RU2807824C2 - Устройство для обогрева и предотвращения посадки птиц на дымовую трубу котла отопления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к теплоэнергетике, а также может использоваться для предотвращения посадки птиц на дымовую трубу котла отопления. Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик системы обогрева внешних стенок дымовой трубы и расширение арсенала устройств для предотвращения посадки птиц на дымовые трубы котла отопления, верх которых может быть многократно и надежно установлен вертикальный воздушный трубный пучок, связанный с кольцевой воздуходувной трубной решеткой, перекрывающей верхний конец дымовой трубы. Устройство для обогрева и предотвращения посадки птиц на дымовую трубу котла отопления содержит на верхнем конце дымовой трубы кольцо, снабженное кольцевой трубой воздуходувной трубной решетки, по крайней мере, не менее двух отверстий на каждой трубке решетки, с отверстиями направленными вверх и выполненными резьбовыми, в которые ввинчены вертикальные воздушные цилиндрические трубки, а сверху выполнены съемные колпачки с отверстиями, воздуходувную трубную решетку, в которой ввинчены металлические вертикальные трубки, образующие пучок. Кроме того, кольцевая воздуходувная трубка выполнена вокруг наружной стороны дымовой трубы по высоте в виде спиралевидной трубки и связана с системой тепловентилятора и водяного отопления, горячая вода перемещается под давлением циркуляционного насоса соответственно через контур отопления, управляющие шаровые краны, нагревая при этом цилиндрические горизонтальные водяные трубки в корпусе тепловентилятора с входом и выходом патрубков, соединенные каждый из них с прямым трубопроводом и с обратным трубопроводом системы отопления. При открывании входа и выхода патрубков в корпусе тепловентилятора вентилятор обдувает горизонтальные водяные трубки, а снятый горячий воздух поступает в переходной конический закрытый участок от тепловентилятора, затем горячий воздух поступает в вертикальную спиралевидную трубку с наружной стороны в сторону верхней части конца вертикальной дымовой трубы в сторону соединения с кольцевой трубной решетки с пучком. Дымовая труба снабжена также стабилизатором тяги и окном для очистки, между которыми расположен вход дымовой трубы от котла отопления отвода, соединяющий дымовую трубу с отопительным котлом. Контур управления системы тепловентилятора снабжен настенным управляемым контролером для работы вентилятора и с термостатом управления, а в качестве теплоносителя для дымовой трубы и для предотвращения посадки птиц использован горячий воздух, полученный за счет обдува горячих водяных горизонтальных трубок (решетки) в корпусе тепловентилятора. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к области теплотехнике, а также для предотвращения посадки птиц на дымовую трубу котла отопления.

Из уровня анализа техники в указанной области показал, что известны отопительные устройства печи, содержащие источник тепла с камерой сгорания, соединенной с дымоходом, стенки которого имеют каналы для нагрева, забираемого из отапливаемого помещения (Авторское свидетельство SU №531964, F24B 7/04 от 15.10.1974 и ПМ патент RU №114279, В08 9/04, В24С 5/04 от 20.03.2012). Однако эффективность теплопередачи в этих воздушных каналах недостаточно велика из-за невысокой скорости циркуляции окружающего воздуха в условиях естественной конвенции (тяги) при небольших перепадах температуры входящего и выходящего потока воздуха, а конструктивно известные устройства печи громоздки и сложны. Кроме того, недостатком является системы управления тепловентилятора со снятием горячего воздуха с поверхности водяных систем трубок, связанных с подачей горячей водой в них со стороны котла отопления. В современных условиях дымоходы собирают из металлических (оцинкованных) или стальных труб, которые утепляют теплоизолирующим материалом в виде «труба в трубе», при этом в таких дымовых трубах отсутствует устройства противообмерзания по высоте дымовой трубы, а также для предотвращения посадки птиц сверху на дымовую трубу, при одновременно отсутствия предотвращение обледенение верхнего конца дымовой трубы в холодное время.

Дополнительный поиск источников позволил также выявить нагрев дымовой трубы изнутри ее и создание скорости истечения дыма вверх, а также сбора конденсата и его отвода (Авторские свидетельства SU №1006873, F23J 11/00 от 23.03.1983; SU №1288456, F24F 7/00 от 07.02.1987; Патенты RU №2293255, F24D 5/04, F24F 7/08, F24B 7/02, F24H 3/06 от 10.02.2007; RU №114757, F24H 1/28 от 10.04.2012). Однако дымовая труба в виде теплообменника типа «труба в трубе», наружную трубу закрывают только теплоизоляционным материалом, или имеет вынужденные кольцевые дымовые струи с применением вентиляционного внутри зазора, приточный агрегат, калорифер, соединенный с системой воздухораспределения. Кроме того, отсутствует внешнее устройство обогрева непосредственно боковых стенок по высоте дымовой трубы, толщина металла которых имеет различную стенку и диаметр трубы и постоянный слив накапливаемого конденсата, т.е. нагрев вертикальной дымовой трубы недостаточен, а также повышения электроэнергии котла отопления, стоимость изготовления дополнительных элементов и сложность эксплуатации. Кроме того, отсутствует устройство, физически препятствующее посадке птиц в защите дымовой трубы, не травмирующих, а также для отпугивания птиц, не давая ей, садится на края дымовой трубы.

