированными окружными стенками, между которыми расположена перегородка. Эта перегородка делит внутренне пространство теплообменника на два канала. По одному каналу теплоноситель перемещается вертикально вниз и нагревается дымовыми газами, а потом внизу теплообменника теплоноситель изменяет направление своего движения на противоположное и движется по второму каналу вертикально вверх. Подвод холодного теплоносителя в теплообменник и отвод горячего теплоносителя из теплообменника осуществляется на одной и той же стороне теплообменника, а именно на его верхней стороне.The heat exchanger is formed by two corrugated circumferential walls, between which a partition is located. This partition divides the internal space of the heat exchanger into two channels. In one channel, the coolant moves vertically downward and is heated by flue gases, and then at the bottom of the heat exchanger, the coolant changes the direction of its movement in the opposite direction and moves vertically upward along the second channel. The cold coolant is supplied to the heat exchanger and the hot coolant is removed from the heat exchanger on the same side of the heat exchanger, namely on its upper side.

Недостатком известного котла является то, что он является так называемым двухходовым котлом, то есть котлом, в котором теплоноситель движется в двух противоположных направлениях. Подобное двухходовое движение теплоносителя приводит к высокому гидравлическому сопротивлению, которое может быть преодолено лишь с помощью использования достаточно мощного насоса. Кроме того, двухходовой котел требует конструктивно сложного и затратного при изготовлении теплообменника, который обеспечивает два пути потока теплоносителя и к тому же занимает достаточно много места и имеет значительный вес. A disadvantage of the known boiler is that it is a so-called two-way boiler, that is, a boiler in which the coolant moves in two opposite directions. Such a two-way movement of the coolant leads to high hydraulic resistance, which can be overcome only by using a sufficiently powerful pump. In addition, a two-way boiler requires a structurally complex and expensive heat exchanger for manufacturing, which provides two ways of flow of the heat carrier and also takes up a lot of space and has significant weight.

Другим недостатком данного котла является его недостаточная теплообменная поверхность. Несмотря на попытки увеличения теплообменной поверхности за счет гофров стенок теплообменника, эта поверхность все еще недостаточна для максимальной передачи тепла за один проход. Вследствие этого, дымовые газы, выходящие из камеры сгорания, имеют все еще высокую температуру и за счет этого, двигаясь по окружному каналу между теплообменником и боковой стенкой корпуса, значительно нагревают боковую стенку корпуса. Это приводит к значительным потерям тепла и, кроме того, требует дополнительного охлаждения боковой стенки корпуса и/или дополнительных мероприятий по теплоизоляции этой стенки. Соответственно, снижается полезная мощность, а конструкция котла значительно усложняется. Another disadvantage of this boiler is its insufficient heat exchange surface. Despite attempts to increase the heat exchange surface due to the corrugations of the walls of the heat exchanger, this surface is still insufficient for maximum heat transfer in one pass. As a result, the flue gases leaving the combustion chamber still have a high temperature, and due to this, moving along the circumferential channel between the heat exchanger and the side wall of the casing, they significantly heat the side wall of the casing. This leads to significant heat loss and, in addition, requires additional cooling of the side wall of the housing and / or additional measures for thermal insulation of this wall. Accordingly, the net power is reduced, and the design of the boiler is much more complicated.

Наконец, недостатком данного известного котла является гофрированное выполнение стенки. Гофры служат потенциальным местом удержания и осаждения, как загрязнений теплоносителя, так и продуктов сгорания. Это может приводить к дополнительному ухудшению теплообменной способности котла. Кроме того, гофры создают зоны, препятствующие протеканию теплоносителя, что еще больше увеличивает внутреннее гидравлическое сопротивление, с одной стороны, и дополнительно ухудшает теплообмен, с другой стороны. Finally, the disadvantage of this known boiler is the corrugated wall. Corrugations serve as a potential place of retention and deposition of both coolant contaminants and combustion products. This can lead to further deterioration in the heat transfer capacity of the boiler. In addition, the corrugations create zones that impede the flow of coolant, which further increases the internal hydraulic resistance, on the one hand, and further affects the heat transfer, on the other hand.

Таким образом, задачей изобретения является предложить одноходовой водогрейный котел, использующий как низшую так и высшую теплоту сгорания, который при конструктивно простом выполнении обеспечивает значительную тепловую мощность при относительно малых размерах и требует меньших затрат и не нуждается в частом техническом обслуживании. Thus, the object of the invention is to propose a one-way hot water boiler using both lower and higher calorific value, which, when structurally simple, provides significant thermal power with a relatively small size and requires less cost and does not require frequent maintenance.

Указанная задача решается посредством одноходового водогрейного котла, использующего для нагрева теплоносителя как излучение горелки, так и конвективное тепло дымовых газов. This problem is solved by means of a one-way hot water boiler, which uses both burner radiation and convective flue gas heat to heat the coolant.

