RU2635699C1

RU2635699C1 - Device for controling heat power of heating device

Info

Publication number: RU2635699C1
Application number: RU2016136046A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Илиодоров; Вадим Сергеевич Рыжов
Original assignee: Вадим Сергеевич Рыжов
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2017-11-15

Abstract

FIELD: heating system.

SUBSTANCE: device for controlling heat power of heating device contains an ash drawer installed in ash-bin, which is near the front wall between side walls installed plate with a hole in the front wall of the ash bin and around the top and sides of the ash drawer posted U-shaped plate.

EFFECT: increasing the accuracy of controlling the heat power of the heating device and increasing its economy while maintaining the simplicity of the design.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам управления мощностью отопительных приборов на твердом топливе, и может быть использовано для создания отопительных приборов с повышенной эффективностью.The invention relates to a power system, and in particular to systems for controlling the power of solid fuel heating appliances, and can be used to create heating appliances with increased efficiency.

Известно устройство управления тепловой мощностью /Патент RU №2561806/, характерное для простых отопительных приборов, которое содержит входной воздуховод, соединенный с подколосниковой полостью, и заслонку. В этом устройстве с помощью заслонки, управляемой вручную, осуществляется регулировка объема, поступающего в отопительный прибор воздуха. Недостатком такого устройства является сравнительно низкая точность управления воздушным потоком и как следствие низкая эффективность отопительного прибора. Это обусловлено тем, что объем воздуха, поступающий в отопительный прибор, зависит не только от площади проходного сечения под заслонкой, но и от тяги в дымоходе, которая в свою очередь зависит от температуры дымовых газов в дымоходе, зависящей, в том числе, от объема одновременно горящего топлива. Поэтому даже при незначительном изменении углового положения заслонки объем воздуха, поступающий в отопительный прибор, может изменяться в несколько раз. Также существенно может изменяться тепловая мощность отопительного прибора.A control device for thermal power / Patent RU No. 2561806 /, typical for simple heating appliances, which contains an inlet duct connected to the armrest cavity and a damper, is known. In this device, with the help of a manually controlled damper, the volume of air entering the heater is adjusted. The disadvantage of this device is the relatively low accuracy of air flow control and, as a consequence, the low efficiency of the heating device. This is due to the fact that the volume of air entering the heater depends not only on the passage area under the damper, but also on the draft in the chimney, which in turn depends on the temperature of the flue gases in the chimney, which depends, inter alia, on the volume simultaneously burning fuel. Therefore, even with a slight change in the angular position of the damper, the amount of air entering the heater can change several times. The heat output of the heater may also vary significantly.

Известно устройство управления тепловой мощностью отопительной печи /Патент RU №2031315/, содержащее зольный ящик-дозатор, размещаемый в зольнике (под колосниковые полости). Недостатком такого устройства является низкая точность управления воздушным потоком по указанным выше причинам и, как следствие, низкая точность управления тепловой мощностью.A device for controlling the thermal power of a heating furnace is known / Patent RU No. 2031315 / containing an ash drawer box located in the ash pan (under the grate cavities). The disadvantage of this device is the low accuracy of the air flow control for the above reasons and, as a consequence, the low accuracy of thermal power control.

