Блок нагрева для водогрейного котла, работающего на жидком топливе или на газе, и модули для реализации такого блока нагрева - RU2191955C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Изобретение касается блока нагрева, предназначенного для водогрейного котла, работающего на жидком топливе или на газе и содержащего
- кожух, имеющий продольную ось, способный взаимодействовать с форсункой или горелкой, формирующей вдоль этой оси факел пламени определенного направления, и содержащий задний поперечный открытый конец, в который вставляется форсунка или горелка, передний поперечный конец, закрытый поперечной стенкой, и периферийную часть, закрытую продольной стенкой, имеющей по меньшей мере приблизительно цилиндрическую форму в виде поверхности вращения вокруг упомянутой оси (перечисленные элементы образуют глухую продольную топочную камеру в передней зоне данного кожуха);
- средства, предназначенные для формирования камеры циркуляции воды в контакте с поперечной и продольной стенками с наружной стороны по отношению к данному кожуху;
- продольную обечайку, имеющую по меньшей мере приблизительно цилиндрическую форму в виде поверхности вращения вокруг упомянутой оси и расположенную внутри задней зоны кожуха таким образом, чтобы ограничить в этой зоне топочную камеру и определить в ней, совместно с продольной стенкой, кольцевую камеру прохождения газообразных продуктов сгорания топлива;
- средства обеспечения подачи газообразных продуктов сгорания топлива из топочной камеры в упомянутую камеру прохождения;
- средства обеспечения выхода газообразных продуктов сгорания топлива из камеры прохождения в направлении системы дымоудаления;
- ребра теплообмена, расположенные в камере прохождения газообразных продуктов сгорания топлива таким образом, чтобы совместно с продольной стенкой и обечайкой сформировать в этой камере направляющие каналы для движения этих газообразных продуктов сгорания топлива на участке от упомянутых средств обеспечения их подачи до упомянутых средств обеспечения их выхода, причем эти ребра находятся в тепловой проводимости по меньшей мере с продольной стенкой.

Блок нагрева подобного типа устанавливается в водогрейных котлах, поставляемых на рынок германской фирмой BROTJE, в варианте реализации, в соответствии с которым ребра теплообмена и направляющие каналы для газообразных продуктов сгорания топлива ориентированы в продольном направлении между средствами обеспечения подачи этих газообразных продуктов сгорания топлива, расположенными на переходном участке между передней и задней зонами кожуха, и средствами обеспечения их выхода, образованными поперечным кольцевым выходным коллектором, располагающимся вокруг заднего конца данного кожуха и открывающимся в направлении вверх в продольный дымовой короб, установленный поверх кожуха и связанный с системой дымоудаления.

Этот водогрейный котел известного типа обладает предпочтительными характеристиками в том смысле, что имеется возможность определять его размерные параметры таким образом, чтобы передний конец факела пламени воздействовал на переднюю поперечную стенку кожуха и вызывал на этом уровне нагревание воды при помощи непосредственного теплообмена, а также в том смысле, что система, образованная обечайкой и теплообменными ребрами, обеспечивает ориентацию потока газообразных продуктов сгорания топлива в направлении назад, вдоль продольной стенки кожуха, и обеспечивает на этом уровне теплообмен между газообразными продуктами сгорания топлива и водой.

Таким образом, этот известный водогрейный котел позволяет достаточно эффективно использовать значительную часть тепловой энергии, производимой в результате сгорания топлива, для нагрева воды, которая, циркулируя во внешнем по отношению к этому котлу контуре, может быть использована как для отопления, так и для различных санитарных нужд.

Однако задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы в еще большей степени усовершенствовать условия и возможности теплообмена между газообразными продуктами сгорания топлива и водой.

Для решения этой задачи в соответствии с данным изобретением предлагается блок нагрева описанного выше типа.

Блок нагрева (3, 103) для водогрейного котла (1), работающего на жидком топливе или на газе, содержит
- кожух (5, 105), имеющий продольную ось (4), способный взаимодействовать с форсункой или горелкой (10), выбрасывающей вдоль этой оси (4) факел пламени определенного направления (7), и содержащий задний открытый поперечный конец (8,108), используемый для размещения форсунки или горелки (10), передний поперечный конец (11), закрытый поперечной стенкой (12), и периферийную часть (13), закрытую продольной стенкой (14,128), имеющей по меньшей мере приблизительно цилиндрическую форму вращения относительно оси (4), таким образом, чтобы формировать глухую продольную топочную камеру (15) в передней зоне (16) этого кожуха (5, 105);
- средства (9, 19, 20, 109, 120, 128, 129), предназначенные для ограничения камеры (21, 121) циркуляции воды (22) в непосредственном контакте с поперечными (12) и продольными (14, 128) стенками снаружи по отношению к кожуху (5, 105);
- продольную обечайку (6), имеющую по меньшей мере приблизительно цилиндрическую форму поверхности вращения относительно оси (4) и располагающуюся внутри задней зоны (17) кожуха (5, 105) таким образом, чтобы ограничить в этой зоне топочную камеру (15) и определить там, совместно с продольной стенкой (14, 128), кольцевую камеру (18, 118) прохождения газообразных продуктов сгорания топлива;
- входные средства (40, 140), предназначенные для обеспечения подачи газообразных продуктов сгорания топлива в камеру их прохождения (18, 118) из топочной камеры (15);
- выходные средства (41, 141), предназначенные для обеспечения выведения газообразных продуктов сгорания топлива за пределы камеры прохождения (18, 118), в направлении системы их удаления (53) ;
- ребра (35, 135), располагающиеся в камере прохождения (18,118) таким образом, чтобы сформировать в ней, совместно с продольной стенкой (14,128) и обечайкой (6, 106), направляющие каналы для газообразных продуктов сгорания топлива от входных средств (40, 140) в направлении выходных средств (41, 141), причем эти ребра (35, 135) находятся в отношениях тепловой проводимости по меньшей мере с продольной стенкой (14, 128). Описываемый блок нагрева отличается от известных тем, что ребра (35, 135) и каналы (36, 136) выполнены кольцевыми и поперечными, а также тем, что средства обеспечения подачи и средства обеспечения выхода газообразных продуктов сгорания топлива содержат соответствующий продольный коллектор, параллельно обслуживающий упомянутые каналы.

Нетрудно понять, что при идентичных размерных параметрах блока нагрева и, в частности, его обечайки, специальное расположение ребер и каналов в соответствии с данным изобретением позволяет существенно увеличить протяженность траектории, проходимой потоком газообразных продуктов сгорания топлива в контакте с продольной стенкой кожуха или с находящимися с ней в отношениях тепловой проводимости ребрами, то есть в еще большей степени увеличить возможности теплообмена между газообразными продуктами сгорания топлива и водой, находящейся в контакте с этой продольной стенкой, на уровне задней зоны кожуха, естественно, не затрагивая при этом имеющихся возможностей теплообмена на уровне передней зоны этого кожуха, то есть обеспечить еще большие возможности рекуперации тепловой энергии, производимой в результате сгорания топлива.

Использование предлагаемого изобретения позволяет также, при эквивалентных возможностях осуществления теплообмена, уменьшить размерные параметры блока нагрева по сравнению с размерными параметрами блока нагрева, используемого в упомянутых выше известных водогрейных котлах, в частности, в продольном направлении, поскольку имеется возможность разместить ту же длину траектории, проходимой потоком газообразных продуктов сгорания топлива, на уровне задней зоны кожуха, при меньших продольных размерах этой задней зоны, а также обечайки, при эквивалентных поперечных размерах блока нагрева.

Для того, чтобы увеличить это преимущество, можно выполнить внутри направляющих каналов зигзагообразные перегородки, которые удлиняют траекторию, преодолеваемую газообразными продуктами сгорания топлива, и заставляют их проходить вдоль, в частности, упомянутой продольной стенки и/или ребер, установленных в отношениях тепловой проводимости с этой продольной стенкой, для обеспечения наиболее благоприятных условий теплообмена между газообразными продуктами сгорания топлива и этой стенкой и/или этими ребрами, а также для улучшения посредством этой стенки условий теплообмена между газообразными продуктами сгорания топлива и водой, которая омывает эту стенку снаружи.

Как будет ясно из последующего описания, достижению поставленной цели существенно помогает установление специального контура движения газообразных продуктов сгорания топлива между топочной камерой, средствами обеспечения подачи этих газообразных продуктов сгорания в камеру прохождения, начиная от топочной камеры, и средствами обеспечения их выхода за пределы камеры прохождения в направлении системы дымоудаления.