Соответствующий изобретению водогрейный котел содержит: The boiler according to the invention contains:

корпус, имеющий боковую стенку и два закрывающих элемента, которые жестко соединены с разными концами боковой стенки и формируют вместе с ней внутреннее пространство котла, a housing having a side wall and two closing elements that are rigidly connected to the different ends of the side wall and form together with it the interior of the boiler,

горелку, расположенную во внутреннем пространстве корпуса и соединенную с одним из закрывающих элементов,a burner located in the interior of the housing and connected to one of the closing elements,

теплообменник, расположенный во внутреннем пространстве корпуса между боковой стенкой корпуса и горелкой так, что он задает окружающую горелку камеру сгорания и экранирует боковую стенку корпуса котла от лучистого излучения горелки, a heat exchanger located in the interior of the casing between the side wall of the casing and the burner so that it defines the combustion chamber surrounding the burner and shields the side wall of the boiler casing from the radiation of the burner,

причем между теплообменником и боковой стенкой корпуса котла сформирован окружной канал для прохождения дымовых газов, образовавшихся в камере сгорания, отличающийся тем, что закрывающие элементы корпуса выполнены так, что один из них образует входной коллектор для подвода подлежащего нагреву теплоносителя в котел, а другой – выходной коллектор для отвода нагретого теплоносителя из котла, теплообменник образован отдельными проточными в одном направлении трубками, каждая из которых одним концом подключена к входному коллектору, а другим концом - к выходному коллектору, moreover, between the heat exchanger and the side wall of the boiler body a circular channel is formed for the passage of flue gases generated in the combustion chamber, characterized in that the closing elements of the body are made so that one of them forms an input manifold for supplying the heat carrier to be heated into the boiler, and the other output a collector for removing the heated coolant from the boiler, the heat exchanger is formed by separate flowing in one direction tubes, each of which is connected at one end to the inlet manifold, and they end - to the outlet manifold,

причем каждая трубка теплообменника имеет продолговатое поперечное сечение, продолговатые стороны которого задают расположенные напротив друг друга продолговатые теплообменные поверхности, одна из которых обращена к горелке, а другая – к боковой стенке корпуса котла,each tube of the heat exchanger has an elongated cross-section, the elongated sides of which define elongated heat-exchanging surfaces located opposite each other, one of which is facing the burner, and the other to the side wall of the boiler,

причем трубки расположены так, что обращенная к горелке продолговатая теплообменная поверхность каждой трубки, по меньшей мере, частично перекрыта соседней трубкой,moreover, the tubes are arranged so that the elongated heat exchange surface of each tube facing the burner is at least partially blocked by the adjacent tube,

причем обращенная к горелке теплообменная поверхность каждой трубки и перекрывающая ее соседняя трубка своей обращенной к боковой стенке корпуса теплообменной поверхностью образуют непрерывный проходной канал для прохода дымовых газов из камеры сгорания в указанный окружной канал для дымовых газов, образованный между теплообменником и боковой стенкой корпуса котла.moreover, the heat exchange surface of each tube facing the burner and the adjacent tube overlapping it with its heat exchange surface facing the side wall of the housing form a continuous passage for the passage of flue gases from the combustion chamber to the specified circular flue gas channel formed between the heat exchanger and the side wall of the boiler body.

Здесь следует пояснить значение некоторых используемых в описании и далее в формуле изобретения терминов.Here, the meaning of some of the terms used in the description and further in the claims should be explained.

Под «продолговатым сечением» трубки понимается любое сечение, в котором величина сечения в одном направлении (главное направление) превышает величину сечения в перпендикулярном направлении. By “elongated section” of a tube is meant any section in which the cross section in one direction (main direction) exceeds the cross section in the perpendicular direction.

Указанное главное направление, в котором сечение имеет наибольшую протяженность, задает главную геометрическую ось сечения, причем поверхность трубки, расположенная между главной геометрической осью сечения и горелкой, называется как «обращенная к горелке теплообменная поверхность», в то время как поверхность трубки, расположенная между главной геометрической осью сечения и боковой стенкой корпуса котла, называется как «обращенная к боковой стенке корпуса котла теплообменная поверхность». The indicated main direction, in which the section has the greatest length, defines the main geometric axis of the section, and the surface of the tube located between the main geometric axis of the section and the burner is called the “heat exchange surface facing the burner”, while the surface of the tube located between the main the geometric axis of the cross-section and the side wall of the boiler body, is referred to as the “heat exchange surface facing the side wall of the boiler body.”

Указанные «обращенная к горелке» поверхность и «обращенная к боковой стенке корпуса котла» поверхность рассматриваются как «расположенные напротив друг друга» поверхности в не зависимости от их конкретного выполнения (прямолинейного или криволинейного, идентичного или различного). The indicated “facing the burner” surface and “facing the side wall of the boiler body” surface are considered to be “opposite to each other” surfaces regardless of their specific implementation (straight or curved, identical or different).

Под «по меньшей мере, частичным перекрытием» теплообменных поверхностей соседних трубок понимается то, что одна из трубок закрывает, по меньшей мере, часть обращенной к горелке теплообменной поверхности соседней трубки от прямого воздействия лучевого излучения горелки. By “at least partially overlapping” the heat transfer surfaces of adjacent tubes, it is meant that one of the tubes covers at least a portion of the heat transfer surface of the adjacent tube facing the burner from direct exposure to the radiation from the burner.

