Топочный узел котла отопления - RU199243U1

Чертежи

Описание

Полезная модель относится к системам отопления, а именно к устройствам для сжигания твердого топлива с подачей топлива снизу через отверстие в топливо поддерживающей поверхности и может быть использована в бытовых обогревательных системах, в частности для сжигания твердого топлива в топочных узлах котлов отопления как частных домов, так и в различных областях промышленности, например, для отопления рабочих и бытовых зон промышленных и сельскохозяйственных помещений.

Большинство известных конструкций топочного узла котла отопления (например, http://www.kolton-kotly.ru/ru-kotly-zasypowe/podajniki, http://solar-tt.com/kotly-na-tverdom-toplive-galmet/), устроены следующим образом: подача твердого топлива обеспечивается за счет шнека, подающего топливо из топливного бункера в центр горелки. Горение топлива происходит по центру горелки. Подача топлива и воздуха осуществляется периодически с заданными параметрами. Горящее топливо в процессе горения перемещается от центра горелки к его краю. Основной проблемой при таком виде сжигания является спекание топлива. Спекающийся уголь образует шапку (корж) по центру горелки и препятствует нормальному поступлению свежей порции топлива и воздуха в зону горения, что в итоге препятствует качественному горению.

Известны горелки, описанные в патентах RU 2420689, МПК F23В 40/04, опубл.27.12.2010, RU 155426,F23В 40/00, опубл.10.10.2015,в которых горение пеллет происходит по центру горелки, сжигается верхний слой топлива, воздух подается через нижние слои топлива по периметру зоны горения. Соответственно, при работе на спекаемом топливе (уголь, агропеллеты) возможно образование шлаковой корки в верхнем горящем слое топлива. Шлаковая корка препятствует полноценному попаданию воздуха в зону горения и приводит к затуханию процесса горения, что не обеспечивает полного сгорания топлива.

Наиболее близким по технической сущности является топочный узел котла отопления (RU 2636361, МПК F23В 40/04, опубл. 22.11.2017), включающий горелку, воздушную камеру, шнек подачи твердого топлива из бункера на сжигание, котел, устройство подачи воздуха, выносной блок автоматики. В устройстве горелка отлита одной цельной деталью в виде усеченного конуса с меньшим диаметром основания в нижней части и большим диаметром в верхней части центрального сопла горелки и встроена в воздушную камеру цилиндрической формы, имеющую на боковой поверхности горловину, соединенную с корпусом шнека, при этом шнек оснащен двигателем и редуктором, обеспечивающими подачу топлива в горелку; диск периферийного горения коаксиально расположен относительно центрального сопла горелки, его внешний край жестко закреплен на корпусе воздушной камеры, а на поверхности выполнены равномерно распределенные отверстия; устройство подачи воздуха имеет канал связи с боковым патрубком воздушной камеры; на конце вала шнека, входящего во внутреннюю полость горелки, имеются приспособления для рыхления топлива.

Основной технической проблемой прототипа является образование шлаковой корки в верхнем горящем слое топлива препятствующей попаданию воздуха в зону горения и приводящей к ухудшению процесса горения топлива и не полному его сгоранию. Из-за формы горелки, расположения отверстий подачи воздуха на плоскости, подачи воздуха строго вертикально снизу-вверх невозможно организовать качественное полное сжигание топлива с содержанием летучих веществ в топливе. Для сжигания летучих веществ, необходима подача вторичного воздуха над слоем горящего топлива, т.е. данная горелка не подходит для сжигания в качестве топлива бурого угля и пеллет.

В задачу предлагаемой полезной модели положено усовершенствование устройства топочного узла котла отопления для устранения указанных недостатков для создания экономичного котла, работающего на твердом топливе, с одновременным повышением его надежности в эксплуатации, а также расширение технических возможностей.

Техническими результатами, достигаемыми при использовании заявляемого устройства, являются: повышение прочности устройства, за счет увеличения жесткости и исключения провисания корпуса шнека, а, следовательно, уменьшение возможности заклинивания шнека. Также данная модель крепления воздушной камеры позволяет максимально нивелировать деформацию топочного узла при его эксплуатации, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках и долговечности работы отопительного агрегата.