Это может быть обеспечено в том случае, если выбрать расположение оси приблизительно горизонтальным, что само по себе известно, и расположить входной и выходной коллекторы соответственно снизу и сверху камеры прохождения, с одной стороны, и/или сформировать продольную стенку таким образом, чтобы она имела уступ в переходной области между передней и задней зонами с тем, чтобы иметь часть, смещенную в направлении наружу по отношению к топочной камере в упомянутой задней зоне, и чтобы обечайка была установлена по существу в непосредственном продолжении части продольной стенки, соответствующей упомянутой передней зоне, с другой стороны.

Действительно, эти характеристики благоприятным образом сочетаются с другой, также предпочтительной характеристикой, в соответствии с которой теплообменные ребра в основном выполнены сплошными в окружном направлении, за исключением двух разрывов, локализованных соответственно в местах, диаметрально противоположных по отношению к упомянутой оси, то есть одного соответствующего входного разрыва и одного соответствующего выходного разрыва. При этом входные разрывы находятся с одной и той же стороны от упомянутой оси и располагаются на одной линии в продольном направлении для того, чтобы образовать часть входного коллектора, а выходные разрывы располагаются с другой стороны от этой оси и находятся на одной линии в продольном направлении для того, чтобы образовать часть выходного коллектора.

Действительно, в таком случае можно предусмотреть, чтобы часть продольной стенки, соответствующая передней зоне, имела продольную канавку, располагающуюся на одной линии с входными разрывами в продольном направлении и сообщающуюся с ними для того, чтобы образовать часть входного коллектора. Нетрудно понять, что такая канавка обеспечивает эффективную ориентацию потока газообразных продуктов сгорания топлива в направлении входных разрывов и в направлении поперечных каналов, сформированных, в частности, упомянутыми ребрами.

Однако в качестве дополнения или в качестве замены можно также предусмотреть, чтобы обечайка имела против входных разрывов продольный вырез, образующий часть входного коллектора, что позволяет обеспечить не только непосредственный захват газообразных продуктов сгорания топлива, имеющих тенденцию двигаться вдоль продольной стенки в передней зоне кожуха, но также и обеспечить захват тех газообразных продуктов сгорания топлива, которые входят в контакт с обечайкой в задней зоне кожуха либо потому, что они выброшены в упомянутую канавку, если таковая предусмотрена в данном случае, либо потому, что они отходят в радиальном направлении от факела пламени горелки или форсунки.

Этот вырез в предпочтительном варианте реализации представляет собой продольную щель, выполненную в обечайке и облегчающую в то же время монтаж и демонтаж этой обечайки, допуская возможность уменьшения ее поперечных размеров путем стягивания или сжатия этой щели в предпочтительном способе реализации изобретения, в соответствии с которым обечайка съемным образом вставляется в кожух.

Кроме того, в предпочтительном варианте реализации изобретения предусматривается, что часть продольной стенки, соответствующая упомянутой задней зоне, имела против выходных разрывов по меньшей мере один продольный вырез, образующий часть выходного коллектора. Таким образом обеспечивается наиболее эффективный захват газообразных продуктов сгорания топлива, выходящих из различных каналов.

В предпочтительном варианте реализации изобретения разрывы ребер, соответствующие входному коллектору, имеют поперечные размеры, которые уменьшаются в направлении назад, а разрывы ребер, соответствующие выходному коллектору, имеют поперечные размеры, которые уменьшаются в направлении вперед, что позволяет обеспечить оптимальное распределение газообразных продуктов сгорания топлива между различными каналами на их входе и оптимальный захват газообразных продуктов сгорания на выходе из этих каналов.

Кроме упомянутых разрывов, соответствующих входному и выходному коллекторам, ребра теплообмена могут иметь также локализованные разрывы обычно несколько меньших поперечных размеров, которые, с одной стороны, облегчают распределение и высвобождение механических напряжений, связанных с тепловым расширением, а с другой стороны, позволяют установить между направляющими каналами взаимное сообщение, позволяющее газам перейти из одного канала, который, например, может оказаться закупоренным, в соседние каналы.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения эти дополнительные разрывы предусмотрены на каждом ребре в двух диаметрально противоположных ребрах, располагающихся под прямым углом к разрывам, соответствующим коллекторам входа и выхода, относительно упомянутой оси. Однако такое расположение этих разрывов представляет собой всего лишь не являющийся ограничительным пример реализации предлагаемого изобретения.

Само собой разумеется, что могут быть рассмотрены различные способы реализации блока нагрева в соответствии с данным изобретением. Однако предпочтение отдается способу реализации, в соответствии с которым ребра теплообмена жестко закреплены на продольной стенке. В частности, предпочтение отдается реализации ребер в виде единой детали с продольной стенкой, которая сама в свою очередь изготавливается в виде единой детали с поперечной стенкой методом литья, и закреплению съемным образом на этой единой детали обечайки, выполненной, например, в виде соответствующим образом отформованного листа из жаропрочного металла, плотно распираемого на этой детали. Такой способ реализации позволяет одновременно оптимизировать процесс изготовления блока нагрева и обеспечить возможность демонтажа, в случае необходимости, его обечайки, например, с целью очистки направляющих каналов для газообразных продуктов сгорания топлива.

В случае необходимости в этих направляющих каналах могут быть выполнены зигзагообразные перегородки, изготовленные из жаропрочного листового металла в форме лент, вставляемых в эти каналы и имеющих волнистую форму в поперечном разрезе.

Средства, предназначенные для формирования камеры циркуляции воды в контакте с продольными и поперечными стенками снаружи от кожуха блока нагрева, в предпочтительном варианте реализации изготавливаются в виде единой литой детали совместно с упомянутыми стенками.

Можно также реализовать в унитарной или единой форме блоки нагрева, имеющие размерные параметры и конструкцию различных деталей, приспособленные для различных потребных мощностей данного водогрейного котла.

С другой стороны, можно также осуществить адаптацию подобного рода, предусматривая использование модульного принципа реализации блока нагрева в соответствии с предлагаемым изобретением.

Говоря более конкретно, можно предусмотреть такую конструкцию, в соответствии с которой данный блок нагрева содержит по меньшей мере два примыкающих друг к другу в продольном направлении и расположенных коаксиально модуля, жестко связанных между собой, а именно:
- один передний модуль, содержащий по меньшей мере поперечную стенку кожуха и средства, предназначенные для формирования камеры циркуляции воды в контакте с этой поперечной стенкой кожуха;
- по меньшей мере один задний модуль, содержащий по меньшей мере один участок продольной стенки кожуха, средства, предназначенные для формирования камеры циркуляции воды в контакте с этим участком, соответствующие теплообменные ребра и соответствующие входной и выходной коллекторы.

Можно также соединить с передним модулем некоторое количество задних модулей в зависимости от требуемой производительности данного водогрейного котла, что позволяет обеспечить стандартизацию изготовления этих модулей. Однако в предпочтительном варианте реализации данного изобретения обечайка является общей для различных участков продольной стенки кожуха и имеет вследствие этого соответствующие продольные размеры.

В предпочтительном варианте реализации предлагаемого изобретения передний модуль также содержит участок продольной стенки кожуха, а также содержит средства, предназначенные для формирования камеры циркуляции воды в контакте с этим участком продольной стенки, соответствующие ребра теплообмена и соответствующие входной и выходной коллекторы. При этом данный передний модуль может быть использован также без соединения с задним модулем, и в таком случае соответствует минимальной производительности, обеспечиваемой модульной конструкцией блока нагрева в соответствии с данным изобретением.

В этом варианте реализации, в том случае, когда данный передний модуль связан с по меньшей мере одним задним модулем, обечайка предпочтительно является общей для участков продольной стенки, соответствующих переднему модулю и предусмотренному числу задних модулей.

В этом случае передний модуль может быть во всех отношениях подобен модулю нагрева унитарной конструкции со всеми его упомянутыми выше возможностями реализации. Задний модуль также может представлять собой унитарную конструкцию, объединяющую соответствующий участок продольной стенки кожуха, средства, предназначенные для формирования камеры циркуляции воды в контакте с этим участком продольной стенки, соответствующие входной и выходной коллекторы и в предпочтительном варианте реализации изобретения соответствующие ребра теплообмена с зигзагообразными перегородками, в случае необходимости вставленными внутрь направляющих каналов для газообразных продуктов сгорания топлива.