Под «толщиной теплообменника» понимается расстояние между камерой сгорания и окружным каналом для дымовых газов, которое занято теплообменником. By “heat exchanger thickness” is meant the distance between the combustion chamber and the circumferential flue gas channel occupied by the heat exchanger.

Под «окружным» каналом для дымовых газов понимается его прохождение по всему периметру между теплообменником и боковой стенкой корпуса котла, а не форма его поперечного сечения в виде геометрически правильной «окружности». The “circumferential” channel for flue gases means its passage along the entire perimeter between the heat exchanger and the side wall of the boiler body, and not the shape of its cross section in the form of a geometrically regular “circle”.

В соответствующем заявленному изобретению котле выполнение одного торца корпуса котла в виде входного коллектора, а другого торца корпуса котла – в виде выходного коллектора в сочетании с проточными в одном направлении трубками теплообменника образует одноходовую систему котла. В этой одноходовой системе – в отличие от уровня техники – теплоноситель поступает с одной стороны котла, а выходит с другой стороны котла, причем внутри котла теплоноситель не изменяет направления своего движения и тем самым движется только в одном направлении (совершает один ход) от входного к выходному коллектору. Это не требует дополнительных элементов внутри котла и внутри теплообменника для изменения направления движения теплоносителя. Соответственно, получается более простой по структуре и изготовлению котел, в особенности, его теплообменник. Кроме того, это снижает вес всего котла и его водяной объем. In the boiler corresponding to the claimed invention, the execution of one end of the boiler body in the form of an inlet manifold, and the other end of the boiler body in the form of an outlet manifold in combination with one-way flowing heat exchanger tubes forms a one-way boiler system. In this one-way system, unlike the prior art, the coolant enters from one side of the boiler and exits from the other side of the boiler, and inside the boiler the coolant does not change its direction of movement and thereby moves in only one direction (makes one move) from the input to output collector. This does not require additional elements inside the boiler and inside the heat exchanger to change the direction of movement of the coolant. Accordingly, a boiler that is simpler in structure and manufacture is obtained, in particular, its heat exchanger. In addition, it reduces the weight of the entire boiler and its water volume.

Выполнение теплообменника из множества отдельных трубок позволяет значительно увеличить теплообменную поверхность без существенного усложнения самой конструкции теплообменника и его внутреннего строения. Так отдельные трубки могут быть достаточно просто изготовлены и смонтированы внутри котла, в отличие от сложного в изготовлении сплошного в окружном направлении, двустенного теплообменника. The implementation of the heat exchanger from many separate tubes can significantly increase the heat transfer surface without significantly complicating the design of the heat exchanger and its internal structure. So individual tubes can be quite simply manufactured and mounted inside the boiler, in contrast to the double-walled heat exchanger, which is continuous in the circumferential direction and difficult to manufacture.

При этом выполнение трубок с продолговатым сечением позволяет без влияния на процесс (его простоту) и стоимость их изготовления и без усложнения их отдельного монтажа значительно увеличить общую теплообменную поверхность теплообменника. В то же время расположение таких продолговатых в поперечном сечении трубок с по меньшей мере частичным взаимным перекрытием (то есть под углом к горелке) позволяет, с одной стороны, получить указанный выше выигрыш в площади теплообменной поверхности без увеличения толщины теплообменника или даже с уменьшением этой толщины по отношению к известному уровню техники. С другой стороны, указанное расположение трубок с взаимным перекрытием позволяет сохранить присущий уровню техники, но реализуемый со значительными затратами и усложнением конструкции эффект полного экранирования боковой стенки корпуса котла от лучевого излучения горелки. At the same time, the implementation of tubes with an elongated cross-section allows, without affecting the process (its simplicity) and the cost of their manufacture and without complicating their separate installation, to significantly increase the total heat transfer surface of the heat exchanger. At the same time, the location of such elongated tubes in the cross section with at least partial mutual overlap (i.e., at an angle to the burner) allows, on the one hand, to obtain the above gain in the area of the heat exchange surface without increasing the thickness of the heat exchanger or even reducing this thickness in relation to the prior art. On the other hand, the specified arrangement of tubes with mutual overlap allows you to save the inherent in the prior art, but realized with considerable cost and complexity of the design effect of the complete screening of the side wall of the boiler body from radiation from the burner.

Таким образом, получается более простой в изготовлении, относительно легкий и менее объемный теплообменник с увеличенной теплообменной поверхностью и с эффектом полного экранирования стенки корпуса котла от горелки. Thus, a simpler to manufacture, relatively lighter and less voluminous heat exchanger with an enlarged heat transfer surface and with the effect of complete screening of the boiler body wall from the burner is obtained.

Указанное увеличение теплообменной поверхности также обусловлено наличием канала между трубками, который позволяет прохождение дымовых газов из камеры сгорания в окружной канал. The indicated increase in the heat exchange surface is also due to the presence of a channel between the tubes, which allows the passage of flue gases from the combustion chamber into the peripheral channel.

