Банная печь с газовой дутьевой горелкой

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно к бытовым банным печам и предназначена для прогрева парильного помещения бани, нагрева воды и получения пара, используемая преимущественно в банях общественного пользования. Банная печь с газовой дутьевой горелкой содержит корпус, топливник, емкость для теплоаккумулирующего материала, размещенную над топливником, заглубленную в топливник и имеющую с ним общую стенку и дымоход. Печь содержит оборотную систему каналов для дымовых газов, состоящую из передних, разделенных друг от друга вертикальных каналов, образованных передней стенкой емкости для теплоаккумулирующего материала и передней стенкой корпуса, задних разделенных друг от друга вертикальных каналов, образованных задней стенкой емкости для теплоаккумулирующего материала и задней стенкой корпуса и, соединяющего вертикальные каналы, и расположенного в объеме емкости для теплоаккумулирующего материала, по меньшей мере, одного горизонтального канала для одного оборота топочных газов, а оборотов, по меньшей мере, два. 1 н.п. ф-лы, 6 з.п. ф-лы, 5 илл.

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно к бытовым банным печам и предназначена для прогрева парильного помещения бани, нагрева воды и получения пара, используемая преимущественно в банях общественного пользования.

Известны газовые печи периодического действия для использования в общественных банях. Теплонакопительные печи, благодаря большой массе теплоаккумулирующей загрузки, топятся один раз в сутки и характеризуются высокой теплоемкостью.

Печь периодического действия протапливается заранее и камни нагреваются непосредственно омывающими их дымовыми газами до температуры в нижнем слое около 900°С, в верхнем - 600-700°С.

Недостатком таких печей является большее количество камней, которое составляет обычно несколько тонн и большая масса печи, которые должны аккумулировать достаточное количество тепла, возможность образования на камнях сажи и ее попадания в парную.

Печь непрерывного действия можно топить во время процедуры, так как камни находятся в изолированной от дымовых газов камере. Это исключает попадание дыма в парную, а также отложение сажи на камнях. Температура камней в таких печах с косвенным нагревом не превышает обычно 400°С.

Достоинством печей непрерывного действия в сравнении с печами периодическими является возможность подтапливать печь по мере использования аккумулированного ею тепла в период пользования парной.

Известны газодровенные банные печи фирмы «Ермак» http://www.ermak-termo.ru/catalog/pechi/gaz/, фирмы «Теплодар» http://www.teplodar.ru/catalog/pechi-sauna-banya/36-rus-gazovaya. Эти печи имеют возможность работы, как на твердом, так и газообразном топливе. Для использования природного газа они оснащены газогорелочным устройством с автоматикой регулирования и безопасности. Газогорелочное устройство предназначено для сжигания поступающей газовой смеси в бытовых банных печах, а автоматика обеспечивает безопасный периодический нагрев. На всех этих печах установлены атмосферные горелки с предварительным, смешением газа с частью воздуха, которые относится к классу эжекционных горелок, работающих при атм. давлении или разрежении в топке до 20 Па.

Недостатком печей с атмосферной газовой горелкой является то, что для работы таких печей необходима естественная тяга, под действием которой осуществляется движение топочных газов. Естественная тяга создается за счет разности плотностей наружного атмосферного воздуха и газов в дымовой трубе, отводящей продукты сгорания.

Известны банные печи, в которых используются искусственная тяга - это дутьевые или вентиляторные газовые горелки. По этому принципу работают печи фирмы Saunagaskachels http://www.saunacity.nl/saunagaskachels. печи фирмы KUSATEK http://www.kusatek.de/saunagasoefen/saunagasoefen/3467119f1f0cbbc02/d013.html

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату является банная печь Куткина с дутьевой горелкой. Конструкция печи защищена патентом 70562, МПК F24B 1/24, публ. 27.01.08 с последующей установкой на ней дутьевой газовой горелки http://www.kutkin.ru/pechi.php?id=73 Металлическая печь по патенту 70562 включает дымоход, корпус, экран, имеющий как минимум один вертикальный участок, топливник, причем, ширина топливника меньше ширины корпуса, расположенную между боковыми стенками топливника и вертикальными участками экрана воздухонагревательную камеру, металлическую емкость с отверстиями для парообразования, заполненную теплоаккумулирующим материалом. Металлическая емкость размещена над топливником и имеет с топливником общую стенку. Часть корпуса печи, соединяющая емкость с теплоаккумулирующим материалом и экран, выполнена герметичной, а между металлической камерой с теплоаккумулирующим материалом и воздухонагревательной камерой расположен воздухозаборный элемент. Отверстие для парообразования размещено в верхней части емкости с теплоаккумулирующим материалом и снабжено крышкой.

