Устройство и принцип работы емкостных газовых водонагревателей

 

Емкостными газовыми водонагревателями называются аппараты, в которых вода нагревается продуктами сгорания в емкости без применения принудительной циркуляции и предназначенные для отопления и горячего водоснабжения потребителей. В последние десятилетия использовались и продолжают активно эксплуатироваться аппараты отечественного производства следующих типов: АГВ (автоматический газовый водонагреватель), АОГВ (аппарат отопительный газовый бытовой с водяным контуром), АКГВ (аппарат комбинированный газовый бытовой с водяным контуром). На сегодняшний день в эксплуатации находятся различные типы аппаратов, внешне не похожие друг на друга.

В настоящее время наблюдается значительный рост индивидуального строительства, в связи с этим потребителям предлагаются различные модели газовых отопительных агрегатов отечественного и зарубежного производства.

Рассмотрим подробнее наиболее распространенные емкостные газовые водонагреватели серии АОГВ. Эти аппараты в отличие от части аппаратов типа АГВ и АКГВ применяются только для отопления и не могут использоваться для горячего водоснабжения. В целях унификации емкостные водонагреватели АОГВ изготовляются следующих видов:

1 - работающие на природном газе;

2 -работающие на пропане, бутане и их смесях;

3 - работающие на природном газе и пропан-бутановых смесях. Аппараты должны изготовляться в следующих климатических исполнениях:

У - для эксплуатации в районах с умеренным климатом;

ХЛ - для эксплуатации в районах с холодным климатом.

Номинальная тепловая мощность аппаратов АОГВ от 7 до 29 кВт. КПД емкостных водонагревателей при номинальной нагрузке должен быть не ниже 80 %, содержание оксида углерода в продуктах сгорания водонагревателя не должно превышать 0,05 %; температура воды на выходе из аппарата 50 -90 °С.

Рассмотрим устройство и принцип работы емкостных водонагревателей на примере аппарата АОГВ-11,6-3-У с тепловой мощностью 11,6 кВт.

Аппарат (рис. 60) выполнен в виде напольного шкафа цилиндрической формы и состоит из следующих основных частей: вертикально-цилиндрического резервуара с теплообменником внутри, блока автоматики, горелочного устройства, узла «сильфон-термобаллон», датчика тяги с проводом, прерывателя тяги, термопары, запальника, основания.

Резервуар аппарата стальной, штампованный, сварной, с трубами подвода и отвода воды, патрубком для установки термометра и фланцами для установки блока автоматики.

В нижней части резервуара находится топка, имеется окно для розжига и наблюдения за процессом горения. В резервуар вварены три секции стального штампованного теплообменника. Наружная поверхность резервуара покрыта светлой эмалью. Для удержания дверки в закрытом положении установлен пружинный запор.

Горелочное устройство состоит из радиальной инжекционной литой чугунной горелки 18, смесителя, регулятора воздуха 15 и поддона, предохраняющего пол под аппаратом от перегрева. Горелочное устройство закреплено на основании.

Тягопрерыватель стальной штампованный состоит из корпуса и дверки, предназначен для автоматической стабилизации величины разряжения в топке аппарата, то есть уменьшения влияния колебания величины разрежения в дымоходе на тягу в топке аппарата. При нормальной тяге через имеющиеся зазоры между дверкой и корпусом тягопрерывателя происходит незначительный подсос внешнего воздуха из помещения в дымоход. В случае появления чрезмерно высокого разрежения в дымоходе дверка отклоняется внутрь тягопрерывателя, увеличивая тем самым подсос внешнего воздуха, не проходящего через топку в дымоход.

 

 

Рис. 60. Принципиальная схема аппарата АОГВ-11,6-3-У:

1 - глазок;

2 - вход воды;

3 - кожух водонагревателя;

4 - вход газа;

5 - выход горячей воды;

6 - тягопрерыватель;

7 - термометр;

8 - датчик тяги;

9 - трубопровод для входа газа;

10 - блок автоматики;

11 - выход газа на запальник;

12 - гайка регулировочная;

13 - кран;

14 - выход газа на основную горелку;

15 - регулятор воздуха;

16 - термопара;

17 - запальник;

18 - основная горелка

 

Блок автоматики 10 представляет собой электромеханическое устройство и состоит из корпуса блока, внутри которого находятся клапаны и система рычагов, электромагнита, и служит для подачи газа к запальнику и горелке, регулирования температуры воды и автоматического отключения подачи газа при: погасании запальника; падении давления газа в сети ниже допустимого или прекращении подачи газа; отсутствии тяги в дымоходе.

