RU128292U1

RU128292U1 - BOILER WITH HEAT BATTERY

Info

Publication number: RU128292U1
Application number: RU2012144220/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Андреевич Полищук
Original assignee: Казаков Сергей Рудольфович
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-05-20

Abstract

1. Котел с теплоаккумулятором, содержащий цилиндрический бак, устройство нагрева, входную трубу и выходную трубу, теплосъемники большого и малого диаметра спиральной навивки, с общей центральной осью, сливной кран, запорную арматуру входную и выходную, термодатчик и теплообменное устройство, отличающийся тем, что цилиндрический бак заполнен теплоаккумулирующим материалом в качестве среды, передающей тепло теплосъемникам большого и малого диаметра спиральной навивки, а теплосъемники большого и малого диаметра спиральной навивки с нагреваемой средой выполнены переходящими плавно в нижней части от теплосъемника большого диаметра спиральной навивки к теплосъемнику малого диаметра спиральной навивки, при этом последний расположен внутри теплосъемника большого диаметра спиральной навивки, причем они снабжены фиксирующим устройством, а устройство нагрева расположено в донной части и содержит теплопроводящий диск, прилегающий снаружи к донной части цилиндрического бака, и нагревательные элементы, прилегающие к теплопроводящему диску и плотно прижатые к нему с помощью фиксаторов нагревательных элементов, закрепленных между собой одними концами и зафиксированных другими концами в посадочной юбке, а цилиндрический бак снабжен крышкой люка, наружным люком, при этом устройство дополнительно содержит расширительный бак, расширительный бак рабочей жидкости, устройство сброса воздуха, устройство сброса давления, аварийное устройство сброса воздуха, аварийное устройство сброса жидкости, обеспечивающие функционирование устройства с теплоаккумулирующей жидкостью, устройство содержит также циркуляционны1. A boiler with a heat accumulator containing a cylindrical tank, a heating device, an inlet pipe and an outlet pipe, heat sinks of large and small diameter spiral coiling, with a common central axis, a drain valve, shut-off valves inlet and outlet, a temperature sensor and a heat exchanger, characterized in that the cylindrical tank is filled with heat-accumulating material as a medium that transfers heat to the heat sinks of large and small diameter of the spiral winding, and the heat sinks of large and small diameter of the spiral winding with heat the medium are made passing smoothly in the lower part from the heat sink of the large diameter of the spiral winding to the heat sink of the small diameter of the spiral winding, the latter being located inside the heat sink of the large diameter of the spiral winding, and they are equipped with a fixing device, and the heating device is located in the bottom and contains a heat-conducting disk, adjacent externally to the bottom of the cylindrical tank, and heating elements adjacent to the heat-conducting disk and tightly pressed to it with clamps of heating elements, fixed together by one end and fixed by the other ends in the landing skirt, and the cylindrical tank is equipped with a manhole cover, an external manhole, the device further comprising an expansion tank, an expansion tank of the working fluid, an air vent device, a pressure relief device, an emergency device air discharge, emergency liquid discharge device, ensuring the functioning of the device with heat-accumulating liquid, the device also contains circulating

Description

Заявляемая полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в водогрейных и паровых котлах.The inventive utility model relates to a power system and can be used in hot water and steam boilers.

Известно решение по патенту на изобретение РФ №2454612. Водогрейный котел по данному патенту содержит цилиндрическую топку, горелку, установленную в торце топки, выпускное отверстие, подводящий и отводящий трубопроводы и поверхности нагрева, подсоединенные к подводящему и отводящему трубопроводам и состоящие из экранной части, образованной пучком гладких спиральных трубок, и двух, внутренней и наружной, концентрично расположенной вокруг внутренней с зазором, ступеней конвективной части, причем каждая из ступеней конвективной части образована пучком спиральных трубок, при этом пучок трубок экранной части выполнен газоплотным или снабжен наружным газоплотным направляющим цилиндром, ступени конвективной части примыкают к противоположному горелке торцу топки и снабжены спиральными направляющими накладками, размещенными с наружной стороны каждого пучка трубок конвективной части, пучок трубок внутренней ступени конвективной части навит по радиусу, равному радиусу навивки пучка трубок экранной части, и одним концом сообщен с последним, а другим концом - с пучком трубок ее наружной ступени, трубки обеих ступеней конвективной части выполнены с оребрением, и выпускное отверстие расположено со стороны наружной ступени конвективной части. Подводящий трубопровод подсоединен к наружной ступени конвективной части, а отводящий трубопровод - к экранной части. Трубки внутренней ступени конвективной части выполнены с диаметром, меньше диаметров трубок ее наружной ступени и трубок экранной части. Спиральные направляющие накладки имеют в сечении профиль двух соединенных дуг.A known solution to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2454612. The hot water boiler according to this patent contains a cylindrical furnace, a burner installed in the end of the furnace, an outlet opening, inlet and outlet pipes and heating surfaces connected to the inlet and outlet pipes and consisting of a screen part formed by a bundle of smooth spiral tubes, and two, internal and the steps of the convective part, concentrically arranged around the inside with a gap, each of the steps of the convective part is formed by a bundle of spiral tubes, while the bundle of tubes the screen part is made gas-tight or equipped with an external gas-tight guide cylinder, the steps of the convective part are adjacent to the opposite end of the burner of the furnace and are equipped with spiral guide plates placed on the outside of each tube bundle of the convective part, the tube bundle of the inner stage of the convective part is wound along a radius equal to the radius of the bundle winding tubes of the screen part, and with one end communicated with the last and the other end with the bundle of tubes of its outer stage, the tubes of both stages are convective the first part is made with ribbing, and the outlet is located on the side of the outer stage of the convective part. The supply pipe is connected to the outer stage of the convective part, and the discharge pipe is connected to the screen part. The tubes of the inner stage of the convective part are made with a diameter smaller than the diameters of the tubes of its outer stage and the tubes of the screen part. The spiral guide pads have a cross-sectional profile of two connected arcs.