Технический результат достигается тем, что в устройстве топочного узла котла отопления, включающем горелку, содержащую горловину подъёма твёрдого топлива и элемент периферийного горения, воздушную камеру, шнек подачи твердого топлива из бункера на сжигание, устройство наддува воздуха, выносной блок автоматики, согласно заявляемому решению, элемент периферийного горения, выполнен в виде квадратной чугунной плиты, имеющей в центре прямоугольный вырез, образованный меньшими сторонами равнобедренных трапеций, соединенных между собой с наклоном к прямоугольному вырезу и снабженной равномерно распределенными отверстиями и разделителями топлива, расположенными в углах плиты, а горловина подъёма твёрдого топлива выполнена в виде перевернутой усечённой пирамиды, большее основание которой жестко прикреплено к чугунной плите, встроенной в воздушную камеру, выполненную в виде прямоугольного параллелепипеда, закрепленного на установочной пластине, при этом корпус шнека подачи твердого топлива выполнен асимметричным относительно оси шнека с возможностью создания увеличенного пространства над шнеком и со стороны, противоположной каналу подачи воздуха, и присоединен к установочной пластине, а спираль лопасти шнека, под воздушной камерой выполнена с направлением витка, противоположным направлению витков остальных лопастей шнека.

Устройство дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению заявляемого технического результата.

Устройство наддува воздуха присоединено через канал подачи воздуха к воздушной камере.

На корпусе шнека закреплен клапан для подключения системы пожаробезопасности.

Краткое описание чертежей, где на фигурах показано:

на фиг.1 - общий вид устройства топочного узла подачи топлива;

на фиг.2 - вид сверху устройства;

на фиг.3 - общий вид устройства в изометрии;

на фиг.4 – разрез по А-А на фиг.1.

На фигурах обозначено: 1 - элемент периферийного горения, выполненный в виде квадратной чугунной плиты, 2 -воздушная камера, 3- шнек подачи топлива из бункера на чугунную плиту 1, 4-устройство наддува воздуха, 5 - выносной автоматический блок управления,6 - установочная пластина, 7 - съёмная крышка, 8 -корпус шнека, 9 - мотор редуктор, 10 -горловина подъёма твёрдого топлива, 11 - спираль лопасти шнека, выполненная с направлением витка, противоположным направлению витков остальных его лопастей, 12–клапан пожаробезопасности, 13 - равномерно распределенные отверстия на чугунной плите 1, 14 - канал подачи воздуха,15 - разделители топлива, 16 - приёмная горловина бункера, 17 – скат для отработанного топлива.

Заявляемая полезная модель относится к области сжигания твердого топлива в топочных узлах котлов отопления.

Полезная модель включает в себя 1 элемент периферийного горения, выполненный в виде квадратной чугунной плиты горения, жестко закрепленной на воздушной камере 2, шнек 3 подачи топлива из бункера на чугунную плиту 1, устройство наддува воздуха 4, котёл (на фигуре не отмечен), выносной блок автоматики 5. Периметр чугунной плиты образован большими сторонами равнобедренных трапеций и имеет в центре прямоугольный вырез, образованный меньшими сторонами равнобедренных трапеций. Равнобедренные трапеции соединены между собой с наклоном к прямоугольному вырезу. Чугунная плита 1 снабжена равномерно распределенными отверстиями и разделителями топлива, расположенными в углах плиты. Воздушная камера 2 верхней плоскостью жестко прикреплена к чугунной плите 1, торцом прикреплена к установочной пластине 6. Нижняя плоскость воздушной камеры 2 имеет отверстие для прочистки, и данное отверстие герметизируется при помощи съёмной крышки 7. Воздушная камера 2 выполнена формой прямоугольного сечения с вытянутыми сторонами от чугунной плиты к съёмной крышке 7.

К установочной пластине 6 присоединен корпус 8 шнека 3. Шнек 3 оснащён мотор редуктором 9, обеспечивающим подачу топлива на чугунную плиту 1. Горловина подъёма твёрдого топлива 10 изготовлена из листового металла и выполнена в виде перевернутой усечённой пирамиды, где большее её основание жестко прикреплено к чугунной плите 1. Наклон к прямоугольному вырезу отлитой чугунной плиты составляет не более 10° по направлению верхней части горловины подъёма твердого топлива 10. Для равномерного подъема топлива вверх по горловине подъёма твёрдого топлива 10 спираль 11 лопасти шнека, выполнена с направлением витка, противоположным направлению витков остальных лопастей шнека 3. Корпус 8 шнека 3 имеет клапан для подключения системы пожаробезопасности 12 на случай возникновения возгорания в корпусе шнека. На чугунной плите 1 имеются равномерно распределенные отверстия 13.

