Автоматический газовый водонагреватель АГВ-80

Автоматические газовые водонагреватели типа АГВ-80 изготавливались Ростовским заводом газовой аппаратуры и предназначались для местного водяного отопления помещения или горячего водоснабжения. В настоящее время аппараты не производятся, но многие из них находятся в эксплуатации более 40 лет и продолжают работать. Первоначально аппарат предполагалось использовать только для горячего водоснабжения, он имел в своей конструкции предохранительный клапан на 0,6 МПа. В дальнейшем АГВ-80 стал использоваться для открытых систем отопления, что стало его основным применением.

АГВ-80 имеет следующие технические характеристики:

• тепловая нагрузка – 6.000 ккал/час;
• площадь отапливаемого помещения – до 60 м²;
• настройка температуры воды – от 40 до 90 °С;
• вместимость бака – 80 литров.

Основу водонагревателя составляет сварной бак из металла толщиной 3-4 мм, который является теплообменником. Изнутри бак имеет цинковое покрытие, что и обеспечивает АГВ-80 большой срок службы. Сверху бак покрыт кожухом из листовой стали. Термоизоляция из стекловолокна обеспечивает температуру поверхности кожуха не более 40 °С. В топке, ограниченной сверху днищем бака, установлена основная горелка водонагревателя. Запальник подает пламя на основную горелку и термопару. Терморегулятор обеспечивает поддержание температуры воды в баке в пределах от 40 до 90 °С. Закрытие электромагнитного клапана при погасании пламени запальника должно происходить в течение 60 секунд, при срабатывании датчика тяги – в течение 20 60 секунд.

Внутри бака по всей высоте расположена жаровая труба, в которую вставляется удлинитель теплового потока (турбулизатор), что способствует повышению коэффициента полезного действия водонагревателя. Основная горелка АГВ-80 вначале изготавливалась из чугуна, в дальнейшем применялась сталь.

Электромагнитный клапан является основой автоматики безопасности, обеспечивающей прекращение подачи газа при погасании запальника. Имеется также автоматика, обеспечивающая прекращение подачи газа при нарушении тяги в дымоходе. При её срабатывании сначала прекращается подача газа на запальник, а затем закрывается электромагнитный клапан. Такой принцип работы автоматики называется «с отводом газа от запальника». Электромагнитный клапан работает вместе с термопарой.

Термопара состоит из соединенных между собой двух металлов: хромеля и копеля, которые образуют горячий спай. Хромель присоединяется к медной трубке, а копель – к медному проводу, который по всей длине термопары изолируется от трубки изоляцией на основе асбестовой нити. При нагревании конца термопары она вырабатывает термоэлектродвижущую силу (электрическое напряжение). Конец медной трубки развальцован и на него одета накидная гайка, которая в затянутом положении обеспечивает контакт между термопарой и электромагнитом клапана. Контакт термопары выполнен из припоя. Чтобы обеспечить изоляцию контакта от медной трубки, устанавливается изолирующая шайба.

Элекгромагнитный клапан состоит из двух частей: газовой и электрической, между которыми зажата мембрана, предотвращающая утечку газа. В электрической части расположен электромагнит, к которому присоединена термопара. В газовой части имеются два клапана, расположенные на одном штоке. Они перемешаются вниз при нажатии на кнопку. В то же время их отжимает вверх возвратная пружина.

Клапаны могут занимать три положения: крайнее верхнее – перекрыта подача газа на основную горелку и запальник; крайнее нижнее – подача газа на основную горелку перекрыта, а на запальник открыта и промежуточное – газ поступает и на основную горелку и на запальник.

В крайнем верхнем положении нижний клапан прижат возвратной пружиной к седлу. На рисунке такое положение клапанов изображено справа. Газ, вошедший слева внутрь газовой части, не может идти дальше ни к основной горелке, ни к запальнику.

При нажатии кнопки вниз она с помощью штока перемещает клапана в крайнее нижнее положение. При этом нижний клапан отходит от седла и пропускает газ вверх. В то же время верхний клапан прижимается к своему седлу, поэтому газ дальше не идет. Он может поступать только на запальник. Одновременно в электрической части якорь прижимается к сердечнику электромагнита.

После розжига запальника его пламя нагревает спай термопары, которая через 1 мин выдает ток электромагниту, который начинает удерживать якорь. Если кнопку плавно отпустить, то система клапанов под действием возвратной пружины начнет перемещаться вверх до тех пор, пока верхний шток не упрется своими плечиками в притянутый якорь. Клапана при этом установятся в среднее (рабочее) положение, при котором газ поступает и на запальник и на основную горелку. На рисунке 95 такое положение клапанов изображено слева.

При погасании запальника термопара остынет, перестанет вырабатывать термо-ЭДС, электромагнит перестанет притягивать якорь и вся система клапанов под действием возвратной пружины переместится в крайнее верхнее положение, при котором нижний клапан будет закрыт. Газ не пойдет на запальник и основную горелку.

Наиболее часто встречающейся неисправностью автоматики безопасности АГВ-80 на основе электромагнитного клапана является неспособность находиться в открытом положении при наличии пламени запальника – «клапан не держит». Причинами могут быть:

1. Нарушение электрической цепи между термопарой и электромагнитом – обрыв или короткое замыкание. Причинами могут быть:

• отсутствие контакта между термопарой и катушкой электромагнита – зачистить контакты, подтянуть накидную гайку термопары;
• нарушение изоляции медного провода термопары и короткое замыкание его с трубкой – заменить термопару:
• чрезмерное натяжение накидной гайки и разрыв пайки в месте контакта втулки с основанием – заменить электромагнитный клапан;
• нарушение изоляции витков катушки электромагнита, замыкание их между собой или па сердечник – заменить электромагнитный клапан;
• отрыв копелевого сердечника от хромелевой трубки термопары – заменить термопару;
• нарушение магнитной цени между якорем и сердечником катушки элекгромагнита из-за окисления, грязи, жировой пленки и т.д. – зачистить поверхности при помощи лоскута грубой ткани.

