генератор для получения горячей или перегретой воды преимущественно для мобильных пожарных установок

Формула изобретения

1. Генератор для получения горячей или перегретой воды, содержащий цилиндрический корпус, с одной стороны которого расположено горелочное устройство, а с другой - дымоход и змеевик с входным и выходным патрубками, расположенный внутри корпуса и имеющий плоские участки, отличающийся тем, что змеевик с входным и выходным патрубками состоит из двух участков, первый из которых расположен со стороны горелочного устройства и выполнен в виде цилиндрической спирали, расположенной коаксиально корпусу по его внутренней стенке, а второй участок змеевика выполнен в виде объемной конструкции, занимающей внутренний объем цилиндрического корпуса со стороны дымохода и состоящей из слоев трубок, расположенных в каждом слое зигзагообразно с одинаковым шагом, при этом плоскость каждого слоя зигзагообразно уложенных трубок параллельна оси корпуса, а ширина каждого слоя зигзагообразно расположенных трубок равна расстоянию между внутренними стенками соответствующего продольного сечения цилиндрического корпуса, причем все слои соединены последовательно так, что центры окружностей изгиба трубок в смежных слоях зигзагообразно расположенных трубок смещены на шаг один относительно другого.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что длина первого участка змеевика выполнена не меньше расчетной длины факела пламени горелочного устройства, а его диаметр больше расчетного максимального диаметра факела пламени горелочного устройства.

3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус представляет собой трехслойную конструкцию, внутренний слой которой выполнен из жаростойкого или жаропрочного металла, средний слой выполнен из теплоизоляционного материала, а наружный слой выполнен из конструктивной стали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам нагревания для получения горячей или перегретой воды, в частности используемым при пожаротушении, а именно на установках пожаротушения, размещаемых на автомобильных шасси. Предлагаемое средство также может широко использоваться для ликвидации аварийных ситуаций в коммунальном хозяйстве городов, на промышленных объектах и в технологических процессах сельского хозяйства.

Известен автомобиль пожаротушения, содержащий шасси, емкость с огнетушащим веществом, нагреватель, трубопровод подачи, патрубок подачи огнетушащего вещества, трубопроводы, предохранительную и запорную арматуру, см. патент РФ №2131755 С1, 1999, кл. А62С 27/00.

Недостатком известного устройства является то, что в качестве огнетушащего вещества используется жидкий азот, который подогревается атмосферным воздухом. Поэтому ограниченное количество запасаемого огнетушащего вещества не может обеспечить достаточную эффективность пожаротушения.

Хорошие результаты при тушении пожаров достигаются при применении перегретой воды. Эффект тушения перегретой водой достигается за счет того, что ее капли, попадая в зону высокой температуры, мгновенно вскипают, максимально увеличивая площадь контакта огнетушащего средства с зоной горения. При этом образуется пар, заполняющий собой очаг пожара.

Известно устройство для тушения пожара перегретой водой, см. патент RU 2030194 С1, кл. А62С 27/00. В этом устройстве используется теплообменник со змеевиком, помещенным в теплоизолированный кожух, имеющий входные и выходные отверстия для поступления и выхода теплоносителя. В качестве источника теплоносителя используется газовая горелка. Подача воды на очаг пожара производится через ствол для распыла воды.

Однако данное устройство работает только при работе двигателя автомобильного шасси, что повышает расход энергоносителей, а при поломке двигателя данное устройство может выйти из строя.

Известен генератор для получения горячей или перегретой воды, содержащий корпус, размещенный внутри него змеевик, и горелку. Змеевик выполнен в виде множества расположенных друг над другом плоских спиралей, последовательно связанных между собой, при этом предусмотрена система предварительного подогрева питательной воды, выполненная в виде дополнительного змеевика из нескольких расположенных друг под другом, связанных между собой плоских спиралей, установленных между горелкой и основным змеевиком, при этом подогретая вода подается сверху в основной змеевик, заявка RU 2002121959 А1.

Недостатком этого генератора является то, что движение нагретых потоков от горелки вдоль трубчатого змеевика происходит снизу вверх, что вызывает температурные потери и, как следствие, снижает процесс интенсификации теплообмена. Из-за высокой температуры горения горелки, факел которой непосредственно взаимодействует с трубками змеевиков, последние часто перегорают, а так как их изготавливают из высококачественных теплостойких материалов, то это удорожает конструкцию. Кроме того, круглые трубки теплообменников имеют малую поверхность нагрева.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является при снижении габаритов генератора увеличить поверхность нагрева, повысить интенсификацию теплообмена, а также повысить надежность и долговечность работы генератора. А также, используя нагретую воду, обеспечить работоспособность насосных установок пожарной техники, а также всасывающих и напорных рукавных линий при тушении пожаров в условиях низких температур, отогревать пожарные гидранты, технологическое оборудование и технику (например, задвижки и автотракторную технику), создавать пароводяные защитные завесы при тушении пожаров или выполнении аварийно-спасательных работ, проводить первоочередные аварийно-спасательные работы, обеспечивать временное или аварийное теплоснабжение различных объектов, обеспечивать ремонтно-восстановительные работы горячей водой, разогревать проливы нефти для ее последующего сбора вакуумными насосами и т.д.

