ДЫМОХОД ДЛЯ ОТВОДА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к отопительным печам и может быть использована при разработке печей и нагревательных устройств для приготовления пищи и отопления помещения.
Известна печь твердотопливная, содержащая камеру сгорания с козырьком в ее верхней части, которая примыкает к боковым и задней стенкам и разделяет камеру сгорания на верхнюю и нижнюю части, дверцу с застекленным окном на передней стенке камеры сгорания для загрузки топлива, нижний и щелеобразный верхний подвод воздуха для обдувания стекла окна дверцы плоским потоком воздуха и формирования внутри камеры сгорания области дожигания продуктов сгорания топлива и патрубок для отвода продуктов сгорания, расположенный в верхней задней части камеры сгорания.
Воздух для первичного горения твердого топлива подается в камеру сгорания как со стороны задней стенки печи, так и со стороны нижней части передней стенки камеры сгорания при помощи заслонок, управляемых с передней стороны печи. Дожигание несгоревших частиц топлива осуществляется подачей в камеру сгорания двух потоков воздуха, один из которых - холодный - управляется заслонкой, а второй - неуправляемый теплый, после обдувания стекла дверцы поступает в переднюю часть камеры сгорания в область дожигания несгоревших продуктов твердого топлива. Стенки камеры сгорания футерованы кирпичной кладкой и размещены внутри металлического кожуха. Между стенками камеры сгорания и кожухом имеется пространство, по которому затягивается воздух из нижней части отапливаемого помещения для охлаждения кожуха печи (патент US 4766876 A, F24B 5/02, 30.08.1988).
Недостаток данного способа отвода продуктов сгорания заключается в том, что при изменении состава твердого топлива не обеспечивается достаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД) печи. Кроме того, жесткая заделка элементов дымохода не позволяет оптимально размещать печь в предназначенных для этого помещениях. Другим существенным недостатком является футеровка кирпичом стенок печи, что снижает ее мобильность для обогрева дачных и временных построек.
Известно отопительное устройство, содержащее корпус, образованный верхней плоскостью, боковыми, передней и задней стенками, причем верхняя часть корпуса с передней стенкой выполнена выступающей вперед над дверцей топки; люк дымохода, расположенный в верхней части корпуса; колосниковую решетку, установленную в днище корпуса; поддувало, расположенное под колосниковой решеткой и сообщающееся с внутренней полостью корпуса через ее отверстия; прямые воздуховоды, выполненные в виде труб с открытыми торцами, сообщающимися с атмосферным воздухом, установленные вдоль задней и выступающей части передней стенок внутри корпуса, причем торцы прямых воздуховодов, расположенных у задней стенки, жестко закреплены в отверстиях донной и верхней частей корпуса, а торцы прямых воздуховодов, расположенных у передней стенки, жестко закреплены в отверстиях верхней плоскости корпуса и дна выступающей верхней части корпуса; вдоль боковых стенок корпуса в шахматном порядке расположены изогнутые воздуховоды с открытыми торцами, сообщающимися с атмосферным воздухом, при этом торцы их прямой части жестко закреплены в отверстиях днища корпуса, а противоположные торцы изогнутой части жестко закреплены в отверстиях противолежащих верхних частей боковых стенок корпуса, а их перекрещивающиеся верхние части образуют топочную камеру, состоящую двух зон: нижней - топки, снабженной дверцей на передней стенке корпуса, и верхней зоны топочной камеры; патрубки с открытыми торцами для подачи воздуха в верхнюю зону топочной камеры, изогнуты навстречу потоку воздуха и жестко закреплены в прямых воздуховодах так, что один конец входит в расположенные напротив друг друга прямые воздуховоды, а второй расположен в верхней части топочной камеры, кроме того, оно снабжено верхними и нижними экранами, образующими газоходные каналы, причем верхние экраны расположены на наклонных частях изогнутых воздуховодов на внешней стороне свода топочной камеры, при этом верхние экраны установлены с зазором относительно друг друга по всей их длине, а нижние экраны расположены на наклонных частях изогнутых воздуховодов на внутренней стороне свода топочной камеры, причем люк дымохода и верхний торец, по меньшей мере, одного из прямых воздуховодов расположены в верхней части задней стенки корпуса, а торец трубчатого элемента, находящийся в полости трубы устройства для сбора конденсата, расположен под углом к ее центральной оси (патент РФ на полезную модель №82821, МПК: Р24В 5/06, Р24В 7/02 - прототип).