Следует также привести известные устройства для отпугивания птиц, предотвращающих посадку птиц на сооружения, в том числе на опоры воздушных линий электропередачи (Патент RU №160993, А01М 29/00, H02G 1/02 от 23.10.2015; патент RU №188766 H02G 1/02, А01М 29/00 от 23.04.2019; патент RU №190300, А01М 29/00 от 25.06.2019; патент RU №209185, А01М 29,00, А01М 29/30 от 04.02.2022). Однако известные устройства относятся конкретно только для воздушных линий передач и не связаны с комплексом автономного отопления с горячим отоплением и при установке вертикальной дымовой трубы возле отапливаемого помещения, создания горячего воздуха вне отапливаемого помещения, где теплоизолированная дымовая труба, в своей верхней части, снабжена тепловой воздуходувной решеткой с вертикальными трубками концы, которых заострены и кольцо трубной решетки связано с контуром вертикальной спиралевидной трубкой снаружи дымовой трубы, с тепловентилятором управления и с контролером.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к изобретению по совокупности признаков является устройство для защиты дымовой трубы от влияния капельной влаги, содержит источник тепла с камерой сгорания и газоходом, соединенным с дымовой трубой в виде патрубка отвода дыма, соединенного входным окном с вертикальной дымовой трубой, расположенной с наружной стороны стены вне неотапливаемого помещения, окно с заслонкой, при этом дымовой патрубок газового котла отопления соединен с наружным дымовым патрубком, при этом наружный дымовой патрубок проходит через окно в стене отапливаемого помещения наружу и там соединен с вертикальной дымовой трубой, установленной на опорной плите, при этом вертикальная труба, ниже подключенного наружного дымового патрубка в сторону опорной плиты, заключена в теплоизолирующий кожух в виде спиралевидного контура трубок круглого сечения, жестко закрепленных вокруг нее, снабженных в полости трубок входящими электрическими нагревательными элементами в виде греющих электрическим кабелем, или электрической спирали, или с помощью ТЭНов с клеммами подвода электрического питания на уровне от опорной плиты до торца подключения наружного патрубка к дымовой трубе, кроме того, на вертикальной дымовой трубе ниже подключенного наружного дымового патрубка выполнено окно с заслонкой для стока конденсата и его отвода, при этом диаметры наружного дымового патрубка и вертикальной дымовой трубы не меньше диаметра дымового патрубка, отходящего от газового котла отопления (Патент RU №2681000, F24D 5/00, F23J 11/00, F23J 13/02 от 01.03.2019).

Однако, хотя устройство относится преимущественно для обогрева небольших производственных гаражных помещений и др. помещений, он может быть использован в теплоэнергетики. При этом выполнение теплоизолирующего кожуха в виде наружного спиралевидного контура трубок круглого сечения, жестко закрепленного вокруг трубы ниже торца подключения наружного патрубка к дымовой трубе и в сторону опорной плиты приводит к следующим основным его недостаткам:

- ограниченная гибкость и длина наружного спиралевидного контура зависит и от длины греющего электрического кабеля в трубке и не устраняет по высоте дымовой трубы конденсат, поступающих вниз;

- специальный нагревательный кабель подключается к питающей сети переменного тока 220 В 50 Гц через устройство энергораспределения в отапливаемом помещении котла отопления и зависит ограниченного нижним участком обогрева вертикальной дымовой трубы, а его нагрузка в трубке снижает надежность и долговечность греющего кабеля или спирали;

- ограниченная область применения кабеля или спирали, вызванная наличием указанных выше недостатков;

- наличие дорогостоящего электрооборудования в составе устройства управления, включающего также и датчики, требующие наличия обогревающих элементов - повышает стоимость устройства;

- повышения расхода электроэнергии при заданной мощности, т.к. нагрев кабеля или спирали осуществляется за счет сопротивления проводников без использования их электромагнитных полей;

- использования трубки и в качестве материала для помещения в ней нагревательного электрического элемента приводит к увеличению металлоемкости и стоимости;

- высокая стоимость эксплуатации кабеля или спиралей вследствие их низкой надежности и долговечности, а также повышенный расход электроэнергии.

