Походный тандыр
MARCHING TANDOOR

Изобретение относится к бытовым печам, преимущественно, к печам с открытыми топками, с дополнительными устройствами для варки пищи.
Походный тандыр предназначен для преимущественного использования в сложных условиях эксплуатации - полевых, походных, в том числе в мобильных монтажных и строительных бригадах, в автотранспортных перевозках и может быть использован дачниками рыбаками охотниками в экстремальных тундровых и таежных условиях.
Существует проблема эксплуатации тандыров, предназначенных для ручной переноски в сложных условиях применения, имеющих небольшую толщину раскаленных керамических стенок, снижающих теплоаккумулирующие характеристики тандыров, работающих на открытом воздухе, что приводит к значительной потере тепла в окружающее пространство, при этом их масса остается значительной.
Известен тандыр по патенту на полезную модель РФ №162332 пуб. 10.06.2016 г. МПК F24B 1/02, A47J 37/07
Тандыр содержит металлическую крышку в виде конуса, колосниковую решетку, корпус из теплоаккумулирующего материала с поддувальным отверстием, при этом он расположен на основании, а кладка стен выполнена из огнеупорного шамотного кирпича, укрепленного снаружи стяжными кольцами.
Недостатком данной конструкции является то, что массивный корпус выполнен с вертикальными стенками и не имеет сужения кверху для удержания температуры внутри корпуса, при этом часть тепла рассеивается в атмосферу металлической крышкой, выполненной в виде конуса с большой поверхностью теплоотдачи, что снижает аккумуляцию тепла для качественного приготовления продуктов и приводит к дополнительному расходу сжигаемого топлива.
Конструкция тандыра выполнена с массивным корпусом и составляющими ее металлическими элементами, имеет значительный вес и габариты, что ограничивает его применение в нестационарных условиях эксплуатации.
Известна тандырная печь по патенту CN 204218726 U, 25.03.2015
Тандырная печь, расположенная на основании с колесами, содержит коробку с термоизоляцией, внутренний корпус, термокрышку, емкость с углями, емкости с водой в нижней части внутреннего корпуса. К недостатком конструкции следует отнести следующее: громоздкость конструкции и значительный вес для мобильного перемещения; размещение углей в емкости в виде усеченного конуса с открытыми основаниями и меньшим, обращенным вниз, не обеспечивает необходимое количество продувочного воздуха при его подъеме вверх под действием самотяги, снижая эффективность розжига и устойчивое горение верхних слоев углей;
в процессе приготовления мяса капающий жир поступает в емкости с водой и не исключено частичное попадание жира в емкость с горящими углями, что приводит к загрязнению восходящих паровых потоков жировыми испарениями и дымом с продуктами горения капающего жира, которые соприкасаются с готовящимся мясом, снижая качество приготовленного продукта;
необходимость полной протопки тандырной печи для приготовления небольшого количества мясного продукта;
затруднен контроль степени прожарки.
Наиболее близким техническим решением по количеству общих признаков и достигаемому техническому результату является тандыр (варианты) по патенту на полезную модель РФ №141116 пуб. 27.05.2014, МПК F24B 1/18.
Тандыр содержит корпус с ручками, расширяющийся книзу, выполненный с отъемным днищем, имеющим поддувальные отверстия, установленную сверху корпуса крышку с выпускными отверстиями, колосниковую решетку. Тандыр имеет ряд недостатков:
отъемное днище корпуса с расширяющейся боковой стенкой книзу, а также колосниковая решетка выполнены увеличенного диаметра для повышения эффективности розжига углей, что увеличивает массу и габариты тандыра;
ограниченные возможности для равномерного распределения углей на плоской колосниковой решетке, а также попадание капающего жира на горящие угли приводят к образованию зон с неравномерным горением углей с вспышками пламени и, как следствие, к повышенному их расходу, а также к необходимости, для исключения подгорания продукта, увеличения высоты корпуса и увеличения высоты размещения продукта над углями;
керамический корпус для повышения прочности снабжен стягивающими хомутами и перфорированной обечайкой, установленной с зазором к боковой стенке корпуса, что увеличивает массо-габаритные характеристики тандыра;
керамические стенки корпуса и крышки выполнены без дополнительного слоя теплоизоляции, что приводит к значительному их нагреву и рассеиванию тепла в окружающее пространство, при этом для поддержания необходимой рабочей температуры в процессе запекания продукта увеличивается количество сжигаемых углей за одну протопку, что приводит к увеличению топочной полости и корпуса в целом.
