RU215550U1

RU215550U1 - Thermal unit of a condensing boiler

Info

Publication number: RU215550U1
Application number: RU2022121722U
Authority: RU
Inventors: Данил Аликович Галиуллин; Петр Анатольевич Петрушенков; Иван Васильевич Захаров
Original assignee: Данил Аликович Галиуллин
Filing date: 2022-08-10
Publication date: 2022-12-16

Abstract

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована в котлах, работающих на газовом топливе для питания контура центрального и индивидуального отопления или для получения горячей воды. Задачей полезной модели является увеличение доступности теплопередающих поверхностей для обслуживания, снижения трудоемкости чистки теплообменника от загрязнений со стороны дымовых газов. Для решения поставленной задачи предлагается тепловой блок, содержащий переднюю и заднюю стенки с теплоизолирующими элементами и обечайку с патрубками для отвода из теплового блока дымовых газов и конденсата; спиралевидный теплообменник, содержащий трубопровод для протекания жидкого теплоносителя, свитый в множество витков, вокруг продольной оси, спирали и имеющий отводы для подвода и отвода теплоносителя, причем указанный теплообменник установлен в указанной обечайке; зону подачи горячих дымовых газов, предназначенную для теплообмена с теплоносителем, образованную в обечайке коаксиально и внутри относительно указанного теплообменника. Для герметизации внутренней поверхности теплового блока со стороны дымовых газов имеются уплотняющие манжеты между передней и задней стенками и обечайкой, а также в отверстиях в задней и передней стенок для прохождения подводящих и отводящих отводов теплоносителя. Для соединения стенок и обечайки в единое целое имеются распорные элементы и крепеж. К передней и задней стенке теплового блока крепятся подводящий и отводящий патрубок теплоносителя, установленные на соответствующие отводы теплообменника, через герметизирующие манжеты. Благодаря предложенной конструкции теплового блока достигается устойчивая работа конденсационного котла с возможностью легкой его разборки для доступа к внутренней и наружной поверхности теплообменника, а также к межвитковому пространству спирали.

The utility model relates to the energy industry and can be used in gas-fired boilers to power the central and individual heating circuit or to produce hot water. The objective of the utility model is to increase the availability of heat transfer surfaces for maintenance, reduce the complexity of cleaning the heat exchanger from contamination from flue gases. To solve this problem, a thermal block is proposed, containing front and rear walls with heat-insulating elements and a shell with nozzles for removing flue gases and condensate from the thermal block; a spiral heat exchanger containing a pipeline for the flow of a liquid heat carrier, twisted in a plurality of turns, around the longitudinal axis, spirals and having taps for supplying and discharging the heat carrier, the said heat exchanger being installed in the said shell; a zone for supplying hot flue gases intended for heat exchange with a heat carrier, formed in the shell coaxially and inside relative to the specified heat exchanger. To seal the inner surface of the thermal block from the side of the flue gases, there are sealing cuffs between the front and rear walls and the shell, as well as in the holes in the rear and front walls for the passage of the inlet and outlet outlets of the coolant. To connect the walls and the shell into a single unit, there are spacer elements and fasteners. To the front and rear walls of the thermal unit, the inlet and outlet pipes of the coolant are attached, installed on the corresponding outlets of the heat exchanger, through sealing cuffs. Thanks to the proposed design of the thermal block, stable operation of the condensing boiler is achieved with the possibility of its easy disassembly for access to the inner and outer surfaces of the heat exchanger, as well as to the interturn space of the spiral.

Description

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована в котлах, работающих на газовом топливе для питания контура центрального и индивидуального отопления или для получения горячей воды.The utility model relates to the energy industry and can be used in gas-fired boilers to power the central and individual heating circuit or to produce hot water.

В области теплообменных блоков водонагревательных устройств или нагревательных систем, одним из самых насущных требований является обеспечение производителей таких устройств или систем наборами с как можно более широким диапазоном тепловых мощностей, которые бы, с одной стороны, могли удовлетворять различным нуждам потребителей, а, с другой стороны, имели бы чрезвычайно уменьшенные размеры.In the field of heat exchange units for water heaters or heating systems, one of the most urgent requirements is to provide manufacturers of such devices or systems with sets with the widest possible range of thermal outputs, which, on the one hand, can satisfy the various needs of consumers, and, on the other hand , would have been extremely reduced in size.

