Бытовой газовый проточный водонагреватель
Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано для горячего водоснабжения. Водонагреватель содержит кожух, внутри которого размещены блок-кран с ручкой управления и газовым трубопроводом, снабженный системами автоматики и безопасности, теплообменник, соединенный с подающим и обратным трубопроводами воды, терморегулятор потока газа в рабочую горелку, адаптированный к заданной температуре нагрева воды теплообменником. Терморегулятор состоит из связанных между собой водяного термостата и регулятора потока газа, последний газовой камерой соединен на входе с блок-краном, а на выходе с рабочей горелкой. Газовая камера разделена перегородкой, которая содержит перепускное отверстие, взаимодействующее с регулирующим клапаном, подпружиненным относительно стенки камеры, имеющим кинематическую связь с сильфоном, расположенным в водяной камере термостата, подпружиненным относительно нажимного винта, задающего клапаном зазор в перепускном отверстии. Камера термостата сообщена с теплообменником обратным трубопроводом и на выходе соединена с трубопроводом разбора нагретой воды. Изобретение обеспечивает повышение экономичности водонагревателя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для горячего водоснабжения жилых помещений в санитарных целях с возможностью одновременного разбора воды в ванную, душ, мойку и умывальник.
Известны проточные водонагреватели, содержащие кожух, водяной и газовые трубопроводы, блок-кран, запальную и рабочую газовые горелки, топочную камеру, теплообменник и систему отвода продуктов сгорания (Кн. Рогозин А.С. Бытовая газовая аппаратура, эксплуатация и ремонт. - Л.: Недра, 1971. - с.99). Недостатком данного устройства является низкая экономичность и недостаточная надежность работы. Это связано с наличием ручной настройки водонагревателя на тепловую нагрузку, соответствующую количеству расходуемой воды, что приводит к нагреву ниже требуемой температуры или перегреву с закипанием и выходом из строя, прежде всего, теплообменника.
Известен бытовой газовый проточный водонагреватель, содержащий коробчатый кожух, теплообменник с подающим и обратным трубопроводами воды, основную и запальную горелку, последняя снабжена автоматическим пьезоэлектрическим зажиганием, общий запорный клапан, колпак тяги воздуха через нагреватель, предохранительный клапан с термопарой, клапан системы зажигания, предотвращающий поток газа на основную горелку во время включения запальной горелки, даже при наличии циркуляции воды в теплообменнике, предохранительный клапан, адаптирующий поток газа на основную горелку к потоку воздуха через нагреватель, экономайзер, позволяющий уменьшить расход газа на основную горелку на 60% при достаточно высокой исходной температуре воды в подающем трубопроводе, автоматический регулятор потока воды и селектор температуры (см. Нагреватель воды газовый проточный бытовой Electrolux, модели GWH-250 LE и GWH-125 LE для природного газа. Инструкция по эксплуатации. - Завод "Фагор", Швеция, 1995). Водонагреватели Electrolux спроектированы в соответствии с европейскими стандартами и получили достаточно широкое распространение. Их отличает повышенная механическая прочность, необходимая эксплуатационная надежность и приемлемый диапазон регулирования температуры воды и расхода газа при соблюдении норм безопасности. Недостатком этих водонагревателей является отсутствие возможности изменения расхода нагретой воды и присущая им значительная инерционность процесса перехода от включения до выхода на оптимальный режим работы, требующее большого времени.
Известен бытовой газовый проточный водонагреватель, содержащий коробчатый кожух, имеющий переднюю, заднюю и боковые стенки, внутри которого расположены блок-кран, снабженный ручкой управления и системами автоматики и безопасности, соединенный с газовым трубопроводом, теплообменник, сообщающийся с подающим и обратным трубопроводами воды, запальную и рабочую горелки, расположенные под вытяжным устройством отвода продуктов сгорания газа (Патент RU №2042887. Газовый проточный бытовой водонагреватель. МПК6 F 24 Н 1/12. Бюл. №24 от 27.08.95 г.). Он прост по конструкции, надежен в работе и довольно удобен в эксплуатации и ремонте. Данное устройство принято за прототип.
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является низкая экономичность и недостаточная надежность работы, связанные с наличием ручной настройки водонагревателя на тепловую нагрузку, соответствующую количеству расходуемой воды, что приводит к нагреву ниже требуемой температуры или перегреву с закипанием и выходом из строя.
Основной задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является автоматизация поддержания температуры нагрева воды, эксплуатационная надежность и приемлемый диапазон регулирования температуры нагрева воды и уменьшение расхода газа при соблюдении норм безопасности. По существу необходимо решить главную задачу обратной связи в системе потребитель нагретой воды - водонагреватель.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого технического решения, является повышение экономичности водонагревателя за счет стабилизации заданной температуры нагрева воды независимо от ее реального потребления.