Задачей предлагаемого технического решения является создание компактной, облегченной конструкции походного тандыра с повышенной эффективностью использования тепловой энергии.
Технический результат достигаемый при реализации поставленной задачи выражается в разработке конструкции походного тандыра, обеспечивающей снижение массо-габаритных показателей за счет использования формы корпуса в виде правильной усеченной пирамиды с квадратными основаниями, увеличивая располагаемую площадь для пищи и топлива, а также за счет дополнительного использования лучистой энергии горящего топлива и ограничений выброса тепловой энергии топлива и пищевых продуктов в окружающее пространство, что повышает эффективность использования тепла сжигаемого топлива и общего теплового потока и, как следствие, использование меньшего количества размещаемого топлива, что в конечном итоге способствует снижению габаритов и массы походного тандыра.
Технический результат достигается за счет того, что походный тандыр, содержащий огнеупорный корпус с ручками, расширяющийся книзу, выполненный с отъемным днищем, имеющим поддувальные отверстия, установленную сверху огнеупорного корпуса огнеупорную крышку с выпускными отверстиями, колосниковую решетку, согласно изобретению огнеупорный корпус образован концентрично расположенными внутренней и наружной металлическими стенками между которыми размещен теплоизолирующий слой, при этом наружная стенка выполнена в виде правильной четырехугольной усеченной пирамиды с большим основанием, обращенным вниз, и нанесенным с двух сторон теплоизоляционным покрытием, внутренняя стенка выполнена в виде правильной четырехугольной усеченной пирамиды с большим основанием, обращенным вниз, и сторона направленная на запекаемый продукт, выполнена полированной, при этом отъемное днище выполнено с металлической боковой стенкой в виде правильной четырехугольной усеченной пирамиды с меньшим основанием, обращенным вниз, и металлической нижней стенкой в виде квадрата, а упомянутая колосниковая решетка установлена на отъемное днище и снабжена центрально расположенной емкостью в виде бункера, выполненного из перфорированного металлического листа, предназначенного для сжигания топлива, расположенного между наружной и внутренней стенками бункера, при этом центральная зона бункера остается свободной для размещения части запекаемого продукта, огнеупорная крышка выполнена с концентрично расположенными наружной металлической стенкой в виде правильной четырехугольной усеченной пирамиды с большим основанием, обращенным вниз, и внутренней металлической трубой с замыкающими нижней и верхней металлическими стенками между которыми размещен теплоизолирующий слой.
Целесообразно, чтобы наружная стенка бункера была выполнена квадратной формы в плане в верхней части, выше колосниковой решетки, а в нижней части, расположенной ниже колосниковой решетки, в виде правильной четырехугольной усеченной пирамиды с меньшим основанием, обращенным вниз, при этом верхний край наружной стенки бункера контактирует с внутренней стенкой огнеупорного корпуса, а внутренняя стенка бункера выполнена в виде стакана квадратной формы.
Целесообразно, чтобы походной тандыр был снабжен емкостью с испаряемой водой, установленной на введенные ребра, закрепленные на дне стакана.
Целесообразно, чтобы в походном тандыре в центральной части днища емкости с водой выполнено отверстие по периметру которого закреплена труба с равномерно расположенными отверстиями выше уровня воды.
Целесообразно, чтобы у походного тандыра теплоизолирующий слой был выполнен из вязально-прошивного базальтового огнезащитного материала.