Модуль, предназначенный для реализации блока нагрева, содержит по меньшей мере поперечную стенку (12) кожуха (5, 105) и средства (9, 19, 20), предназначенные для формирования камеры (21, 121) циркуляции воды в контакте с поперечной стенкой (12).

Модуль также может содержать участок (28) продольной стенки (14, 128) кожуха (5,105), средства (9, 19, 20), предназначенные для формирования камеры (21, 121) циркуляции воды в контакте с этим участком (28), соответствующие ребра (35), а также соответствующие входной (40) и выходной (41) коллекторы.

Модуль также может содержать по меньшей мере один участок (128) продольной стенки (14, 128) кожуха (5, 105), средства (109, 120, 128, 129), предназначенные для формирования камеры циркуляции воды (22, 122) в контакте с этим участком (128), соответствующие ребра (135), а также соответствующие входной (140) и выходной (141) коллекторы.

Само собой разумеется, что при любом принятом способе реализации предлагаемого изобретения предусматриваются средства, предназначенные для обеспечения циркуляции воды между различными частями камеры циркуляции воды, соответствующими различным модулям. Такие средства сами по себе хорошо известны и имеют, например, форму конических соединительных муфт, обычно обозначаемых английским термином "Nipples".

Кроме того, соединение различных модулей между собой может быть обеспечено при помощи хорошо известных из существующего уровня техники средств, например, при помощи продольных рычагов, образующих соединительные тяги.

В той мере, в какой передний модуль и задний модуль блока нагрева в соответствии с предлагаемым изобретением представляют характеристики поперечной ориентации ребер теплообмена и направляющих каналов с целью формирования поперечной и параллельной циркуляции газообразных продуктов сгорания топлива в этих каналах, данное изобретение относится также к передним и задним модулям описанной выше конструкции.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания, не являющегося ограничительным примера его реализации, где даются ссылки на приведенные и являющиеся неотъемлемой частью этого описания фигуры, среди которых:
- фиг. 1 представляет собой схематический вид в разрезе по вертикальной плоскости симметрии, то есть по вертикальной плоскости, содержащей продольную ось блока нагрева, располагающуюся в данном случае горизонтально, водогрейного котла, оборудованного блоком нагрева в соответствии с предлагаемым изобретением;
- фиг.2 представляет собой схематический перспективный вид в разрезе по двум полуплоскостям, проходящим через его продольную ось, блока нагрева в соответствии с предлагаемым изобретением с обозначением штрихпунктирной линией габаритного контура данного водогрейного котла;
- фиг.3 представляет собой схематический перспективный вид в целом блока нагрева в соответствии с предлагаемым изобретением;
- фиг.4 представляет собой схематический перспективный вид в разрезе по той же вертикальной плоскости симметрии, что и разрез, показанный на фиг.1, кожуха блока нагрева в соответствии с предлагаемым изобретением, причем упомянутая плоскость разреза обозначена на фиг.3 символами IV-IV, но показанный вид является обратным по отношению к виду, показанному на фиг.1;
- фиг.5 представляет собой схематический вид сверху в разрезе по горизонтальной плоскости, в которой располагается его продольная ось и которая обозначена символами V-V на фиг.3, кожуха блока нагрева;
- фиг. 6 представляет собой схематический вид в поперечном разрезе по плоскости, обозначенной символами VI-VI на фиг.5, монтажа ленточной зигзагообразной перегородки в одном из направляющих каналов камеры прохождения газообразных продуктов сгорания топлива;
- фиг. 7 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной полуплоскости, ограниченной продольной осью и обозначенной символом VII на фиг.6, показанной на фиг.6 конструкции;
- фиг.8 представляет собой схематический перспективный вид, аналогичный виду, показанному на фиг.2, модульного варианта реализации блока нагрева для водогрейного котла в соответствии с предлагаемым изобретением.

Прежде всего в последующем изложении будут даваться ссылки на фиг. 1-7 и, в частности, на фиг.1, где в качестве не являющегося ограничительным примера реализации водогрейного котла, который может содержать блок нагрева в соответствии с предлагаемым изобретением, схематически представлен водогрейный котел, специально предназначенный для встраивания в дымовой канал. При этом подразумевается, что такой блок нагрева может быть установлен в водогрейных котлах многих других типов, например в котлах систем центрального отопления с наружной горелкой или во встраиваемых котлах типа "вантуза" (воздушного клапана), и что в этих котлах может быть использовано как жидкое котельное топливо, так и газ.

Этот водогрейный котел 1 содержит внутри корпуса 2, имеющего в целом форму, например, параллелепипеда, блок нагрева 3, имеющий продольную ось 4, в данном случае расположенную горизонтально, вокруг которой этот блок нагрева 3 имеет в целом форму тела вращения. Говоря более конкретно, блок нагрева 3 сформирован главным образом из двух составляющих, жестко скрепленных друг с другом, а именно, кожуха 5 и обечайки 6, причем каждая из этих составляющих сама по себе обладает вращательной симметрией относительно упомянутой оси 4.

Кожух 5, более наглядно представленный на фиг.2-5, в предпочтительном варианте реализации изобретения выполнен в виде единой литой детали, которая относительно продольного направления, обозначенного позицией 7, содержит
- задний открытый поперечный конец 8, окаймленный плоской поперечной кольцевой стенкой 9, на которой съемным и герметичным образом закреплен, например, при помощи болтов, не показанных на фигурах, поперечный теплоизоляционный люк 48, на котором закреплена горелка или форсунка 10, тип которой соответствует используемому в данном случае топливу и которая способна формировать факел пламени, ориентированный в направлении 7 вдоль оси 4, в том случае, когда данный водогрейный котел 1 находится в эксплуатации и работает;
- передний поперечный конец 11, закрытый поперечной стенкой 12, выполненной в форме колпака, вогнутость которого обращена в направлении назад, и периферийную часть 13, закрытую продольной стенкой 14, имеющей по меньшей мере приблизительно цилиндрическую форму в виде поверхности вращения относительно оси 4, таким образом, чтобы сформировать продольную топочную камеру 15, глухую в направлении вперед, где она перекрыта стенкой 12, и открытую в направлении назад при отсутствии упомянутого люка 48. Таким образом, собственно продольная стенка 14 ограничивает топочную камеру 15 только в передней зоне 16 кожуха.

Действительно, в задней зоне 17 кожуха стенка 14 дублируется в направлении продольной оси 4 обечайкой 6, выполненной в виде продольной трубы приблизительно цилиндрической формы, образующей поверхность вращения относительно оси 4, и определяющей в этой задней зоне 17 совместно со стенкой 14 кольцевую камеру 18 прохождения газообразных продуктов сгорания топлива.

Снаружи от топочной камеры 15, то есть соответственно в направлении вперед и в направлении удаления от оси 4, стенки 12 и 14 дублируются соответственно стенками 19, 20, причем стенка 9 соединяет между собой стенки 14 и 20 вокруг открытого конца 8 кожуха 5. Таким образом, упомянутые стенки 9, 12, 14, 19 и 20, в предпочтительном варианте реализации изобретения выполненные в виде единой литой детали, формируют вокруг топочной камеры 15 герметичную камеру 21, предназначенную для циркуляции воды 22, используемой для отопления или для различных санитарных нужд.

Соединительные элементы 23, 24, предусмотренные соответственно в нижней зоне стенки 19 и в верхней зоне стенки 20, позволяют герметичным образом подключить к кожуху 5 трубопроводы 25 и 26 соответственно, предназначенные для связи с внешним по отношению к водогрейному котлу 1 контуром использования нагретой в нем воды 22.

В случае необходимости и хорошо известным из существующего уровня техники образом, не проиллюстрированным на приведенных фигурах, упомянутый люк 48 может также ограничивать изнутри герметичную камеру циркуляции воды 22, соединенную с камерой 21.

В проиллюстрированном на приведенных фигурах предпочтительном способе реализации предлагаемого изобретения стенка 14 не имеет постоянного внутреннего диаметра на всей своей продольной протяженности от места ее соединения со стенкой 12 и до места ее соединения со стенкой 9, но содержит две отличные друг от друга части, соответствующие передней зоне 16 и задней зоне 17 кожуха 5.

