Термоаккумулятор для каменки (варианты)
HEAT ACCUMULATOR FOR A STOVE (VARIANTS)

Изобретение относится к оборудованию бань и может быть использована для отопления парильного помещения, получения пара.
Известна печь-каменка без водонагревателя, содержащая четырехсторонний кожух с топкой, камеру с камнями в виде сообщенного с атмосферой с боковой стороны кожуха, металлического ящика над топкой, газоходную полость, охватывающую камеру с камнями снизу, с боков, сзади и сверху и сообщенную с трубой для выброса продуктов горения(книга Рыженко В.И. «Бани. Сауны», Рипол классик, М., 2004, стр. 99, рис. 65 а).
В этой печи нагрев камеры с камнями происходит со всех сторон камеры. Однако, нет возможности   получить пар с высокой температурой из-за низкой эффективности нагрева камней, что снижает эффективность прогрева парного помещения. Кроме того, в процессе эксплуатации камни под воздействием температуры могут разрушаться, что также значительно снижает эффективность прогрева парного помещения.
Известен стальной парогенератор, содержащий парообразователи, закрепленные к стенке, одновременно являющейся стенкой корпуса источника тепла, с формированием тепловых отсеков, выполненные с возможностью впуска воды и выпуска пара в верхней части и перетекания воды по тепловым В  качестве парообразователей выполнены наклонные направляющие пластины, которые расположены чередующими друг друга с различными уклонами ступенями с разрывами между ними для прохождения через тепловые отсеки конвекционных воздушных потоков. Каждый парогенератор выполнен в нижней части с возможностью доступа в него воздуха и выпуска неиспарившейся воды (см. патент РФ №132846, МПК F24C 1/00 (2006.01), 2013 г.).
Недостатком данного решения является выполнение парогенератора без корпуса, в котором можно было бы разместить теплоноситель (камни), что не позволяет получить пар необходимого качества.
Известна печь-каменка, содержащая четырехсторонний кожух с топкой, камеру с камнями в виде металлической камеры, сообщенной с атмосферой с боковой стороны кожуха и имеющей окно для выхода пара, газоходную полость, охватывающую камеру с камнями снизу, с боков, сзади и сверху и сообщенную с трубой для выброса продуктов горения. По крайней мере в одной из камер смонтирована над камнями трубка, сообщенная с резервуаром с водой и снабженная краном для подачи воды на камни (см. патент РФ №56183, МПК A61H 33/06(2006/01), 2006 г.).
Недостатком данного решения является низкое качество получаемого пара, а также не эффективность работы печи.
Известна печь для бани, содержащая топочную камеру с колосниковой решеткой и дверкой, выносной топливный канал, зольник, с зольным ящиком, ограждающий кожух, дымоход, полость для теплоаккумулирующей загрузки, съемный бак для воды и парообразователи, жестко приваренные к боковым стенкам топки. Парообразователи выполнены из нержавеющей стали, представляют собой горизонтально установленные профильные элементы прямоугольной формы, образующие со стенкой топочной камеры полости. Полости сверху выполнены открытыми, а с торцов снабжены торцевыми стенками. В нижней части профильные элементы имеют отверстия, которые позволяют воде перемещаться из верхней полости в нижнюю, а пару - из нижней полости в верхнюю, а также в атмосферу помещения (см. патент РФ №2347980, МПК F24B 9/00 (2006.01), 2009 г.).
Недостатком печи с парообразователями является низкая эффективность получения пара в парообразователях, из-за недостаточного  прогрева этих устройств. Кроме того, недостатком является неремонтопригодность парообразователей, т.к. они приварены к стенкам топки.
Проведенный патентный поиск не выявил наиболее близкого аналога, который можно было бы принять за прототип.
Техническая проблема, решаемая изобретением - повышение экологичности, эффективности прогрева парного помещения при заданной влажности, более длительного сохранения тепла.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что разработан термоаккумулятор для каменки, выполненный в виде полой металлической катушки, снабженной дном, стенками и расположенным между стенками корпуса катушки наполнителем.
Катушка выполнена из нержавеющей стали аустенитного класса.
Катушка снабжена внутренним каналом, расположенным по оси катушки.
Катушка имеет форму цилиндра.
Катушка имеет форму сплющенного в овал цилиндра.
Катушка имеет форму призмы с треугольным основанием.
Катушка имеет форму призмы с четырехугольным основанием.
Катушка имеет форму призмы с многоугольным основанием.
Наполнитель выполнен в виде намотанной витой ленты из коррозионностойкой стали аустенитной группы.
