ПЕЧЬ-КАМЕНКА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области теплотехники, в частности к конструкции теплотехнического устройства, предназначенного для отопления и парообразования, и может быть использована для оборудования бань и саун.
Уровень техники
Из уровня техники известна «ПЕЧЬ ДЛЯ БАНИ, ЗАЩИТНЫЙ ЭКРАН ДЛЯ ПЕЧИ (ВАРИАНТЫ), ТЕПЛООБМЕННИК ДЛЯ ПЕЧИ, СИСТЕМА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОСЕДАНИЯ САЖИ НА СТЕКЛЕ ДВЕРЦЫ ТОПКИ» (RU 2740971, опубликовано 22.01.2021 Бюл. № 3), содержащая корпус, топку, зольник, колосниковую решетку, закрытую каменку, установленную на расстоянии от стенок корпуса печи, на задней и боковых стенках печь имеет конвекционные каналы в виде профильных труб на основе постоянного трапецеидального сечения с выходом и входом, патрубок дымохода.
Прямоугольная объемная форма закрытой каменки не позволяет обеспечить равномерный высокотемпературный нагрев камней каменки, закрытая каменка несъемная, что затрудняет обслуживание печи, чистку топки.
Известна также «Банная печь» (RU 209373, опубликовано 15.03.2022 Бюл. № 8), содержащая корпус, камеру сгорания, выносной топливный канал, зольный ящик, колосниковую решетку, встроенную в центр печи между камерой сгорания и корпусом закрытую каменку шестиугольной формы, с отверстиями на передней и задней стенке, камеру сгорания, выносной топливный канал, зольный ящик, колосниковую решетку, закрытую каменку, отличающаяся тем, что печь состоит из двух частей, а именно корпуса и камеры сгорания полусферической формы с ребрами жесткости, соединенных между собой болтами через термостойкий уплотнительный жаростойкий шнур, выносной топливный канал выполнен сужающимся при переходе в камеру сгорания и соединен с ней болтами, закрытая каменка встроена в центр печи между камерой сгорания и корпусом и выполнена шестиугольной формы с жаропрочными пластинами снаружи, с отверстиями на передней и задней стенках для выхода пара и люком для закладки камней, печь также содержит открытую каменку с патрубком дымохода, имеющую утолщенное дно, поверхность печи имеет ребра жесткости шириной 25 мм, при этом закрытая каменка выполнена из жаропрочной нержавеющей стали, колосниковая решетка, корпус и камера сгорания выполнены чугунными. Технические характеристики печи не позволяют обеспечивать высокотемпературный режим в течение длительного времени, выход нагретого пара осуществляется через отверстия на передней и задней стенке закрытой каменки, что небезопасно при эксплуатации.
Наиболее близким решением по технической сущности и совокупности существенных признаков, которое принято в качестве прототипа, является печь с тремя каменками (URL: https://www.youtube.com/watch?v=2SX2s0uqCjM), которая предназначена для создания режима русской бани. Одна из каменок, внутренняя или, так называемый, парогенератор, расположена внутри топочного пространства. Дополнительно, в верхней части печи, имеется одна открытая и одна небольшая закрытая каменки. Устройство имеет регулируемую длинным рычагом конвекцию для подачи подогретого воздуха или генерируемого парогенератором пара в помещение. Для получения классического пара вода поступает внутрь парогенератора топочного пространства через изогнутую трубку, закрепленную в крышке каменки и подсоединенную снаружи к воронке или водяному баку. В закрытую каменку вода поступает через воронку, установленную на верхней плоскости закрытой каменки. Внутри парогенератора трубка имеет прорези в верхней ее части для поступления воды на камни и металлические теплоаккумулирующие элементы, размещаемые в парогенераторе. Генерируемый парогенератором пар выходит наружу через вертикальные прорези в крышке парогенератора.