Известно устройство управления тепловой мощностью, характерное для простейших отопительных приборов /Полезная модель RU №79166/, выбранное в качестве прототипа. Устройство содержит зольный ящик, размещаемый в зольнике под колосниковой решеткой. Зольный ящик имеет фронтальную панель, превышающую по размерам отверстие для установки ящика. Регулировка потока входного воздуха осуществляется изменением размера щели между фронтальной панелью зольного ящика и корпусом печи. Недостатком такой системы управления является низкая точность управления входным воздушным потоком и, соответственно, тепловой мощностью печи и низкая ее эффективность. Низкая точность управления воздушным потоком обусловлена, как уже указывалось, тем, что объем воздуха, поступающий в отопительный прибор, зависит не только от площади проходного сечения щели в зольный ящик. Объем воздуха, поступающего в печь, также зависит от тяги в дымоходе, которая в свою очередь пропорциональна температуре дымовых газов в дымоходе. Следствием такой регулировки тепловой мощности является то, что интенсивность горения в печи в основном определяется объемом одновременно горящего твердого топлива. При таком режиме горения из-за высокой температуры дымовых газов КПД печи может снижаться до 10-30%, и экономичность печи оказывается очень низкой. Это обусловлено тем, что с ростом температуры дымовых газов растет коэффициент избытка воздуха, то есть увеличивается доля воздуха, не участвующего в окислении топлива и генерации тепловой энергии. Этот воздух, проходя через отопительный прибор, нагревается и дополнительно уносит образующуюся в нем тепловую энергию.A known control device of thermal power, characteristic of simple heating devices / Utility model RU No. 79166 /, selected as a prototype. The device contains an ash box placed in the ash pan under the grate. The ash drawer has a front panel that is larger than the hole for installing the drawer. Inlet air flow is controlled by changing the size of the gap between the front panel of the ash box and the furnace body. The disadvantage of such a control system is the low accuracy of control of the inlet air flow and, accordingly, the thermal power of the furnace and its low efficiency. The low accuracy of the air flow control is caused, as already indicated, by the fact that the volume of air entering the heater depends not only on the area of the passage section of the slit in the ash box. The volume of air entering the furnace also depends on the draft in the chimney, which in turn is proportional to the temperature of the flue gases in the chimney. The consequence of this adjustment of the thermal power is that the intensity of combustion in the furnace is mainly determined by the volume of simultaneously burning solid fuel. In this mode of combustion, due to the high temperature of the flue gases, the efficiency of the furnace can be reduced to 10-30%, and the efficiency of the furnace is very low. This is due to the fact that with an increase in the temperature of flue gases, the coefficient of excess air increases, that is, the proportion of air not participating in the oxidation of fuel and the generation of thermal energy increases. This air, passing through the heater, heats up and additionally carries away the heat energy generated in it.

Технический результат состоит в повышении точности управления тепловой мощностью отопительного прибора и повышении его экономичности при сохранении простоты конструкции.The technical result consists in increasing the accuracy of controlling the thermal power of the heating device and increasing its efficiency while maintaining the simplicity of the design.

Технический результат достигается тем, что в устройстве управления тепловой мощностью отопительного прибора, содержащем зольный ящик, установленный в зольнике, на зольном ящике возле передней стенке между боковыми стенками установлена пластина с отверстием, а на передней стенке зольника вокруг верхней и боковых сторон зольного ящика размещена П-образная пластина.The technical result is achieved by the fact that in the thermal power control device of the heating device containing an ash box installed in the ash pan, a plate with a hole is installed on the ash box near the front wall between the side walls, and P is placed on the front wall of the ash pan around the upper and side sides of the ash box -shaped plate.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где показано устройство управления в составе отопительного прибора. На фиг. 1 обозначено: 1 - зольный ящик с передней стенкой 2 и ручкой 3, 4 - поперечная пластина с отверстием 5, 6 - П-образная пластина, 7 - зольник (под колосниковая полость), 8 - отопительный прибор. Зольный ящик 1 принципиальных особенностей не имеет и по конструкции, и по назначению. В рассматриваемом примере реализации устройства управления зольный ящик имеет переднюю стенку 2, которая в закрытом состоянии перекрывает по всему периметру на несколько сантиметров отверстие в зольник 7, чтобы минимизировать поток воздуха в отопительный прибор. В зольном ящике 1 установлена поперечная пластина 4 с отверстием 5. Установка пластины 4 с отверстием 5 позволяет плавно регулировать поток воздуха (при перемещении зольного ящика 1), поступающего в отопительный прибор. Отверстие 5 может быть выполнено различной формы и площади в зависимости от назначения, конструкции и мощности отопительного прибора. Например, при прямоугольной форме отверстия 5 площадь проходного сечения (при выдвижении зольного ящика 1) изменяется по законуThe invention is illustrated in FIG. 1, which shows the control device in the heater. In FIG. 1 is indicated: 1 - an ash box with a front wall 2 and a handle 3, 4 - a transverse plate with an opening 5, 6 - a U-shaped plate, 7 - an ash pan (under the grate cavity), 8 - a heating device. The ash box 1 has no fundamental features both in design and purpose. In the considered example of implementation of the control device, the ash box has a front wall 2, which, when closed, closes the hole in the ash pan 7 around the entire perimeter to minimize the air flow to the heater. In the ash box 1 there is a transverse plate 4 with a hole 5. Installing the plate 4 with a hole 5 allows you to smoothly control the air flow (when moving the ash box 1) entering the heater. The hole 5 can be made of various shapes and sizes, depending on the purpose, design and power of the heating device. For example, with the rectangular shape of hole 5, the area of the bore (when extending the ash box 1) changes according to the law