Наполнитель выполнен в виде намотанной вокруг внутреннего канала витой ленты из коррозионностойкой стали аустенитной группы.
Наполнитель выполнен в виде хаотично смятой витой полосы из коррозионностойкой стали аустенитной группы.
Технический результат от использования всех существенных признаков изобретения заключается в повышении теплоотдачи. Как дополнительный результат можно указать повышение экологичности и срока службы теплоаккумулирующей загрузки, укладываемой в каменку печи.
Выполнение термоаккумулятора для каменки, в виде полой металлической катушки, снабженной дном, стенками и расположенным между стенками корпуса наполнителем, позволяет обеспечить повышение теплоотдачи как самого термоаккумулятора, так и каменки печи. При этом повышается экологичность термоаккумулирующей загрузки, укладываемой в каменку печи и повысить срок ее службы.
Термоаккумулятор, выполненный в виде полой металлической катушки из нержавеющей стали аустенитного класса с наполнителем практически не подвержен коррозии, при подаче воды не разрушается и не пылит. Масса закладки термоаккумуляторами в виде катушки в закрытой каменке в 2-2,5 раза больше по сравнению с каменной закладкой. Даже при плотной установке термоаккумуляторов на плоское дно каменки, вода в минимальном количестве попадает на дно, что исключает резкий перепад температуры корпуса каменки и продлевает срок ее службы. Катушки любой формы могут быть плотно уложены как в каменку с плоским дном, так и в горизонтальную каменку цилиндрической формы.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что разработан термоаккумулятор для каменки, выполненный в виде полой металлической катушки, снабженной дном, стенками, вогнутой внутрь крышкой, жестко соединенной со стенками, и расположенным между стенками корпуса катушки наполнителем.
Катушка выполнена из нержавеющей стали аустенитного класса.
Катушка имеет форму цилиндра.
Катушка имеет форму сплющенного в овал цилиндра.
Катушка имеет форму призмы с треугольным основанием.
Катушка имеет форму призмы с четырехугольным основанием.
Катушка имеет форму призмы с многоугольным основанием.
Наполнитель выполнен в виде рубленых листовых, прутковых либо шаровидных элементов разной фракции.
Наполнитель выполнен в виде цельного стержня из чугуна или конструкционной стали в форме обечайки, в которую он герметично установлен.
Технический результат от использования всех существенных признаков изобретения заключается в повышении теплоотдачи. Как дополнительный результат можно указать повышение экологичности и срока службы теплоаккумулирующей загрузки, укладываемой в каменку печи.
Выполнение термоаккумулятора для каменки, в виде полой металлической катушки, снабженной дном, стенками, вогнутой внутрь крышкой, жестко соединенной со стенками, и расположенным между стенками корпуса катушки наполнителем, позволяет обеспечить повышение теплоотдачи как самого термоаккумулятора, так и каменки печи. При этом повышается экологичность термоаккумулирующей загрузки, укладываемой в каменку печи и повысить срок ее службы.
Термоаккумулятор, выполненный в виде полой металлической катушки, снабженной дном, стенками, вогнутой внутрь крышкой, жестко соединенной со стенками, и расположенным между стенками корпуса катушки наполнителем, практически не подвержен коррозии, при подаче воды не разрушается и не пылит. Масса закладки термоаккумуляторами в виде катушки в закрытой каменке в 2-2,5 раза больше по сравнению с каменной закладкой. Даже при плотной установке термоаккумуляторов на плоское дно каменки, вода в минимальном количестве попадает на дно, что исключает резкий перепад температуры корпуса каменки и продлевает срок ее службы. Катушки любой формы могут быть плотно уложены как в каменку с плоским дном, так и в горизонтальную каменку цилиндрической формы.
Дополнительными результатами использования разработанных вариантов термоаккумулятора являются:
• уменьшение времени готовности каменки в 2 раза;
• повышение эффективности испарения воды;
• продление срока службы каменки;
• повышение экологической безопасности, т.к. не пылят, не крошатся;
• повышение долговечности;
• возможность выполнения любой геометрической формы, что повышает удобство укладывания и эффективную площадь заполнения каменки.
Фиг. 1 - продольное сечение теплоаккумулятора по первому варианту;
Фиг. 2 - продольное сечение теплоаккумулятора по первому варианту с внутренним каналом;
Фиг. 3 - продольное сечение герметичного теплоаккумулятора по варианту 2.