Говоря более конкретно, в каждой из этих зон 16 и 17 стенка 14 содержит цилиндрическую часть, соответственно 27, 28, представляющую собой поверхность вращения относительно оси 4, но часть 28, соответствующая задней зоне 17, имеет внутренний диаметр, превышающий внутренний диаметр части 27, соответствующей передней зоне 16, и обе эти части 27 и 28 соединены друг с другом при помощи части 29 стенки 14, выполненной в виде уступа. Говоря более конкретно, часть 29 стенки 14 является плоской и кольцевой в виде поверхности вращения относительно оси 4 и формирует внутри топочной камеры 15 выступ, обращенный в направлении назад.

В соответствии с такой конструкцией стенки 14 обечайка 6 размещается в непосредственном продольном продолжении части 27 стенки 14, соответствующей передней зоне, и упирается плашмя в направлении вперед в часть 29 стенки 14 в непосредственной близости от места соединения между частями 27 и 29 этой стенки своей плоской кольцевой кромкой 30, образующей поверхность вращения относительно оси 4.

Позади от этой плоской кромки 30 обечайка 6 имеет в целом форму трубчатой стенки 31, осью которой является ось 4, и которая имеет постоянный диаметр как изнутри, так и снаружи, вплоть до задней плоской кольцевой кромки 32, осью вращения которой также является ось 4, причем эта плоская кромка 32 по существу совпадает с поверхностью стенки 9 и в предпочтительном варианте реализации окаймлена в направлении удаления от оси 4 кольцевой ребордой 33, представляющей собой поверхность вращения относительно той же оси 4 и упирающейся своей плоскостью, против стенки 9 и позади нее, в совокупность периферийной части заднего открытого конца 8 кожуха 5 в том случае, когда эта обечайка 6 также плашмя упирается своей передней плоской кромкой 30 в часть 29 продольной стенки 14.

В предпочтительном варианте реализации обечайка 6 изготовлена путем формования соответствующим образом листа жаропрочного металла. Эта обечайка съемным образом вставляется внутрь кожуха 5 так, чтобы обеспечить возможность ее демонтажа с целью очистки камеры 18 с последующим обратным монтажом, в случае необходимости, на прежнее место или с целью замены этой обечайки. Для этого в предпочтительном варианте реализации изобретения обечайка 6 в том состоянии, в котором она находится, будучи вставленной внутрь кожуха 5, содержит открытую продольную щель 62, проходящую от ее кромки 30 до ее кромки 32 и продолжающуюся на реборде 33. Эта щель 62, имеющая измеренную в окружном направлении по отношению к оси 4 ширину, строго достаточную для того, чтобы обеспечить ей возможность войти в контур движения газообразных продуктов сгорания топлива, который более подробно будет описан в последующем изложении, дополнительно позволяет упругим образом деформировать обечайку 6 в направлении уменьшения ее поперечного размера для того, чтобы обеспечить возможность ее извлечения из кожуха 5 и обратного вставления в этот кожух.

Для того, чтобы исключить возможность несвоевременного закрытия этой щели 62 в том случае, когда обечайка б вставлена внутрь кожуха 5, специальные криволинейные или прямолинейные распорки 34, ориентированные по существу в окружном направлении по отношению к оси 4, устанавливаются, например, в передней и задней концевых зонах этой щели 62, которая удерживает их на месте в результате сжатия. Суммарный продольный размер этих распорок 34 является достаточно малым для того, чтобы эти распорки не создавали существенных помех прохождению газообразных продуктов сгорания топлива в условиях, которые более подробно будут описаны в последующем изложении.

В том положении, когда обечайка 6 вставлена внутрь кожуха 5, она удерживается в этом положении при помощи формы, обеспечивающей ее форсированное расширение, обусловленное упругостью этой обечайки. Эта упругость приводит к тенденции увеличения ее поперечного размера, чему, в случае необходимости, способствует действие упомянутых распорок 34. Обечайка удерживается в упомянутом положении также при помощи упора в направлении удаления от оси 4, вследствие ее упомянутой упругости, в ребра 35, закрепленные внутри камеры 18 и в предпочтительном варианте реализации выполненные в виде единой детали с частью 28 стенки 14 для того, чтобы определить, совместно с этой частью 28 и обечайкой 6, направляющие каналы 36 для прохождения газообразных продуктов сгорания топлива, располагающиеся во внутренней полости этой камеры прохождения 18.

Здесь следует отметить, что ребра 35 также могут быть присоединены к внутренней части кожуха 5 без выхода при этом за рамки предлагаемого изобретения при условии, что они будут установлены в отношениях тепловой проводимости со стенкой 14 для того, чтобы передавать в наилучших условиях тепловую энергию, полученную от газообразных продуктов сгорания топлива, воде 22, проходящей через камеру 21.

Зато отличительным образом, характерным именно для предлагаемого изобретения, ребра 35 и направляющие каналы 36, формированию которых эти ребра содействуют, являются кольцевыми и поперечными.

Говоря более конкретно, ребра 35 выполнены кольцевыми, плоскими и формирующими поверхность вращения относительно оси 4, к которой эти ребра соответственно перпендикулярны. В основной своей части эти ребра являются сплошными в окружном направлении относительно этой оси 4, за исключением двух разрывов, локализованных соответственно диаметрально противоположным образом по отношению к оси 4, точнее говоря располагающихся в одной и той же средней вертикальной плоскости 37, которая содержит ось 4 и которая представляет собой плоскость разреза на видах, представленных на фиг.1 и 4, то есть плоскости симметрии всего блока нагрева 3. При этом один разрыв, соответственно разрыв 38, располагается под осью 4 в нижней зоне камеры 18, а другой разрыв, соответственно разрыв 39, располагается над этой осью 4 в верхней зоне этой камеры 18.

Таким образом, разрывы 38 различных ребер 35 располагаются на одной линии в продольном направлении для того, чтобы образовать часть продольного входного коллектора 40 для газообразных продуктов сгорания топлива в нижней части камеры 18, и аналогичным образом разрывы 39 различных ребер 35 располагаются на одной линии в продольном направлении для того, чтобы образовать часть продольного коллектора 41, предназначенного для выхода газообразных продуктов сгорания топлива после их прохождения через камеру 18, в верхней части этой камеры.

В проиллюстрированном на приведенных фигурах предпочтительном примере реализации предлагаемого изобретения разрывы 38 и 39 определяются соответственно плоскими кромками 42, 43 ребер 35, которые выполнены наклонными по отношению к плоскости 37, от которой эти плоские кромки постепенно удаляются в направлении удаления от части 28 стенки 14, таким образом, что поперечное сечение каждого разрыва 38, 39 имеет в целом форму равнобедренной трапеции, малое основание которой проходит вдоль этой части 28, а большое основание проходит вдоль трубчатой стенки 31 обечайки 6.

Такая конструкция облегчает непосредственную реализацию разрывов 38, 39 в процессе литья в том случае, когда эти ребра 35 в соответствии с предпочтительным вариантом реализации отливаются в виде единой детали с кожухом 5.

Как можно более отчетливо видеть на фиг.5, разрывы 38 в каждом ребре 35, сформированные таким образом при помощи двух кромок 42, имеют поперечное сечение, которое уменьшается в направлении спереди назад. И, как можно видеть на фиг. 2, поперечные сечения разрывов 39, сформированные двумя кромками 42 каждого ребра 35, увеличиваются в направлении назад для того, чтобы наилучшим образом обеспечить распределение газообразных продуктов сгорания топлива в различных каналах 36, начиная от входного коллектора 40 и вплоть до выходного коллектора 41.

В проиллюстрированном здесь примере реализации предлагаемого изобретения ребра 35 располагаются на одинаковом расстоянии друг от друга или эквидистантны в продольном направлении. При этом ребра 35, наиболее близкие к открытому концу 8, размещены в непосредственном продолжении стенки 9, а ребра 35, наиболее близкие к части 29 стенки 14, размещены на таком продольном расстоянии от этой части 29, которое соответствует взаимному продольному интервалу между двумя соседними ребрами 35. Однако может быть выбрано также и другое расположение этих ребер без выхода при этом за рамки предлагаемого изобретения.

В направлении оси 4 каждое ребро 35 ограничено соответствующей кромкой 44, формирующей цилиндрическую поверхность вращения вокруг этой оси, причем диаметры различных кромок 44 являются идентичными и превышают внутренний диаметр части 27 стенки 14 на величину, которая по существу соответствует толщине стенки обечайки 6 в ее трубчатой части 31 таким образом, чтобы эта трубчатая часть 31 продолжала часть 27 продольной стенки 14 в направлении назад без образования заметного уступа внутри топочной камеры 15.