Однако данное устройство не может длительно сохранять тепло и при отключении нагревательных элементов быстро остывает и перестает выполнять свои основные функции. То есть нагревательные элементы в данном устройстве должны постоянно работать, что влечет за собой большие потери энергоносителя.However, this device cannot retain heat for a long time and when the heating elements are turned off, it quickly cools down and ceases to fulfill its basic functions. That is, the heating elements in this device must constantly work, which entails large losses of energy.

Технической задачей заявляемого устройства является создание компактного котла с теплоаккумулятором, обеспечивающего надежное и безопасное функционирование устройства, а главное, обеспечивающего экономию электроэнергии за счет обеспечения возможности работы устройства в режиме периодического включения и выключения нагревательных элементов, уменьшение затрат на электроэнергию за счет обеспечения возможности аккумулирования тепла устройством в ночное время по удешевленным тарифам электроэнергии.The technical task of the claimed device is the creation of a compact boiler with a heat accumulator, which ensures reliable and safe operation of the device, and most importantly, provides energy savings by ensuring that the device can work in the mode of periodic switching on and off of heating elements, reducing energy costs due to the possibility of heat storage by the device at night at cheaper electricity rates.

Технический результат достигается за счет того, что котел с теплоаккумулятором, содержит цилиндрический бак, устройство нагрева, входную трубу и выходную трубу, теплосъемники большого и малого диаметра спиральной навивки, с общей центральной осью, сливной кран, запорную арматуру входную и выходную, термодатчик и теплообменное устройство, при этом цилиндрический бак заполнен теплоаккумулирующим материалом, в качестве среды, передающей тепло теплосъемникам большого и малого диаметра спиральной навивки, а теплосъемники большого и малого диаметра спиральной навивки с нагреваемой средой выполнены переходящими плавно в нижней части от теплосъемника большого диаметра спиральной навивки к теплосъемнику малого диаметра спиральной навивки, при этом последний расположен внутри теплосъемника большого диметра спиральной навивки, причем они снабжены фиксирующим устройством, а устройство нагрева расположено в донной части и содержит теплопроводящий диск, прилегающий снаружи к донной части цилиндрического бака, и нагревательные элементы, прилегающие к теплопроводящему диску и плотно прижатые к нему с помощью фиксаторов нагревательных элементов, закрепленных между собой одними концами и зафиксированных другими концами в посадочной юбке, а цилиндрический бак снабжен крышкой люка, наружным люком, при этом устройство дополнительно содержит расширительный бак, расширительный бак рабочей жидкости, устройство сброса воздуха, устройство сброса давления, аварийное устройство сброса воздуха, аварийное устройство сброса жидкости обеспечивающие функционирование устройства с теплоаккумулирующей жидкостью, устройство содержит также циркуляционный насос, а цилиндрический бак снабжен утеплителем. Нагревательные элементы выполнены в виде круглых дисков, расположенных равномерно по окружности. Посадочная юбка выполнена с Г-образными прорезями, с возможностью посадки в них фиксаторов нагревательных элементов, кроме того посадочная юбка дополнительно снабжена посадочными шинами. Фиксаторы нагревательных элементов выполнены в виде изогнутых пластин с возможностью подпружинивания. Теплосъемники большого и малого диаметра спиральной навивки выполнены не соприкасающимися с донной частью цилиндрического бака, кроме того теплосъемники большого и малого диаметра спиральной навивки выполнены волнообразными в сечении с обеспечением максимальной теплопередачи. Теплосъемники выполнены на фиксирующем устройстве. Фиксирующее устройство выполнено в виде двух колец большого и малого диаметра, соединенных между собой перемычками, вертикальных штанг, закрепленных на этих кольцах и клипс, закрепленных на штангах, с возможностью фиксации на них теплосъемников большого и малого диаметра спиральной навивки. Цилиндрический бак выполнен с опорами. Утеплитель состоит из утеплительной оболочки как таковой, корпуса утеплителя и крышки утеплителя. Крышка люка и наружный люк снабжены уплотнительными прокладками. Расширительный бак, расширительный бак рабочей жидкости, устройство сброса воздуха, устройство сброса давления, аварийное устройство сброса воздуха, аварийное устройство сброса жидкости и термодатчик, через соответствующие люки входят в пространство цилиндрического бака, не заполненное теплоаккумулирующей жидкостью. Нагреваемой средой является вода или воздух.The technical result is achieved due to the fact that the boiler with a heat accumulator contains a cylindrical tank, a heating device, an inlet pipe and an outlet pipe, heat sinks of large and small diameter spiral coiling, with a common central axis, a drain valve, stop valves inlet and outlet, a temperature sensor and heat exchange the device, while the cylindrical tank is filled with heat-accumulating material, as a medium that transfers heat to the heat sinks of large and small diameter of the spiral winding, and heat sinks of large and small the diameter of the spiral winding with the heated medium is made passing smoothly in the lower part from the heat sink of a large diameter of the spiral winding to the heat sink of a small diameter of the spiral winding, the latter being located inside the heat sink of a large diameter of the spiral winding, and they are equipped with a locking device, and the heating device is located in the bottom and contains a heat-conducting disk adjacent to the outside of the bottom of the cylindrical tank, and heating elements adjacent to the heat-conducting disk and tightly pressed to it with the help of clamps of the heating elements, fixed between themselves by one end and fixed by the other ends in the landing skirt, and the cylindrical tank is equipped with a manhole cover, an external manhole, the device further comprising an expansion tank, an expansion tank of the working fluid, an air discharge device , pressure relief device, emergency air discharge device, emergency liquid discharge device providing functioning of the device with heat-accumulating liquid, device The property also contains a circulation pump, and the cylindrical tank is equipped with a heater. The heating elements are made in the form of round disks arranged uniformly around the circumference. The landing skirt is made with L-shaped slots, with the possibility of fixing the heating elements in them, in addition, the landing skirt is additionally equipped with landing tires. The clamps of the heating elements are made in the form of curved plates with the possibility of springing. The heat sinks of the large and small diameter of the spiral winding are made not in contact with the bottom of the cylindrical tank, in addition, the heat sinks of the large and small diameter of the spiral winding are made wavy in cross section to ensure maximum heat transfer. Heat sinks are made on a fixing device. The locking device is made in the form of two rings of large and small diameter, interconnected by jumpers, vertical rods mounted on these rings and clips attached to the rods, with the possibility of fixing heat sinks of large and small diameter of the spiral winding on them. The cylindrical tank is made with supports. The insulation consists of a insulation shell as such, a heater body and a heater cover. The manhole cover and the outer hatch are equipped with gaskets. An expansion tank, an expansion tank of a working fluid, an air vent device, a pressure vent device, an emergency air vent device, an emergency fluid vent device and a temperature sensor enter the space of a cylindrical tank not filled with heat-accumulating liquid through the corresponding hatches. The heated medium is water or air.