2. Недостаточный нагрев термопары:

• закоптился горячий спай термопары – очистить горячий спай, отрегулировать горение запальника;
• засорились отверстие в огневом насадке запальника или его сопло – прочистить сопло и огневой насадок запальника;
• неправильно установлен запальник относительно термопары – установить запальник относительно термопары, чтобы обеспечивался прогрев горячего спая.

3. В процессе эксплуатации термопара может выгореть, в этом случае её необходимо заменить.

Устройство, принцип работы и возможные неисправности термоэлектрических автоматик безопасности, используемых на другом бытовом газоиспользующем оборудовании, во многом схожи с устройством, принципом работы и неисправностями автоматики АГВ-80.

Автоматика по тяге состоит из датчика тяги, установленного под колпаком АГВ-80, и трубки, соединяющей датчик с тройником на электромагнитном клапане. Датчик тяги состоит из биметаллической пластины, на конце которой установлен клапан с уплотнением и кронштейна, который крепится к корпусу водонагревателя. К кронштейну сверху с помощью двух винтов с гайками крепится биметаллическая пластина.

В кронштейне имеется отверстие, в которое снизу входит штуцер, зажимаемый сверху гайкой для фиксации положения. Штуцер имеет конусное окончание, которое превращает идущее внутри штуцера сквозное сверление диаметром 2,5 мм в седло клапана. К штуцеру подсоединена трубка с натяжной гайкой, которая соединена с трубкой, идущей к электромагнитному клапану. На штуцер электромагнитного клапана, подающий газ к запальнику, устанавливается тройник, к которому накидными гайками крепятся трубки, подающие газ и к запальнику и к датчику тяги, установленному под колпаком АГВ-80.

При отсутствии тяги продукты сгорания, выходя из-под колпака, нагревают биметаллическую пластину, которая разгибается и клапан с уплотнением отходит от конусного окончания штуцера. Газ из трубки, соединяющей датчик тяги с электромагнитным клапаном, начинает сбрасываться. Из-за того, что диаметр отверстия в штуцере превышает диаметр отверстия в дросселе, установленном в т ройнике, подача газ на запальник резко уменьшится. Он перестает нагревать термопару, которая не вырабатывает термо-ЭДС и электромагнитный клапан закроется. Подача газа на основную горелку и запальник прекратится.

Основная неисправность датчика – износ уплотнения, которое не обеспечивает герметичного перекрытия штуцера. В этом случае газ будет сбрасываться, а пламя запальника уменьшится. Аналогично работает автоматика по тяге «с отводом газа от запальника», устанавливаемая на другом бытовом газоиспользующем оборудовании.

Терморегулятор расположен по ходу газа ниже электромагнитного клапана. Он прекращает подачу газа к основной горелке при достижении заданной температуры воды и возобновляет подачу газа после её охлаждения.

Терморегулятор состоит из корпуса, лагунной трубки с проходящим внутри инваровым стержнем, системы рычагов, клапана с пружиной, регулятора настройки. Один конец латунной трубки ввернут в корпус терморегулятора, а инваровый стержень ввернут в свободный конец латунной трубки, помещенный в бак. Второй конец стержня упирается в рычаг, расположенный в корпусе терморегулятора. Латунная трубка находится в баке и нагревается и остывает вместе с водой.

Система рычагов состоит из двух шарнирно соединенных рычагов и пружины. В один конец системы упирается инваровый стержень, а второй конец системы рычагов воздействует на клапан. Система рычагов может находиться в двух положениях – открытом и закрытом. Клапан все время прижимается к седлу в корпусе терморегулятора пружиной, которая стремится перекрыть проход газа к основной горелке.

Регулятор настройки состоит из затягивающегося рычага с хомутом, который одет на инваровый стержень. С помощью рычага и хомута стержень можно вращать в резьбе латунной трубки, укорачивая или удлиняя его свободный конец. При вращении рычага настройки против часовой стрелки температура срабатывания терморегулятора увеличивается.

При нагреве воды в баке латунная трубка удлиняется, а инваровый стержень практически не изменяет свою длину, так как имеет очень малый коэффициент линейного расширения. Стержень перестает давить на систему рычагов, которая переходит в закрытое положение и перестает давить па клапан. Клапан под действием пружины закрывает проход газа на горелку.

После охлаждения воды латунная трубка укорачивается, инваровый стержень надавливает на конец системы рычагов, которая переходит в открытое положение. Клапан под действием второго конца системы рычагов открывает проход газа на горелку, которая загорается от запальника.

К основным неисправностям терморегулятора относятся:

1. Терморегулятор не настраивается и не срабатывает:

• деформированы большой или малый рычаги – заменить рычаги;
• рычаги сошли с места – установить рычаги на место;
• опорные грани рычагов износились – заменить рычаги;
• перекошена пружина системы рычагов – установить пружину.

2. Терморегулятор срабатывает, но не прекращает подачу газа:

• слаба пружина клапана – заменить пружину клапана;
• под клапан попала грязь – очистить клапан и седло от загрязнений;
• шток клапана заедает в направляющей втулке – очистить шток клапана.

Необходимо заметить, что клапана многих терморегуляторов с инваровым стержнем специально изготавливаются таким образом, чтобы при закрытии клапан пропускал часть газа на горелку, которая должна при этом работать в режиме «малое пламя».