Наличие подобных каналов, имеющих относительно большую протяженность в продольном направлении котла, обеспечивает связь между камерой сгорания и окружным каналом для дымовых газов без необходимости изменения направления движения дымовых газов на противоположное и тем самым позволяет получение упрощенной конструкции котла, использующего нагрев теплоносителя, как с помощью лучевого излучения горелки, так и с помощью конвекции. The presence of such channels, having a relatively large length in the longitudinal direction of the boiler, provides a connection between the combustion chamber and the circumferential channel for flue gases without the need to change the direction of movement of the flue gases to the opposite, and thereby allows a simplified design of the boiler using heating medium, as using radiation burner radiation, and by convection.

Кроме того, ввиду продолговатого выполнения трубок теплообменника и их расположения со взаимным перекрытием относительно горелки обеспечивается значительная длина и площадь каналов, конструктивно просто реализованная в минимальном пространстве. Проходя по этим каналам, дымовые газы претерпевают существенное охлаждение за счет передачи тепла теплообменным поверхностями трубок, так что они поступают в окружной канал уже достаточно охлажденными. В связи с этим, они не приводят к нагреву боковой стенки корпуса выше установленных нормативами температур и, тем самым, отпадает необходимость в специальном охлаждении или в обеспечении специальных изолирующих мероприятий для боковой стенки корпуса котла. Это существенно упрощает конструкцию котла и уменьшает его размеры и вес, а также сокращает тепловые потери.In addition, due to the elongated design of the heat exchanger tubes and their location with mutual overlap relative to the burner, a significant length and area of the channels is provided, which are structurally simple to implement in a minimum space. Passing through these channels, the flue gases undergo significant cooling due to the transfer of heat to the heat-exchanging surfaces of the tubes, so that they enter the ring channel already sufficiently cooled. In this regard, they do not lead to heating of the side wall of the casing above the temperatures established by the standards and, thereby, there is no need for special cooling or in the provision of special insulating measures for the side wall of the boiler. This greatly simplifies the design of the boiler and reduces its size and weight, and also reduces heat loss.

Таким образом, указанное выполнение трубок в сочетании с их указанным расположением позволяет в минимальном конструктивном пространстве конструктивно упрощенным образом реализовать увеличенную теплообменную поверхность при устранении потерь тепла и тем самым получить легкий, компактный, конструктивно простой, водогрейный котел с увеличенной тепловой мощностью и уменьшенными тепловыми потерями.Thus, the specified implementation of the tubes in combination with their specified location allows for a structurally simplified way to realize an enlarged heat transfer surface in a minimum structural space while eliminating heat loss and thereby obtain a lightweight, compact, structurally simple, hot-water boiler with increased heat output and reduced heat loss.

Кроме того, использование указанной одноходовой системы котла, исключающей необходимость изменения направления течения теплоносителя внутри теплообменника на противоположное направление, уменьшает внутреннее гидравлическое сопротивление теплообменника и тем самым позволяет использовать менее мощные насосы для циркуляции теплоносителя. Этот эффект снижения гидравлического сопротивления усиливается за счет выполнения теплообменника из множества указанных однопроточных трубок, которые создают существенное общее проточное сечение теплообменника, что в свою очередь позволяет значительно уменьшить скорость движения теплоносителя внутри теплообменника. Уменьшенная, соответственно, невысокая скорость движения теплоносителя через трубки теплообменника, в свою очередь, позволяет более тяжелым частицам шлама оседать под действием силы тяжести во входном коллекторе, что значительно уменьшает засорение трубок теплообменника и облегчает очистку теплообменника и увеличивает периоды между техническим обслуживанием теплообменника. Этот эффект самоочистки, правда, имеет более существенное значение в случае вертикальной ориентации котла. In addition, the use of this one-way boiler system, eliminating the need to change the direction of flow of the heat carrier inside the heat exchanger in the opposite direction, reduces the internal hydraulic resistance of the heat exchanger and thereby allows the use of less powerful pumps for circulation of the heat carrier. This effect of reducing hydraulic resistance is enhanced by the implementation of the heat exchanger from a variety of these single-flow tubes, which create a significant overall flow section of the heat exchanger, which in turn can significantly reduce the speed of movement of the coolant inside the heat exchanger. The reduced, respectively, low velocity of the heat carrier through the heat exchanger tubes, in turn, allows heavier sludge particles to settle under the action of gravity in the inlet manifold, which significantly reduces clogging of the heat exchanger tubes and facilitates cleaning of the heat exchanger and increases the periods between maintenance of the heat exchanger. This self-cleaning effect, however, is more significant in the case of the vertical orientation of the boiler.

Другие возможные преимущества и выполнения следуют из приведенного ниже описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи, на которых показано:Other possible advantages and accomplishments follow from the following description of preferred embodiments of the invention with reference to the drawings, which show:

фиг.1 – водогрейный котел согласно первому варианту осуществления изобретения,figure 1 - boiler according to the first variant embodiment of the invention,

фиг.2 – поперечное сечение котла вдоль линии А-А на фиг.1, figure 2 is a cross section of the boiler along the line aa in figure 1,

фиг.3 – водогрейный котел согласно второму варианту осуществления изобретения,figure 3 - hot water boiler according to the second variant embodiment of the invention,

На фиг.1 представлен первый вариант осуществления соответствующего изобретению водогрейного котла для нагрева теплоносителя, например, воды, системы отопления или горячего водоснабжения. 1 shows a first embodiment of a boiler according to the invention for heating a heat carrier, for example water, a heating system or hot water supply.