Заявляемое устройство поясняется чертежами, где:The inventive device is illustrated by drawings, where:

На фиг.1 изображен вид спереди котла со схематически изображенными утеплителем и теплосъемниками большого и малого диаметра.Figure 1 shows a front view of the boiler with schematically depicted insulation and heat sinks of large and small diameter.

На фиг.2 изображен увеличенный фрагмент вида спереди нижней части цилиндрического бака с устройством нагрева.Figure 2 shows an enlarged fragment of a front view of the lower part of the cylindrical tank with a heating device.

На фиг.3 изображен вид снизу фрагмента по фиг.2.Figure 3 shows a bottom view of the fragment of figure 2.

На фиг.4 изображено сечение по А-А фиг.3.Figure 4 shows a section along aa of figure 3.

На фиг.5 изображен вид сбоку посадочной юбки с Г-образным проемом под фиксаторы нагревательных элементов.Figure 5 shows a side view of the landing skirt with a L-shaped opening for the latches of the heating elements.

На фиг.6 изображен вид сверху цилиндрического бака с крышкой люка, наружным люком и крепежом крышки люка.Figure 6 shows a top view of a cylindrical tank with a manhole cover, an external manhole and fasteners for the manhole cover.

На фиг.7 изображена крышка люка, наружный люк, входная труба, выходная труба, термодатчик, входная труба для аварийных устройств в сечении.Figure 7 shows the manhole cover, outer hatch, inlet pipe, outlet pipe, temperature sensor, inlet pipe for emergency devices in cross section.

На фиг.8 схематично изображено устройство фиксации теплосъемников большого и малого диаметров.On Fig schematically shows a device for fixing heat sinks of large and small diameters.

На фиг.9 изображен вид снизу колец большого и малого диаметра с перемычками фиксирующего устройства.Figure 9 shows a bottom view of the rings of large and small diameter with jumpers of the locking device.

На фиг.10 изображен вид А фиг.1 теплосъемника в сечении.Figure 10 shows a view And figure 1 of the heat sink in cross section.

На фиг.11 изображен вид В фиг.1. в сечении - в качестве среды - теплоаккумулирующая среда.Figure 11 shows a view In figure 1. in section - as a medium - heat-accumulating medium.

На фиг.12 изображен вид С фиг.1. в сечении - показан материал утеплителя.On Fig shows a view With figure 1. sectional view shows insulation material.

На фиг.13 изображен схематично в уменьшенном масштабе котел с теплоаккумулятором со всеми функциональными блоками.On Fig is shown schematically on a reduced scale a boiler with a heat accumulator with all functional blocks.