Задача на сегодняшний день актуальна и до конца не решена на практике при обслуживании вертикальных дымовых труб непосредственно напольных малогабаритных котлов отопления (серийного производства). То есть, следует сделать и ссылку на описание данных котлов отопления.

Современный газовый котел по материалам патента RU №268100. Модель котла, Италия «Ветта-100 /FonDi TAL)" модель BALI RTVE-35/. Напольные котлы представляют собой одноконтурный котел только для отопления с чугунным теплообменником с электронным поджигом и контролем пламени. Мощность 18-24-32-36 кВт.

В серийном исполнении котла предназначен для работы на природном или сжиженном газе, работает в автоматическом режиме. Котел Fondital подходит для бытового, общественного и промышленного использования.

В настоящее время в России также налажен промышленный выпуск серийного простого котла «ХОПЕР»- 50, 63, 80, 100 со стальным теплообменником. Диаметр дымохода 250 мм при отводе только непосредственно от котла и толщине стенок трубы подбирается с учетом температуры выходных внутри газов. Отапливается площадь до 980 м², максимальная t°C системы отопления 85°С. Однако, как показала практика эксплуатации их, патрубок газового котла отопления соединяют преимущественно с наружным патрубком «труба в трубу» несколько большего диаметра, последний соединяют затем через окно со стальной вертикальной дымовой трубой такого же или несколько большего диаметра, толщина стенок, которых составляет 0,8-1,0 мм и для устойчивости вертикального положения, нижним концом устанавливают на опорной плите со стороны вне стены (рядом) неотапливаемого помещения «уличного». На практике такая вертикальная дымовая труба установлена диаметром 300 мм выше крыши помещения.

Задачей изобретения является улучшение технико-экономических показателей при обогреве наружной части вертикальной дымовой трубы теплоизолирующей воздушной трубки с горячим воздухом, трубка которая имеет контура спирали по высоте дымовой трубе в сторону верха трубы, и трубка расположена под слоем теплоизолирующего дополнительного материала «труба в трубе» с использованием тепла от теплоносителя отопления от автономного установленного источника при нагреве воды, а от функционирующей стационарно установленной системы водогрейного устройства в виде тепловентилятора, внутри которого водяные горячие трубки обдуваются воздухом с помощью вентилятора, а также система связана с центральным отоплением помещений и с регулятором частоты оборота самого электровентилятора. Кроме того, все это в целом позволило снизить стоимость конструкции обогрева всей вертикальной дымовой трубы. При этом, задачей изобретения является повышение надежности устройства защиты для предотвращения посадки птиц на сооружение от требуемой зоны защиты конца дымовой трубы.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что заявленное устройство для обогрева и предотвращения посадки птиц на дымовую трубу котла отопления, содержащее контур из трубопроводов, по крайней мере одним подводящим трубопроводом с теплоносителем и другим трубопроводом, отводящим источник тепла, с камерой сгорания и газоходом, соединенным с дымовой трубой с наружной стены вне отапливаемого помещения, при этом дымовой патрубок газового котла отопления соединен с наружным дымовым патрубком, причем наружный дымовой патрубок проходит через окно в стене отапливаемого помещения, наружу и там соединен с вертикальной дымовой трубой, труба имеет спиралевидный наружный контур в виде трубки, при этом диаметры наружного дымового патрубка и вертикальной трубы не меньше диаметра отводящего от газового котла отопления, согласно изобретения, верхняя часть вертикальной дымовой трубы дополнительно содержит кольцевую трубу с воздушной трубной решеткой с наружным диаметром, подчиняющимся выражению: d/D - 0,92 - 0,95, где d и D - соответственно, наружный диаметр верхней трубной решетки и внутренний диаметр вертикальной дымовой трубы, верхняя кольцевая трубная решетка соединена герметично с концом дымовой трубы, с кольцом, наружный диаметр которого равен наружному диаметру верхней части дымовой трубы, при этом кольцевая труба воздуходувной трубной решетки связана посредством вертикальной спиралевидной трубкой с подачей горячего воздуха с системой управления, которая включает тепловентилятор, сервисный клапан, термостат с управляющим контролером, циркуляционный насос и систему водяного отопления, а ветви трубопровода прямого теплоносителя горячей воды и обратного трубопровода охлажденной воды содержат регулируемые шаровые краны, кроме того, трубная решетка, закрепленная на конце дымной трубы к кольцу с наружной стороны, содержит воздуховодные отверстия, в которые ввинчены вертикальные воздушные цилиндрические трубки в виде трубного пучка с углом заточки выхода 45°' а сверху выполнены на них колпачки с отверстиями для выпуска горячего воздуха.