Устройство наддува воздуха 4 присоединено через канал подачи воздуха 14 к воздушной камере 2. Полости, где проходит воздух и уголь, разделены и не могут перемешиваться, и устройство наддува воздуха 4 обеспечивает, продув воздухом сжигаемого топлива через отверстия 13. Корпус 8 шнека 3 выполнен асимметричным относительно оси шнека с возможностью создания увеличенного пространства над шнеком и со стороны, противоположной каналу подачи воздуха 14.

Также на чугунной плите 1 расположены разделители топлива 15, представленные в виде вертикальных прямоугольников с произвольными скосами к углам чугунной пластины, и являющиеся частью чугунной плиты 1. Приёмная горловина 16 бункера расположена над корпусом шнека 8. Скат для отработанного топлива 17 выполнен между воздушной камерой 2 и установочной пластиной 6.

Твёрдое топливо, транспортируемое из топливного бункера под своим весом, поступает в корпус 8 шнека 3, и, проходя через корпус 8, попадает на чугунную плиту 1, через горловину подъёма твёрдого топлива 10. При подъёме топлива через горловину 10 на чугунную плиту 1 топливо разделяется на четыре независимые зоны горения. Топливо равномерно поднимается вверх при помощи спирали 11 лопасти шнека, выполненной с направлением витка, противоположным направлению витков остальных его лопастей, т.е. направленной в обратную сторону от направления движения топлива.

Корпус 8 шнека 3, при рассмотрении в разрезе А-А (со стороны чугунной плиты 1), представленном на фиг. 4, представляет собой гнутый профиль из листовой стали. Этот профиль верхней поверхностью жестко крепится к каналу подачи воздуха 14, а на нижней поверхности (обратной относительно приёмной горловины бункера 16имеет два скоса с углами наклона в 45º меньший скос со стороны канала подачи воздуха 14 и больший с противоположной стороны относительно канала подачи воздуха. Данный профиль представляет собой ассиметричную камеру с увеличенным пространством над шнеком и со стороны, противоположной каналу подачи воздуха 14. Предлагаемая геометрия корпуса 8 шнека, позволяет шнеку 3, при вращении, транспортировать куски угля до 50% большего размера относительно максимального размера транспортируемой фракции угля. Заявляемый тип корпуса шнека, также, позволяет транспортировать по корпусу 8 шнека на чугунную плиту 1 камни, и другой не дробимый материал без угрозы заклинивания, что приводит к повышению надёжности данного топочного узла.

Скат для отработанного топлива 17 необходим для сброса пепла в зольник. При горении образуется зола, она движется от центра чугунной плиты к её краю. С трёх остальных сторон чугунной плиты зола без проблем падает вниз, в зольник (на фигуре не показан). С той стороны плиты, где расположен элемент 1, сброс золы затруднён, поэтому применяется этот элемент. Зола, попадая на него, под своим весом скатывается с двух сторон в зольник.

Заявляемая полезная модель предназначена для полного сгорания топлива в котле отопления и позволяет уменьшить коксование твёрдого топлива.

Подъем твердотопливного топлива по горловине подъема 10 осуществляется при помощи спирали лопасти шнека 11. Данная конструкция позволяет поднимать топливо по центру горловины 10 и равномерно распределять по плоскости чугунной плиты 1, что исключает пересыпание топлива на одну из сторон плиты, как это происходит при применении конусной подъёмной воронки и шнека, имеющего одно направление спирали лопастей.

Устройство работает следующим образом.

В топливный бункер засыпают твёрдое топливо, которое, под собственным весом, просыпается через приёмную горловину 16 и попадает в корпус 8 шнека 3. Автоматическим блоком управления 5 в движение приводится мотор редуктор 9, который передает вращение шнеку 3. Шнек 3, вращаясь вокруг своей оси, подает топливо из бункера (не указан на фигурах) по корпусу 8 шнека 3. Твёрдое топливо, достигая спирали лопасти 11, поднимается вверх по горловине подъема топлива 10 и попадает на чугунную плиту горения 1. Процесс подъема топлива по горловине подъема 10 обеспечивается за счёт обратного направления витка спирали лопасти шнека 11, что позволяет равномерно направить топливо вверх по горловине подъема топлива 10.

При заполнении чугунной плиты 1 твёрдым топливом, производится розжиг твёрдого топлива. Розжиг проводится вручную или при применении автоматических разжигающих устройств (не указаны на данных фигурах).