Целесообразно, чтобы у походного тандыра на наружной стенке огнеупорного корпуса с двух ее сторон было нанесено жидкое керамическое теплоизоляционное покрытие.
Целесообразно, чтобы походный тандыр был снабжен четырьмя закрепляющими устройствами, в виде пластин, пересекающихся между собой и расположенных в верхней части внутренней стенки огнеупорного корпуса, при этом две пластины расположены по диагоналям квадрата и опираются своими концами на выполненные опорные уголки, установленные на внутренней стенке огнеупорного корпуса, а две другие пластины расположены по середине квадрата внутренней стенки огнеупорного корпуса и контактирует с ней.
Целесообразно, чтобы походный тандыр был снабжен поворотными заслонками, обеспечивающие перекрытие соответствующих поддувальных и выпускных отверстий.
Целесообразно, чтобы у походного тандыра между нижней металлической стенкой отъемного днища и дном стакана установлена термоаккумулирующая вставка, опирающаяся на введенные опоры, установленные на нижней металлической стенке.
Целесообразно, чтобы походный тандыр был снабжен сферической крышкой, установленной герметично на емкость с испаряемой водой по краям которой образован желоб, а в ее центре выполнено отверстие над которым соосно расположен выполненный козырек с возможностью вертикального его перемещения, при этом между краем отверстия и краем козырька образован регулируемый щелевой зазор.
На фиг. 1 изображен походный тандыр, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3- узел Б фиг. 1; на фиг. 4 - сечение сферической крышки с козырьком и емкости с испаряемой водой.
Походный тандыр содержит огнеупорный корпус 1 с ручками 2, отъемное днище 3 с поддувальными отверстиями 4, установленную сверху огнеупорную крышку 5 с выпускными отверстиями 6, колосниковую решетку 7. Огнеупорный корпус 1 образован концентрично расположенными внутренней 8 и наружной 9 металлическими стенками между которых расположен теплоизолирующий слой 10 из прошивного огнезащитного базальтового материала, например, «ВМБОР». Наружная стенка 9 выполнена в виде правильной четырехугольной усеченной пирамиды с большим основанием, обращенным вниз, и покрыта с двух сторон жидким керамическим теплоизолирующим покрытием 11, например, «ТЕПЛОТОР», обладающим высокими теплоизолирующими свойствами. Внутренняя металлическая стенка 8 выполнена в виде правильной четырехугольной усеченной пирамиды с большим основанием, обращенным вниз. Полированная поверхность внутренней стенки 8 выполнена в виде экрана, направленного на запекаемый продукт 12 и отражает инфракрасное излучение, а также конвективные потоки от раскаленного топлива, например, древесного угля - наиболее часто используемого биотоплива наряду с древесными брусками, сучьями, щепой, которые могут быть использованы в походных условиях, способствуя формированию мощного теплового потока, воздействующего равномерно по всей поверхности на запекаемый продукт 12, а также приводит к снижению тепловых потерь через огнеупорный корпус 1. Отъемное днище 3 выполнено с боковой металлической стенкой 13 в виде правильной четырехугольной усеченной пирамиды с меньшим основанием, обращенным вниз, и металлической нижней стенкой 14 в виде квадрата, закрепленной по периметру нижнего основания. На отъемном днище 3 установлена колосниковая решетка 7, которая снабжена бункером 15, выполненным из перфорированного металлического листа, закрепленного в ее центральной части для сжигания углей, расположенных в периферийной зоне 16 бункера 15. Центральная зона 17 остается свободной для размещения части запекаемого продукта 12. Огнеупорная крышка 5 выполнена с концентрично расположенными наружной металлической стенкой 18 в виде правильной четырехугольной усеченной пирамиды с большим основанием, обращенным вниз, и внутренней металлической трубой 19 с замыкающими нижней 20 и верхней 21 металлическими стенками. Между перечисленными стенками 18,20,21 и трубой 19 сформирован теплоизолирующий слой 22 из прошивного огнезащитного базальтового материала, например, «ВМБОР».