Кроме того, зависимость диаметра отверстий в воздуходувной трубной решетке с круглыми отверстиями, которые снабжены съемными трубками пучков, расположение отверстий определяется как

где d(x) - зависимость диаметра отверстий от их расположения; d_о - диаметр перфорированной воздуходувной трубной решетки для трубного пучка; u(х) - зависимость воздушного потока от местоположения вдоль каждого ряда воздуходувной трубки, составляющих решетку с пучком как

где х - координаты, расположения вдоль каждой горизонтальной трубки, составляющих трубную решетку с одинаковым шагом отверстий по длине трубки.

Кроме того, отверстия в воздуходувной трубной решетки выполнены под резьбу для ввинчивания в них круглых вертикальных трубок, образующих пучок с колпачками.

Кроме того, система подключения вертикальных стояков прямой горячей воды и обратной охлажденной воды подключают к входу и выходу, соответственно, к системе отопления помещения по этажам.

Кроме того, контур спиралевидной вертикальной воздушной трубки, охватывающая наружную поверхность вертикальной дымовой трубы, размещен под слоем дополнительного теплоизолирующего материала на внешней поверхности дымовой трубы, и изолирующий материал используют типа «труба в трубе».

Замена электрических нагревательных элементов на нагрев теплоизолирующего вертикального спиралевидного контура пустотелой трубки круглого сечения, жестко закрепленной вокруг ее по всей высоте, заполняется горячим воздухом.

Описанное предложение позволило исключить образование конденсата и по высоте дымовой трубы и, следовательно, снизить эксплуатационные расходы, где ликвидированы условия образования конденсата не только внутри вертикальной дымовой трубы, но и на внешней ее стенке под дополнительным теплоизолирующим материалом по схеме «труба в трубе».

Достигаемый при этом технический результат состоит в расширении области применения предлагаемой системы наружного (внешнего) обогрева стенки вертикальной дымовой трубы, и упростить оборудованием теплоизолирующим устройством в виде спиралевидного контура трубки, заполняемой горячим воздухом, при подаче его тепловентилятором через конусный переходнику, а также при одновременной работе самого управления тепловентилятором его оборотов вращения вентилятора с обдувом горизонтальных водяных трубок снаружи в корпусе тепловентилятора. Подача горячей воды в прямой и обратный патрубки тепловентилятора связаны с системой центрального отопления также, а сам тепловентилятор выполнен в виде водогрейного устройства с подключением прямого трубопровода горячей воды и обратного трубопровода охлажденной воды системы отопления, т.е. имеет место только снятие горячего тепла с водяных горизонтальных трубок в сторону конусного переходника, соединенного жестко со спиралевидным контуром вертикальной трубки в сторону верхнего конца дымовой трубы. Затем обеспечить горячим воздухом трубную решетку с пучком вертикальных трубок с колпачками, в результате чего происходит уменьшение потерь тепла с боковой стенки вертикальной дымовой трубы в процессе дымоотведения и уменьшения трудозатрат на ее эксплуатацию. При этом горячий воздух поступает в закрепленную воздушную трубную решетку сверху на кольцо, которое жестко соединено с краями дымовой трубы в диаметре, прием воздуховодная трубная решетка с пучком из круглых металлических вертикальных трубок, через отверстия которых вертикальный пучок трубок выполнены с углом заточки 45° с прохождением горячего воздуха затем через колпачки с отверстиями в атмосферу с прохождением горячего воздуха.

Выполнение верхней перекрывающей трубной решетки сверху дымовой трубы с диаметром D позволяет трубную решетку с большим диаметром снаружи с пучком ввинчиваемых на трубной решетке, возможно, будет их снимать, заменят и обеспечить производительность выхода дымовых газов из вертикальной дымовой трубы.

Установка ввинчиваемых вертикальных трубок пучка, имеющих на свободном конце заточки 45°, сверху закрыты колпачками с отверстиями по всему периметру конца дымовой трубы, что предотвратить посадку птиц в течение всего основного сезона отопления, а также и при отсутствии самого отопления, связанных с контуром спиралевидной цилиндрической вертикальной трубки по высоте с наружной стороны стенки вертикальной дымовой трубы с горячим теплоносителем (воздухом).

Жесткое закрепление сверху на конце дымовой трубы кольца, на котором закреплена трубная решетка с пучком ввинчиваемых трубками с колпачками и с отверстиями, обеспечивают общую проходную дымовую тягу между их расположением стенок и межтрубном пространстве, друг от друга трубной решетки в целом, тем самым сохраняя производительность котла отопления.

