Печь для бани закрытого типа

Область применения.
Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к бытовым банным печам и предназначена для прогрева помещения и получения пара.
Уровень техники.
В последнее время существует потребность в банных печах с высокой эффективностью использования тепловой энергии, получаемой в ходе горения топлива, в том числе увеличении времени поддержания температуры печи при меньшем расходе топлива и снижении рисков для здоровья потребителя. Однако по разным причинам известные технические решения не удовлетворяют поставленным требованиям.
Ниже представлен ряд запатентованных технических решений-аналогов, представляющих собой бытовые банные печи.
Известно техническое решение, раскрытое в патенте RU 2352865 (МПК F24B 9/00; опубликован 20.04.2009) «Печь для бани (варианты)», которое представляет собой печь для бани, содержащую корпус печи, топку с двумя камерами, заполненными теплоаккумулирующим материалом в верхней части топки, выпускной коллектор, дымовую трубу, отсекатели и съемный бак для воды. Коллектор находится между вертикальными стенками камер, заполняемых теплоаккумулирующим материалом, и ограничен верхней стенкой с дымовой трубой и двумя наклонными пластинами со щелью посредине в нижней части. В коллекторе установлены наклонные направляющие перегородки, а также окна для прохода дымовых газов в боковых стенках выпускного коллектора. Камеры, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, установлены так, что их боковые стенки и боковые стенки выпускного коллектора со стенками корпуса печи образуют газоходное пространство, на всю ширину которого установлены отсекатели в месте сопряжения боковой стенки и днища выпускного коллектора. Отсекатели имеют форму прямоугольной пластины с отогнутыми вверх краями. Сверху печь ограничена рамкой, сопрягающейся с верхним контуром топки, поверхностью, образующей наклон к камерам, заполняемым теплоаккумулирующим материалом, на которую крепится съемный бак для воды.
Недостатками данного технического решения являются отсутствие теплоизоляции на поверхности корпуса банной печи, что приводит к быстрому высушиванию пара и увеличению конвективного потока воздуха от печи и отсутствие защиты от жесткого излучения, вредного для кожного покрова. Также данная банная печь имеет малое количество камер, заполняемых теплоаккумулирующим материалом, что приводит к более быстрому остыванию печи при «подливании» воды в камеры для образования пара.
Также известно техническое решение, раскрытое в патенте RU 2289069 (МПК F24B 13/02, F24C 13/00; опубликован 10.12.2006) «Печь для обогрева помещения», которое представляет собой печь для обогрева помещения, содержащую корпус, топку, колосниковую решетку, теплоаккумулирующий материал, уложенный между топкой и стенками корпуса, газоход, соединенный с топкой и дымовой трубой, водонагреватель. Топка имеет форму усеченной пирамиды. Выше места соединения стенок корпуса и топки выполнены отверстия для поступления и циркуляции холодного воздуха через теплоаккумулирующий материал, а водонагреватель выполнен в виде расположенной по периметру колосниковой решетки трубы, на которую установлена топка.
Недостатками данного технического решения являются открытый тип банной печи, что приводит к более быстрому остыванию теплоаккумулирующего материала. Теплоаккумулирующий материал не взаимодействует с дымовыми газами и нагревается только верхней поверхностью топки и каналом дымовой трубы, а также теплоаккумулирующий материал охлаждается через отверстия. Что приводит к существенному снижению КПД печи.
Прототипом для полезной модели выбрано наиболее близкое техническое решение, раскрытое в патенте на полезную модель RU 108823 (МПК F24B 13/00, F24B 5/02; опубликован 27.09.2011) «Печь», которое представляет собой печь, содержащую корпус, топку с колосниковой решеткой, дымовую трубу, как минимум две камеры, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, расположенные над топкой, газоход, проходящий по периметру корпуса вокруг камер, соединенный с камерами, заполняемыми теплоаккумулирующим материалом, и топкой, отличающаяся тем, что камеры, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, разделены газоходными каналами, соединенными с топкой через щели, образованные стенками корпуса и днищем камер, в дымовой трубе в зоне разделительных каналов выполнены прорези; боковые стенки корпуса с трех сторон выполнены из двух рядов листового гофрированного материала, соединенных между собой так, что они образуют между собой вертикальные каналы, а полости, образованные между стенками камер и гофрированными стенками корпуса, сверху наглухо закрыты; на передней стенке корпуса перед топкой выполнен загрузочный канал, который окружен пустотелым кожухом с отверстиями для входа и выхода воздуха.
Устройство работает следующим образом. В топке печи разжигается топливо, например, дрова. Продукты сгорания в виде дымовых газов проходят через щели, образованные днищем камер и гофрированными стенками корпуса, попадая в газоход, проходящий по периметру корпуса вокруг камер, нагревая стенки камер, обращенные к корпусу. Далее дымовые газы проходят в дымовые каналы, разделяющие камеры, нагревая стенки камер, обращенные друг к другу. Дымоудаление происходит через прорези в дымовой трубе. Второй ряд гофрированного листового материала образует с первым рядом гофрированных стенок корпуса продольные каналы, в которых нагревается поступающий холодный воздух.