Для равномерного распределения тепловых потоков бункер 15 выше колосниковой решетки 7 выполнен с наружной стенкой 23 квадратной формы в плане, примыкающей верхнем краем 24 к внутренней металлической стенке 8 огнеупорного корпуса 1, а ниже колосниковой решетки 7 выполнен с наружной стенкой 25 в виде правильной четырехугольной усеченной пирамиды с меньшим основанием, обращенным вниз, при этом внутренняя стенка 26 бункера 15 выполнена в виде стакана квадратной формы.
Для интенсификации процесса переноса лучистой энергии горящего топлива и обеспечения равномерного распределения тепловой энергии по поверхности запекаемого продукта, в нижней части центральной зоны 17 установлена емкость 27 с испаряемой водой на опорные ребра 28, закрепленные на дне 29 стакана, что повышает излучательную способность топочной полости огнеупорного корпуса 1 и отъемного днища 3 под воздействием паров воды (А.П. Баскаков. Теплотехника М. Энергоатомиздат. 1991 г. Стр. 95-97).
В центральной части днища 30 емкости 27 с испаряемой водой закреплена труба 31 с равномерно распределенными отверстиями 32 по ее периметру, расположенными выше уровня воды для подачи дополнительных тепловых потоков от нагретых элементов конструкции в полость расположения запекаемого продукта 12.
Выполнение верхнего и нижнего основания внутренней стенки 8 квадратной формы увеличивают площадь каждого из оснований в 1.27 раза по сравнению с круглыми при одинаковых габаритах, то есть при одинаковых размерах стороны квадрата и диаметра круга, что в конечном итоге, создают условия для снижения габаритов походного тандыра по сравнения с ближайшим аналогом путем сокращения размеров оснований огнеупорного корпуса 1.
Закрепляющиеся устройства 33 в виде пластин, которые пересекаются между собой, расположены в верхней части внутренней стенки 8 огнеупорного корпуса 1, при этом две пластины расположены по диагоналям квадрата и опираются своими концами на опорные уголки 34, установленные на внутренней стенке 8, а две другие пластины расположены по середине квадрата внутренней стенки 8 и концы пластин контактирует с ней. Для плавной регулировки тепловых потоков равномерно воздействующих на запекаемый продукт 12 поддувальные отверстия 4 и выпускные отверстия 6 снабжены соответствующими поворотными заслонками поддувальной 35 и выпускной 36. Между нижней металлической стенкой 14 отъемного днища 3 и дном 29 с внутренней стенкой 26 в виде стакана установлена теплоаккумулирующая вставка 37 (например из талькохлорита), опирающаяся на опоры 38, установленные на нижней стенке 14.
Для исключения контактов элементов конструкции с опорной поверхностью на отъемном днище 3 закреплены опорные ножки 39, а для удобства использования огнеупорная крышка 5 снабжена поворотной ручкой 40, которая складывается в горизонтальное положение при установке, в необходимых случаях стандартной емкости (на чертеже не показана), на опорные ребра 41 для подогрева отходящими газами. Походный тандыр также снабжен шампурами 42 для вертикального закрепления продукта 12.
В случае термической обработки в походном тандыре жирного мяса и исключения отрицательного воздействия капающего жира, образующего при горении канцерогенные вещества, на емкость 27 устанавливается сферическая крышка 43. По краям крышки 43 образован желоб 44 для сбора стекающего жира. В центре сферической крышки 43 выполнено отверстие 45 для выпуска паров, образованных при кипении воды в емкости 27. Сверху над отверстием 45 соосно установлен вертикально перемещаемый козырек 46, используя элементы привода (на черт, не показаны), при этом между краем отверстия и краем козырька образован регулируемый щелевой зазор 47.