Одновременно с подачей твёрдого топлива по корпусу 8 шнека 3 и его подъему спиралью лопасти шнека 11, автоматический блок управления 5 включает, устройство наддува воздуха 4 (вентилятор). Воздух, нагнетаемый вентилятором 4, попадает в воздушную камеру 2 через канал подачи воздуха 14 жестко соединенный с корпусом 8 шнека, и выводится через отверстия 13 выполненные в чугунной плите 1 (см. фиг. 3). Объём подаваемого воздуха регулируется автоматическим блоком управления котла 5.

При процессе сгорания топлива на чугунной плите 1 происходит разделение общей массы твёрдого топлива на четыре отдельных зоны горения при помощи встроенного разделителя 15. Данная конструкция разделения топлива позволяет предотвратить спекание твёрдого топлива на чугунной плите 1 в цельную кольцеобразную массу, и обеспечивает вывод спекшегося твёрдого топлива, подталкиваемого свежей порцией твёрдого топлива.

Автоматизированный твердотопливный котел снабжен аварийным датчиком температуры шнека, датчиком температуры центрального отопления, датчиком температуры горячего водоснабжения, датчиком температуры дымовых газов, внешним термометром, аварийным датчиком температуры центрального отопления, а все датчики соединены электрической связью с блоком управления.

Заявляемый топочный узел может комплектоваться различными блоками.

Полезная модель имеет отличительные особенности относительно известного топочного узла – прототипа, для котлов отопления. Основной особенностью являются четыре разделителя на квадратной чугунной плите. В отличие от прототипа, заявляемая модель имеет разделители, позволяющие разделять топливо на четыре отдельные зоны горения, которые не позволяют топливу «слипаться» в одно большое кольцо, как это свойственно топочным узлам с круглым исполнением. Также чугунная квадратная плита имеет большую площадь для сжигания топлива за счёт прямоугольной формы исполнения и угла наклона чугунной пластины). Также небольшой наклон (до 10°) в сторону верхней части горловины подъема твёрдого топлива позволяет топливу лучше удерживаться на чугунной плите и не падать с неё. Спираль лопасти шнека под воздушной камерой выполнена с направлением витка, противоположным направлению витков остальных лопастей шнека.

Крепление корпуса шнека и воздушной камеры к установочной пластине по большему периметру, чем в прототипе, позволяет увеличить жесткость конструкции и исключить провисание конструкции, а, следовательно, и уменьшить возможность заклинивания шнека. Также закрепление воздушной камеры позволяет максимально нивелировать деформацию топочного узла при его эксплуатации.

Также топочный узел оснащён клапаном пожарной безопасности, который позволяет оснастить данный топочный узел системой безопасности, работающей без применения электричества, что позволяет уменьшить риск возгорания твёрдого топлива в бункере при отключении света.

Реферат

Заявляемая полезная модель относится к устройствам для сжигания твёрдого топлива с подачей топлива снизу через отверстие в топливоподдерживающей поверхности. Топочный узел котла отопления включает горелку, содержащую горловину подъёма твёрдого топлива и элемент периферийного горения, воздушную камеру, шнек подачи твёрдого топлива из бункера на сжигание, устройство наддува воздуха, выносной блок автоматики. Элемент периферийного горения выполнен в виде квадратной чугунной плиты, снабжённой равномерно распределёнными отверстиями и разделителями топлива, расположенными в углах плиты, и имеет в центре прямоугольный вырез. Горловина подъёма твёрдого топлива выполнена в виде перевёрнутой усечённой пирамиды, большее основание которой жёстко прикреплено к чугунной плите. Чугунная плита встроена в воздушную камеру, выполненную в виде прямоугольного параллелепипеда, закреплённого на установочной пластине. Корпус шнека подачи твёрдого топлива выполнен асимметричным относительно оси шнека с возможностью создания увеличенного пространства над шнеком и со стороны, противоположной каналу подачи воздуха, и присоединён к установочной пластине. Спираль лопасти шнека, под воздушной камерой выполнена с направлением витка, противоположным направлению витков остальных лопастей шнека. Устройство наддува воздуха присоединено через канал подачи воздуха к воздушной камере. На корпусе шнека закреплён клапан для подключения системы пожаробезопасности. Техническим результатом является повышение прочности устройства за счёт увеличения жёсткости. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула