Комбинированная печь с развитой насадкой

Полезная модель относится к области малой теплоэнергетики, в частности к конструкциям бытовых печей.

Сущность полезной модели заключается в отсутствии (предотвращении) несанкционированного попадания дымового потока в секционированный контейнер во время открывания его парового и воздушного люков и повышение эффективности создания пара от непрерывно подогреваемого теплообменника с развитой (увеличенной) поверхностью, являющегося частью поверхности контейнера, по сравнению с прототипом.

Результатом решения задачи явилось создание компактного комбинированного устройства, оборудованного средствами регулирования движения потока, сохранившего удобство эксплуатации и традиционные особенности конструкции и ритуалов, но добавившего новые возможности - увеличение теплообменной поверхности контейнера, принявшего на себя функции испаряющей насадки, продолжение нагрева контейнера в режимах разогрева и парения по всей его глубине методом разделения его на отдельные секции, упрощение управления задвижками. Печь включает в себя топку и расположенный сверху от нее контейнер, предназначенный для нагрева его снаружи или проходящим через него дымовым потоком и пламенем. Контейнер имеет люки с дверцами для входа и выхода дыма, входа и выхода воздуха или пара. Печь имеет запорное устройство на входе дыма в контейнер и в байпасном (обводном вокруг него) канале.

После прогрева теплообменника через его полости можно пропускать воду для испарения, а также воздух и использовать для парения и нагрева помещения.

Материалом теплообменника являются металлические или каменные пластины.

Данная конструкция применяется в малой теплоэнергетике в качестве бытовой банной или конвекционной печи.

В качестве прототипа принята печь каменка комбинированного действия на твердом топливе. Эта печь включает в себя топку, сверху ее расположен контейнер с нагреваемой насадкой и люком для нее и пара, байпас, дымоход, задвижки сблокированные и одновременно вращаемые на единой оси в противофазе для разделения движения дыма из топки в контейнер, или через байпас в дымоход. Задвижка входа пламени из топки в контейнер сблокирована единой связью с задвижкой выхода дыма из контейнера в дымоход. Та же последовательность узлов применяется и в данной полезной модели.

Недостатки комбинированной банной печи с вращаемым теплоаккумулятором в контейнере с полуцилиндрическими задвижками (вариант 4) (RU 49191 U1 по кл. F24B 1/00), это небольшая площадь и теплообменно неразвитая внутренняя поверхность контейнера, зависимость формы задвижки и насадки от формы контейнера, необходимость наличия насадки и управления встраиваемым теплоаккумулятором.

Технический результат следующий. Нагрев производится как снаружи, так и может производиться одновременно изнутри теплообменника. Для этого изготовлен контейнер с внешней поверхностью теплообменника непосредственно взаимодействующей с излучением и конвекцией дымовых газов. Повышена температура внутренней поверхности теплообменника. Существенно уменьшено время его нагрева и восстановления высокой температуры при охлаждении поверхности изнутри водой или воздухом. Для сохранения нагретого состояния части его внутренней поверхности при охлаждении соседних поверхностей изнутри, внутренняя, а значит и внешняя поверхность контейнера секционирована. Внутренняя поверхность дополнительно оребрена (развита) для ускорения испарения воды или нагрева воздуха. Для повышения температуры испарителя и уменьшения времени нагрева для него применяется материал с высокой теплопроводностью. Для повышения времени сохранения (инерционности) температуры внутренней поверхности испарителя увеличена массовая теплоемкость составляющих его секций. Отсутствие дыма в сауне при горении дров и открытом паровом люке достигается устройством контейнера, при котором каналы входа дыма в контейнер и байпас перекрываются альтернативно и одновременно двумя внешне сблокированными задвижками, прикрепленными к соединительным камерам, являющимися частями контейнера, а канал выхода из контейнера в дымоход перекрывается альтернативным положением задвижки байпаса. Средство управления ими выведено наружу.

Другие технические результаты, проявившиеся при использовании данного варианта - отсутствие зависимости формы задвижки и насадки от формы контейнера, возможное отсутствие встраиваемого теплоаккумулятора (насадки) и управления им (вращения), возможность оперативного доступа к нагреваемому теплообменнику, возможность подогреть внутренние поверхности выше температуры образования копоти на них. Повышение степени сухости пара, что достигается повышением температуры поверхности испарителя и возможности подачи воды в его наиболее горячую нижнюю часть с последующим подогревом пара при его движении внутри купола испарителя. Возможность обдува и мытья пластин не вынимая их из печи. Увеличение времени остывания пластин из-за повышения их температуры. Снижение расхода топлива из-за улучшения его сгорания при отраженном облучении от свода топки с повышенной температурой, а также установки воздухоподогревателей с подачей на горение горячего вторичного воздуха. Пластины теплообменника при нагреве не раздвигают кладку. Упрощение управления задвижками. Задвижки защищены от прямого воздействия пламени.

Задача, решаемая данной конструкцией - отсутствие движения дымового потока из контейнера в его открытые паровой и воздушный люки с дверцами.

Экспресс - вариант изготовления конструкции может быть осуществлен из металла с помощью его резки и сварки. Допустимо стенки печи изготавливать из кирпича (камня), а стенки контейнера, задвижки и соединительные камеры из каменных панелей.