Работа походного тандыра осуществляется следующим образом: проводится подготовка к розжигу углей на отъемном днище 3 с опорными ножками 39 и с колосниковой решеткой 7, расположенных в периферийной зоне 16 между наружными 23, 25 и внутренней 26 стенками бункера 15. Поддувальные отверстия 4 посредством поддувальных заслонок 35 оставляют открытыми. Центральная зона 17 бункера 15 остается свободной, в которую на опорные ребра 28, устанавливается емкость 27 с водой. Угли поджигают, а так как в бункере 15 доступ воздуха в зону горения происходит со всех сторон и, благодаря перфорированным поверхностям, в том числе с наклонной стенкой 25, создаются условия для быстрого розжига углей с эффективным поддержанием горения углей. На отъемное днище 3 с частично прогоревшими углями (не содержат языков пламени и отсутствует дым) устанавливается огнеупорный корпус 1 посредством ручек 3. Процесс подготовки походного тандыра для запекания продукта 12 ускоряется тем, что не требуется длительный прогрев стенок огнеупорного корпуса 1 с термоизоляцией 10 и 11 для эффективной работы тандыра. Растопка походного тандыра может проводиться в том числе и дровами, размещаемыми в центральной зоне 17 бункера 15, которые медленно оседают, образуя угли, и их далее перемещают щипцами в периферийную зону 16 и используют по назначению. Далее через открытое верхнее основание внутренней стенки 8 огнеупорного корпуса 1 на опорные уголки 34 устанавливаются закрепляющие устройства 33, соединенные между собой с навешенным продуктом 12 на шампурах 42. Часть навешенного продукта 12 размещается в центральной зоне 17 бункера 15 ниже колосниковой решетки 7, увеличивая полезный объем походного тандыра, что снижает его массо-габаритные показатели. В начале процесса запекания огнеупорная крышка 5 не устанавливается, а поддувальные заслонки 35 полностью открыты для подачи приточного воздуха через поддувальные отверстия 4. Водяные пары, образуемые при испарении воды в емкости 27, попадая на холодный запекаемый продукт 12 конденсируются на его поверхности, при этом выделяется тепло, которое способствует прогреванию внутренних частей продукта 12. Соки навешенных продуктов 12 капают в емкость с испаряемой водой 27, исключая их загорание. При запекании мяса жирных сортов устанавливается сферическая крышка 43 на емкость 27 с водой, жир стекает по козырьку 46, не попадая в отверстие 45 для выпуска паров, а также по самой сферической крышке 43 в приемный желоб 44. Капающий жир не подгорает, так как температура стенки сферической крышки 43 близка к температуре пара омывающую ее стенку. Регулируемый щелевой зазор 47 посредством вертикального перемещения козырька 46 увеличивает или уменьшает площадь проходного сечения для перемещения паров из емкости 27 в топочную полость огнеупорного корпуса 1 с возможностью поддержания паров необходимой концентрации и, как следствие, повышение излучательной способности топочной полости огнеупорного корпуса 1 в зависимости от количества и вида запекаемого продукта 12, а также атмосферных условий. Режим предварительного запекания продолжается 8-10 минут, при этом на поверхности продукта 12 образуется корочка, препятствующая частичному вытеканию полезных соков. Далее устанавливается огнеупорная крышка 5 с теплоизоляцией 22 и выпускной заслонкой 36 с прикрытыми выпускными отверстиями 6, посредством поддувальных заслонок 35, расположенных на отъемном днище 3, прикрываются поддувальные отверстия 4.
Процесс запекания в походном тандыре заключается в следующим: регулируемые конвективные потоки при горении углей под действием самотяги поднимаются вверх, омывая равномерно запекаемый продукт 12. Для повышения конвективной составляющей теплового потока, воздействующего на запекаемый продукт 12 часть теплового потока от нагретых элементов конструкции по трубе 31, закрепленной в центральной части днища 30 емкости 27 с испаряемой водой, по отверстиям 32, поступает для дополнительного воздействия на запекаемый продукт 12. Кроме того, для дополнительной и равномерной термообработки запекаемого продукта 12 на внутренние выступы 38 устанавливается теплоаккумулирующая вставка 37, которая отдает тепло медленно и равномерно. Тепловые потоки от вставки 37, перемещаясь по трубе 31, отдают тепло через отверстия 32 в полость размещения навешенного продукта 12, продлевая время для термической обработки и приготовления дополнительного количества продукта независимо от интенсивности горения углей. Тепловое излучение углей и водяных паров в топочной полости огнеупорного корпуса 1 и отъемного днища 3 увеличивают лучистую составляющую общего теплового потока, воздействующего на запекаемый продукт 12, что сокращает время его приготовления и повышает качество термической обработки, обеспечивая равномерность запекания без подгорания и сохранения соков внутри продукта.