Отопительное устройство работает следующим образом.
Предварительно зольник слегка выдвигают из поддувала, а если использована дверца, то ее приоткрывают, для поступления воздуха извне в топку через колосниковую решетку для создания тяги. Через дверцу топки загружают твердое топливо в топку и поджигают. Топливо горит на колосниковой решетке. Интенсивность горения регулируют выдвижением зольника. После того, как загорелось основное топливо, работу устройства переводят в экономичный режим, для чего задвигают зольник в поддувало. Не сгоревшая в топке часть топлива в виде компонентов дымовых газов поднимается в верхнюю зону топочной камеры, где и дожигается, чему способствует подогретый воздух, дополнительно поступающий через патрубки из прямых воздуховодов. При расположении концов патрубков в верхней зоне топочной камеры, на разных уровнях, повышается равномерность его распределения по объему топочной камеры, что повышает полноту сгорания, а значит, обеспечивает более высокую теплоотдачу. Наличие на концах патрубков устройств регулирования потока воздуха, например, жиклеров, позволяет обеспечить регулировку подачи воздуха в верхнюю часть топочной камеры. В процессе горения топлива происходит интенсивный разогрев прямых и изогнутых воздуховодов, расположенных в топочной камере. Разогретый воздух из воздуховодов стремиться переместиться вверх, вследствие конвективных сил он вытекает через верхние торцы в обогреваемое помещение, а более холодный воздух, под действием образовавшегося разрежения в воздуховодах, затягивается в их нижние торцы, таким образом, происходит интенсивная циркуляция воздуха через воздуховоды, быстро нагревая все помещение. При недостатке воздуха в топке, при закрытом поддувале, происходит медленное тление, выделяя горячие топочные газы, которые, поднимаясь в верхнюю зону топочной камеры, уплотняются, направляемые поверхностями нижних и верхних газонаправляющих экранов далее к люку дымохода. Горючие газы по пути окисляются под действием поступающего по патрубкам атмосферного воздуха с выделением тепла.
Основным недостатком указанного отопительного устройства является то, что жесткая заделка элементов дымохода не позволяет оптимально размещать печь в предназначенных для этого помещениях.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков и создание конструкции дымохода для отвода продуктов сгорания, применение которого позволит упростить конструкцию печи, улучшить ее массово-габаритные характеристики и условия обслуживания и эксплуатации печи.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном дымоходе для отвода продуктов сгорания, преимущественно, бытовых печей, согласно техническому решению, дымоход содержит дымовую трубу, предпочтительно, в виде полого тонкостенного цилиндра, состоящего, по меньшей мере, из двух соединенных между собой секций, предпочтительно, трех и более, преимущественно, имеющей устройства для перекрытия ее проходного сечения и для входа/выхода продуктов сгорания, при этом, по крайней мере, одна секция дымохода, предпочтительно, соединяющая зону горения с дымовой трубой, выполнена с возможностью ее вращения вокруг продольной оси дымохода и последующей фиксации в выбранном положении, причем оси входной и выходной частей указанной секции выполнены пересекающимися, предпочтительно, лежащими в одной плоскости с осью дымохода.
В варианте выполнения, входная часть дымохода выполнена под углом 90-180°, преимущественно, под углом 135°, к вертикальной оси печи.
Верхнее значение указанного соотношения выбрано, исходя из того, что при дальнейшем его увеличении происходит наклон дымохода в обратную сторону по отношению к корпусу печи, что приводит к ухудшению отвода продуктов сгорания.
Нижнее значение указанного соотношения выбрано, исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит наклон элементов дымохода вниз по отношению к корпусу печи, что приводит к ухудшению отвода продуктов сгорания.
В варианте выполнения, оси входной и выходной частей указанной секции выполнены пересекающимися под углом 90-180°, преимущественно, под углом 135°.