Котел 1 с теплоаккумулятором содержит цилиндрический бак 2, устройство нагрева 3, входную трубу 4 и выходную трубу 5, теплосъемники большого 6 и малого диаметра 7 спиральной навивки, с общей центральной осью, сливной кран 8, запорную арматуру входную 9 и выходную 10, термодатчик 11 и теплообменное устройство 12. Цилиндрический бак 2 имеет ребра жесткости 13 и теплосберегающее покрытие 14. Он заполнен теплоаккумулирующей средой 15. В качестве теплоаккумулирующей среды 15, передающей тепло теплосъемникам большого 6 и малого диаметра 7 спиральной навивки используют, например, например, такие теплоаккумулирующие вещества, кристаллогидраты: натрия сульфит; натрия ацетат; сегнетовая соль; алюминия нитрат и др. Теплосъемники большого 6 и малого 7 диаметра спиральной навивки с нагреваемой теплоаккумулирующей средой 15 в качестве которой может быть использована вода или пар, выполнены переходящими плавно в нижней части от теплосъемника большого диаметра спиральной навивки 6 к теплосъемнику малого диаметра 7 спиральной навивки, при этом последний расположен внутри теплосъемника большого диметра 6 спиральной навивки. Они закреплены на фиксирующем устройстве 16. Теплосъемники большого 6 и малого диаметра 7 спиральной навивки выполнены не соприкасающимися с донной частью цилиндрического бака. Теплосъемники большого 6 и малого диаметра 7 спиральной навивки выполнены волнообразными в сечении с обеспечением максимальной теплопередачи. Теплосъемники большого 6 и малого диаметра 7 спиральной навивки выполнены на фиксирующем устройстве 16.The boiler 1 with a heat accumulator contains a cylindrical tank 2, a heating device 3, an inlet pipe 4 and an outlet pipe 5, heat sinks of large 6 and small diameter 7 of spiral winding, with a common central axis, a drain valve 8, shut-off valves inlet 9 and outlet 10, temperature sensor 11 and heat exchanger 12. The cylindrical tank 2 has stiffening ribs 13 and a heat-saving coating 14. It is filled with a heat storage medium 15. As a heat storage medium 15, which transfers heat to the heat sinks of large 6 and small diameter 7 of the spiral winding use, for example, for example, such heat storage substances, crystalline hydrates: sodium sulfite; sodium acetate; Rochelle salt; aluminum nitrate and others. Heat sinks of large 6 and small 7 diameters of spiral winding with a heated heat-accumulating medium 15 which can be used as water or steam, made smoothly in the lower part from the heat sink of large diameter spiral winding 6 to the heat sink of small diameter 7 of spiral winding, while the latter is located inside the heat sink of a large diameter 6 spiral winding. They are fixed on the fixing device 16. The heat sinks of large 6 and small diameter 7 of the spiral winding are made not in contact with the bottom of the cylindrical tank. The heat sinks of large 6 and small diameter 7 of the spiral winding are made wavy in cross section to ensure maximum heat transfer. The heat sinks of large 6 and small diameter 7 of the spiral winding are made on the fixing device 16.

Устройство нагрева 3 расположено в донной части цилиндрического бака 2 и содержит теплопроводящий диск 17, прилегающий снаружи к донной части цилиндрического бака 2, а также нагревательные элементы 18 каждый с электросъемником 19. Нагревательные элементы выполнены, например, в виде круглых дисков, расположенных равномерно по окружности. Нагревательные элементы прилегают к теплопроводящему диску 17 и плотно прижаты к нему с помощью фиксаторов нагревательных элементов 20, выполненных, например, в виде изогнутых пластин с возможностью подпружинивания и зафиксированных с помощью посадочной юбки 21.The heating device 3 is located in the bottom of the cylindrical tank 2 and contains a heat-conducting disk 17 adjacent to the outside of the bottom of the cylindrical tank 2, as well as heating elements 18 each with an electric pickup 19. The heating elements are made, for example, in the form of round disks arranged uniformly around the circumference . The heating elements are adjacent to the heat-conducting disk 17 and are tightly pressed to it using the latches of the heating elements 20, made, for example, in the form of curved plates with the possibility of springing and fixed using the landing skirt 21.

С целью установки и фиксации нагревательных элементов 18 к теплопроводящему диску 17 посадочная юбка 21, закрепленная в донной части цилиндрического бака, дополнительно снабжена посадочными шинами 23, расположенными равномерно-последовательно по окружности донной части цилиндрического бака 2 и имеющими V-образную форму. При этом расстояния между ветвями V-образных посадочных шин выполнены таким образом, чтобы обеспечить посадку нагревательных элементов 18 между ними.In order to install and fix the heating elements 18 to the heat-conducting disk 17, the landing skirt 21, mounted in the bottom of the cylindrical tank, is additionally equipped with landing tires 23 arranged uniformly sequentially around the bottom of the cylindrical tank 2 and having a V-shape. In this case, the distances between the branches of the V-shaped landing tires are made in such a way as to ensure that the heating elements 18 fit between them.

Фиксаторы нагревательных элементов 20, выполнены, например, в виде изогнутых пластин с возможностью подпружинивания и зафиксированы одними концами к гайке-шайбе 24 и другими концами установлены в посадочной юбке 21, в предусмотренных в ней для этого Г-образных проемах, расположенных на равном расстоянии друг от друга в цилиндрическом корпусе посадочной юбки 21. Гайка-шайба 24, в свою очередь, служит для подкручивания в случае ослабления фиксации через гайку 25 и опорную втулку 26 к корпусу цилиндрического бака 2.The latches of the heating elements 20 are made, for example, in the form of curved plates with the possibility of springing and are fixed at one end to the nut-washer 24 and the other ends are installed in the landing skirt 21, in the L-shaped openings provided therein, located at equal distances from each other from each other in the cylindrical body of the landing skirt 21. The nut-washer 24, in turn, serves to tighten in case of loosening of the fixation through the nut 25 and the support sleeve 26 to the body of the cylindrical tank 2.