Недостатком данной печи является отсутствие оборотов дымовых газов. Дымовые газы проделывают короткий путь и практически напрямую уходят в дымоходную трубу. Это приводит к снижению эффективности нагрева камней и снижению эффективности печи в целом. Кроме этого контакт с металлом имеет лишь первый слой камней и он хорошо прогревается. Дальше тепло передается от камня к камню и за счет теплового излучения от металлического дна каменки.

Задачей полезной модели является повышение эффективности работы банной печи и удобство ее эксплуатации.

Техническим результатом, достигаемым данной полезной моделью, является увеличение площади теплообмена за счет увеличение пути прохождения газообразных продуктов сгорания

Указанный технический результат, при осуществлении полезной модели достигается тем, что банная печь с газовой дутьевой горелкой, содержащая корпус, топливник, емкость для теплоаккумулирующего материала, размещенную над топливником, заглубленную в топливник и имеющую с ним общую стенку, дымоход, согласно формуле полезной модели, содержит систему оборотных каналов для дымовых газов, состоящую из передних, разделенных друг от друга вертикальных каналов, образованных передней стенкой емкости для теплоаккумулирующего материала и передней стенкой корпуса, задних разделенных друг от друга вертикальных каналов, образованных задней стенкой емкости для теплоаккумулирующего материала и задней стенкой корпуса и, соединяющего вертикальные каналы, и расположенного в объеме емкости для теплоаккумулирующего материала, по меньшей мере, одного горизонтального канала для одного оборота топочных газов, а оборотов, по меньшей мере, два.

Задача решается также благодаря тому, что суммарная площадь сечения каналов одного оборота не меньше площади сечения дымохода; в горизонтальных каналах для дымовых газов установлены турбулизаторы.

Банная печь оснащена защитным экраном, создающим конвективные потоки, при этом защитный экран выполнен металлическим, либо из кирпича или камня.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем существенным признакам заявленной полезной модели отсутствуют. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «новизна».

Многооборотная система газоходов состоит из последовательно соединенных вертикальных и горизонтальных каналов. В таких каналах газы, двигаясь от топливника к дымоходу, делают много поворотов и испытывают на своем пути значительное сопротивление. Чтобы преодолеть это сопротивление печь снабжена дутьевой газовой горелкой. Тепло дымовых газов аккумулируется и передается стенкам каналов и теплоаккумулирующему материалу, а не уходит в атмосферу. Это позволяет достигнуть высокого теплообмена между огнем и камнями. При температуре стенок горизонтальных каналов 500°С, температура стенок дымохода на поверхности равна 200°С, это говорит об очень высоком КПД печи.

Дутьевая горелка модулирует в топку котла круглое пламя в виде горизонтального факела, который равномерно омывает заглубленную в топливник емкость для теплоаккумулирующего материала. Геометрия дна емкости для теплоаккумулирующего материала подобрана так, чтобы максимально повысить площадь контакта с пламенем горелки, что повышает температуру нижнего слоя камней.

Для увеличения эффективности теплосъема от потока дымовых газов, в горизонтальных каналах установлены турбулизаторы, увеличивающие площадь теплосъема и время контакта дымовых газов с теплоотдающими поверхностями.

В предлагаемой печи большая масса камней быстро прогревается за счет того, что горизонтальные дымоходные каналы расположены в объеме емкости для теплоаккумулирующего материала, и камни соприкасаются с поверхностью металлической стенки канала, нагреваемой горячими дымовыми газами. Скорость нагрева камней от металлической поверхности канала выше и эффективнее, чем от камня камню. Равномерный нагрев большого объема камней позволяет получать в русской парной в течение длительного времени достаточное количество легкого пара.

Для организации оборота дымовых газов достаточно одного горизонтального канала, но в этом случае, площадь теплосъема будет меньше, чем от 2 или 3 каналов. Однако, необходимо выбрать оптимальное количество каналов для одного оборота. Иначе, в случае увеличения количества каналов, возрастает трудоемкость, металлоемкость печи и ее габариты.

Оптимальное количество оборотов обеспечивает эффективный нагрев камней. С увеличением оборотов, температура дымовых газов на выходе может снизиться до таких значений, когда камни уже не будут нагреваться. Кроме этого неоправданно большое количество оборотов увеличивает габариты печи.

Для комфортного климата в парной необходимо изолировать инфракрасное излучение от металла при сильном его нагреве. Для этого печь оснащается защитным экраном. Это может быть как металлический экран, так и выложенный из камня или кирпича.