Верхнее значение указанного соотношения выбрано, исходя из того, что при дальнейшем его увеличении происходит наклон дымохода в обратную сторону по отношению к корпусу печи.
Нижнее значение указанного соотношения выбрано, исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит наклон элементов дымохода вниз по отношению к корпусу печи, что приводит к ухудшению отвода продуктов сгорания.
В варианте выполнения, входная и выходная части указанной секции сопряжены между собой по кривой, предпочтительно, по дуге окружности.
В варианте выполнения, входная и выходная части указанной секции сопряжены между собой по дуге окружности, причем радиус сопряжения R выбран из соотношения R=(40…65)S, где: R-радиус сопряжения частей секции между собой, S-толщина стенки секции.
Верхнее значение указанного соотношения выбрано, исходя из того, что при дальнейшем его увеличении происходит увеличение радиуса сопряжения, и соответственно, ухудшение массово-габаритных характеристик дымохода.
Нижнее значение указанного соотношения выбрано, исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит гофрообразование на внутренней поверхности секции, что приводит к образованию концентраторов напряжения и прогоранию секции в местах образования гофров.
В варианте выполнения, длина прямолинейной выходной части указанной секции, от точки ее сопряжения с входной частью, выбрана в пределах L=(0,5…10)D, где: L - длина прямолинейной выходной части секции, D-диаметр.
Верхнее значение указанного соотношения выбрано, исходя из того, что при дальнейшем его увеличении происходит ухудшение массово-габаритных характеристик печи.
Нижнее значение указанного соотношения выбрано, исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит ухудшение условий прилегания подвижной части секции к неподвижной части дымохода.
В варианте выполнения, указанная секция, выполнена, как, минимум, из двух участков, предпочтительно, трех и более, сопряженных между собой, причем входной и выходной участки выполняют прямолинейными цилиндрическими.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана подвижная секция дымохода, на фиг.2 - печь с отводом продуктов сгорания вверх, на фиг.3 - печь с отводом продуктов сгорания назад или вбок-вправо/влево, на фиг.4 - печь с отводом продуктов сгорания вверх в аксонометрии, на фиг.5 - печь с отводом продуктов сгорания назад в аксонометрии, на фиг.6 - печь с отводом продуктов сгорания вбок-вправо/влево в аксонометрии. На фигурах обозначен угол α - угол между секциями.
Предложенный дымоход может быть установлен в печи следующей конструкции.
Печь 1 содержит зону горения 2. В верхней части зоны горения 2 установлен патрубок 3. На патрубке 3 установлена с возможностью изменения своего положения по отношению к корпусу печи 1 секция 4, соединенная с дымоходом 5, включающим дымовую трубу 6. За счет изменения положения секции 4 по отношению к корпусу печи 1, при ее развороте вокруг оси вращения на 180/90°, происходит изменение направления движения продуктов сгорания - либо вверх и далее в дымовую трубу 6, либо назад или вбок-вправо/влево и далее вверх в дымовую трубу 6. Такое конструктивное выполнение дымохода 5 позволяет обеспечить требуемое направление отвода продуктов сгорания за счет изменения положения секции 4, не изменяя при этом положения самой печи 1.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Продукты сгорания, получаемые в зоне горения 2 печи 1 отводятся через патрубок 3, установленный в верхней части зоны горения 2 корпуса печи 1, и далее поступают через секцию 4, выполненную с возможностью изменения своего положения по отношению к корпусу печи 2, в дымоход 5, включающим дымовую трубу 6. За счет изменения положения секции 4 по отношению к корпусу печи, при ее развороте вокруг оси вращения на 180/90°, происходит изменение направления движения продуктов сгорания - либо вверх и далее в дымовую трубу 6, либо назад или вбок-вправо/влево и далее вверх в дымовую трубу 6. Такое конструктивное выполнение дымохода 5 позволяет обеспечить требуемое направление отвода продуктов сгорания за счет изменения положения секции 4.
Проведенные автором и заявителем испытания полноразмерного образца предложенного дымохода подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений и предложенных критериев.
Использование предложенного технического решения позволит упростить конструкцию печи, улучшить ее массово-габаритные характеристики и условия обслуживания и эксплуатации печи.