Цилиндрический бак 2 снабжен крышкой люка 27, имеющей крепеж крышки люка 28, а также наружный люк 29. Устройство дополнительно содержит расширительный бак 30, расширительный бак рабочей жидкости 31, устройство сброса воздуха 32, устройство сброса давления 33, аварийное устройство сброса воздуха 34, аварийное устройство сброса жидкости 35, аварийное устройство сброса давления 36. Выше перечисленные дополнительные устройства обеспечивают функционирование заявляемого устройства с теплоаккумулирующей жидкостью. Кроме того, для обеспечения подачи нагретой воды устройство снабжено также циркуляционным насосом 37. Для обеспечения более длительного сохранения тепла теплоаккумулирющей жидкости в цилиндрическом баке 2 он снабжен дополнительно утеплителем 38.The cylindrical tank 2 is provided with a manhole cover 27 having fasteners for the manhole cover 28, as well as an external manhole 29. The device further comprises an expansion tank 30, an expansion tank for the working fluid 31, an air vent 32, a pressure relief device 33, an emergency air vent 34, an emergency a liquid discharge device 35, an emergency pressure relief device 36. The above-mentioned additional devices ensure the operation of the inventive device with heat storage liquid. In addition, to ensure the supply of heated water, the device is also equipped with a circulation pump 37. To ensure a longer heat storage of the heat storage liquid in the cylindrical tank 2, it is equipped with an additional heater 38.

Фиксирующее устройство 16 выполнено в виде двух колец большого 39 и малого диаметра 40, соединенных между собой перемычками 41, и вертикальных штанг 42, закрепленных на этих кольцах 39 и 40 и снабжено клипсами 43, закрепленными на вертикальных штангах 42, с возможностью фиксации к вертикальным штангам 42 теплосъемников большого 6 и малого диаметра 7 спиральной навивки.The locking device 16 is made in the form of two rings of large 39 and small diameter 40, interconnected by jumpers 41, and vertical rods 42, mounted on these rings 39 and 40 and equipped with clips 43, mounted on vertical rods 42, with the possibility of fixing to vertical rods 42 heat sinks of large 6 and small diameter 7 of spiral winding.

Цилиндрический бак выполнен с опорами цилиндрического бака 44.The cylindrical tank is made with the supports of the cylindrical tank 44.

Утеплитель 38 состоит из корпуса утеплителя 45, закрывающего утеплительную оболочку 46, установленную на цилиндрическом баке и крышки утеплителя 47.Insulation 38 consists of a body of insulation 45, covering the insulation shell 46 mounted on a cylindrical tank and the cover of the insulation 47.

Крышка люка 27 и наружный люк 29 снабжены уплотнительными прокладками 48 с фиксатором уплотнительной прокладки 49 для обеспечения герметичности цилиндрического бака 2 и, соответственно, безопасности устройства в целом.The manhole cover 27 and the outer manhole 29 are equipped with sealing gaskets 48 with a lock of the sealing gasket 49 to ensure the tightness of the cylindrical tank 2 and, accordingly, the safety of the device as a whole.

Расширительный бак 30, расширительный бак рабочей жидкости 31, устройство сброса воздуха 32, устройство сброса давления 33, аварийное устройство сброса воздуха 34, аварийное устройство сброса жидкости 35 и термодатчик 11, через соответствующие люки входят в пространство цилиндрического бака 2, не заполненное теплоаккумулирующей средой 15. Все вышеперечисленные устройства, кроме, соответственно, термодатчика 11 обеспечивают безопасное функционирование заявленного устройства при переходе теплоаккумулирующего вещества из оного фазового состояния в другое, что может сопровождаться выделением воздуха, жидкости.The expansion tank 30, the expansion tank of the working fluid 31, the air discharge device 32, the pressure relief device 33, the emergency air discharge device 34, the emergency liquid discharge device 35 and the temperature sensor 11, through the corresponding hatches enter the space of the cylindrical tank 2, not filled with heat storage medium 15 All of the above devices, except, respectively, the temperature sensor 11 ensure the safe operation of the claimed device during the transition of the heat-accumulating substance from this phase state in another, which may be accompanied by the release of air, liquid.

Нагреваемой средой является вода или воздух.The heated medium is water or air.

Работа устройства заключается в следующем. К нагревательным элементам 18 через электросъемник 19 подведено электричество от узла управления (на фиг. не показан). Тепло от нагревательных элементов 18 передается через теплопроводящий диск 17. Теплоаккумулирующая жидкость 15 нагревается до заданной температуры, например, до 70°C. После чего нагревательные элементы 18 отключаются. В этот момент теплосъемники большого 6 и малого диаметра 7 спиральной навивки отбирают тепло от теплоаккумулирующей среды 15 и циркуляционным насосом 37 рабочая жидкость (вода или пар) в теплообменное устройство 12, которое передает тепло нагревательным приборам по заданной программе и далее поступает в теплосъемники большого 6 и малого диаметра 7 спиральной навивки и, перемещаясь по ним, опять нагревается от теплоаккумулирующей среды, находящейся в цилиндрическом баке и длительно сохраняющем тепло.The operation of the device is as follows. Electric elements from the control unit (not shown in Fig.) Are supplied to the heating elements 18 through an electric pickup 19. The heat from the heating elements 18 is transmitted through a heat-conducting disk 17. The heat storage liquid 15 is heated to a predetermined temperature, for example, to 70 ° C. Then the heating elements 18 are turned off. At this moment, the heat sinks of large 6 and small diameter 7 of the spiral winding take heat from the heat storage medium 15 and the circulating pump 37 to the working fluid (water or steam) to the heat exchange device 12, which transfers heat to the heating devices according to a given program and then enters the heat sinks of large 6 and small diameter 7 spiral winding and, moving along them, again heats up from a heat-accumulating medium located in a cylindrical tank and storing heat for a long time.