Каменка установлена таким образом, что существенно уменьшает объем топочного пространства, требует частого подкладывания, а также подгонки топочного материала под размер топочного канала, увеличивает продолжительность разогрева печи для обеспечения необходимой температуры и ее непрерывного поддержания в парном помещении. Объем дополнительной закрытой каменки небольшой, что приводит к небольшому объему получаемого пара, необходимо по несколько раз подавать воду для получения достаточного количества пара в парном помещении. Устройство не позволяет обеспечивать высокотемпературный режим работы в течение длительного времени. Расположение и технические характеристики закрытой каменки не позволяют обеспечить создание мелкодисперсного пара, когда вода, поступающая в парное помещение, образует мельчайшие частицы, а не капли, создающие насыщенной влагой пар, и равномерный высокотемпературный нагрев камней каменок для получения сухого пара.
Технической задачей является повышение эффективности работы устройства путем создания непрерывного высокотемпературного режима его работы.
Техническим результатом является обеспечение возможности поддерживать непрерывный высокотемпературный режим работы устройства.
Раскрытие сущности полезной модели
Устройство относится к области теплотехники, в частности к конструкции теплотехнического устройства, предназначенного для отопления и парообразования, и может быть использовано для оборудования бань и саун.
Устройство представляет собой металлический корпус в виде вертикально ориентированного прямоугольного параллелепипеда, состоящего из топочного агрегата с топкой и закрытой каменкой, в нижней фронтальной части которого выступает топочный канал с дверцей, имеющей смотровое стекло, и расположенного над топочным агрегатом съемного модуля с двумя закрытыми каменками. Закрытые каменки топочного агрегата и модуля выполнены съемными.
В нижней части топочного канала расположены колосники и зольный ящик. По краям от зольного ящика с двух сторон расположены конвекционные заслонки для регулирования потоков воздуха внутри устройства.
Прогрев теплоаккумулирующих элементов, закладываемых в закрытые каменки, обеспечивается тем, что топка имеет несколько каналов дожига на боковых и задней стенках устройства, позволяющих при эксплуатации устройства полностью сжигать дымовые газы и обеспечивать непрерывный высокотемпературный режим работы устройства.
На противоположных боковых поверхностях топочного агрегата устройства имеются отверстия с двух сторон для установки закрытой каменки. Модуль закрытой каменки имеет отверстия, расположенные друг над другом на одной из боковых поверхностей модуля. Внутри топочного агрегата и модуля закрытой каменки под отверстиями, а в модуле закрытой каменки и на противоположной стороне, куда упирается при установке закрытая каменка, установлены опоры для удержания закрытой каменки, например, в виде небольших уголков, с внешней стороны по периметру отверстий закреплены резьбовые шпильки, выполняющие роль направляющих.
Закрытая каменка топочного агрегата и модуля закрытой каменки представляет собой цилиндр, наглухо закрытый с одной стороны. С противоположной, открытой стороны цилиндра имеется фланец с отверстиями под направляющие шпильки. После установки закрытых каменок в топочный агрегат и в модуль закрытой каменки, отверстия закрытых каменок закрываются крышками, прилегающими к фланцу цилиндров закрытых каменок и повторяющими его форму. Прижимное усилие крышки закрытой каменки регулируется гайками, установленными на направляющих шпильках топочного агрегата.
Крышки закрытых каменок имеют ряд вытянутых горизонтально, прорезей, прикрытых соплом, направленным вверх, над которым находится отверстие, и которые служат для выхода мелкодисперсного пара. Противоположное отверстие топочного агрегата закрывают глухой крышкой без сопла, с отверстиями под направляющие.
Сверху устройство закрыто крышкой с отверстием, в котором закреплен патрубок. Крышка крепится к модулю с помощью фланцевого соединения.
Штуцеры закрытых каменок присоединены к гибким трубкам, выведенным вверх к общей воронке, закрепленной на боковой поверхности внешней декоративной облицовки печи, не рассматриваемой в данной заявке.