Таким образом, выполнение сверху перекрытия верхнего конца дымовой трубы трубной решетки d, но больше чем наружный диаметр дымовой трубы, также связан с внутренним диаметром D дымовой трубы (с зазором для выхода дыма) и подчиняется выражению: в зависимости от диаметра отверстий их местоположения, равномерно в трубной решетке с пучком вертикальных трубок, позволяет предотвратить посадку птиц, а при наличии колпачков на концы пучка, снижают травмоопасность для птиц. Ориентация пучка металлических вертикальных заточенных концов трубок с колпачками, может быть и загибом трубок в стороны в нужном направлении, без разрушения материала трубок в месте изгиба, так как это происходит при их раздельной установке ввинчиванием в отверстия трубной горизонтальной решетки. Таким образом, обеспечивается надежность их крепления и простота, при этом выполняются методом их заготовок пучка, благодаря чему длина также их может быть любой по высоте крепления (ввинчивания) в отверстия трубной горизонтальной воздуховыпускной решетки, а также обеспечивается равномерность расхода горячего воздуха при выходе из воздуходувных отверстий трубной решетки в сторону пучка вертикальных трубок с колпачками сверху, где использованы уравнения неразрывности Эйлера, применительно к расчетной схеме устройства трубной горизонтальной решетки, с учетом отмеченного численного дифференциального уравнения, после получения эмпирического уравнения с учетом граничных условий по распределению скорости воздушного горячего потока по длине трубчатой решетки при этом учитывая диаметр отверстий в воздуходувной трубчатой решетки (ниже в описании более подробно дано описание сущности изобретения).

В указанную в самостоятельном пункте формулы изобретения совокупность признаков включены существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для получения технического результата.

Изобретение поясняется чертежами:

на фиг. 1 представлена схема в разрезе предлагаемого устройства для обогрева и предотвращения посадки птиц на дымовую трубу котла отопления;

на фиг. 2 представлено устройство тепловентилятора в корпусе;

на фиг. 3 фрагмент устройства тепловентилятора с обратным патрубком (трубопроводом);

на фиг. 4 - то же с прямым патрубком (трубопроводом);

на фиг. 5 фронтальный разрез А-А, с видом на верхнюю трубную решетку и трубки трубного пучка;

на фиг. 6 - электрическая схема системы управления устройства тепловентилятора.

Устройство для обогрева и предотвращения посадки птиц, на дымовую трубу котла отопления предлагаемой конструкции состоит из котла 1 горения нагревателя отопления воды с панелью управления (не показано), отвод дымовой трубы 2 с коленообразным участком отвода, труба 2 направлена для соединения с боковой стенкой дымовой вертикальной трубы 3, стабилизатором тяги 4, который поддерживает постоянное разряжение в дымовой трубе 3, необходимое для устойчивой работы котла 1, окно 5 для очистки, расположенное в нижней части дымовой вертикальной трубы 3 вне теплоизолированного котла 1.

Система отопления содержит напольный котел 1 одноконтурный для отопления с чугунным темплообменником, с электронным поджигом, контролем пламени. Размеры котла (1430×450×1000 мм). Работа котла основана на сжигании природного или сжиженного газа. Характеристика отопления: максимальное давление в системе 4,0 бар, отапливаемая площадь до 980 м², минимальная температура отопления 45°С, максимальная температура 85°С.

Техническая характеристика котла 1 горения: максимальная мощность - 99 кВт, КПД - 99,6%, максимальный расход природного газа - 11,6 м³/час, минимальный расход сжиженного газа - 8,7 м³/час, диаметр дымового патрубка от котла - 250 мм, напряжение от сети ≈220 В.

Таким образом, работа устройства дымовой трубы и снятие тепла с водяных горизонтальных трубок (в виде решетки по высоте на выходе) в корпусе тепловентилятора связаны с заданной настройкой температуры в виде сжигаемого газа и нагрева соответственно воды в чугунном теплообменника (Производство город Воронеж, поставщик котлов ООО «Монтажник». Котел «ХОПЕР» прошел сертификацию соответствия техническому регламенту таможенного союза. Сертификат №ТС RU c-RU. AT 15.В. 00179 от 10.02.2015. ОС ООО «РПН СФЕРА», г. Москва).

Суть технического решения иллюстрируется чертежами 1-6, на которых изображена линия подающего прямого трубопровода 6 горячей воды и обратного трубопровода 7 остывшей воды, расположенных внутри помещения. Стояки подающего трубопровода 6 и обратного трубопровода 7 имеют разводку также на разные этажи помещения (не показано), которые имеют арматуру 8 и 9.

Между прямым (напорным) трубопроводом 6 и обратным трубопроводом 7 размещен тепловентилятор 10 в корпусе и прикреплен к вертикальному стержню 11 с помощью стержня 12. И плиту перекрытия 13 помещения, в котором расположен котел 1 отопления.