В качестве теплоаккумулирующей среды могут быть выбраны различные теплоаккумулирующие вещества, на основе экзо- и эндотермических эффектов фазовых превращений, например, кристаллогидраты: натрия сульфит с плотностью 1176 и температурой плавления 33,4°C; натрия ацетат, с плотностью 1450, температурой плавления 58°C; сегнетовая соль с плотностью 1790 и температурой плавления 70-80°C; алюминия нитрат с температурой плавления 70°C и другие известные в промышленности. Выбор теплоаккумулирующей среды зависит от заданной температуры, которую нужно получить для теплообменного устройства. При выборе солей учитываются такие факторы, как доступность сырья, фазовый переход кристаллогидрата должен обладать эффектом скрытой теплоты, т.е. соль должна накапливать большое количество тепла, кристаллогидрат должен иметь незначительное переохлаждение при кристаллизации, кристаллогидрат должен обладать хорошей воспроизводимостью на протяжении большого числа фазопереходных циклов без ухудшения эффекта скрытой теплоты, приготовление кристаллогидрата должно быть сравнительно простым, соль должна быть безвредной.As a heat storage medium, various heat storage substances can be selected based on the exothermic and endothermic effects of phase transformations, for example, crystalline hydrates: sodium sulfite with a density of 1176 and a melting point of 33.4 ° C; sodium acetate, with a density of 1450, melting point 58 ° C; Rochelle salt with a density of 1790 and a melting point of 70-80 ° C; aluminum nitrate with a melting point of 70 ° C and others known in the industry. The choice of the heat storage medium depends on the set temperature that needs to be obtained for the heat exchange device. When choosing salts, factors such as availability of raw materials are taken into account, the phase transition of crystalline hydrate should have the effect of latent heat, i.e. the salt must accumulate a large amount of heat, the crystalline hydrate should have slight hypothermia during crystallization, the crystalline hydrate should have good reproducibility over a large number of phase transition cycles without compromising the latent heat effect, the preparation of the crystalline hydrate should be relatively simple, the salt should be harmless.

Дополнительно тепло сохраняется за счет утеплителя 34.Additionally, heat is retained due to the insulation 34.

Например, при использовании в качестве теплоаккумулирующй среды такое теплоаккумулирующее вещество, как натрия ацетат, когда температура в цилиндрическом баке 2 понижается до 58°C градусов происходит фазовый переход теплоаккумулирующей среды 15 из жидкого состояния в кристаллическое с выделением дополнительного тепла, затем при понижении температуры до 45°C градусов, нагревательные элементы 18 снова включаются, и нагревают теплоаккумулирующую среду до 70°C градусов. Цикл повторяется.For example, when using a heat-storage medium such as sodium acetate as a heat-storage medium, when the temperature in the cylindrical tank 2 drops to 58 ° C, the heat-accumulating medium 15 undergoes a phase transition from a liquid to a crystalline state with the release of additional heat, then when the temperature is lowered to 45 ° C degrees, the heating elements 18 turn on again, and heat the heat-accumulating medium to 70 ° C degrees. The cycle repeats.

Эти особенности устройства обеспечивают экономию электроэнергии за счет обеспечения возможности работы устройства в режиме периодического включения и выключения нагревательных элементов, уменьшают затраты на электроэнергию за счет обеспечения возможности аккумулирования тепла и длительного его сохранения устройством, а также за счет дополнительного сбережения тепла при использовании утеплителя. В ночное же время обеспечивается возможность аккумулирования тепла и длительного его сохранения по удешевленным тарифам электроэнергии.These features of the device provide energy savings due to the possibility of operation of the device in the mode of periodic switching on and off of heating elements, reduce the cost of electricity by providing the possibility of heat storage and long-term storage of the device, as well as by additional heat savings when using a heater. At night, it is possible to accumulate heat and store it for a long time at cheaper electricity rates.

Устройство выполнено компактным за счет использования в одном объеме теплосъемника большого диаметра спиральной навивки и теплосъемника малого диаметра спиральной навивки, а также выполнение теплосъемников волнообразными, что обеспечивает максимальный эффект теплопередачи при максимальном использовании объема цилиндрического бака. Например, для обогрева дома площадью 100 м² и бесперебойной работы отопления в течение 6 часов необходим цилиндрический бак объемом 2500 литров, цилиндрический бак заявленного котла с теплоаккумулятором имеет для выполнения тех же функций объем 500 литров, что доказано экспериментальным путем.The device is compact due to the use of a spiral coil of a large diameter and a spiral coil of a small diameter in one volume of the heat sink, as well as the use of wave-shaped heat sinks, which ensures maximum heat transfer effect with maximum use of the volume of the cylindrical tank. For example, for heating a house with an area of 100 m ² and uninterrupted operation of heating for 6 hours, a cylindrical tank with a volume of 2500 liters is required, a cylindrical tank of the claimed boiler with a heat accumulator has a volume of 500 liters to perform the same functions, which has been experimentally proven.

Устройство может быть полностью автоматизированным и управляемым дистанционно и работать по принципу «Умного дома» (системы управления на фиг. не показаны).The device can be fully automated and remotely controlled and operate on the principle of "Smart Home" (control systems in Fig. Not shown).

Устройство промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено из материалов, серийно производящихся промышленностью, все комплектующие заявленного устройства также производятся промышленностью.The device is industrially applicable, because can be made of materials serially produced by industry, all components of the claimed device are also manufactured by industry.

Преимущество предлагаемого технического решения подтверждается расчетами.The advantage of the proposed technical solution is confirmed by calculations.