Указанный технический результат достигается тем, что, в известном бытовом газовом проточном водонагревателе, содержащем коробчатый кожух, имеющий переднюю, заднюю и боковые стенки, внутри которого размещены блок-кран, снабженный ручкой управления и системами автоматики и безопасности, соединенный с газовым трубопроводом, теплообменник, сообщающийся с подающим и обратным трубопроводами воды, запальную и рабочую горелки, расположенные под вытяжным устройством отвода продуктов сгорания газа, согласно предложенному техническому решению, в него введен терморегулятор потока газа в рабочую горелку, адаптированный к заданной температуре нагрева воды теплообменником, состоящий из связанных между собой водяного термостата и регулятора потока газа, последний газовой камерой соединен на входе с блок-краном и на выходе с рабочей горелкой, а газовая камера разделена перегородкой с перепускным отверстием, взаимодействующим с регулирующим клапаном, подпружиненным относительно стенки газовой камеры, имеющим кинематическую связь с сильфоном, расположенным в камере термостата и подпружиненным относительно нажимного винта, задающего клапаном зазор в перепускном отверстии, а теплообменник обратным трубопроводом сообщен с камерой термостата, выход из которой соединен с трубопроводом для разбора нагретой воды;
нажимной винт термостата снабжен тарированным маховиком, который выведен за пределы боковой стенки для задания температуры нагрева воды;
пружина, контактирующая с сильфоном, имеет большую упругость по отношению к пружине, контактирующей с клапаном.
Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного бытового газового проточного водонагревателя, отсутствуют. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна".
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".
На представленном чертеже показан общий вид предложенного бытового газового проточного водонагревателя.
Бытовой газовый проточный водонагреватель содержит коробчатый кожух 1, имеющий переднюю стенку с запальным отверстием 2, заднюю и боковые стенки, внутри которого размещены блок-кран 3 с газовым трубопроводом 4 и рукояткой управления 5, включающий общий запорный клапан, перекрывающий подачу газа на запальную горелку 6, снабженную автоматическим пьезоэлектрическим зажиганием, связанную термопарой с предохранительным клапаном блок-крана 3 и клапан зажигания, предотвращающий поток газа при включенной запальной горелке 6 и отсутствии циркуляции воды на рабочую горелку 7, изготовленную из нержавеющей стали, теплообменник 8, изготовленный из электролитически чистой меди, соединенный с подающим 9 и обратным 10 трубопроводами воды, вытяжного устройства 11, изготовленного в виде колпака тяги продуктов сгорания газа через теплообменник 8, сообщающегося с предохранительным клапаном блок-крана 3, адаптирующим поток газа на рабочую горелку 7 к потоку воздуха через теплообменник 8, и терморегулятора 12 потока газа в рабочую горелку 7 в зависимости от заданной температуры нагрева воды теплообменником 8. Терморегулятор 12 состоит из связанных между собой водяного термостата 13 и регулятора 14 потока газа в рабочую горелку 7. Регулятор 14 газовой камерой 15 соединен на входе с блок-краном 3 и на выходе с рабочей горелкой 7. Газовая камера 15 разделена перегородкой 16 с перепускным отверстием 17, которое взаимодействует с регулирующим клапаном 18, подпружиненным буферной пружиной 19 относительно стенки 20 камеры 15. Клапан 18 посредством штока 21 имеет кинематическую связь с сильфоном 22, расположенным в водяной камере 23 термостата 13 и подпружиненным компенсирующей пружиной 24 относительно нажимного винта 25, задающего зазор клапаном 18 в перепускном отверстии 17, а камера 23 термостата 13 сообщена обратным трубопроводом 10 с теплообменником 8 и на выходе соединена с трубопроводом 26 для разбора нагретой воды. Нажимной винт 25 термостата 13 снабжен маховиком 27, который выведен за пределы боковой стенки кожуха 1 для задания температуры нагрева воды. Компенсирующая пружина 24, контактирующая с сильфоном 22, имеет большую упругость по отношению к буферной пружине 19, контактирующей с клапаном 18.
Бытовой газовый проточный водонагреватель работает следующим образом.
Поворотом рукоятки управления 5 подать газ в запальную горелку 6 и поджечь его пьезоэлектрическим зажиганием или через отверстие 2 в передней стенке кожуха 1. Поворотом маховика 27 задать необходимую температуру нагрева воды. Включить кран отбора воды и медленным поворотом рукоятки 5 подать газ в рабочую горелку 7 и зажечь пламя от запальной горелки 6.