Термоаккумулятор для каменки по первому варианту выполнен в виде полой катушки, например, из нержавеющей стали аустенитного класса. Катушка имеет корпус 1 с дном 2 и стенками 3. Между стенками расположен наполнитель 4. Наполнитель 4 может быть различных типов. Например, может быть выполнен в виде намотанной витой ленты из коррозионностойкой стали аустенитной группы или в виде хаотично смятой витой полосы из коррозионностойкой стали аустенитной группы (см. фиг. 1, 2). Катушка может быть снабжена внутренним каналом 5, расположенным по оси Х-Х корпуса 1 катушки (см. фиг. 2). При наличии канала 5, наполнитель 4 расположен в пространстве между каналом 5 и стенками 3 катушки.
Не герметичный термоаккумулятор имеет активную паро-производящую сердцевину из наполнителя 4. Наполнитель 4 представляет плотную намотку, запрессованную в корпус 1 катушки. Корпус 1 открыт с одной стороны и снабжен дном 2, что позволяет воде проникать внутрь корпуса 1, и за счет этого в испарении воды работает не только наружная поверхность корпуса 1 термоаккумулятора, но и весь расположенный внутри корпуса наполнитель 4, выполненный в виде, например,  намотанной витой ленты из коррозионностойкой стали аустенитной группы. Вода, попадая в термоаккумулятор и испаряясь, снимает тепло сначала с верхней части нагретого наполнителя 4. По мере остывания наполнителя 4, вода попадает далее в среднюю часть корпуса 1 катушки термоаккумулятора и затем доходит до дна 2. Таким образом, весь объем наполнителя 4 постепенно отдает свое тепло. Такие термоаккумуляторы имеют большую паропроизводительность и могут применяться в банных печах с интенсивным нагревом закрытых каменок. Корпус 1 катушки термоаккумулятора изготовлен из нержавеющей стали аустенитного класса, которая практически не подвержена коррозии, при подаче воды не разрушается и не пылит.
Разработан также вариант выполнения герметичного термоаккумулятора в виде полой катушки, например, из нержавеющей стали аустенитного класса. Катушка имеет корпус 1 с дном 2 и стенками 3. Внутри корпуса 1 катушки  расположен наполнитель 4. Катушка снабжена вогнутой внутрь крышкой 6, жестко соединенной со стенками 3 корпуса катушки, что обеспечивает герметичность его внутренней полости (см. фиг. 3). Такое исполнение позволяет создать герметичный термоаккумулятор, без доступа влаги вовнутрь корпуса 1 катушки.
В герметичном термоаккумуляторе в испарении воды задействована только внешняя часть корпуса 1 катушки термоаккумулятора  и вогнутая внутрь крышка 6, выполняющая функцию водоприемника. Наполнитель 4 герметично изолирован от воды. В этом случае наполнитель 4 может выполнен из неэкологичных материалов, например, в виде рубленых листовых, прутковых либо шаровидных элементов разной фракции, либо в виде цельного стержня из чугуна или конструкционной стали, который герметично установлен в корпус 1 катушки. Однако, и такой вариант исполнения термоаккумулятора обеспечивает максимальную теплоотдачу за счет наполнителя 4, имеющего повышенную теплоемкость.
Материал наполнителя 4, используемый для герметичного термоаккумулятора, имеет различную теплоемкость и теплопроводность, небольшое тепловое расширение, может быть металлом, неметаллом или в виде смеси металла с неметаллом (композитный состав). Такие термоаккумуляторы могут быть адаптированы к разным режимам топления и разным видам топлива. Например, для печей на дровяном топливе для длительного испарения при малой интенсивности топления необходим наполнитель 4 с низкой теплопроводностью и большой теплоемкостью. Можно применить композитный материал из специального железобетона. Так как наполнитель 4 герметично изолирован, термические нагрузки ему не страшны, железобетон, даже если разрушится, останется в корпусе 1 катушки, его пыль не попадает с паром в парное помещение.
Форма корпуса 1 катушки для любого варианта термоаккумулятора может иметь вид цилиндра, как показано на фигурах, или сплющенного в овал цилиндра, или призмы с различными типами многоугольного основания: треугольного, четырехугольного, и т.п.
Работает герметичный термоаккумулятор также, как и камни, укладываемые в каменку. Испарение воды происходит только с наружной стороны корпуса 1 катушки в герметичном термоаккумуляторе и с наружной и внутренней стороны корпуса 1 катушки в не герметичном термоаккумуляторе.
Заявляемая полезная модель может быть изготовлена из приведенных выше материалов на современном оборудовании.
Заявляемая полезная модель может быть использована для наполнения каменки печи, установленной в бане или в сауне для отопления парильного помещения и получения пара.