Конструкция полезной модели представлена на чертежах, где на фиг.1 показан общий вид печи; на фиг.2 - разрез печи, вид с боку; на фиг.3 - разрез печи, вид сверху; на фиг.4 - разрез печи, вид сзади; на фиг.5 - разрез печи, вид спереди

Печь состоит из корпуса 1, топливника 2, с отверстием 3 для установки через фланец 4 газовой горелки 5, емкости 6 для теплоаккумулирующего материала и дымохода 7. Экспериментальным путем было выбрано количество горизонтальных каналов газаходов и количество оборотов. При наличии шести горизонтальных каналов, в которых организовано три оборота дымовых газов, по два канала в каждом обороте, достигаются оптимальный теплосъем с теплоотдающих поверхностей и заданные габариты печи. При уменьшении количества каналов будет уменьшаться площадь теплоотдающих поверхностей, при увеличении количества каналов будет увеличиваться габаритный размер печи. Емкость 6 для теплоаккумулирующего материала заглублена в топливник 2. Система каналов для дымовых газов включает три передних вертикальных канала, которые отделены друг от друга и образованы передней стенкой корпуса 1 и передней стенкой емкости 6 для теплоаккумулирующего материала, причем вертикальные каналы 8 организуют первый оборот дымовых газов, а вертикальный канал 9 является выпускным каналом и соединен с дымоходом 7. Задняя стенка корпуса 1 печи и задняя стенка емкости 6 для теплоаккумулирующего материала образуют три задних вертикальных канала, причем они разделены между собой. Два вертикальных канала 10 являются заходными для дымовых газов из топливника в горизонтальные каналы 12 первого оборота, задний вертикальный канал 11 собирает дымовые газы из горизонтальных каналов 13 второго оборота и направляет их в горизонтальные каналы 14 третьего оборота. Для увеличения площади теплосъема в горизонтальных каналах установлены турболизаторы 15. Они могут быть установлены во всех горизонтальных каналах, либо выборочно. Печь оснащена защитным экраном (на чертеже не показана).

Печь работает следующим образом. В отверстие 3 печи устанавливают газовую дутьевую (вентиляторную) горелку 5 и крепят с помощью фланца 4.

Процесс сгорания газа осуществляется в топливнике 2 при избыточном давлении с высокой скоростью. Обладающие высокой температурой и высокой скоростью продукты сгорания проходят из топливника 2 по лабиринтному пути, образованному вертикальными и горизонтальными каналами. Выходя из топливника 2, дымовые газы попадают в вертикальные каналы 10 и затем в горизонтальные каналы 12 первого оборота. Тепло от продуктов сгорания, обладающих высокой температурой, передается через стенки каналов теплоаккумулирующему материалу. После этого продукты сгорания попадают в передние вертикальные каналы 8 и делают второй оборот по горизонтальным каналам 13. Попадая в задний вертикальный канал 11, продукты сгорания устремляются в горизонтальные каналы 14 третьего оборота. Остывшие продукты сгорания, прошедшие по каналам, попадают в передний вертикальный канал 9 и затем в дымоход 7.

Таким образом, предложена банная печь непрерывного действия, оборудованная современной дутьевой горелкой и в которой движение дымовых газов организуется так, что обеспечивается внутренняя циркуляция дымовых газов с максимальной теплоотдачей.

1. Банная печь с газовой дутьевой горелкой, содержащая корпус, топливник, емкость для теплоаккумулирующего материала, размещенную над топливником, заглубленную в топливник и имеющую с ним общую стенку, дымоход, отличающаяся тем, что содержит оборотную систему каналов для дымовых газов, состоящую из передних, разделенных друг от друга вертикальных каналов, образованных передней стенкой емкости для теплоаккумулирующего материала и передней стенкой корпуса, задних разделенных друг от друга вертикальных каналов, образованных задней стенкой емкости для теплоаккумулирующего материала и задней стенкой корпуса, и соединяющего вертикальные каналы и расположенного в объеме емкости для теплоаккумулирующего материала, по меньшей мере, одного горизонтального канала для одного оборота топочных газов, а оборотов, по меньшей мере, два.

2. Банная печь с газовой дутьевой горелкой по п.1, отличающаяся тем, что суммарная площадь сечения газоходов одного оборота не меньше площади сечения дымохода.

3. Банная печь с газовой дутьевой горелкой по п.1, отличающаяся тем, что в горизонтальных газоходах установлены турбулизаторы.

4. Банная печь с газовой дутьевой горелкой по п.1, отличающаяся тем, что оснащена защитным экраном, создающим конвективные потоки.

5. Банная печь с газовой дутьевой горелкой по пп.1 и 4, отличающаяся тем, что защитный экран выполнен металлическим

6. Банная печь с газовой дутьевой горелкой по пп.1 и 4, отличающаяся тем, что защитный экран выполнен из кирпича.

7. Банная печь с газовой дутьевой горелкой по пп.1 и 4, отличающаяся тем, что защитный экран выполнен из камня.