Режим горения топлива регулируется выдвижением зольного ящика. Передняя стенка печи нагревает холодный воздух, который входит в отверстия, расположенные в нижней части передней стенки, и, нагреваясь, выходит в верхние отверстия, регулируемые пластиной.
Данное техническое решение имеет ряд недостатков. В нем использует открытый тип каменки, что не дает возможности получить достаточно высокую температуру теплоаккумулирующего материала в камере и микрокапли пара. Корпус печи покрыт гофрированным листовым материалом. В результате на корпусе печи увеличивается интенсивность конвективного потока воздуха, что приводит к более быстрому остыванию печи и высушиванию пара, а также образуется жесткое излучение, вредное для кожного покрова. Также часть дымовых газов попадает сразу в дымовую трубу, снижая эффективность прогрева камер, заполняемых теплоаккумулирующим материалом. В данном техническом решении камеры, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, имеют сопоставимые высоту и ширину, что приводит к меньшей эффективности прогрева камер.
Задачей полезной модели является создание банной печи с улучшенными потребительскими свойствами, в том числе безопасной для здоровья потребителя.
Техническим результатом полезной модели является увеличение эффективности работы банной печи в виде долговременного поддержания необходимого режима температуры и влажности в помещении при снижении количества генерируемого жесткого излучения, вредного для кожного покрова.
Заявляемый технический результат достигается тем, что печь для бани закрытого типа, включающая кожух, ножки, крышку, топливный канал, зольник, топку, сужающуюся к основанию, воздушный карман, образуемый стенками кожуха и топки, по крайней мере, 4 раздельные камеры с пятью боковыми гранями и основанием, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, дымовую трубу, боковые дымовые каналы, камеры огибаются боковыми дымовыми каналами по периметру, со стороны пятой грани, обращенной к центру, проходит центральный дымовой канал, рассекатель, ребра жесткости для снижения вертикальной нагрузки на камеры с теплоаккумулирующим материалом, колосник, расположенный в нижней части топки, выносные топки и фланец для монтажа газовой горелки, отличающаяся тем, что камеры, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, погружены в топку, основание камер может быть выполнено раздельным, боковые дымовые каналы соединены с центральным дымовым каналом по всей высоте камер, крышка закрывает верхнюю часть кожуха, воздушного кармана и камер, а дымовая труба присоединена к верхним частям боковых обращенных к центру граней камер, заполняемых теплоаккумулирующим материалом, таким образом, что дымовая труба является соосным продолжением центрального дымового канала. При этом камеры, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, выполнены ориентированными вертикально. При этом кожух облицован с трех сторон теплоизолирующим материалом. При этом рассекатель закрывает вход в центральный газовый канал со стороны топки. При этом верхняя часть воздушного кармана соединяется с камерами, заполняемыми теплоаккумулирующим материалом. При этом в топливный канал установлена выносная топка либо на топливный канал установлен фланец для монтажа газовой горелки. При этом облицовочный материал выполнен из природного камня. При этом облицовочный материал выполнен полированным.
Описание заявляемой полезной модели.
Полезная модель представляет собой печь для бани закрытого типа и поясняется чертежами, представленными на фиг. 1 – 4.
Кожух 1 печи выполнен из металла толщиной 1 мм и располагается на ножках 2 толщиной 2 мм. К нему присоединяется топливный канал 4 из металла толщиной минимум 2 мм и зольник 5, располагающийся под топливным каналом 4. Внутри кожуха 1 находится топка 6, отделенная от кожуха 1 воздушным карманом 7 шириной не менее 17 мм для дополнительной экранизации внешнего кожуха 1 от перегрева и снижения интенсивности конвективного потока воздуха. Дно топки 6 представляет собой 2 сужающиеся к основанию стенки, в которое вставлен колосник 14. В топку 6 погружены, по крайней мере, 4 раздельные камеры 8, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, с толщиной стенки не менее 3 мм, выполненные вытянутыми вертикально (высота больше ширины), причем камеры 8 ориентированы основаниями в сторону топки 6. При этом каждая камера 8, заполняемая теплоаккумулирующим материалом, имеет собственное основание. Таким образом, камеры 8, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, погружены в топку 6. Количество камер 8 обусловлено тем, что подача воды на теплоаккумулирующий материал в камерах 8 осуществляется поочередно в каждую камеру, по одной. Между камерами 8, заполняемыми теплоаккумулирующим материалом, находятся дымовые каналы.