Восходящие тепловые потоки отражаются полированной поверхностью внутренней стенки 8, выполняющей функцию экрана, направляя тепловые потоки на запекаемый продукт 12, при этом снижаются потери тепла через стенки огнеупорного корпуса 1 походного тандыра. Отработанные тепловые потоки поступают в трубу 19 огнеупорной крышки 5 с термоизоляцией 22 и через регулируемые отверстия 6 посредством выпускной заслонки 36 с остаточной температурой поступают для нагрева, при необходимости, стандартной емкости (на чертеже не показана), установленной на опорные ребра 41 огнеупорной крышки 5, при этом поворотная ручка 40 переводится в горизонтальное положение.
Такой режим запекания способствует формированию мощного равномерного теплового поля, воздействующего по всей поверхности и глубине навешанных продуктов, например, шашлыка. Время запекания и степень прожарки определяется опытным путем и регулируется подачей воздуха и газов посредством заслонок 35, 36, составляя 15-25 минут в зависимости от размера кусков мяса и его сорта, при этом сохраняется сочность и высокое качество - цвет, запах, вкус. Эффективная теплоизоляция огнеупорного корпуса 1 и огнеупорной крышки 5 сохраняет возможность поддерживать необходимую температуру внутри огнеупорного корпуса 1 длительное время при минимальном горении углей с точной регулировкой посредством заслонок 35,36, что дает возможность проводить работу тандыра в режиме тления углей для тушения и томления продуктов.
В походном тандыре предусмотрена возможность копчения продуктов (мяса, рыбы). Для этого под днище 30 емкости с испаряемой водой 27 на дно 29 стакана насыпается небольшое количество увлажненной щепы и в режиме ее медленного тления образованный коптильный дым через трубу 31 и верхние отверстия 32 поступает для копчения продукта 12 во внутреннюю полость огнеупорного корпуса 1.
Кроме прямого назначения, походный тандыр может быть использован как обогревающая печь, для чего растапливается как указано выше, при этом центральная зона 17 бункера 15 заполняется материалом с высокой теплоемкостью, например, камнем из талькохлорита. После нагрева камней зола и не сгоревшие угли из зоны 16 бункера 15 удаляются через дверку (на чертеже не показана). После этих операций походный тандыр устанавливают в обогреваемый объект. Под действием самотяги восходящие тепловые потоки нагретых камней талькохлорита длительное время через регулируемую заслонку 36 поступают для отопления обогреваемого объекта.
Таким образом, совокупность конструктивных особенностей, а именно, дополнительная площадь квадратных оснований огнеупорного корпуса обеспечивает возможность снижения размеров оснований и огнеупорного корпуса, а также за счет организации процесса эффективного горения топлива с меньшим его количеством, путем одновременного воздействия на запекаемый продукт 12 излучающих и конвективных тепловых потоков, а также аккумулированного тепла. При этом количество запекаемого продукта может быть увеличено посредством расположения части закрепляющих устройств по диагоналям квадрата верхнего основания внутренней стенки 8, а также посредством расположения нижней части шампура 42 с продуктом 12 ниже колосниковой решетки 7 внутри отъемного днища 3.
Технический результат подтвержден успешными испытаниями опытного образца походного тандыра в сложных условиях эксплуатации, в том числе при отрицательных температурах окружающего воздуха и атмосферных осадках.