Обратная линия трубопровода 6 в конце имеет циркуляционный насос 14 и через трубопровод 15 подает остывшую воду в чугунный теплообменник (не показан) котла 1, затем под давлением циркуляционного насоса 14 нагретая вода поступает в линию прямого трубопровода 7, фильтр грубой очистки 16, шаровой кран 17, входной патрубок 18 в нижней части тепловентилятора 10, соединенный входом с горизонтально размещенными цилиндрическими водяными трубками 19 по высоте тепловентилятора 10 с вентилятором 20 для обдува наружной поверхности водяных трубок 19 в виде решетки в сторону переходного конического закрытого участка 21 тепловентилятора 10.

Верхняя часть тепловентилятора 10 с водяными трубками 19, выходом соединена патрубком 22 с обратной линией трубопровода 6 через клапан с сервоприводом 23, клапан спуска воздуха 24, шаровой клапан 25, далее с циркуляционным насосом 14 в сторону котла отопления 1.

Устройство для обогрева и предотвращения посадки птиц также содержит связанный закрытым коническим переходным участком 21 со стороны тепловентилятора 10, прямой патрубок трубы 26, спиралевидный вертикальный воздушной трубки 27, закрепленной снаружи контура дымовой вертикальной трубы 3, которая соединена с горизонтальной воздуховодной кольцевой трубной решетки 28, закрепленной на конце дымовой трубы 3, трубная решетка 28 имеет воздуховыходные отверстия 29, сверху имеет ввинчиваемых вертикальные воздушные трубки 30 в виде трубного пучка с углом заточки углового выхода 45°, а сверху выполнены съемные (накручиваемые) колпачки 31 с отверстиями для выпуска горячего воздуха в атмосферу.

Подключение тепловентилятора 10 выполнено стандартно с размерами длина (А) - 530 мм, высота (В) - 530 мм, ширина (С) - 310 мм и содержит трехскоростной электродвигатель, который связан с регулятором скорости типа ARW 3,0 с помощью питания 32 напряжения ≈230 В, главный выключатель 33 с предохранителями, подключению к электродвигателю 34 (VOLCANO) и термостат 35 (VR). Термостат 35 также связан с настенным управляемым контролером (не показан) WJNGNR и сервоприводом клапана 23. Шаровые краны 17 и 25 служат для отключения тепловентилятора 10 от поступления воды в горизонтальные трубки 19, а в случае аварийного нарушения герметичности трубопроводного контура спиралевидного контура воздушной трубки 27 и трубки 30 в виде трубной решетки 28 с пучком вертикальных трубок или их замены. При этом горизонтальная трубная решетка 28 сверху на дымовой трубе 3 герметично соединена разъемными соединениями, скрепляющую трубную решетку 28 с кольцом верха дымовой трубы 3 с помощью фланцев (не показано для упрощения), а отверстия 29 в трубной решетке 28 выполнены резьбовыми для установки в них металлических трубок 30, на концах которых выполнены также дополнительно металлические съемные колпачки 31 с отверстиями, образующие пучок, кроме того, возможно менять высоту их положения друг к другу трубок 30 при их раздельной установке (ввинчиванием). Конструктивно верхний конец трубки 30 с отверстием заточен под угол 45°. Такая конструкция пучка трубок 30 с узкими образованными отверстиями обеспечивает выход горячего воздуха сжатым в атмосферу и с большой плотностью горячего воздуха, подаваемого с помощью тепловентилятора 10.

Современные газовые котлы устроены так, что температура дымовых газов на выходе из вертикальной дымовой трубы 3 не очень высокая, поэтому необходимо дополнительно ее, снаружи и сверху обеспечить горячим сухим воздухом за счет предложенной конструкции узлов устройства при естественной тяге, и с идеальной защитой ее отсутствия обмерзания снаружи («труба в трубе», т.е. под закрытием специального утепления материала), также с учетом и для предотвращения посадки птиц и снижения травмоопасности для птиц, при этом обеспечивается простота изготовления и надежность устройства, имеется возможность задавать разную высоту трубок вверх по отношению друг к другу, образующих пучок.

Устройство реализуется следующим образом.

При включении в работу автоматизированного отопительного котла 1, расположенного в закрытом отапливаемом помещении, вода из системы отопления циркулирует в котел 1, где теплом продуктом сгорания, образованных при горении газа (топлива) нагревается и регулируется системой автоматики управления и поступает в систему отопления помещений через прямой напорный трубопровод 8 и обратно возвращается остывшая в обратный трубопровод 9 под воздействием циркуляционного насоса 14, в результате обеспечивается постоянная циркуляция воды, нагрев в стальном теплообменнике (не показано) котла 1 и наличие в последнем воды с температурой к требуемому значению.