Котел имеет корпус, который включает в себя окружную боковую стенку 1. В данном случае корпус имеет круглое поперечное сечение, однако возможны и другие формы поперечного сечения котла, которые известны специалистам. The boiler has a casing that includes a circumferential side wall 1. In this case, the casing has a circular cross section, however, other forms of the cross section of the boiler that are known to those skilled in the art are possible.

На торцах, здесь на верхнем и нижнем торце, корпус замкнут посредством соединенных с боковой стенкой 1 замыкающих элементов 2 и 3. Теплообменник 4 здесь включает в себя теплообменные трубки 5 и трубные доски 6 и 7.At the ends, here at the upper and lower end, the housing is closed by means of connecting elements 2 and 3 connected to the side wall 1. The heat exchanger 4 here includes heat transfer tubes 5 and tube boards 6 and 7.

Замыкающие элементы (здесь вместе с трубными досками) образуют входной коллектор 8 и выходной коллектор 9. The closing elements (here together with the tube plates) form the input manifold 8 and the output manifold 9.

Расположенный в данном варианте осуществления в нижней области котла входной коллектор 8 служит для подвода холодного теплоносителя в котел, для чего он имеет подающий патрубок 10, который соединен с не показанным здесь трубопроводом системы отопления. Соответственно расположенный здесь вверху выходной коллектор 9 служит для отвода нагретого/горячего теплоносителя из котла в систему отопления, для чего коллектор снабжен отводящим патрубком 11, соединенным с не показанным здесь трубопроводом указанной системы. The inlet manifold 8 located in this embodiment in the lower region of the boiler serves to supply cold coolant to the boiler, for which it has a supply pipe 10 that is connected to a heating system pipe not shown here. Accordingly, the output manifold 9 located here at the top serves to divert the heated / hot heat carrier from the boiler to the heating system, for which the collector is equipped with a discharge pipe 11 connected to a pipe of the indicated system not shown here.

Внутри корпуса котла расположена горелка 12, которая закреплена в данном случае на выходном коллекторе 9. Inside the boiler housing there is a burner 12, which is fixed in this case to the output manifold 9.

Для снабжения горелки горючей смесью предусмотрен подвод (не показан) для горючей смеси, который проходит через выходной коллектор 8. Для воспламенения горючей смеси предусмотрен электрод 13, для контроля наличия пламени предусмотрен электрод 14. To supply the burner with a combustible mixture, an inlet (not shown) is provided for the combustible mixture, which passes through the output manifold 8. An electrode 13 is provided for igniting the combustible mixture, and an electrode 14 is provided for monitoring the presence of flame.

Теплообменник 4 предусмотрен внутри корпуса котла, окружает горелку 12 и тем самым задает камеру 15 сгорания. A heat exchanger 4 is provided inside the boiler body, surrounds the burner 12 and thereby defines the combustion chamber 15.

Между теплообменником 4 и боковой стенкой 1 корпуса котла предусмотрен окружной канал 16 для дымовых газов.Between the heat exchanger 4 and the side wall 1 of the boiler body, a circular channel 16 for flue gases is provided.

Теплообменник выполнен в виде множества отдельных прямых трубок 5, которые соединены одним концом с входным коллектором 8, а другим – с выходным коллектором 9. Каждая трубка 5 выполнена с продолговатым поперечным сечением, что наглядно представлено на фиг.2. The heat exchanger is made in the form of many separate straight tubes 5, which are connected at one end to the inlet manifold 8, and the other to the outlet manifold 9. Each tube 5 is made with an elongated cross section, which is clearly shown in figure 2.

Продолговатое сечение предпочтительно выполнено в виде эллипса. Однако, возможны и любые другие формы, например, в виде прямоугольника или в виде более сложной, в том числе не симметричной геометрической формы. При этом предпочтительно, чтобы возможные углы поперечного сечения были скруглены. The elongated section is preferably made in the form of an ellipse. However, any other shapes are possible, for example, in the form of a rectangle or in the form of a more complex, including non-symmetrical geometric shape. Moreover, it is preferable that the possible cross-sectional angles are rounded.

Расположенные напротив друг друга продолговатые стороны поперечного сечения и, соответственно, продолговатые теплообменные поверхности каждой трубки здесь выполнены по существу прямолинейно и идентично друг другу. Opposite to each other, the oblong sides of the cross section and, accordingly, the elongated heat-exchange surfaces of each tube, are here made substantially rectilinear and identical to each other.

Альтернативно, эти противолежащие поверхности могут быть выполнены также криволинейными, дугообразными и т.п., причем выполнение поверхностей не обязательно является идентичным, а может быть разным, например, одна поверхность выполнена выгнутой, а другая вогнутой. То есть возможны различные комбинации, которые определяются дополнительно. Alternatively, these opposite surfaces can also be made curved, arched, etc., moreover, the execution of the surfaces is not necessarily identical, but can be different, for example, one surface is curved and the other is concave. That is, various combinations are possible, which are determined additionally.