Подача воздуха регулируется с помощью конвекционных заслонок. Конвекционные заслонки представляют собой пластину с овальными продольными прорезями по всей длине, такие же повторяющиеся прорези располагаются под заслонками на дне устройства. При открытых конвекционных заслонках, когда прорези на заслонке и дне устройства совмещены, воздух попадает в пространство под топкой, и, разогреваясь, поступает через боковые каналы дожига в топочный канал в направлении смотрового стекла дверцы, не давая ему покрываться копотью, и в каналы дожига, расположенные на задней стенке топочного агрегата устройства, откуда воздух поступает в топку, при этом происходит практически полное сжигание топлива и дымовых газов. Пламя обволакивает закрытые каменки со всех сторон, теплоаккумулирующий материал внутри каменок при этом может нагреваться до температуры более 400 ˚С. Конструкция устройства позволяет поддерживать непрерывный высокотемпературный режим в парном помещении за счет медленной отдачи тепла с теплоаккумулирующих элементов внутри закрытых каменок и обеспечивать равномерный и длительный выход мелкодисперсного, легкого пара за счет последовательного поступления воды в закрытые каменки, начиная с верхней закрытой каменки.
Хотя настоящая полезная модель описана со ссылкой на конкретный вариант осуществления настоящей полезной модели, конструкция устройства не ограничивается указанным вариантом осуществления. Специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны следующие модификации: при необходимости и в зависимости от объема помещения парной можно дополнительно установить еще один модуль с двумя или одной закрытыми каменками.
Конструкция устройства создана на основе экспериментов и является оптимальной для обеспечения эффективности работы устройства за счет совершенствования условий его эксплуатации.
Краткое описание чертежей
Общий вид и расположение существенных элементов устройства представлены графическими изображениями:
фиг.1 - общий вид устройства;
фиг.2 - вид устройства сзади;
фиг.3 - закрытая каменка;
фиг.4 - вид устройства сбоку (разрез);
фиг.5 - вид устройства с дополнительным модулем с одной закрытой каменкой.
Как показано на фиг.1, устройство состоит из топочного агрегата 1 с топкой 2 и закрытой каменкой 3, в нижней фронтальной части которого выступает топочный канал с дверцей 4, имеющей смотровое стекло, и расположенного над топочным агрегатом съемного модуля 5 с двумя закрытыми каменками 3. Топочный агрегат 1 и модуль закрытой каменки 5 крепятся между собой по всему периметру с помощью фланцевого соединения 6. В нижней части топочного канала 4 расположены колосники 7 и зольный ящик 8. По краям от зольного ящика с двух сторон расположены конвекционные заслонки 9 в виде пластин с овальными продолговатыми прорезями по всей длине для регулирования потоков воздуха внутри устройства. На противоположных боковых поверхностях топочного агрегата 1 устройства имеются отверстия с двух сторон для установки закрытой каменки 3. Сверху устройство закрыто крышкой с отверстием 10, в котором закреплен патрубок 11. Крышка 10 крепится к модулю закрытой каменки 5 с помощью фланцевого соединения 6.
Модуль закрытой каменки 5 имеет отверстия, расположенные друг над другом на одной из боковых поверхностей модуля для установки внутрь закрытых каменок. Внутри топочного агрегата 1 и модуля закрытой каменки 5 под отверстиями, а в топочном агрегате 1 и на противоположной стороне, куда упирается при установке закрытая каменка 3, установлены опоры для удержания закрытой каменки, например, в виде небольших уголков 12, с внешней стороны по периметру отверстий закреплены резьбовые шпильки 13, выполняющие роль направляющих.
Как показано на фиг.1 и фиг.3, закрытые каменки 3 топочного агрегата 1 и модуля закрытой каменки 5 представляют собой цилиндр 14, наглухо закрытый с одной стороны. Противоположная, открытая сторона цилиндра имеет фланец 15 с отверстиями под направляющие шпильки 13. После установки закрытых каменок в топочный агрегат 1 и в модуль закрытой каменки 5, отверстия закрытых каменок закрываются крышками 16, прилегающими к фланцу цилиндров закрытых каменок 15 и повторяющими его форму. Прижимное усилие крышки 16 закрытой каменки 3 регулируется гайками 17, установленными на направляющих шпильках 13 топочного агрегата.