S=а⋅x,S = a⋅x,

где а - ширина отверстия 5, x - расстояние от передней стенки 2 зольного ящика 1 до стенки зольника 7.where a is the width of the hole 5, x is the distance from the front wall 2 of the ash box 1 to the wall of the ash pan 7.

Для треугольной формы отверстия 5 площадь проходного сечения изменяется по законуFor the triangular shape of the hole 5, the area of the passage section varies according to the law

S=x²⋅tgα,S = x ² ⋅tgα,

где α - угол при вершине треугольника возле передней стенки 2 ящика 1.where α is the angle at the apex of the triangle near the front wall 2 of box 1.

Форма отверстия 5 может быть и комбинацией из указанных или другой, которая выбирается исходя из назначения и особенностей отопительного прибора, высоты и качества дымохода, требований к удобству и качеству управления.The shape of the hole 5 may also be a combination of the above or another, which is selected based on the purpose and characteristics of the heater, the height and quality of the chimney, the requirements for convenience and quality of control.

Ширина пластины 4 выбирается исходя из требований к точности управления отопительным прибором, удобства пользования при управлении его тепловой мощностью и конструкции отопительного прибора. Например, для некоторых конструкций банных печей ширина пластины 4 составляет 10-15 сантиметров. Для лучшего сохранения формы пластины 4 на ее конце может быть выполнено ребро путем подгиба части пластины 4.The width of the plate 4 is selected based on the requirements for precision control of the heater, ease of use when controlling its heat output and the design of the heater. For example, for some designs of bath furnaces, the width of the plate 4 is 10-15 centimeters. To better maintain the shape of the plate 4, an edge can be made at its end by folding a portion of the plate 4.

П-образная пластина 6 предназначена для уменьшения неконтролируемого потока воздуха, поступающего в зольник 7 в щели между стенками зольного ящика 1 и отверстием под этот ящик в зольнике 7. Сопротивление воздушного тракта возрастает пропорционально его длине. Пластина 6 устанавливается на передней стенке зольника 7 и образует тоннель, по которому двигается зольный ящик 1. Щель между пластиной 6 и стенкам ящика 1 выбирается минимально возможной (в пределах нескольких миллиметров), чтобы обеспечить свободное перемещение ящика 1 с учетом тепловых деформаций элементов конструкции. Ширина пластины 6 выбирается примерно равной ширине пластины 4.U-shaped plate 6 is designed to reduce the uncontrolled flow of air entering the ash pan 7 in the gap between the walls of the ash box 1 and the hole for this box in the ash pan 7. The resistance of the air duct increases in proportion to its length. The plate 6 is installed on the front wall of the ash pan 7 and forms a tunnel along which the ash box 1 moves. The gap between the plate 6 and the walls of the box 1 is selected as small as possible (within a few millimeters) to ensure free movement of the box 1 taking into account thermal deformations of the structural elements. The width of the plate 6 is chosen approximately equal to the width of the plate 4.