Отметим, что при открытии шаровых кранов 17 и 25, в результате чего обеспечивается постоянная также циркуляция воды через вход патрубка 18, систему горизонтальных размещенных цилиндрических водяных трубок 19 по высоте тепловентилятора 10 с вентилятором 20, затем выход через выходной патрубок 22 вода поступает при сработке и открытии клапана 23 сервопривода, регулируя площадь проходного его сечения (расход) протекающий через него горячей воды), можно поддерживать давление и температуру воды в трубках 19, поступающую из напорного стояка трубопровода 7 горячей воды. При этом устанавливается настенный контролер с термостатом 35, скорость электродвигателя (не показан) малой (1-3 Вт) мощности, размещенного в корпусе тепловентилятора 10, подключенного к настенному контролера WJVGNR, а также связи с сервоприводом клапана 23. При этом происходит обдув горячих системных водяных трубок 19 (в виде решетки) вентилятором 19, далее снятие тепла в виде носителя воздуха в сторону направления переходного конусного закрытого участка 21, соединенного с патрубком в виде трубы 26 пропущенного через стену помещения с размещенным отопительным котлом 1, кроме того, отводящая дымовая труба котла соединена через отверстие с вертикальной дымовой трубой 3.

Следует отметить, что нагретый горячий поток воздуха, поступивший в патрубок 26, затем общим потоком струи поступает в спиралевидный теплообменник, выполненный в виде спиралевидной вертикальной трубки 27, с горячим воздухом, которая по контуру снаружи крепится к стенке вертикальной дымовой трубы 3, поступает в воздуходувную кольцевую трубку в виде трубной решетки 28 и распределяется по ней. Таким образом, горячий воздух, поданный под давлением тепловентилятора 10 через отверстия 20 в вертикальные трубки 30 пучка, и через накручиваемые колпачки 31 с отверстиями под давлением выходит в атмосферу в виде струй с горячим воздухом. Сопротивление прохождение дымовых газов в дымовой трубе 3 через трубную решетку 28 меняется незначительно. Трубный пучок из трубок 30 имеет верхний конец с отверстием и углом заточки 45°, которое также обеспечивает сжатие струи горячего воздуха по всей площади трубной решетки 28 с выходом в атмосферу. Кроме того, диаметры воздуходувных отверстий 29 с ввинчиваемыми в них вертикальных трубок 30 в виде трубного пучка, выполнены относительно друг друга в плане под углом 90° в поперечной плоскости с одинаковым диаметром отверстий в трубной решетке 28. При этом сама вертикальная дымовая труба 3 снаружи также выполнена теплоизолирующим материалом «труба в трубе», между которыми, внутри проходит спиралевидный контур воздушной трубки 27. Кроме того. Зависимость диаметра отверстий 29 в воздуходувной трубной решетки с круглыми металлическими трубками 30 пучка определяется как зависимость диаметра отверстий от их местоположения; d_o - диаметр перфорированной воздуходувной трубной решетки с пучком вертикальных трубок; u(х) - зависимость относительной скорости воздушного потока от местоположения вдоль каждой воздуходувной трубки трубной решетки 28, составляющих между собой в виде решетку как где х - координаты расположения отверстий вдоль каждой горизонтальной трубки воздуходувной трубной решетки, отверстия которой рассредоточены по длине каждой трубки трубной решетки с одинаковым шагом.

Следует отметить, что требуемый пучок имеет малую толщину стенок при расстоянии между наружными стенками и их диаметру, внешний контур кольцевой воздуходувной трубки трубной решетки 28 охватывает весь конец вертикальной дымовой трубы 3 (фиг. 5), при этом контур наружного диаметра d трубной решетки 28 большем, чем внутренний диаметр D дымовой трубы 3.

Верхняя воздуходувная кольцевая трубка трубной решетки 28 выполнена с наружным диаметром, подчиняющему выражению d/D=0,92-0,95, где d и D - соответственно, наружный диаметр трубной решетки и внутренний диаметр дымовой трубы; верхняя трубная решетка посредством крепежных винтов (не показано) соединена с кольцом, приваренным на конце дымовой трубы 3 герметично, т.е. к стенке дымовой трубы 3, наружный диаметр кольца, которого больше чем наружный диаметр конца дымовой трубы, и на котором крепится трубная решетка 28.

По результатам расчетов можно сделать вывод, что уменьшение наружного диаметра d кольцевой трубной решетки ниже указанного предела в условии вышеприведенного и равного 0,92 приводит к уменьшению кольцевой зоны (фиг. 5), что делает невозможным закрепление в этой зоне винтов крепления, а при увеличении наружного диаметра d верхней трубной решетки выше указанного предела равного 0,96 приводит к сложности установки и демонтажа к дымовой трубе на крепление сверху трубной решетки с пучком вертикальных трубок, что увеличивает время этих вспомогательных операций и приводит к уменьшению основного времени работы и производительности.