Расчет сделан при использовании в качестве теплоаккумулирующей среды расплава соли.The calculation was made using salt melt as a heat storage medium.

Исходные данные на экспериментальном образце теплоаккумулятора:The initial data on the experimental sample of the heat accumulator:

Vакк=Vрп=34 лVacc = Vrp = 34 l

Где,Where,

Vакк - рабочий объем теплоаккумулятораVacc - working volume of the heat accumulator

Vрп - рабочий объем теплоаккумулирующего веществаVрп - working volume of heat-accumulating substance

Lктк=10 мLktk = 10 m

Где,Where,

Lктк - длина теплоотводящего контураLktk - the length of the heat sink circuit

Мощность э\ТЭНа, Nэ=1 кВтPower e \ TENA, Ne = 1 kW

Экспериментальные данные:Experimental data:

Время нагрева расплава соли:Salt melt heating time:

Тн=3 часаTn = 3 hours

Общая тепловая мощность:Total heat output:

Nт_∑=4 кВтNt _∑ = 4 kW

Сравнительная таблица эффективности водяного, парафинового, стеаринового и солевого теплоаккумуляторов. ТАМ - Теплоаккумулирующий материал.Comparative table of the effectiveness of water, paraffin, stearin and salt heat accumulators. TAM - Heat storage material.

ТаблицаTable Сравнительные характеристики теплоаккумуляторов.Comparative characteristics of heat accumulators. ТАМTHERE водаwater парафинparaffin стеаринstearin Солевая смесь (Кристаллогидраты, а именно, ацетат натрия)Salt mixture (Crystal hydrates, namely sodium acetate) V,лV, l Общая тепловая мощность, кВтTotal thermal power, kW Тепловая емкость, кВт/чThermal capacity, kW / h Общая тепловая мощность, кВтTotal thermal power, kW Тепловая емкость, кВт/чThermal capacity, kW / h Общая тепловая мощность, кВтTotal thermal power, kW Тепловая емкость, кВт/чThermal capacity, kW / h Общая тепловая мощность, кВтTotal thermal power, kW Тепловая емкость, кВт/чThermal capacity, kW / h 8 ч8 h 12 ч12 h 8 ч8 h 12 ч12 h 8 ч8 h 12 ч12 h 8 ч8 h 12 ч12 h 3434 1,81.8 0,2250.225 0,150.15 2,452.45 0,30.3 0,20.2 2,92.9 0,360.36 0,240.24 4four 0,50.5 0,330.33 50fifty 2,652.65 0,330.33 0,250.25 3,63.6 0,450.45 0,30.3 4,264.26 0,530.53 0,350.35 66 0,750.75 0,50.5 100one hundred 5,35.3 0,660.66 0,440.44 7,27.2 0,90.9 0,60.6 8,538.53 1one 0,70.7 1212 1,51,5 1one 300300 1616 22 1,331.33 21,621.6 2,72.7 1,81.8 25,625.6 33 2,12.1 3636 4,54,5 33

500500 26,526.5 3,313.31 2,22.2 3636 4,54,5 33 42,6642.66 55 3,53,5 6060 7,57.5 55 750750 4040 55 3,333.33 5454 6,756.75 4,54,5 6464 88 5,335.33 9090 11,2511.25 7,57.5 10001000 5353 6,626.62 4,44.4 7272 99 66 85,3385.33 1010 77 120120 15fifteen 1010 15001500 8080 1010 6,676.67 108108 13,513.5 99 128128 1616 10,510.5 180180 22,522.5 15fifteen 20002000 106106 13,2513.25 8,838.83 144144 18eighteen 1212 170170 20twenty 14fourteen 240240 30thirty 20twenty

Как видно из таблицы, котел с теплоаккумулятом на основе солевой смеси в 2,25 раз эффективнее водяного, в 1,66 раз эффективнее парафинового и в 1,4 раза эффективнее стеаринового, что дает огромные преимущества: уменьшение габаритных размеров при одинаковых мощностях, увеличение периода рабочего времени. Котел с теплоаккумулятором не пожароопасен, не взрывоопасен, не токсичен, экзотермичен обеспечивает - выделение дополнительного тепла.As can be seen from the table, a boiler with a heat accumulator based on a salt mixture is 2.25 times more effective than water, 1.66 times more effective than paraffin and 1.4 times more effective than stearin, which gives huge advantages: reduction in overall dimensions at the same power, increase in period working hours. A boiler with a heat accumulator is not fire hazardous, non-explosive, non-toxic, exothermic and provides - the release of additional heat.

Поставленная техническая задача, а именно, создание компактного котла с теплоаккумулятором, обеспечивающего надежное и безопасное функционирование устройства, а главное, обеспечивающего экономию электроэнергии за счет обеспечения возможности работы устройства в режиме периодического включения и выключения нагревательных элементов, уменьшение затрат на электроэнергию за счет обеспечения возможности аккумулирования тепла устройством в ночное время по удешевленным тарифам электроэнергии.The stated technical task, namely, the creation of a compact boiler with a heat accumulator, which ensures reliable and safe operation of the device, and most importantly, provides energy savings by providing the device with the possibility of periodic switching on and off of heating elements, reducing energy costs by providing the possibility of accumulation heat the device at night at cheaper electricity rates.