Камеры 8, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, имеют по пять боковых граней, разделенных между собой с четырех сторон боковыми дымовыми каналами 10 с параллельными стенками, шириной не менее 20 мм. С пятой боковой грани, обращенной к центру печи, расположен центральный дымовой канал 11, граничащий с остальными камерами 8 и имеющий ширину не менее 100 мм. Причем боковые дымовые каналы 10 огибают камеры 8, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, по периметру и соединены по всей высоте камер 8 с центральным дымовым каналом 11. При этом сверху боковые дымовые каналы 10 ограничены металлическими пластинами, расположенными на уровне верхней границы камер 8, заполняемых теплоаккумулирующим материалом. Со стороны оснований камер 8, заполняемых теплоаккумулирующим материалом, расположен рассекатель 12, закрывающий центральный дымовой канал 11. Рассекатель 12 представляет собой металлическую пластину толщиной не менее 3 мм и закреплен на основаниях камер 8 с теплоаккумулирующим материалом. Рассекатель 12 замедляет движение и перераспределяет направление движения дымовых газов таким образом, что дымовые газы дополнительно прогревают камеры 8 по внешним их сторонам с помощью боковых дымовых каналов 10.
В верхней части камеры 8, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, соединены боковыми гранями, обращенными к центру, с дымовой трубой 9, шириной не менее 115 мм, таким образом, что дымовая труба 9 является соосным продолжением центрального дымового канала 11. Сверху камеры 8, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, соединяются с верхней частью воздушного кармана 7 и ограничиваются крышкой 3, состоящей из двух половинок с ручками для открывания 15. Также крышка 3 закрывает верхнюю часть кожуха 1. Соединение камер 8 и верхней части воздушного кармана 7 позволяет воздуху циркулировать и обеспечивает более равномерное выделение пара во времени.
Топливный канал 4 является не закрытым и может закрываться выносными топками или дверцей, выполненной из любого известного материала, например, стекла. В качестве выносной топки может быть использована любая известная выносная топка. Под топливным каналом 4 располагается зольник 5, выполненный в виде металлического выдвижного ящика. Также топливный канал 4 может опираться на нижний уровень печи либо может быть выполнен навесным.
Снаружи кожух 1 печи с трех сторон облицован теплоизолирующим материалом 16, защищающим от образования жесткого излучения на поверхности металла и дополнительного конвективного потока воздуха, способствующего более быстрому остыванию печи. В качестве теплоизолирующего материала 16 может служить плитка из природного камня, например, змеевика, гранита, талькохлорита, жадеита или мрамора. Теплоизолирующий материал 16 может быть выполнен полированным. При этом облицовка выполнена следующим образом. Теплоизолирующий материал 16 ставится на нижнее основание кожуха 1 и вставляется пазом в несъемную направляющую на кожухе 1. Верхняя часть крепится скобой, устанавливаемой в пазы плитки и фиксируемой краями на кожухе 1. Третий завершающий ряд фиксируется сверху крышкой 3.
В случае необходимости на топливный канал 4 может быть установлен фланец 17 для монтажа газовой горелки. В качестве газовой горелки может быть использована любая известная газовая горелка.
Устройство работает следующим образом. В топке 6 разжигают топливо, например дрова. На первом этапе дымовые газы устремляются вверх по боковым дымовым каналам 10, при этом минуя центральный дымовой канал 11, закрытый рассекателем 12, тем самым осуществляя дополнительное более эффективное прогревание камер 8, заполняемых теплоаккумулирующим материалом. Затем из боковых дымовых каналов 10 дымовые газы попадают в центральный дымовой канал 11 и выходят в дымовую трубу 9.
При открывании крышки на камеры 8, заполняемые теплоаккумулирующим материалом, поочередно «поддается» вода. В контексте данной заявки термин «поддается» означает подачу небольшой порции воды на теплоаккумулирующий материал для образования пара. Таким образом, достигается более долгое сохранение тепла в камерах 8, поскольку камеры 8 остужаются по одной. При этом поскольку камеры 8 выполнены вытянутыми вертикально (высота больше ширины), эффективность парообразования возрастает за счет более долгого контакта воды с теплоаккумулирующим материалом внутри камер 8.
Пар попадает в помещение через воздушный карман 7 за счет соединения пространства между камерами 8, заполняемыми теплоаккумулирующим материалом и крышкой 3 и верхней части воздушного кармана 7. Такая конструкция позволяет получить, например, качественный микропар. Крышка 3 выполняет функцию контроля температуры в помещении таким образом, что открытое положение крышки 3 приводит к более быстрому подъему температуры в помещении.
Таким образом, заявляемая полезная модель имеет улучшенные потребительские свойства, обеспечивает улучшенную защиту кожных покровов от жесткого излучения от металла, дольше поддерживает необходимый температурный режим и уровень влажности в помещении и имеет промышленную применимость.
Фиг. 1. Общий вид печи в разрезе.
Фиг. 2. Разрез по A–A.
Фиг. 3. Разрез по B–B.
Фиг. 4. Вид с лицевой стороны печи с установленным фланцем для монтажа газовой горелки.