Таким образом, установка крепления снаружи спиралевидного контура в виде вертикальной воздушной трубки, соединение ее в верхней части дымовой трубы с кольцевой воздуходувной трубки трубной решетки с пучком воздушных трубок с колпачками с отверстиями; во-первых, с наружной стороны дымовой трубы обеспечивает ее постоянный нагрев металла; во-вторых, дополнительно в комплексе позволяет снимать пучки трубок 30 с колпачками 31, проводить осмотр элементов устройств, проверять герметичность их крепления в трубной решетке 28, а значит, позволяет произвести монтаж птицезащитного устройства с прохождением через них внутри горячего воздуха под давлением в сторону выхода в атмосферу на всех возможных местах трубной решетки на дымовой трубе.

Устройство в целом может быть выполнено известными технологическими способами и задавать изменения высоты расположения пучка вертикальных трубок с колпачками выполнением направляющих воздуховыходных отверстий для струй горячего воздуха вверх под давлением со стороны тепловентилятора, связанного с линиями трубопроводов котла отопления в автоматическом режиме работы в целом. Достижение указанных результатов повлекло за собой комплексное конструктивное изменение по сравнению с прототипом заявленного устройства, обусловленное наличием участка сопряжения прямого и обратного трубопроводов системы отопления, установки тепловентилятора между линиями трубопроводов, установки сервисного клапана с управляемым контролером и с термометром, и циркуляционного насоса и т.д.

Предложенное реальное перспективное устройство, реализующим поставленную автором комплексную задачу в целом с отопительным котлом в непосредственной близости с тепловентилятором

Claims (9)

1. Устройство для обогрева и предотвращения посадки птиц на дымовую трубу котла отопления, содержащее контур из трубопроводов - по крайней мере одним подводящим трубопроводом с теплоносителем и другим трубопроводом, отводящим источник тепла, с камерой сгорания и газоходом, соединенным с дымовой трубой с наружной стены вне отапливаемого помещения, при этом дымовой патрубок газового котла отопления соединен с наружным дымовым патрубком, причем наружный дымовой патрубок проходит через окно в стене отапливаемого помещения наружу и там соединен с вертикальной дымовой трубой, труба имеет спиралевидный наружный контур в виде трубки, при этом диаметры наружного дымового патрубка и вертикальной трубы не меньше диаметра отводящего патрубка от газового котла отопления, отличающееся тем, что верхняя часть вертикальной дымовой трубы дополнительно содержит кольцевую трубу с воздушной трубной решеткой с наружным диаметром, подчиняющимся выражению: d/D - 0,92 - 0,95, где d и D - соответственно наружный диаметр верхней трубной решетки и внутренний диаметр вертикальной дымовой трубы, верхняя кольцевая трубная решетка соединена герметично с концом дымовой трубы, с кольцом, наружный диаметр которого равен наружному диаметру верхней части дымовой трубы, при этом кольцевая труба воздуходувной трубной решетки связана посредством вертикальной спиралевидной трубки с подачей горячего воздуха с системой управления, которая включает тепловентилятор, сервисный клапан, термостат с управляющим контролером, циркуляционный насос и систему водяного отопления, а ветви трубопровода прямого теплоносителя горячей воды и обратного трубопровода охлажденной воды содержат регулируемые шаровые краны, кроме того трубная решетка, закрепленная на конце дымовой трубы к кольцу с наружной стороны, содержит воздуховодные отверстия, в которые ввинчены вертикальные воздушные цилиндрические трубки в виде трубного пучка с углом заточки выхода 45°, а сверху выполнены на них колпачки с отверстиями для выпуска горячего воздуха.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в зависимости диаметра отверстий в воздуходувной трубной решетке с круглыми отверстиями, которые снабжены съемными трубками пучков, расположение отверстий определяется как

где d(x) - зависимость диаметра отверстий от их расположения; d_o - диаметр перфорированной воздуходувной трубной решетки для трубного пучка; u(х) - зависимость воздушного потока от местоположения вдоль каждого ряда воздуходувной трубки, составляющих решетку с пучком как

где х - координаты расположения вдоль каждой горизонтальной трубки составляющих трубную решетку с одинаковым шагом отверстий по длине трубки.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отверстия в воздуходувной трубной решетке выполнены под резьбу для ввинчивания в них круглых вертикальных трубок, образующих пучок с колпачками.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что систему подключения вертикальных стояков прямой горячей воды и обратной охлажденной воды подключают к входу и выходу соответственно к системе отопления помещения по этажам.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контур спиралевидной вертикальной воздушной трубки, охватывающей наружную поверхность вертикальной дымовой трубы, размещен под слоем дополнительного теплоизолирующего материала на внешней поверхности дымовой трубы, и изолирующий материал используют типа «труба в трубе».

Images