В случае необходимости, как это проиллюстрировано в рассматриваемом здесь примере реализации изобретения, ребра 35 могут содержать, в дополнение к разрывам 38 и 39, соответствующим входному коллектору 40 и выходному коллектору 41, и другие локализованные разрывы 45, имеющие форму зарубок, выполненных в их кромках 35 в радиальном направлении по отношению к оси 4 на радиальное расстояние, меньшее, чем радиальное расстояние, которое разделяет кромки 44 ребер 35 и часть 28 стенки 14.

Эти разрывы 45, имеющие в поперечном сечении форму, например, равнобедренной трапеции, то есть форму, аналогичную той, которую имеют в поперечном сечении разрывы 38 и 39, не выполняют обычно функцию обеспечения перехода газов из одного канала 36 в другой и служат главным образом для поглощения и компенсации теплового расширения ребер 35 и для облегчения выполнения операций вставления в кожух и извлечения из него обечайки 6. Однако, в случае закупоривания одного из каналов 36, эти разрывы позволяют газообразным продуктам сгорания топлива перейти из закупоренного канала в соседние каналы, то есть наилучшим образом распределиться в камере 18, несмотря на эту закупорку.

Как и разрывы 38 и 39, эти дополнительные разрывы располагаются на одной линии в продольном направлении. В данном случае предусматривается, например, два комплекта этих разрывов, расположенных в диаметрально противоположных положениях по отношению к оси 4 и лежащих в средней горизонтальной плоскости 46, содержащей эту ось 4 и образующей плоскость разреза, показанного на фиг. 5. Эти разрывы имеют поперечное сечение, существенно меньшее, чем поперечное сечение разрывов 38 и 39.

В направлении назад на уровне открытого конца 8 кожуха 5 разрывы 38, 39 и 45 в тех ребрах 35, которые соответствуют стенке 9, перекрыты герметичным образом, как и сам этот конец 8, теплоизоляционным люком 48 в том случае, когда этот люк установлен на предназначенное для него место.

Для того, чтобы обеспечить возможность попадания газообразных продуктов сгорания топлива в разрывы 38 ребер 35 и оттуда во внутренние полости каналов 36 из топочной камеры 15 в передней зоне 16, входной коллектор 40 содержит дополнительно продольную канавку 47, выполненную углубленной в части 27 стенки 14, а также в периферийной зоне стенки 12, соответствующей переходному участку между этой стенкой и стенкой 14. Эта канавка 47, имеющая по отношению к стенке 12 и по отношению к части 27 стенки 14 глубину, которая постепенно увеличивается в направлении спереди назад, является симметричной по отношению к плоскости 37 и располагается в продольном направлении на одной линии с разрывами 38 ребер 35.

Таким образом, газообразные продукты сгорания топлива выбрасываются факелом пламени в направлении вперед, затем направляются стенкой 12 к ее периферийной части, то есть в радиальном направлении в сторону удаления от оси 4. Затем эти газообразные продукты сгорания топлива проходят вдоль части 27 стенки 14, попадают в канавку 47 и через эту канавку достигают разрывов 38 ребер 35 для того, чтобы заполнить различные параллельные каналы 36 и пройти через камеру 18 в форме поперечных полуколец, поднимаясь в зоны каналов 36, которые располагаются соответственно по одну и другую стороны от плоскости 37 и симметрично по отношению к этой плоскости.

Далее эти газообразные продукты сгорания топлива выходят из параллельных каналов 36 на уровне разрывов 39 в этих каналах и собираются в выходном коллекторе 41 после осуществления теплообмена с водой 22 либо непосредственно через части 28 и 29 стенки 14, либо косвенным образом при помощи теплообменных ребер 35, установленных в отношениях тепловой проводимости с частью 28 стенки 14, которая сама уже находится в непосредственном контакте с водой 22.

Над разрывами 39 ребер 35 выходной коллектор 41 содержит продольный вырез 49, общий со всей совокупностью (или практически со всей совокупностью) разрывов 39, и этот вырез 49 проходит сквозь часть 28 стенки 14 и соответствующую часть стенки 20, будучи герметизированным по отношению к камере 21 циркуляции воды при помощи трубчатой стенки 50, в предпочтительном варианте реализации выполненной заодно с кожухом 5. Каналы 36, ограниченные ребрами 35, разрывы 39 которых могут в случае необходимости и не располагаться против выреза 49, как это имеет место в случае передних граничных каналов в проиллюстрированном здесь примере реализации данного изобретения, сообщаются с этим вырезом 49 посредством разрывов 39 соответствующих ребер.

В окружном направлении по отношению к оси 4 вырез 49, то есть стенка 50 изнутри, может иметь размер, равный или превышающий наименьшее расстояние, разделяющее две кромки 43, то есть размер, который наименьший разрыв 39 имеет в непосредственной близости от части 28 стенки 14. В том случае, когда этот размер выреза 49 или стенки 50 превышает расстояние, разделяющее в окружном направлении кромки 43, ограничивающие разрыв 39 на уровне части 28 стенки 14, соответствующие ребра 35 могут продолжаться во внутренней полости выреза 49, в частности, своими кромками 43 (это не показано на приведенных фигурах, но легко может быть понято специалистом в данной области техники).

Вокруг выреза 49 стенка 20 формирует фланец 51 герметичного и разъемного соединения, например, при помощи стягивающих винтов, с дымовым коробом 52, располагающимся в продольном направлении вдоль кожуха 5 и поверх него и связанным с системой 53 удаления, обычно в атмосферу, газообразных продуктов сгорания топлива.

Эта траектория, проходимая в основном массой газообразных продуктов сгорания топлива, схематически представлена на фиг.2 продольной стрелкой 54, располагающейся вдоль оси 4 и обращенной в сторону направления 7, а также стрелками 55, проходящими вдоль стенки 12 и ориентированными в направлении удаления от оси 4, стрелками 56, изгибающимися в окружном направлении в сторону канавки 47, двойной стрелкой 57, проходящей вдоль этой канавки 47 в направлении назад и изгибающейся в сторону каналов 36, и восходящими окружными стрелками 58, которые проходят вдоль каналов 36 и соответствуют только тем каналам 36, которые открываются в выходной коллектор 39, и представлены выходящими из этих каналов 36 и проходящими в направлении вверх через вырез 49.

Само собой разумеется, что построение канавки 47 оптимизировано таким образом, чтобы она была способна собирать максимально возможное количество газообразных продуктов сгорания топлива.

Для этого в проиллюстрированном здесь примере реализации предлагаемого изобретения эта канавка имеет донную стенку 59, определяемую приблизительно прямолинейными образующими, перпендикулярными плоскости 37, по отношению к которой эти образующие соответственно являются симметричными. Эта донная стенка 59 на виде сверху имеет приблизительно форму равнобедренной трапеции таким образом, что ее ширина, измеренная перпендикулярно плоскости 37, увеличивается в
направлении назад, где эта донная стенка 59 соединяется без переходной зоны с частью 28 стенки 14, часть 29 которой имеет локальный вырез.

Максимальная ширина этой донной стенки 59 в зоне ее соединения с частью 28 стенки 14 немного превышает расстояние, разделяющее перпендикулярно к плоскости 37 соединение кромок 42 ребер 35, наиболее близких к стенке 29, на уровне соединения ребер 35 с частью 28 стенки 14, таким образом, чтобы запитывать газообразными продуктами сгорания топлива канал 36, наиболее близкий к части 29 стенки 14.

Как нетрудно понять специалисту в данной области техники, образующие, определяющие донную стенку 59 канавки 47 в предпочтительном варианте реализации имеют небольшое искривление, вогнутость которого направлена в сторону оси 4, таким образом, чтобы обеспечить упомянутое соединение с частью 28 стенки 14. Однако, принимая во внимание небольшое угловое расширение донной стенки 59 канавки 47 по отношению к оси 4, эти образующие могут рассматриваться как приблизительно прямолинейные с приемлемой степенью приближения.