В настоящее время за свои характеристики компактности, конкурентоспособные вес и цену особенно ценятся теплообменные блоки, оборудованные спиральными теплообменниками, помещенными в соответствующие оболочки. В частности, такой спиральный теплообменник содержит по меньшей мере один трубопровод, свитый вокруг продольной оси спирали в множество витков, имеющих поперечное сечение, определяемое в соответствии с требуемой тепловой мощностью. Витки такого трубопровода могут иметь либо уплощенное поперечное сечение, такое как, например, раскрыто в Международной патентной заявке WO 94/16272 на имя Le Mer или в Европейской патентной заявке ЕР 0745813 на имя Viessmann Werke, либо круглое поперечное сечение, такое как, например, раскрыто в Международной патентной заявке WO 2005/080900 и WO 2012/156954 на имя Cosmogas. В обоих случаях общепринятой практикой среди производителей таких теплообменных блоков является изготовление каждого теплообменного блока набора путем установки в соответствующую специальную оболочку одного или нескольких спиральных теплообменников, имеющих определенное количество витков, выбранное пропорционально требуемой тепловой мощности, либо с постоянным числом витков, но с изменением площади теплопередачи за счет изменения проходного сечения каждого витка статора и ротора в плоскости развертки составляет 5-85⁰ (см. заявку 2008127376/06, 2006, заявка 2016139958, 2015 и заявка 2016139971, 2015 М. кл. F24H 1/43. Однако данные конструкции тепловых блоков не подразумевают их разборки для обслуживания теплопередающих поверхностей, а компактные конструкции затрудняют доступ к змеевику теплообменника, особенно с внешней стороны спирали.Currently, for their characteristics of compactness, competitive weight and price, heat exchange units equipped with spiral heat exchangers placed in appropriate shells are especially appreciated. In particular, such a spiral heat exchanger comprises at least one pipeline wound around the longitudinal axis of the spiral in a plurality of coils having a cross section determined in accordance with the required heat output. The coils of such a pipeline may either have a flattened cross section, such as, for example, disclosed in International Patent Application WO 94/16272 to Le Mer or European Patent Application EP 0745813 to Viessmann Werke, or a circular cross section, such as, for example, disclosed in International patent application WO 2005/080900 and WO 2012/156954 in the name of Cosmogas. In both cases, the common practice among manufacturers of such heat exchange units is to manufacture each heat exchange unit of the set by installing one or more spiral heat exchangers in an appropriate special shell, having a certain number of turns, selected in proportion to the required heat output, or with a constant number of turns, but with a change in the heat transfer area. due to the change in the flow area of each turn of the stator and rotor in the plane of development is 5-85 ⁰ blocks do not require disassembly to service heat transfer surfaces, and compact designs make it difficult to access the heat exchanger coil, especially from the outside of the coil.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой конструкции теплового блока конденсационного котла является отопительный прибор по Немецкой патентной заявке DE 102009043289 B3 2011 Viessmann Werke содержащей спиральный теплообменник находящийся в корпусе из передней и задней крышки в которые завальцована обечайка с элементами герметизации как по дымовым газам, так и по теплоносителю, но данная конструкции снова не подразумевает достаточного доступа к межвитковому зазору и полное отсутствие доступа к внешней поверхности теплообменника.The closest in technical essence to the proposed design of the thermal block of a condensing boiler is a heater according to the German patent application DE 102009043289 B3 2011 Viessmann Werke containing a spiral heat exchanger located in a housing of the front and rear covers into which the shell is rolled with sealing elements both for flue gases and on the coolant, but this design again does not imply sufficient access to the inter-turn gap and the complete absence of access to the outer surface of the heat exchanger.

В основу полезной модели поставлена задача создать такую конструкцию теплового узла, которая допускала возможность периодического демонтажа змеевика теплообменника из элементов корпуса теплового блока для его чистки от загрязнений и последующей сборке изделия без нарушений целостности и герметичности элементов.The utility model is based on the task of creating such a design of the thermal unit, which allowed for the possibility of periodic dismantling of the heat exchanger coil from the elements of the thermal block housing for its cleaning from contamination and subsequent assembly of the product without violating the integrity and tightness of the elements.