Работает устройство управления следующим образом. После загрузки топлива в отопительный прибор 8 и его розжига загрузочная дверца закрывается, а зольный ящик 1 выдвигается на ширину пластины 4. По мере увеличения интенсивности горения и увеличения тяги в дымоходе зольный ящик 1 вдвигается в зольник 7. При этом за счет уменьшения проходного сечения отверстия 5 сокращается объем воздуха, поступающего в отопительный прибор 8, и интенсивность горения снижается. Поскольку при перемещении зольного ящика 1 (на сантиметры) площадь проходного сечения изменяется на соизмеримую величину (квадратные сантиметры), то тем самым обеспечивается плавная регулировка объема, поступающего в отопительный прибор 8 воздуха. За счет этого может быть осуществлено управление генерируемой тепловой мощностью и предотвращение чрезмерной интенсификации горения. В отличие от прототипа, где при незначительном смещении зольного ящика (на миллиметры) площадь проходного сечения изменяется на порядок более существенно, в связи с чем управление тепловой мощностью является затруднительным.The control device operates as follows. After the fuel is loaded into the heater 8 and ignited, the loading door closes, and the ash box 1 extends to the width of the plate 4. As the combustion intensity increases and the draft in the chimney increases, the ash box 1 moves into the ash pan 7. At the same time, due to a decrease in the opening cross section 5, the volume of air entering the heater 8 is reduced, and the burning rate is reduced. Since when moving the ash box 1 (by centimeters), the passage area changes by a commensurate amount (square centimeters), this ensures smooth adjustment of the volume of air entering the heater 8. Due to this, the generated heat output can be controlled and the excessive combustion intensification prevented. In contrast to the prototype, where with an insignificant displacement of the ash box (by millimeters), the area of the passage section changes by an order of magnitude more significantly, and therefore it is difficult to control the thermal power.

Таким образом, в предлагаемом устройстве управления тепловой мощностью отопительного прибора обеспечивается существенное повышение точности управления объемом поступающего в отопительный прибор воздуха и как следствие его тепловой мощностью. За счет предотвращения неконтролируемой интенсификации горения, снижения температуры дымовых газов и повышения КПД также существенно повышается экономичность отопительного прибора. Причем это достигается без существенного усложнения конструкции, что является важным для отопительных приборов простой конструкции. Экспериментальная проверка на образце банной печи подтвердила эффективность устройства управления.Thus, in the proposed device for controlling the heating capacity of the heating device, a significant increase in the accuracy of controlling the volume of air entering the heating device and, as a consequence, its heating power is provided. By preventing uncontrolled intensification of combustion, lowering the temperature of the flue gases and increasing the efficiency, the efficiency of the heating device also significantly increases. Moreover, this is achieved without significantly complicating the design, which is important for heating appliances of a simple design. An experimental test on a sample of a bath furnace confirmed the effectiveness of the control device.

Уровень разработки находится на стадии освоения серийного производства банных печей с предлагаемым устройством управления тепловой мощностью отопительного прибора.The development level is at the stage of mastering the serial production of bath stoves with the proposed device for controlling the heating capacity of the heating device.

Claims

1. The control device of the heat output of the heating device, comprising an ash box installed in an ash pan, characterized in that a plate with an opening is installed on the ash box near the front wall between the side walls, and a P- is placed on the front wall of the ash pan around the top and sides of the ash box shaped plate.

2. The device according to claim 1, characterized in that the plates on the box and in the ash pan are made of the same width.

3. The device according to p. 1, characterized in that the hole in the transverse plate of the box is made in the form of a rectangle, while the effective area of the hole is determined from the expression

S = a⋅x,

where a is the width of the hole, x is the distance from the front wall of the ash box to the wall of the ash pan.

4. The device according to p. 1, characterized in that the hole in the transverse plate of the box is made in the form of a triangle facing one of the corners to the front wall of the ash box, while the effective area of the hole is determined from the expression

S = x ² ⋅tgα,

where α is the angle at the apex of the triangle near the front wall of the box.

5. The device according to claim 1, characterized in that the hole in the transverse plate of the box is made in the form of a trapezoid facing a narrow side to the front wall of the ash box, while the effective area of the hole is determined by the sum of the equivalent areas of the rectangle and triangle.