Соответственно по одну и по другую стороны от донной стенки 59 канавка 47 определяется двумя боковыми стенками 60, которые соединяют донную стенку 59 герметичным образом с частью 27 стенки 14 и с частью 29 этой стенки, сохраняя при этом герметичность камеры 22. Эти боковые стенки 60 взаимно расходятся в направлении назад таким образом, чтобы при их соединении с переходным участком между частями 27 и 29 продольной стенки 14 они отстояли друг от друга на расстояние, немного превышающее то расстояние, которое разделяет на этом уровне места соединения двух кромок 42, окаймляющих разрыв 38 ребра 35, ближайшего к стенке 29, на уровне соединения этих кромок 42 с кромкой 44, таким образом, чтобы обеспечить поступление в канал 36, ближайший к части 29 стенки 14 газообразных продуктов сгорания топлива. В направлении внутрь топочной камеры 15 боковые стенки 60 в предпочтительном варианте реализации изобретения соединяются с частью 29 продольной стенки 14 вдоль соответствующего прямолинейного ребра 61, причем эти два ребра 61 удаляются друг от друга в направлении приближения к оси 4 таким же образом, как и кромки 42, окаймляющие разрыв 38 каждого ребра 35. Само собой разумеется, что стенки 59 и 60 выполнены в виде единой детали с остальной частью кожуха 5.

Для того, чтобы обеспечить дополнительную возможность сбора и введения в каналы 36 через разрывы 38 в этих каналах тех газообразных продуктов сгорания топлива, которые не попали в канавку 47 и достигли задней зоны 17 кожуха, перемещаясь вдоль части 27 продольной стенки 14, а затем вдоль трубчатой стенки 31 обечайки 6, входной коллектор 40 дополнительно содержит продольный вырез, определяемый щелью 62 в трубчатой стенке 31 обечайки. Эта щель размещена непосредственно против разрывов 38 в ребрах 35 и имеет в окружном направлении по отношению к оси 4 ширину, которая по существу совпадает с размером, который эти разрывы 38 имеют в окружном направлении по отношению к оси 4 в ближайшей к этой щели зоне.

Таким образом, газообразные продукты сгорания топлива, достигшие зоны 17, отклоняются в направлении вниз, перемещаясь вдоль трубчатой стенки 31 обечайки 6, как это схематически показано стрелкой 63 с одной стороны обечайки 6, которая полностью показана на фиг.2, продвигаясь таким образом в направлении вниз вплоть до выреза или щели 62. Далее эти газообразные продукты сгорания проникают в упомянутую щель, как это схематически показано стрелкой 64, а затем проходят по каналам 36 поперечную траекторию, задаваемую ребрами 35, до достижения ими выходного коллектора 41, проделывая тот же путь, который схематически представлен стрелками 58 и который проделывают газообразные продукты сгорания топлива, собранные при помощи канавки 47.

Нетрудно представить себе, что такая конструкция устройства в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет заставить всю совокупность газообразных продуктов сгорания топлива, независимо от особенностей тех траекторий, которые эти продукты сгорания проходят внутри топочной камеры 15, преодолевать поперечную траекторию между обечайкой 6 и частью 28 продольной стенки 14, то есть особенно длинную траекторию, принимая во внимание продольный размер обечайки 6. Это обстоятельство позволяет обеспечить значительно улучшенные условия теплообмена между газообразными продуктами сгорания топлива и водой 22 по сравнению с условиями теплообмена, характерными для известных из существующего уровня техники в данной области и описанных в преамбуле данного описания водогрейных котлов.

Можно в еще большей степени увеличить длину пути, проходимого газообразными продуктами сгорания топлива в камере 18 при тех же продольных размерах этой камеры, то есть при тех же продольных размерах обечайки 6, и в еще большей степени улучшить теплообмен между этими газообразными продуктами сгорания топлива и водой 22, если установить специальные зигзагообразные перегородки внутри каналов 36. Эти зигзагообразные перегородки 65 могут быть реализованы различными способами, но на фиг.6 и 7 схематически представлен специфический и предпочтительный с точки зрения простоты изготовления способ, в соответствии с которым в каждую из половинок каждого канала 36 типа тех половинок, которые определены плоскостью 37, вставлена изогнутая лента 66, изготовленная из жаропрочного металлического листа и имеющая волнистый профиль в поперечном сечении.

В окружном направлении для каждой из этих волнистых лент 66 размерные параметры определяются таким образом, чтобы оставить свободными по меньшей мере разрывы 38 и 39 ребер 35, которые соответствуют входному коллектору 40 и выходному коллектору 41, для того, чтобы не нарушать нормального распределения газообразных продуктов сгорания топлива между различными каналами 36.

Говоря более конкретно, в проиллюстрированном здесь предпочтительном варианте реализации предлагаемого изобретения каждая волнистая лента 66, соответствующая половинке данного канала 36, проходит на участке протяженностью примерно 90^o внутри этой половинки по отношению к оси 4, а именно, от разрывов 45 ребер 35 до разрывов 39 этих ребер, и все эти волнистые ленты 66, расположенные с одной и той же стороны плоскости 37, соединены друг с другом посредством двух жестких и предпочтительно металлических прямолинейных перемычек соответственно 67 и 68, с которыми они соединены, например, сваркой и которые проходят соответственно в разрывах 45 и в разрывах 39 для того, чтобы помешать смещению упомянутых волнистых лент 66 в окружном направлении по отношению к оси 4.

В поперечном направлении упомянутые перемычки 67 и 68 имеют размеры, меньшие, чем размеры разрывов 45 и 49 соответственно, с тем, чтобы в минимальной степени мешать прохождению газообразных продуктов сгорания топлива через упомянутые разрывы.

В продольном направлении каждая волнистая лента 66 в предпочтительном варианте реализации имеет ширину, меньшую, чем ширина соответствующего канала 36, измеренная между ребрами 35, ограничивающими этот канал, и составляющую, например, приблизительно половину ширины данного канала 36, по отношению к которому эта волнистая лента 66 центрирована в продольном направлении таким образом, чтобы оставить сквозной проход 69 для газообразных продуктов сгорания топлива против каждого из этих ребер 35 с тем, чтобы способствовать непосредственному контакту и теплообмену с ними газообразных продуктов сгорания топлива и при их содействии, а также при содействии стенки 14, на которой эти ребра установлены в отношениях тепловой проводимости, теплообмену с водой 22, которая омывает стенку 14.

В радиальном направлении по отношению к оси 4 каждая из волнистых лент 66 имеет размерные параметры, которые определяются таким образом, чтобы оставить свободным сквозной проход 70 для газообразных продуктов сгорания топлива, по меньшей мере вдоль части 28 стенки 14, для того, чтобы способствовать теплообмену между этими газообразными продуктами сгорания и водой 22 через стенку 14.

В направлении оси 4 каждая волнистая лента 66 удерживается обечайкой 6 (не показана на фиг. 6 и 7), в которую она может упираться либо непосредственно, либо при помощи соответствующих перемычек 67 и 68. Толщина каждой волнистой ленты 66 и амплитуда ее волнистости, измеренные в радиальном направлении по отношению к продольной оси 4, выбираются в соответствии с конкретными соображениями специалиста в данной области техники.

Таким образом, использование блока нагрева в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет существенно улучшить соотношение между выходной мощностью в виде тепловой энергии, передаваемой воде 22, и габаритными размерами данного водогрейного котла.

Однако специалист в данной области техники легко поймет, что описанный выше способ реализации предлагаемого изобретения представляет собой всего лишь не являющийся ограничительным пример такой реализации, по отношению к которому могут быть рассмотрены многочисленные варианты, не выходящие за рамки данного изобретения.

В частности, в настоящее время отдается предпочтение конструкции, в которой топочная камера 15, сформированная в зонах 16 и 17 соответственно частью 27 стенки 14 и трубчатой стенкой 31 обечайки 6, имеет постоянное поперечное сечение на всем своем продольном протяжении между задним открытым концом 8 и стенкой 12, определяющей передний закрытый конец 11. Однако можно также предусмотреть, чтобы обечайка 31 соответствовала сужению топочной камеры 15 в зоне 17 по сравнению с зоной 16. Специалист в данной области техники без труда сможет приспособить описанные выше конструктивные элементы к такому строению топочной камеры. И еще, вместо того, чтобы быть горизонтальной, как это имело место в описанном выше примере реализации данного изобретения, ось 4 блока нагрева 3 может располагаться вертикально или под некоторым углом по отношению к горизонтальной плоскости, причем упомянутое направление 7, которое представляет собой направление выброса факела пламени, в этом случае обычно ориентировано в направлении вниз.