Каждая трубка 5 теплообменника расположена не по радиусу, а с отклонением от радиального прохождения, так что продольная протяженность трубки и тем самым большая (главная) ось поперечного сечения расположена относительно радиуса котла с углом, отличным от 0 градусов. Each tube 5 of the heat exchanger is located not radially, but with a deviation from the radial passage, so that the longitudinal length of the tube and thereby the large (main) axis of the cross section is located relative to the radius of the boiler with an angle other than 0 degrees.

Вследствие этого, каждая трубка 5 имеет обращенную к горелке теплообменную поверхность 17, и обращенную к боковой стенке корпуса котла теплообменную поверхность 18. При этом, как хорошо видно на фиг.2, обращенная к горелке теплообменная поверхность 17 каждой трубки 5 частично перекрыта соседней трубкой. Таким образом, отдельные трубки образуют непрерывную в радиальном направлении окружную стенку, которая полностью экранирует боковую стенку 1 корпуса котла от излучения горелки 12. As a result of this, each tube 5 has a heat exchange surface 17 facing the burner and a heat exchange surface 18 facing the side of the boiler body. Moreover, as can be clearly seen in FIG. 2, the heat exchange surface 17 of each tube 5 facing the burner is partially blocked by the adjacent tube. Thus, the individual tubes form a radially continuous circumferential wall, which completely shields the side wall 1 of the boiler body from the radiation of the burner 12.

Между обращенной к горелке теплообменной поверхностью 17 каждой трубки 5 и обращенной к боковой стенке корпуса котла теплообменной поверхностью 18 соседней (перекрывающей ее) трубки 5 образован проходной канал 19, который соединяет камеру 15 сгорания с окружным каналом 16 для дымовых газов. Этот проходной канал 19 служит для пропускания дымовых газов из камеры 15 сгорания в окружной канал 16, но ввиду указанного расположения трубок исключает прохождение излучения от горелки 17. Разумеется, в проходных каналах 19 дымовые газы могут также двигаться не только к окружному каналу 16, но и параллельно ему (в представленном на фиг.1 варианте – сверху вниз). Between the heat transfer surface 17 of each tube 5 facing the burner and the heat exchange surface 18 of the adjacent (overlying) tube 5 facing the side of the boiler body 5, a passage 19 is formed that connects the combustion chamber 15 to the circumferential flue gas channel 16. This passage channel 19 serves to pass the flue gases from the combustion chamber 15 into the circumferential channel 16, but due to the indicated arrangement of the tubes excludes the passage of radiation from the burner 17. Of course, in the passage channels 19, the flue gases can also move not only to the circumferential channel 16, but also parallel to it (in the embodiment shown in figure 1 - from top to bottom).

На фиг.2 все трубки 5 выполнены одинаковыми. Однако, альтернативно возможно выполнение, в котором некоторые из трубок в направлении главной геометрической оси поперечного сечения выполнены более длинными и/или некоторые из трубок выполнены более короткими, так что одна из трубок может полностью перекрывать обращенную к горелке теплообменную поверхность соседней трубки. Это может быть необходимо для дополнительного увеличения теплообменной поверхности и/или сокращения веса и/или для использования в переходных областях теплообменника, имеющего более сложную, чем круг форму поперечного сечения. In figure 2, all the tubes 5 are made the same. However, an alternative embodiment is possible in which some of the tubes in the direction of the main geometric axis of the cross section are made longer and / or some of the tubes are made shorter so that one of the tubes can completely overlap the heat exchange surface of the adjacent tube facing the burner. This may be necessary to further increase the heat transfer surface and / or reduce the weight and / or for use in the transition regions of a heat exchanger having a cross section that is more complex than a circle.

В представленном на фиг.1 варианте осуществления изобретения в нижней части котла предусмотрен дефлектор 20, который своей сплошной верхней стенкой 21 ограничивает снизу камеру 15 сгорания. Дефлектор 20 имеет боковую окружную стенку 22, которая снабжена отверстиями для пропускания дымовых газов, которые в нижней части котла протекают из окружного канала 16 обратно через проходные каналы 19 между каждой парой соседних трубок 5 теплообменника к дефлектору 20. In the embodiment of FIG. 1, a deflector 20 is provided in the lower part of the boiler, which with its continuous upper wall 21 defines a combustion chamber 15 below. The deflector 20 has a side circumferential wall 22, which is provided with openings for passing flue gases, which in the lower part of the boiler flow from the circumferential channel 16 back through the passage channels 19 between each pair of adjacent heat exchanger tubes 5 to the deflector 20.

Внутреннее пространство дефлектора 20 сообщается с дымоудаляющим выводом 23, предусмотренном во входном коллекторе 8. Через этот дымоудаляющий вывод 23 дымовые газы покидают котел. The interior of the deflector 20 communicates with the smoke exhaust terminal 23 provided in the inlet manifold 8. Through this smoke exhaust terminal 23, the flue gases leave the boiler.