При включении водонагревателя на рабочий режим в нем происходят следующие процессы. С поворотом маховика 27 нажимной винт 25 через компенсирующую пружину 24, сильфон 22 и шток 21 устанавливает регулирующим клапаном 18 необходимый зазор в перепускном отверстии 17 для потока газа в рабочую горелку 7, необходимого для нагрева воды в теплообменнике 8 до заданной температуры, а буферная пружина 19 обеспечивает контакт клапана 18 с сильфоном 22 путем пожатия относительно стенки 20. С включением крана отбора воды последняя под давлением водопроводной сети поступает по подающему трубопроводу 9 через блок-кран 3 в теплообменник 8. С расходом воды под необходимым давлением блок-кран 3 при наличии тяги воздуха через теплообменник 8 автоматически открывает поток газа из газового трубопровода 4 в газовую камеру 15 терморегулятора 12 и через зазор в перепускном отверстии 17, образованный регулирующим клапаном 18, поступает в рабочую горелку 7.
Газ, поданный в рабочую горелку 7 и воспламененный запальной горелкой 6, сгорает в теплообменнике 8 в результате окисления газа кислородом, поступающим к рабочей горелке 7 снизу водонагревателя в виде газовоздушной смеси, при сгорании которой выделяется большое количество тепла, часть которого теплообменник 8 передает циркулирующей в нем воде и, нагревая ее, направляет по обратному трубопроводу 10 в камеру 23 термостата 13, а другая часть тепла вместе с продуктами сгорания газа отводится вытяжным устройством 11 в атмосферу. Вода, омывая сильфон 22, по мере увеличения температуры нагрева ее удлиняет сильфон 22, последний передает усилие перемещения штоком 21 клапану 18 относительно компенсирующей пружины 24, который, в свою очередь, уменьшает зазор в перепускном отверстии 17, в результате чего уменьшаются поток газа к рабочей горелке 7 и интенсивность нагрева теплообменника 8 и воды в нем соответственно. При достижении заданной температуры нагрева воды теплообменником 8 сильфон 22 стабилизирует поток газа к рабочей горелке 7 и температуру нагрева воды в теплообменнике 8. Вода, нагретая в теплообменнике 8 до заданной температуры, из камеры 23 терморегулятора 12 по трубопроводу 26 разбирается для санитарно-бытовых нужд потребителя. В случае перегрева воды, когда регулирующий клапан 18 упрется в перегородку 16, а сильфон 22 будет расширяться под воздействием температуры воды в камере 23, это расширение воспримет компенсирующая пружина 22 путем сжатия относительно нажимного винта 25.
При отсутствии потока воздуха через теплообменник 8 сработает предохранительный клапан, который перекроет подачу газа в терморегулятор 12 и на рабочую горелку 7.
Если запальное пламя на запальной горелке 6 случайно погаснет, то предохранительный клапан с термопарой отключит поток газа на рабочую 7 и запальную 6 горелки.
Если давление воды в подающем трубопроводе 9 упадет ниже критического, блок-кран 3 перекроет поток газа на рабочую горелку 7, даже во время горения запальной горелки 6.
Предложенная конструкция бытового газового проточного водонагревателя позволит повысить экономичность расхода газа и воды за счет адаптации и стабилизации заданной температуры нагрева воды независимо от ее реального расхода.
1. Бытовой газовый проточный водонагреватель, содержащий коробчатый кожух, имеющий переднюю, заднюю и боковые стенки, внутри которого размещены блок-кран, снабженный ручкой управления и системами автоматики и безопасности, соединенный с газовым трубопроводом, теплообменник, сообщающийся с подающим и обратным трубопроводами воды, запальную и рабочую горелки, вытяжное устройство отвода продуктов сгорания газа, отличающийся тем, что в него введен терморегулятор потока газа в рабочую горелку, адаптированный к заданной температуре нагрева воды теплообменником, состоящий из связанных между собой водяного термостата и регулятора потока газа, последний газовой камерой соединен на входе с блок-краном и на выходе с рабочей горелкой, а газовая камера разделена перегородкой с перепускным отверстием, взаимодействующим с регулирующим клапаном, подпружиненным относительно стенки газовой камеры, имеющим кинематическую связь с сильфоном, расположенным в камере термостата и подпружиненным относительно нажимного винта, задающего клапаном зазор в перепускном отверстии, а теплообменник обратным трубопроводом сообщен с камерой термостата, выход из которой соединен с трубопроводом для разбора нагретой воды.
2. Водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что нажимной винт термостата снабжен тарированным маховиком, который выведен за пределы боковой стенки для задания температуры нагрева воды.
3. Водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что пружина, контактирующая с сильфоном, имеет большую упругость по отношению к пружине, контактирующей с клапаном.