Поставленная задача решается конструкцией теплового блока конденсационного котла, переднюю и заднюю стенки с теплоизолирующими элементами и обечайку с патрубками для отвода из теплового блока дымовых газов и конденсата; спиралевидный теплообменник, содержащий трубопровод для протекания жидкого теплоносителя, свитый в множество витков, вокруг продольной оси, спирали и имеющий отводы для подвода и отвода теплоносителя, причем указанный теплообменник установлен в указанной обечайке; зону подачи горячих дымовых газов, предназначенной для теплообмена с теплоносителем, образованную в обечайке коаксиально и внутри относительно указанного теплообменника. Для герметизации внутренней поверхности теплового блока со стороны дымовых газов имеются уплотняющие манжеты между передней и задней стенками и обечайкой, а также в отверстиях в задней и передней стенок для прохождения подводящих и отводящих отводов теплоносителя. Для соединения стенок и обечайки в единое целое имеются распорные элементы и крепежом. К передней и задней стенке теплового блока крепятся подводящий и отводящий патрубок теплоносителя, установленные на соответствующие отводы теплообменника, через герметизирующие манжеты. The problem is solved by the design of the thermal unit of the condensing boiler, the front and rear walls with heat-insulating elements and the shell with pipes for removing flue gases and condensate from the thermal unit; a spiral heat exchanger containing a pipeline for the flow of a liquid heat carrier, twisted in a plurality of turns, around the longitudinal axis, spirals and having taps for supplying and discharging the heat carrier, the said heat exchanger being installed in the said shell; a zone for supplying hot flue gases intended for heat exchange with a heat carrier, formed in the shell coaxially and inside relative to the specified heat exchanger. To seal the inner surface of the thermal block from the side of the flue gases, there are sealing cuffs between the front and rear walls and the shell, as well as in the holes in the rear and front walls for the passage of the inlet and outlet outlets of the coolant. To connect the walls and the shell into a single unit, there are spacer elements and fasteners. To the front and rear walls of the thermal unit, the inlet and outlet pipes of the coolant are attached, installed on the corresponding outlets of the heat exchanger, through sealing cuffs.

Благодаря предложенной конструкции теплового блока достигается устойчивая работа конденсационного котла с возможностью легкой его разборки для доступа к внутренней и наружной поверхности теплообменника, а также к межвитковому пространству спирали.Thanks to the proposed design of the thermal block, stable operation of the condensing boiler is achieved with the possibility of its easy disassembly for access to the inner and outer surfaces of the heat exchanger, as well as to the interturn space of the spiral.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого теплового блока.The utility model is illustrated by drawings, where figure 1 shows a longitudinal section of the proposed thermal unit.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен внешний вид предлагаемого теплового блока, а на фиг. 2 представлен его разрез.The utility model is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows the appearance of the proposed thermal block, and Fig. 2 shows its section.

Тепловой блок состоит из передней 2 и задней 1 стенки с теплоизолирующими элементами 10 и обечайки 3 с патрубками для отвода из теплового блока дымовых газов и конденсата; спиралевидный теплообменник 9, содержащий трубопровод для протекания жидкого теплоносителя, свитый в множество витков, вокруг продольной оси, спирали и имеющий отводы для подвода и отвода теплоносителя, причем указанный теплообменник установлен в указанной обечайке 3; зоны подачи горячих дымовых газов, предназначенной для теплообмена с теплоносителем, образованную в обечайке коаксиально и внутри относительно указанного теплообменника 9. Для герметизации внутренней поверхности теплового блока со стороны дымовых газов имеются уплотняющие манжеты 13 между передней 2 и задней 1 стенками и обечайкой 3, а также в отверстиях в задней и передней стенок для прохождения подводящих и отводящих отводов теплоносителя. Для соединения стенок и обечайки в единое целое имеются распорные элементы 6 и крепежом. К передней и задней стенке теплового блока крепятся подводящий 5 и отводящий 4 патрубок теплоносителя в тепловой блок, установленные на соответствующие отводы теплообменника, через герметизирующие манжеты 11 и 12.The thermal block consists of a front 2 and a rear 1 wall with heat-insulating elements 10 and a shell 3 with nozzles for removing flue gases and condensate from the thermal block; a spiral heat exchanger 9 containing a pipeline for the flow of a liquid heat carrier, twisted in a plurality of turns around the longitudinal axis of the spiral and having outlets for supplying and discharging the heat carrier, the said heat exchanger being installed in the said shell 3; hot flue gas supply zone, intended for heat exchange with the heat carrier, formed in the shell coaxially and inside relative to the specified heat exchanger 9. To seal the inner surface of the thermal block from the flue gas side, there are sealing cuffs 13 between the front 2 and rear 1 walls and the shell 3, as well as in holes in the rear and front walls for the passage of inlet and outlet outlets of the coolant. To connect the walls and the shell into a single unit, there are spacer elements 6 and fasteners. The inlet 5 and outlet 4 branch pipes of the coolant to the thermal block are attached to the front and rear walls of the thermal block, installed on the corresponding outlets of the heat exchanger, through sealing cuffs 11 and 12.