Эти технические результаты достигаются тем, что генератор для получения горячей или перегретой воды содержит цилиндрический корпус, с одной стороны которого расположено горелочное устройство, а с другой - дымоход и змеевик с входным и выходным патрубками, расположенный внутри корпуса и имеющий плоские участки. Змеевик с входным и выходным патрубками состоит из двух участков, первый из которых расположен со стороны горелочного устройства и выполнен в виде цилиндрической спирали, расположенной коаксиально корпусу по его внутренней стенке, а второй участок змеевика выполнен в виде объемной конструкции, занимающей внутренний объем цилиндрического корпуса со стороны дымохода и состоящей из слоев трубок, расположенных в каждом слое зигзагообразно с одинаковым шагом, при этом плоскость каждого слоя зигзагообразно уложенных трубок параллельна оси корпуса, а ширина каждого слоя зигзагообразно расположенных трубок равна расстоянию между внутренними стенками соответствующего продольного сечения цилиндрического корпуса, причем все слои соединены последовательно так, что центры окружностей изгиба трубок в смежных слоях зигзагообразно расположенных трубок смещены на шаг один относительно другого.

Длина первого участка змеевика выполняется не меньше расчетной длины факела пламени горелочного устройства, а его диаметр больше расчетного максимального диаметра факела пламени горелочного устройства.

Цилиндрический корпус представляет собой трехслойную конструкцию, внутренний слой которой выполнен из жаростойкого или жаропрочного металла, средний слой выполнен из теплоизоляционного материала, а наружный слой выполнен из конструктивной стали.

Последовательное соединение плоских, послойно расположенных зигзагообразно уложенных трубок в каждом слое со смещением центров окружностей их изгиба в смежных слоях позволяет улучшить теплообмен между трубами змеевика и продуктами сгорания горелочного устройства, так как при этом увеличивается турбулентность потока топливных газов, уменьшая тем самым застойные зоны, образующиеся в плоскостях змеевика при обтекании труб продуктами сгорания горелочного устройства.

Выполнение части змеевика в виде объемной конструкции, состоящей из послойно расположенных и последовательно соединенных слоев зигзагообразно уложенных с одинаковым шагом трубок, позволяет улучшить технологичность изготовления этой части змеевика за счет уменьшения количества сварных соединений и упрощения и унификации технологии изготовления змеевика.

Выполнение первой части змеевика в виде цилиндрической спирали, расположенной по внутренней стенке корпуса, предотвращает взаимодействие факела горелки с трубками змеевика, что повышает долговечность работы всего устройства.

Изобретение поясняется чертежами, где на

фиг.1 изображен общий вид генератора;

фиг.2 - поперечное сечение второй части змеевика;

фиг.3 - вид Б на фиг.2.

Генератор для получения горячей или перегретой воды содержит цилиндрический корпус 1, с одной стороны которого расположено горелочное устройство 2 (показано схематично), а с другой - дымоход 3. Внутри корпуса расположен змеевик с входным 4 и выходным 5 патрубками, состоящий из двух участков, первый из которых расположен со стороны горелочного устройства 2 и выполнен в виде цилиндрической спирали 7, расположенной коаксиально корпусу по его внутренней стенке.

Второй участок 6 змеевика выполнен в виде объемной конструкции, занимающей внутренний объем цилиндрического корпуса 1 со стороны дымохода 3 и состоящей из слоев трубок, расположенных в каждом слое зигзагообразно с одинаковым шагом, при этом плоскость каждого слоя зигзагообразно уложенных трубок параллельна оси корпуса 1, а ширина каждого слоя зигзагообразно уложенных трубок равна расстоянию между внутренними стенками соответствующего продольного сечения цилиндрического корпуса 1, причем все слои соединены последовательно так, что центры окружностей изгиба трубок в смежных слоях зигзагообразно уложенных трубок смещены на шаг один относительно другого.

Длина первого участка змеевика в виде цилиндрической спирали 7 выполняется не меньше расчетной длины факела пламени горелочного устройства 2, а его диаметр больше расчетного максимального диаметра факела пламени горелочного устройства 2.

Цилиндрический корпус 1 представляет собой трехслойную конструкцию, внутренний слой которой выполнен из жаростойкого или жаропрочного металла, средний слой выполнен из теплоизоляционного материала, а наружный слой выполнен из конструктивной стали.

В дымоходе может быть расположен дополнительный змеевик (не показано), который может быть подключен к источнику подачи воды посредством входного патрубка 4 и соединен с основным змеевиком.

Работа генератора осуществляется следующим образом.

Вода поступает через входной патрубок в дополнительный змеевик (не показан), где она предварительно подогревается удаляемыми через дымоход 3 продуктами сгорания от горелочного устройства 2. Дальше вода поступает во вторую часть 6 змеевика, где подвергается интенсивному разогреву. В условиях закрытой системы вода перегревается до температуры 120°С. При прохождении первого участка 7 змеевика температура воды поддерживается на том же уровне и выпускается из выходного патрубка 5.

Данный генератор легко монтируется на автомобильное шасси, что обеспечивает его мобильность, а его конструктивные особенности обеспечивают его высокую производительность при минимальных энергозатратах.