Как показано на фиг.2, противоположное отверстие топочного агрегата 1 закрыто глухой крышкой с отверстиями для направляющих 18.
Топка 2 имеет каналы дожига 19 на боковых стенках (фиг.1) и 20, 22 на задней стенке (фиг.2) устройства. Боковые каналы дожига 19 выполнены из уголка с отверстиями, расположенными на одной из сторон, обращенной в сторону дверцы 4 топочного канала по всей длине, конструкция каналов дожига 20 представлена в виде трапеции и прикреплена с наружной стороны топки 2, при этом на задней стенке топки на уровне горизонтальной части канала 20 и в его основании расположены отверстия 21 для конвекции воздуха, с внутренней стороны топки на уровне этих отверстий расположен канал 22 (фиг.2) в виде П-образного профиля закрытый в нижней части, воздух в топку поступает через верхнюю часть.
Крышка 16 закрытой каменки 3 (фиг.1) имеет ряд вытянутых горизонтально прорезей, прикрытых соплом 23, направленным вверх, над которым находится отверстие, через которое проходит г-образная трубка 25 со штуцером 24, направленным снаружи устройства вверх. Штуцеры 24 закрытых каменок присоединены к гибким трубкам 26, выведенным вверх к общей воронке 27.
На фиг.4 показан продольный разрез устройства и стрелками указаны направления конвекции воздуха.
На фиг.5 показан один из вариантов применения устройства с использованием дополнительного модуля 28 с одной закрытой каменкой, который может быть установлен подобным образом в случае необходимости использования устройства в помещении большей площади. Устройство может быть дополнено модулем и с двумя закрытыми каменками.
Осуществление полезной модели
Устройство работает следующим образом. Теплоаккумулирующий материал укладывают внутрь закрытой каменки 3 топочного агрегата 1 и закрытых каменок 3 модуля 5 и герметично закрывают крышками каменок 16 с помощью прижимных гаек 17. Подключают гибкие трубки 26 к штуцерам 24 закрытых каменок 3 и выводят их на общую воронку 27.
В результате сгорания топлива в топке 2 топочного агрегата 1, происходит интенсивное нагревание теплоаккумулирующего материала в закрытых каменках 3 устройства. Пламя и дымовые газы огибают закрытые каменки 3 со всех сторон, благодаря чему происходит глубокое высокотемпературное прогревание теплоаккумулирующего материала. Конвекция воздуха регулируется с помощью конвекционных заслонок 9, потоки воздуха попадают внутрь устройства через отверстия 21 на задней стенке устройства и далее, по каналам дожига 20 и 22, достигают самой верхней каменки модуля закрытой каменки 5.
При открытых конвекционных заслонках 9, когда прорези на заслонке и дне устройства совмещены, воздух попадает в пространство под топкой 2 и, разогреваясь, поступает через боковые каналы дожига 19 в топочный канал топочного агрегата 1 в направлении смотрового стекла дверцы 4, не давая ему покрываться копотью, и в каналы дожига 20, 22, расположенные на задней стенке топочного агрегата 1 устройства, откуда воздух поступает в топку 2. При этом происходит практически полное сжигание топлива и дымовых газов.
При подаче воды в воронку 27, жидкость проходит по гибким трубкам 26 к закрытым каменкам 3 и попадает на поверхность теплоаккумулирующего материала. Получившийся пар выходит через сопло 23 на крышке 16 закрытой каменки 3. Парообразование происходит в течение длительного времени благодаря наличию нескольких закрытых каменок, находящихся на разной высоте. При работе устройства в режиме сауны, жидкость внутрь закрытых каменок 3 не подается.