Тепловой блок конденсационного котла работает следующим образом. Горячие дымовые газы, получаемые при сгорании газовоздушной смеси на инфракрасной горелки (на чертежах не показана), находящейся коаксиально внутри спирального теплообменника 9 теплового блока и закрепленной к передней стенке 2, двигаясь в радиальном направлении, заходят в межвитковое пространство теплообменника, где передают свое тепло, двигающемуся внутри витка, теплоносителю. При снижении температуры дымовых газов в межвитковом пространстве, ниже точки росы, из них выпадает конденсат и при этом выделяется скрытая теплота парообразования, которая дополнительно передается теплоносителю, повышая КПД работы котлового блока. Дымовые газы, двигаясь из центра теплового блока к периферии за счет избыточного давления, создаваемого вентилятором горелочного устройства, продвигают и капли конденсата к выходу из межвиткового пространства теплообменника 9, при этом конденсат частично промывает межвитковое пространство от загрязнений. По выходу дымовых газов и конденсата из теплообменника дымовые газы удаляются из теплового блока через патрубок 7, а конденсат стекает по образующей теплообменника вниз и удаляется из теплового блока через патрубок 8.Thermal block condensing boiler operates as follows. Hot flue gases obtained during the combustion of the gas-air mixture on an infrared burner (not shown in the drawings), located coaxially inside the spiral heat exchanger 9 of the thermal block and fixed to the front wall 2, moving in the radial direction, enter the interturn space of the heat exchanger, where they transfer their heat, moving inside the coil, the coolant. When the temperature of the flue gases in the interturn space drops below the dew point, condensate falls out of them and at the same time the latent heat of vaporization is released, which is additionally transferred to the coolant, increasing the efficiency of the boiler unit. Flue gases, moving from the center of the thermal block to the periphery due to the excess pressure created by the fan of the burner, also promote condensate drops to the exit from the inter-turn space of the heat exchanger 9, while the condensate partially flushes the inter-turn space from contamination. Upon the exit of flue gases and condensate from the heat exchanger, flue gases are removed from the thermal block through pipe 7, and the condensate flows down along the generatrix of the heat exchanger and is removed from the thermal block through pipe 8.

При сервисном обслуживании теплового блока, в зависимости от степени его загрязнения, возможна чистка теплообменных поверхностей двумя способами. При малой степени загрязнения производят демонтаж горелочного устройства и удаления загрязнений с помощью пылесоса со внутренней поверхности теплообменников и последующей промывкой межвиткового пространства водой или иной промывочной жидкостью, невзаимодействующей с материалами, из которых сделан теплообменник и корпусные элементы блока.When servicing the thermal block, depending on the degree of its contamination, it is possible to clean the heat exchange surfaces in two ways. In case of a low degree of pollution, the burner device is dismantled and contaminants are removed with a vacuum cleaner from the inner surface of the heat exchangers and the subsequent washing of the inter-turn space with water or other washing liquid that does not interact with the materials from which the heat exchanger and the housing elements of the unit are made.

При большой степени загрязнения теплообменника проводят слив теплоносителя из котла, демонтаж горелочного устройства и отсоединение трубопровода подачи теплоносителя в систему отопления. После чего демонтируют отводящий патрубок 4 с манжетой 12 и переднюю стенку 2, отсоединив ее от распорных элементов 6. Вместе со стенкой 2 демонтируются и манжеты 11 и 13. Следующим шагом является демонтаж теплообменника для его очистки.With a high degree of contamination of the heat exchanger, the coolant is drained from the boiler, the burner is dismantled and the pipeline for supplying the coolant to the heating system is disconnected. After that, the outlet pipe 4 with the cuff 12 and the front wall 2 are dismantled, disconnecting it from the spacer elements 6. Together with the wall 2, the cuffs 11 and 13 are also dismantled. The next step is to dismantle the heat exchanger to clean it.

Сборка теплового блока осуществляется в обратном порядке с обязательной смазкой силиконовой смазкой контактных поверхностей манжет.The assembly of the thermal block is carried out in the reverse order with the obligatory lubrication of the contact surfaces of the cuffs with silicone grease.

Claims

Thermal block of a condensing boiler, containing front and rear walls with heat-insulating elements and a shell with branch pipes for removing flue gases and condensate from the thermal block, a spiral heat exchanger containing a pipeline for the flow of a liquid heat carrier, twisted in many turns, around a longitudinal axis, spirals and having bends for the supply and removal of the heat carrier, and the specified heat exchanger is installed in the specified shell, the hot flue gas supply zone intended for heat exchange with the heat carrier, formed in the shell coaxially and inside relative to the specified heat exchanger, characterized in that for sealing the inner surface of the thermal block from the side of the flue gases there are sealing cuffs between the front and rear walls and the shell, as well as in the holes in the rear and front walls for the passage of the inlet and outlet outlets of the coolant, and to connect the walls and the shell into a single unit there are spacer elements with fasteners, and to the front and rear walls of the thermal unit, the inlet and outlet pipes of the coolant are attached, installed on the corresponding outlets of the heat exchanger, through sealing cuffs.