Блок нагрева в соответствии с предлагаемым изобретением в том виде, в каком он был описан выше со ссылками на фиг. 1-7, может быть реализован в различных размерных вариантах, каждый из которых соответствует определенному диапазону требуемой тепловой производительности данного водогрейного котла.

Можно, однако, предусмотреть модульный вариант реализации такого блока нагрева для того, чтобы обеспечить возможность его адаптации к различным величинам потребной тепловой производительности на основе использования различных стандартизованных модулей, которые соединяют между собой в таком количестве, которое обеспечивает необходимую в данном случае производительность.

На фиг. 8, ссылки на которую будут даваться в последующем изложении, схематически представлен такой модульный способ реализации блока нагрева в соответствии с предлагаемым изобретением.

В этом примере реализации блок нагрева состоит из двух различных модулей, а именно
- первого или переднего модуля, практически полностью идентичного описанному выше блоку нагрева 3 за исключением того, что упомянутая обечайка является общей для двух модулей. Таким образом, здесь вполне правомерно сохранение использования позиции 3 для обозначения этого переднего модуля, а также использование тех же самых позиций, что и на фиг.1-7, для обозначения различных составляющих или различных элементов составляющих этого переднего модуля 3. В частности, используемые в последующем изложении понятия "передний" или "задний" следует понимать по отношению к упомянутому направлению 7;
- заднего модуля 103, коаксиального с передним модулем 3 и примыкающего к нему в продольном направлении позади этого переднего модуля. Задний модуль обладает значительной степенью подобия с частью описанного выше блока нагрева 3, соответствующей задней зоне 17 кожуха, так что здесь использованы те же цифровые позиции, но увеличенные на 100, для обозначения различных составляющих или частей составляющих этого заднего модуля 103, которые соответствуют составляющим или частям составляющих описанного выше блока нагрева 3 или переднего модуля 3. Само собой разумеется, что несколько модулей, идентичных заднему модулю 103, могут быть соединены друг с другом коаксиально в продольном направлении позади переднего модуля 3, причем в предпочтительном варианте реализации упомянутая обечайка является общей для всей совокупности соединенных таким образом модулей.

Эта обечайка обозначена на фиг.8 позицией 106 для того, чтобы учесть увеличение продольного размера ее трубчатой стенки 131, в принципе по всем параметрам совершенно подобной трубчатой стенке 31 сообразно тому, что она должна быть общей для двух модулей 3 и 103.

Теми же цифровыми позициями, но увеличенными на 100, обозначены и другие части обечайки 6, щель 162 которой, расположенная так же, как это было описано выше, удерживается в открытом положении при помощи распорок 134, по всем параметрам совершенно аналогичных описанным выше распоркам 34, но установленных в количестве, которое может быть увеличенным в соответствии с увеличением длины трубчатой стенки 131. В данном случае установлены три такие распорки, а именно, передняя граничная распорка, задняя граничная распорка и промежуточная распорка, располагающаяся между двумя предыдущими распорками на одинаковых расстояниях от них в области соединения двух модулей 3 и 103.

Принимая во внимание упомянутое выше подобие, модуль 103 данного блока нагрева содержит, в дополнение к обечайке 106, являющейся общей с модулем 3, кожух 105, в предпочтительном варианте реализации выполненный в виде единой литой детали и имеющий в целом вращательную симметрию относительно оси 4. Этот кожух содержит:
- поперечную стенку 109 и продольную стенку 128, идентичные соответственно стенке 9 и части 28 продольной стенки 14 кожуха 5 переднего модуля 3;
- поперечные ребра 135, идентичные упомянутым ребрам 35 и ограничивающие внутри поперечной кольцевой камеры 118 циркуляции газообразных продуктов сгорания топлива, определяемой стенкой 128, кожуха 105 и стенкой 131 обечайки 106, поперечные направляющие каналы 136 предназначенные для движения этих газообразных продуктов сгорания топлива;
- поперечные стенки 129 и продольные стенки 120, идентичные соответственно части 29 стенки 14 кожуха 5 модуля 3 и стенке 20 этого кожуха 5. При этом только стенка 129 продолжается в направлении удаления от оси 4 за областью ее соединения со стенкой 128, и это происходит вплоть до стенки 120, с которой она соединяется герметично.

Таким образом, стенки 109, 128, 129, 120 совместно и герметичным образом ограничивают герметичную камеру 121 циркуляции воды 22, которая циркулирует также и в камере 21 кожуха 5 модуля 3, причем соединение двух этих камер 21 и 121 для обеспечения возможности такой совместной циркуляции осуществляется хорошо известным специалисту в данной области техники способом, не проиллюстрированным в этом примере, при помощи любых подходящих в данном случае средств, например, типа уже упоминавшихся здесь конических соединительных муфт, называемых "Nipples".

Действительно, кожух 105 плотно примыкает плашмя своей стенкой 129 к стенке 9 кожуха 5, и оба эти кожуха соединены друг с другом при помощи любых подходящих в данном случае средств, хорошо известных специалисту в данной области техники и тоже не показанных на фиг. 8, например, при помощи стержней, образующих соединительные тяги.

В этом случае именно стенка 109 ограничивает для блока нагрева, образованного двумя модулями 3 и 103, задний поперечный открытый конец 108, по всем параметрам совершенно идентичный заднему концу 8 блока нагрева 3, описанного выше со ссылками на фиг.1-7, на который аналогичным образом может быть установлен съемный и герметичный поперечный теплоизоляционный люк, например, с водой, на котором закреплена форсунка или горелка, соответствующая типу используемого в данном случае топлива и формирующая факел пламени вдоль оси 4 и в направлении 7 в условиях, когда водогрейный котел 101, содержащий блок нагрева, образованный двумя модулями 3 и 103, находится в состоянии эксплуатации и работает.

Такой монтаж теплоизолирующего люка и установленной на нем горелки или форсунки не проиллюстрирован здесь подробно, однако специалист в данной области техники легко поймет, что он со всей очевидностью вытекает из описанной выше конструкции, схематически проиллюстрированной на фиг.1. В этом случае реборда 133 обечайки 106 также упирается в стенку 109 подобно тому, как реборда 33 обечайки 6 упирается в стенку 9 кожуха 5 блока нагрева 3, описанного выше со ссылками на фиг. 1-7.

Для того, чтобы обеспечить возможность введения газообразных продуктов сгорания топлива в каналы 136 таким же образом, как и в описанные выше каналы 36, ребра 135 представляют в непосредственном продольном продолжении разрывов 38 ребер 35 модуля 3 разрывы 138, ограниченные, как и разрывы 38 ребер 35, так, чтобы газообразные продукты сгорания топлива подводились параллельно к каналам 36 и 136 при помощи канавки 47 и посредством продольного расположения на одной линии разрывов 38 и 138 ребер 35 и 135, как это схематически показано стрелками 57 и аналогичным образом стрелками 157, которые продолжают стрелки 57 в направлении назад, и затем разделяются в окружном направлении на уровне разрывов 138, как это делают стрелки 57 на уровне разрывов 38.

Кроме того, газообразные продукты сгорания топлива параллельно подводятся к каналам 36 и 136 через вырез 162 в стенке 131 обечайки 106 после того, как эти газообразные продукты сгорания проследуют по траектории, схематически представленной стрелками 63 и 64, что идентичным образом можно видеть на той части стенки 131 обечайки 106, которая соответствует модулю 3, и стрелками 163 и 164, воспроизводящими эти стрелки 63 и 64 на уровне той части этой стенки 131, которая соответствует модулю 103.

Также идентичной, но более длинной, принимая во внимание продольное соединение двух модулей 3 и 103, оказывается стрелка 54 и стрелки 55 и 56, схематически представляющие траекторию движения газообразных продуктов сгорания топлива в передней зоне 16 кожуха 5 модуля 3.

Таким образом, внутри каналов 136 газообразные продукты сгорания топлива проходят параллельно в каждом из этих каналов и параллельно каналам 36 восходящую окружную траекторию относительно оси 4 соответственно по одну и по другую стороны от средней вертикальной продольной плоскости, не показанной на фиг. 8, но соответствующей плоскости 37, как это схематически показано стрелками 158, идентичными стрелкам 58, которые можно видеть на уровне модуля 3, для того, чтобы в конечном счете выйти из этих каналов 136 через разрывы 139 ребер 135, располагающиеся в продольном направлении на одной линии с разрывами 39 ребер 35 и образующие часть выходного коллектора 141, принадлежащего модулю 103 и по всем параметрам совершенно идентичного выходному коллектору 41, принадлежащему модулю 3.