Автор изготовил и ввел в эксплуатацию данную конструкцию из кирпича с чугунным теплообменником дополнительно с воздухоподогревателем и емкостным водоподогревателем и получил положительный результат. Также изготовил и ввел в эксплуатацию конструкцию из кирпича со стальным секционированным теплообменником для печи непрерывного действия (аналог второго режима работы данной конструкции) и получил положительный результат.

Конструкция печи (см. фиг.1) состоит из топки 1, над ней расположен контейнер 2, состоящий из нескольких отдельных пустотелых секций-призм 2 с открытыми торцами. Призмы вместе создают развитую наружную и внутреннюю теплообменную поверхность контейнера. Развитая нагревательно-испарительная насадка контейнера 2 по всей внутренней поверхности призм дополнена длинными частыми ребрами. Узкие прямоугольные основания призм перевернуты и расположены вверху. Между основаниями призм, а также ими и боковыми стенками топливника печи имеются вертикальные щелевые прозоры для пламени топки. Под призмами расположены воздухоподогреватели 12 для подачи на горение горячего вторичного воздуха. Призмы опираются двумя противоположными торцевыми сторонами на дополнительные внутренние вертикальные плоские стенки соединительных камер 4 контейнера с печью, сквозь которые они проходят. Свободные сплошные части этих стен ниже призм развернуты в противоположные от центра контейнера стороны и примыкают к наружным торцевым стенам топливника печи. В аналогичных горизонтальных частях соединительных камер 4 выше и шире призм расположено по одному прямоугольному отверстию, соединенному каналом с секциями контейнера. Входное отверстие 3 для дыма ведущее к блоку призм перекрывается единой задвижкой 5, выходное 7 - задвижкой 8. Верхнее положение задвижки 8 закрывает байпасное русло движения дыма снаружи секций 2 контейнера, направляя его через люк 3 внутрь их. Задвижка 8 по отношению к движению дыма в байпас или контейнер, установлена функционально альтернативно задвижке 5. Задвижки сблокированы снаружи, то есть в защищенной от тепловой деформации холодной зоне общей связью 9 и перемещаются одновременно. Средство управления ими также расположено снаружи. В люк 10 с дверцей для входа воздуха и заливания воды вставляется ковш 11 с направляющим козырьком для выливания воды. Открывание двери парового люка 6 и двери 10 блокируется снаружи при закрытом задвижкой 8 байпасе продолжением ее внешней связи.

Работа устройства следующая. Наружные стены призм 2 нагреваются пламенем непрерывно и беспрепятственно. Для нагрева внутренней поверхности теплообменника контейнера 2 дымом необходимо переместить наружное средство управления задвижками 9 в такое положение, при котором задвижка 5 открывает вход 3 дыма соединительной камеры 4 в секции контейнера 2, при этом задвижкой 8 закрывается канал байпаса, открывая тем самым выход 7 дыма из секций контейнера через противоположную соединительную камеру 4 в дымовую трубу. При этом наружная блокировка от рукоятки управления 9 задвижками не дает открыть паровой люк 6 и люк 10, предотвращая возможность выхода дыма в помещение.

Для использования внутреннего пространства теплообменника контейнера воздухом или водой, необходимо переместить наружное средство управления задвижками 9 в противоположное положение, при котором задвижка 5 закроет вход 3 дыма в контейнер 2, одновременно откроется задвижка 8 для прохода дыма через канал байпаса. При этом задвижка 8 переходит в обратное положение и перекрывает отверстие 7 в верхней горизонтальной части соединительной камеры контейнера, предотвратив тем самым при открытом люке 6 возможность попадания дыма в помещение, вход воздуха из помещения в дымовую трубу и попадание пара туда же, а не в парную. Необходимо немного подождать вытеснения последней порции дыма в трубу воздухом из приоткрываемой щели дверцы парового люка 6. В крайнем положении ручки средства управления 9 задвижками 5 и 8 блокировка с двери парового люка 6 и воздушного 10 снимается сама, двери можно открывать. Заливать воду внутрь призм испарителей можно с любой их стороны ковшом 11 с «носиком» через входную 10 или выходную 6 паровую двери. Дверка 10 через которую введен ковш во время выливания воды должна быть закрыта, а с противоположной стороны призм дверь 6 - открыта. Также воду в призму можно заливать по трубке сверху через воронку с гидрозатвором. При этом также создается возможность прохода образовавшегося из воды пара сквозь призму и выхода его в сауну для парения. Если открыть дверь 10 и присоединить к переходной камере 4 канал подвода воздуха, берущий начало ниже призм 2, то из паровой дверцы 6 выходит конвективный поток горячего воздуха для нагрева помещения.

1. Печь, включающая в себя топку, контейнер комбинированного действия с люками и задвижками в них для возможности входа и выхода из него дыма, байпас с задвижкой, дымоход, люк с дверцей для выхода из контейнера пара или воздуха наружу, отличающаяся тем, что контейнер секционирован, имеет развитую теплообменную поверхность, являющуюся испарителем и воздухоподогревателем, имеет люк с дверцей входа в него воды или воздуха снаружи.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что задвижки входа дыма в контейнер и байпас открываются альтернативно и связаны между собой.

3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что открывание дверец люков для входа в контейнер воды или воздуха и выпуска из него пара или горячего воздуха блокируется при закрытом дымовом байпасе.