Кроме того, входной коллектор дополнительно служит для сбора оседающих под действием силы тяжести в процессе работы котла загрязнений (шлам). Для удаления этих загрязнений, а также для слива воды при техническом обслуживании во входном коллекторе 8 предусмотрен дренажный штуцер 24, а в выводном коллекторе 9 — воздухоотводящий штуцер 25. In addition, the input collector additionally serves to collect contaminants (sludge) settling under the action of gravity during the operation of the boiler. To remove these contaminants, as well as to drain the water during maintenance, an inlet manifold 24 is provided in the inlet manifold 8 and an air outlet 25 in the outlet manifold 9.

В представленном на фиг.1 водогрейном котле, при подаче горючей смеси на горелку и ее воспламенения, смесь горит на поверхности горелки в камере 15 сгорания. Излучение (лучистое тепло) от горелки 12 передается в камере 15 сгорания к трубкам 5. Возникающие в процессе горения дымовые газы проходят в проходные каналы 19 между трубками 5 теплообменника и по этим каналам 19 перемещаются к окружному каналу 16. В ходе перемещения дымовых газов в проходных каналах 19 и в окружном канале 16 происходит конвективная передача тепла от них к трубкам 5 теплообменника. Дальнейшее движение дымовых газов по окружному каналу 16 и отчасти также по проходным каналам 19 происходит вниз в направлении дефлектора 20. По достижении области дефлектора 20, дымовые газы проходят из окружного канала 16 и проходных каналов 19 через отверстия в дефлекторе во внутренне пространство дефлектора. Из внутреннего пространства дефлектора газы через дымоудаляющий вывод 23 выводятся за пределы котла. In the boiler shown in FIG. 1, when the combustible mixture is supplied to the burner and ignited, the mixture burns on the surface of the burner in the combustion chamber 15. The radiation (radiant heat) from the burner 12 is transmitted in the combustion chamber 15 to the tubes 5. The flue gases arising during the combustion process pass into the passage channels 19 between the heat exchanger tubes 5 and through these channels 19 move to the circumferential channel 16. During the movement of the flue gases in the passage channels 19 and in the circular channel 16 there is a convective heat transfer from them to the tubes 5 of the heat exchanger. Further movement of the flue gases through the circumferential channel 16 and partly also through the passageways 19 occurs downward towards the deflector 20. Upon reaching the deflector 20, the flue gases pass from the circumferential channel 16 and the passageways 19 through openings in the deflector into the interior of the deflector. From the internal space of the deflector, gases through the smoke exhaust terminal 23 are discharged outside the boiler.

Теплоноситель (вода) подается в нижний входной коллектор 8 и далее в трубки 5 теплообменника. В трубках теплоноситель течет вверх в противотоке с дымовыми газами и вначале нагревается только конвективным теплом дымовых газов. Затем теплоноситель протекает через расположенную в камере 15 сгорания область трубок 5 и одновременному подвергается нагреву как конвективным теплом дымовых газов, так и за счет излучения горелки 12. Окончательно нагретый таким образом теплоноситель через выходной коллектор 9 покидает котел. The coolant (water) is supplied to the lower inlet manifold 8 and then to the heat exchanger tubes 5. In the tubes, the coolant flows upward in countercurrent with flue gases and at first it is heated only by the convective heat of the flue gases. Then, the coolant flows through the region of the tubes 5 located in the combustion chamber 15 and is simultaneously heated both by the convective heat of the flue gases and due to the radiation of the burner 12. The heat-carrier finally heated in this way leaves the boiler through the output manifold 9.

Имеющиеся в теплоносителе котла загрязнения ввиду небольшой скорости движения по трубкам 5 теплообменника под действием силы тяжести оседают и собираются во входном коллекторе 8, тем самым не загрязняя трубки и последующие трубопроводы систем отопления. Из входного коллектора загрязнения могут по мере необходимости удаляться через дренажный вывод. Due to the low speed of movement through the tubes 5 of the heat exchanger under the influence of gravity, the contaminants present in the boiler’s heat carrier settle and collect in the inlet manifold 8, thereby not polluting the tubes and subsequent piping of the heating systems. From the inlet collector, contaminants can be removed as necessary through the drain outlet.

В случае выполнения соответствующего изобретению котла с большей мощностью вместо дефлектора предусматривается вторая горелка 26. Этот вариант выполнения представлен на фиг.3. In the case of performing the boiler according to the invention with greater power, a second burner 26 is provided instead of the deflector. This embodiment is shown in FIG.

В таком случае, во входном коллекторе соответственно также предусматривается подвод для снабжения горелки 26 горючей смесью, а также предусмотрен электрод для поджигания горючей смеси, а также электрод контроля пламени.In this case, the input manifold, respectively, also provides an input for supplying the burner 26 with a combustible mixture, and also provides an electrode for igniting the combustible mixture, as well as a flame monitoring electrode.

При таком варианте выполнения котла дымоудаляющий вывод 27 предпочтительно предусмотрен не во входном коллекторе 8, а в боковой стенке 1 корпуса котла. А так же предусмотрен штуцер 28 удаления конденсата (в вертикальном исполнении конденсат удаляется через дымоход). With this embodiment of the boiler, the smoke outlet 27 is preferably provided not in the inlet manifold 8, but in the side wall 1 of the boiler body. A condensate removal nozzle 28 is also provided (in a vertical design, condensate is removed through a chimney).