В частности, этот выходной коллектор 141 дополнительно содержит продольный вырез 149, по всем параметрам совершенно идентичный вырезу 49 и общий со всей совокупностью (или практически со всей совокупностью) разрывов 139. Этот вырез 49 проходит сквозь стенку 128 и сквозь соответствующую часть стенки 120, будучи герметизированным по отношению к камере 121 циркуляции воды при помощи трубчатой стенки 150, по всем параметрам совершенно идентичной стенке 50, и открывается над стенкой 120 при помощи разъемного и герметичного фланца соединения при помощи, например, свинчивания, с дымовым коробом, по всем параметрам совершенно сопоставимым с дымовым коробом 52, если не считать того, что он присоединен аналогичным образом не только к фланцу 151 выходного коллектора 141 модуля 103, но также и к фланцу 51 выходного коллектора 41 модуля 3.

Разрывы 138 ребер 135 со своей стороны образуют входной коллектор 140, принадлежащий модулю 103 и дополняющий в направлении назад входной коллектор 40, определяемый на уровне модуля 3 канавкой 47, разрывами 38 ребер 35 и тем же вырезом 162 в трубчатой стенке 131 обечайки 106.

В то же время ребра 135 содержат на одной линии в продольном направлении с разрывами 45 ребер 35, не показанными на фиг. 8, разрывы 145, по всем параметрам совершенно идентичные разрывам 45 и обеспечивающие выполнение той же функции, и в каналах 136 модуля 103, как и в каналах 36 модуля 3, могут быть установлены волнистые ленты, по всем параметрам совершенно идентичные лентам 66, для того, чтобы сформировать там зигзагообразные перегородки, как это было проиллюстрировано при рассмотрении блока нагрева 3, описанного выше со ссылками на фиг.1-7, точнее говоря, со ссылками на фиг. 6 и 7.

Таким образом, блок нагрева, сформированный путем соединения между собой модулей 3 и 103, подобен блоку нагрева 3, описанному выше со ссылками на фиг. 1-7, но имеет увеличенные в продольном направлении размеры задней зоны 17 кожуха 5, в котором топочная камера 15 ограничена в периферийном направлении не продольной стенкой 14 этого кожуха, но обечайкой 6, тогда как передняя зона 16, ограниченная одним только модулем 3, как это имеет место в блоке нагрева 3, описанном выше со ссылками на модуль 3, будет оставаться неизменной.

Говоря более конкретно, в этой сборке кожух 5 модуля 3 и кожух 105 модуля 103 дополняют друг друга таким образом, что часть 28 продольной стенки 14 кожуха 5 и продольная стенка 128 кожуха 105, размещенные в продольном продолжении друг по отношению к другу и имеющие, например, один и тот же диаметр, могут рассматриваться в качестве двух участков одной и той же продольной стенки, заменяющей часть 28 продольной стенки 14 кожуха 5 блока нагрева 3, описанного выше со ссылками на фиг.1-7.

Аналогичным образом, обечайка 106 занимает место обечайки 6 со своими увеличенными продольными размерами для того, чтобы ограничить поперечную кольцевую камеру прохождения газообразных продуктов сгорания топлива, по всем параметрам сопоставимую с камерой 18 блока нагрева 3, описанного выше со ссылками на фиг.1-7, но также имеющую более значительные размеры в продольном направлении и сформированную, на уровне модуля 3, камерой 18 этого модуля и, на уровне модуля 103, камерой 118 этого модуля.

Установленная с возможностью прямого теплообмена через части 28 и 29 продольной стенки 14 кожуха 5 модуля 3 и продольную стенку 128 кожуха 105 модуля 103 с одной и той же водой 22, циркулирующей в сообщающихся между собой камерах 21 и 121 модулей 3 и 103 соответственно, которые могут рассматриваться как единая камера циркуляции этой воды, соответствующая камере 21 блока нагрева 3, описанного выше со ссылками на фиг.1-7, но с увеличенными продольными размерами, камера прохождения газообразных продуктов сгорания топлива, сформированная, таким образом, камерой 18 модуля 3 и камерой 118 модуля 103, разделена на кольцевые каналы 36 поперечными перегородками 35 на уровне модуля 3 и разделена на кольцевые каналы 136 поперечными перегородками 135 на уровне модуля 103, причем каналы 36 и 136 параллельно запитываются газообразными продуктами сгорания топлива при помощи продольного входного коллектора, образованного входными коллекторами 40 и 140, и параллельно обслуживаются продольным выходным коллектором, образованным выходными коллекторами 41 и 141, подобно тому, как каналы 36 блока нагрева 3, описанного выше со ссылками на фиг.1-7, запитываются параллельно при помощи входного коллектора 40 этого блока нагрева и обслуживаются параллельно его выходным коллектором 41.

Специалисту в данной области техники легко понять, что в этих условиях принятие конструкции, в соответствии с которой модуль 103 устанавливается позади модуля 3, позволяет удвоить протяженность траектории, проходимой параллельно в поперечном направлении газообразными продуктами сгорания топлива по сравнению с протяженностью траектории, которую эти газообразные продукты сгорания топлива проходят в одинарном или унитарном блоке нагрева 3, описанном выше со ссылками на фиг.1-7, в том случае, когда принимается, что количество и размерные параметры ребер 135 и направляющих каналов 136 по существу не отличается от количества и размерных параметров ребер 35 и направляющих каналов 36.

Само собой разумеется, что эти количества и эти размерные параметры также могут быть различными в функции потребной тепловой производительности, которую необходимо придать блоку нагрева, образованному путем соединения модулей описанного выше типа.

Также само собой разумеется, что можно увеличить количество используемых в данном случае модулей описанного выше типа, аналогичных заднему модулю 103, устанавливаемых позади модуля 3, для еще большего увеличения длины упомянутой поперечной траектории движения газообразных продуктов сгорания топлива путем увеличения количества поперечных каналов, проходимых параллельно этими газообразными продуктами сгорания, то есть обеспечить адаптацию системы к более высоким требованиям относительно тепловой производительности данного водогрейного котла.

В варианте реализации, не представленном на приведенных в приложении фигурах, можно также предусмотреть реализацию в виде переднего модуля совокупности частей модуля 3, которые соответствуют передней зоне 16 кожуха 5, то есть стенок 12 и 19 и частей 27 и 29 продольной стенки 14, причем часть 29 в этом случае продолжается вплоть до стенки 19 в направлении удаления от оси 4 для того, чтобы соединиться герметичным образом с этой стенкой 19 и сформировать вместе с ней часть, соответствующую камере 21 циркуляции воды 22.

В таком случае этот передний модуль будет содержать канавку 47 и будет дополнен продольным присоединением в направлении назад некоторого количества задних модулей, по всем параметрам совершенно идентичных описанному выше модулю 103, для которых камеры циркуляции воды 121 будут сообщаться с частью камеры 21, которая будет заменена таким образом на уровне переднего модуля 3.

Количество и размерные параметры модулей 103 будут соответствующим образом адаптированы к потребной тепловой производительности данного водогрейного котла. Этот вариант реализации не был проиллюстрирован в данном описании, но он легко выводится из сравнения между способом реализации предлагаемого изобретения, описанным выше со ссылками на фиг.8, и способом реализации этого изобретения, описанным выше со ссылками на фиг.1-7.

Само собой разумеется, что могут быть рассмотрены также и другие варианты реализации блока нагрева для водогрейного котла, описанного выше типа, не выходящие за рамки предлагаемого изобретения.

Реферат

Изобретение касается блока нагрева для водогрейного котла, работающего на жидком топливе или на газе. В этом блоке нагрева, содержащем кожух, дублированный изнутри в своей задней зоне обечайкой, кольцевые поперечные ребра между обечайкой и кожухом выполнены для формирования поперечных кольцевых каналов, в которых газообразные продукты сгорания топлива параллельно проходят поперечную траекторию перед тем, как выйти из данного блока нагрева. Таким образом обеспечивается улучшение условий теплообмена между газообразными продуктами сгорания топлива и водой, которую они должны нагревать. 3 с. и 17з.п.ф-лы, 8 ил.

Формула