Автоматика по тяге состоит из датчика тяги 6 (см. рис. 61), укрепленного на крышке бака, и привода, соединяющего датчик тяги с электромагнитом. При нормальном разрежении в дымоходе продукты сгорания проходят в дымоход, минуя датчик тяги, контакты датчика тяги замкнуты.

При отсутствии тяги в дымоходе продукты сгорания частично попадают на биметаллическую пластину датчика тяги и нагревают ее. Нагреваясь, пластина изгибается и контакты размыкаются, разрывая тем самым электрическую цепь «термопара - обмотка электромагнита - датчика тяги». Доступ газа к запальнику и основной горелке перекрывается.

При обратной тяге поступающий сверху воздух отклоняет дверку наружу и воздух из дымохода выходит через зазор между дверкой и корпусом тягопрерывателя в помещение, не попадая в топку. Для успешной работы дверка должна легко (от слабого дуновения на нее) вращаться на оси.

Электромагнит совместно с системой клапанов, находящихся внутри корпуса блока автоматики, предназначен для обеспечения подачи газа к запальнику, горелке и автоматического прекращения подачи газа к запальнику и горелке при погасании пламени запальника или срабатывании датчика тяги.

Газ по газопроводу поступает в полость корпуса блока автоматики, расположенную над седлом 8 (рис. 61). При нажатии до отказа пусковой кнопки 9 клапан 10 прижимается к седлу 11, перекрывая доступ газа на горелку, и газ поступает только к запальнику. При зажженном запальнике пламя его нагревает конец термопары 4 и ток (термоЭДС термопары, спай которой помещен в пламени запальника) по проводам подается на обмотку сердечника и намагничивает его. При отпускании пусковой кнопки 9 сердечник удерживает якорь, который через шток удерживает клапан 10 в промежуточном положении, открывая доступ газа к запальнику и горелке.

При погасании запальника (в случае прекращения подачи газа, падения давления газа ниже допустимого или задувания пламени) спай термопары остывает, термо ЭДС исчезает, и клапан 10 прижимается к седлу 8, закрывая доступ газа к запальнику и горелке.

Автоматика регулирования температуры воды (см. рис. 61) состоит из узла «сильфон - термобаллон» 5, установленного внутри бака аппарата, и системы рычагов, расположенных в блоке автоматики, и клапана 12.

При нагреве воды в баке выше заданной температуры керосин, заключенный внутри системы «сильфон - капиллярная трубка - термобаллон», начинает расширяться, ни термобаллон, ни капиллярная трубка расширению не поддаются. Увеличить объем системы может только сильфон за счет растягивания «гармошки». Вместе с ней поднимается вверх и шток 13, который своим верхним концом нажимает на рычаг 14 до положения «Малый огонь».

Рис. 61. Схема подключения блока автоматики водонагревателя АОГВ:

1 - резервуар, 2 - основная горелка, 3 - запальник, 4 - термопара,

5 - узел «сильфон-термобаллон», 6 - датчик тяги, 7 - электромагнит,

8 - седло верхнее, 9 - пусковая кнопка; 10 - клапан, 11 - седло нижнее,

12 - клапан нижний, 13 - шток, 14 - рычаг

 

При остывании воды в баке керосин уменьшается в объеме, «гармошка» сильфона сжимается, шток 13 опускается, рычаг 14 возвращается на свое место, клапан 12 опускается вниз и увеличивает подачу газа к горелке.

На корпусе блока закреплена шкала настройки и гайка регулировочная, вращая которую можно настраивать автоматику на температуру от 50 до 90°С. Эта перемена температуры вызывается перемещением сильфона вместе со штоком 13 вверх (вниз) при вращении гайки регулировочной. После нагрева воды до температуры, соответствующей настройке, подача газа к горелке автоматически уменьшается, и она переходит на режим «Малый огонь».