В остальном конструкция котла согласно фиг.3 по существу аналогична конструкция котла, представленного на фиг.1. Otherwise, the design of the boiler according to figure 3 is essentially the same as the design of the boiler shown in figure 1.

Работа котла согласно фиг.3 незначительно отличается от котла с фиг.1, но с учетом приведенных выше сведений будет понятна специалисту. Соответственно, в отдельном описании работы котла с фиг.3 здесь нет необходимости. The operation of the boiler according to figure 3 is slightly different from the boiler of figure 1, but taking into account the above information will be clear to the specialist. Accordingly, in a separate description of the operation of the boiler from figure 3 there is no need.

Хотя описанные выше варианты выполнения котла касаются его вертикальной ориентации, для специалиста должно быть очевидно, что соответствующий изобретению котел в равной степени может быть использован и в горизонтальной ориентации без отхода от идеи изобретения, сформулированной в формуле изобретения. Although the boiler embodiments described above relate to its vertical orientation, it should be obvious to a person skilled in the art that the boiler according to the invention can equally be used in horizontal orientation without departing from the inventive concept stated in the claims.

Кроме того, дополнительно соответствующий изобретению котел может включать в себя различные усовершенствования. In addition, in addition, the boiler according to the invention may include various improvements.

В частности, трубки 5 теплообменника не обязательно расположены в один ряд, как представлено на фиг.2, а может быть предусмотрено несколько их рядов, что может очевидно увеличить степень теплообмена и может быть предпочтительно в случае котла с большой мощностью. Очевидно, что трубки 5 теплообменника не обязательно должны проходить строго перпендикулярно к коллекторам 8, 9, как показано на фиг.1 и 3. Они также могут проходит под некоторым другим углом к коллекторам 8, 9, что может положительно сказаться на увеличении теплообменной площади трубок и/или на уменьшении размеров теплообменника, поскольку ввиду наклонного (т.е. не перпендикулярного) расположения трубок, расстояние между коллекторами может быть сокращено даже без снижение теплообменной площади трубок. В случае нескольких рядов трубок, трубки по меньшей мере одно ряда могут быть наклонены иначе, чем трубки другого/других ряда/рядов или же располагаться перпендикулярно коллекторам, в отличие от наклонного расположения трубок в другом/других ряду/рядах. In particular, the heat exchanger tubes 5 are not necessarily arranged in a single row, as shown in FIG. 2, but several rows can be provided, which can obviously increase the degree of heat transfer and can be preferable in the case of a boiler with high power. Obviously, the heat exchanger tubes 5 do not have to pass strictly perpendicular to the collectors 8, 9, as shown in Figs. 1 and 3. They can also pass at a different angle to the collectors 8, 9, which can positively affect the increase in the heat transfer area of the tubes and / or reducing the size of the heat exchanger, since due to the inclined (i.e. not perpendicular) arrangement of the tubes, the distance between the collectors can be reduced even without reducing the heat transfer area of the tubes. In the case of several rows of tubes, the tubes of at least one row may be inclined differently than the tubes of another / other rows / rows or may be perpendicular to the collectors, in contrast to the inclined arrangement of tubes in another / other row / rows.

Возможны и другие усовершенствования изобретения, которые будут очевидны для специалиста исходя из приведенного выше описания соответствующего изобретению котла и тем самым будут использовать идею изобретения. Other improvements of the invention are possible, which will be obvious to a person skilled in the art based on the above description of the boiler according to the invention and thereby will use the idea of the invention.

Claims

A boiler containing a housing having a side wall and two closing elements that are rigidly connected to different ends of the side wall and form together with it the internal space of the boiler, a burner located in the internal space of the housing and connected to one of the closing elements, a heat exchanger located in the internal space of the housing between the side wall of the housing and the burner so that it defines the combustion chamber surrounding the burner and shields the side wall of the boiler housing from the radiation of the burner, A circular channel is formed between the heat exchanger and the side wall of the boiler body for passing the flue gases generated in the combustion chamber, characterized in that the closing elements of the body are made so that one of them forms an input manifold for supplying the heat carrier to be heated into the boiler, and the other an output collector to remove the heated coolant from the boiler, the heat exchanger is formed by separate flowing in one direction tubes, each of which is connected at one end to the inlet manifold, and the other end ohm - to the outlet manifold, each tube of the heat exchanger has an elongated cross-section, the elongated sides of which define elongated heat-exchanging surfaces located opposite each other, one of which is facing the burner, and the other to the side wall of the boiler, and the tubes are located so that facing to the burner, the elongated heat-exchange surface of each tube is at least partially blocked by the adjacent tube, and the heat-exchange surface of each tube facing the burner and is overlapped its adjacent tube with its heat exchange surface facing the side wall of the housing forms a continuous passage channel for the passage of flue gases from the combustion chamber to the specified circular channel for flue gases formed between the heat exchanger and the side wall of the boiler body.