Перечень позицийList of items

1. Котел1. The boiler

2. Цилиндрический бак2. Cylindrical tank

3. Устройство нагрева3. Heating device

4. Входная труба4. Inlet pipe

5. Выходная труба5. Outlet pipe

6. Теплосъемник большого диаметра спиральной навивки6. Large diameter heat sink spiral winding

7. Теплосъемник малого диаметра спиральной навивки7. Small diameter heat sink spiral winding

8. Сливной кран8. Drain cock

9. Входная запорная арматура9. Inlet stop valves

10. Выходная запорная арматура10. Outlet stop valves

11. Термодатчик11. Thermal sensor

12. Теплообменное устройство12. Heat exchanger

13. Ребро жесткости бака13. Tank stiffener

14. Теплосберегающее покрытие14. Heat-saving coating

15. Теплоаккумулирующая жидкость15. Heat storage fluid

16. Фиксирующее устройство16. Locking device

17. Теплопроводящий диск17. Thermally conductive disk

18. Нагревательные элементы18. Heating elements

19. Электросъемник19. Electric stripper

20. Фиксаторы нагревательных элементов20. Clamps of heating elements

21. Посадочная юбка21. Boarding skirt

22. Г-образный проем22. L-shaped opening

23. Посадочная шина23. Landing tire

24. Гайка-шайба24. Nut washer

25. Гайка25. Nut

26. Опорная втулка26. Support sleeve

27. Крышка люка27. manhole cover

28. Крепеж крышки люка28. Manhole cover fasteners

29. Наружный люк29. Outside hatch

30. Расширительный бак30. Expansion tank

31. Расширительный бак рабочей жидкости31. The expansion tank of the working fluid

32. Устройство сброса воздуха32. Air vent

33. Устройство сброса давления33. Pressure relief device

34. Аварийное устройство сброса воздуха34. Emergency air vent

35. Аварийное устройство сброса жидкости35. Emergency fluid discharge device

36. Аварийное устройство сброса давления36. Emergency pressure relief device

37. Циркуляционный насос37. Circulation pump

38. Утеплитель38. Insulation

39. Кольцо большого диаметра39. Large diameter ring

40. Кольцо малого диаметра40. Small diameter ring

41. Перемычка41. Jumper

42. Вертикальная штанга42. Vertical bar

43. Клипса43. Clip

44. Опора цилиндрического бака44. Cylindrical tank support

45. Корпус утеплителя45. Heater housing

46. Утеплительная оболочка46. Insulation sheath

47. Крышка утеплителя47. Insulation cover

48. Уплотнительная прокладка48. Sealing gasket

49. Фиксатор уплотнительной прокладки49. The seal retainer

Claims

1. A boiler with a heat accumulator containing a cylindrical tank, a heating device, an inlet pipe and an outlet pipe, heat sinks of large and small diameter spiral coiling, with a common central axis, a drain valve, shut-off valves inlet and outlet, a temperature sensor and a heat exchanger, characterized in that the cylindrical tank is filled with heat-accumulating material as a medium that transfers heat to the heat sinks of large and small diameter of the spiral winding, and the heat sinks of large and small diameter of the spiral winding with heat the medium are made passing smoothly in the lower part from the heat sink of the large diameter of the spiral winding to the heat sink of the small diameter of the spiral winding, the latter being located inside the heat sink of the large diameter of the spiral winding, and they are equipped with a fixing device, and the heating device is located in the bottom and contains a heat-conducting disk, adjacent externally to the bottom of the cylindrical tank, and heating elements adjacent to the heat-conducting disk and tightly pressed to it with clamps of heating elements, fixed together by one end and fixed by the other ends in the landing skirt, and the cylindrical tank is equipped with a manhole cover, an external manhole, the device further comprising an expansion tank, an expansion tank of the working fluid, an air vent device, a pressure relief device, an emergency device air discharge, emergency liquid discharge device, ensuring the functioning of the device with heat-accumulating liquid, the device also contains circulating th pump, and the cylindrical tank is equipped with a heater.

2. The device according to claim 1, characterized in that the heating elements are made in the form of round disks arranged uniformly around the circumference.

3. The device according to claim 1, characterized in that the landing skirt is made with L-shaped slots, with the possibility of landing clamps of heating elements in them.

4. The device according to claim 1, characterized in that the landing skirt is additionally equipped with landing tires.

5. The device according to claim 1, characterized in that the latches of the heating elements are made in the form of curved plates with the possibility of springing.

6. The device according to claim 1, characterized in that the heat sinks of large and small diameters of the spiral winding are made not in contact with the bottom of the cylindrical tank.

7. The device according to claim 1, characterized in that the heat sinks of the large and small diameter of the spiral winding are made wavy in cross section with maximum heat transfer.

8. The device according to claim 1, characterized in that the heat sinks of large and small diameter of the spiral winding are fixed on the locking device.

9. The device according to claim 8, characterized in that the fixing device is made in the form of two rings of large and small diameter, interconnected by jumpers, vertical rods mounted on these rings, and clips attached to the rods, with the possibility of fixing heat sinks on them large and small diameter spiral winding.

10. The device according to claim 1, characterized in that the cylindrical tank is made with supports.

11. The device according to claim 1, characterized in that the insulation consists of a insulation shell as such, a heater body and a heater cover.

12. The device according to claim 1, characterized in that the hatch and the outer hatch are equipped with gaskets.

13. The device according to claim 1, characterized in that the expansion tank, expansion tank of the working fluid, an air vent device, a pressure relief device, an emergency air vent device, an emergency liquid vent device and a temperature sensor, enter the space of the cylindrical tank through the corresponding hatches, not filled with heat storage fluid.

14. The device according to claim 1, characterized in that the heated medium is water.

15. The device according to claim 1, characterized in that the heated medium is air.