КАМИН

Полезная модель относится к открытым топочным системам, а именно к каминам и мангалам.
Известны аналоги - камины - RU 2645020, RU 2099641, RU 2402716, каждый из которых имеет зуб, выполненный в виде наклона задней стенки камина в сторону портала камина, и дымовую полку, расположенную над зубом.
Недостатком аналогов является низкая эффективность удаления продуктов горения, что обусловлено следующими процессами. Горячие газы, поднимаясь вверх, резко теряют свою скорость за горизонтальной дымовой полкой, так как в этом месте объем камеры увеличивается. Заполняя весь объем дымосборника, газы закручиваются над дымовой полкой и создают встречный поток. Вследствие этого выпадает сажа на дымовой полке. Сажу необходимо периодически убирать. А самое главное увеличивается вероятность задымления помещения из-за нестабильного движения дымовых газов над каминным зубом.
Известен аналог - камин - источник из сети Интернет - https://siouxcityjournal.com/advertorial/siouxland_homes/build-a-fireplace-thats-not-smoky/article_95cb8dd9-d592-50b4-9cd9-362ed7ab5502.html, принятый в качестве прототипа, содержащий первый зуб, выполненный в виде наклона задней стенки камина в сторону портала камина, и расположенный над первым зубом второй зуб, выполненный в виде наклона задней стенки камина в противоположном направлении, переходящий в стенку дымохода.
Прототип более совершенен по сравнению с аналогами, однако тоже обладает недостатками. Первым недостатком является низкая эффективность дымоудаления. Большой угол наклона передней стенки отрицательно сказывается на эффективности дымоудаления. У прототипа он ориентировочно 25…30 градусов. Это создает завихрение дыма в области первого зуба и попадание части дыма в помещение. Вторым недостатком аналога является недолговечность устройства камина. Это обусловлено тем, что уклоны первого зуба и второго зуба выполнены механической обработкой кирпичей под углом. При такой кладке кирпич к огню обращен обработанной стороной - срезом, что приводит к скорому разрушению кирпича из-за удаления на срезе защитного глянцевого слоя. Температура горения в этом месте топки достигает высоких значений. Третьим недостатком является низкая технологичность изготовления камина. Описанную выше обработку кирпичей для получения уклона зуба обычно осуществляют вручную. Сложность такой работы заключается в том, что обработать все кирпичи необходимо под одним углом, что является трудоемким процессом. Дополнительно в прототипе устанавливается защитный металлический кожух, что также повышает трудоемкость, ведь его необходимо изготовить, правильно смонтировать, предусмотрев для этого средства крепления.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в исключении недостатков прототипа и создания устройства камина, обеспечивающего высокую эффективность удаления продуктов горения, включающих дым и сажу.
Технический результат достигается в камине, который содержит первый зуб, выполненный в виде наклона задней стенки камина в сторону портала камина, и расположенный над первым зубом второй зуб, выполненный в виде наклона задней стенки камина в противоположном направлении, переходящий в стенку дымохода, первый зуб перекрыт одним рядом кирпичей, направленных тычком в сторону портала, кирпичи первого зуба расположены под углом наклона задней стенки, первый зуб заканчивается горизонтальной полкой, за которой начинается второй зуб, первый зуб имеет наклон 11…15° относительно вертикали и заканчивается выше перекрытия портала, второй зуб имеет наклон 20…24° относительно вертикали.
На фиг. 1 изображен общий вид камина.
Камин содержит первый зуб 1, как показано на фиг. 1, выполненный в виде наклона задней стенки камина в сторону портала 2 камина, и расположенный над первым зубом 1 второй зуб 3, выполненный в виде наклона задней стенки камина в противоположном направлении, переходящий в стенку 4 дымохода (трубы) 5, первый зуб 1 перекрыт одним рядом кирпичей, направленных тычком в сторону портала 2, кирпичи первого зуба расположены под углом α наклона задней стенки, первый зуб заканчивается горизонтальной полкой 6, за которой начинается второй зуб 3, первый зуб 1 имеет наклон α=11…15° относительно вертикали и заканчивается на a=5 см выше перекрытия портала 2, второй зуб 3 имеет наклон β=20…24° относительно вертикали.
2
1
Рассмотрим пример конкретной реализации камина. Камин рассчитан на помещение площадью 25 м. Камин кладут кирпичом. Всю топочную (внутреннюю) часть камина выкладывают шамотным кирпичом на огнеупорную смесь, что повышает теплоизлучение за счет высокой теплоемкости кирпичей и увеличивает срок эксплуатации. Первый зуб 1 начинается на высоте h=1/4 вертикального размера H топки. Сначала выкладывают дно камина 7. Нижнюю часть 8 задней стенки кладут вертикально на высоту трех кирпичей. Начиная с четвертого ряда, кирпичи на задней стенке топочной камеры располагают под углом α и заканчивают горизонтальной полкой 6. При таком способе кладки кирпич остается целый, лицевая сторона кирпича сохраняет свою глянцевую гладкую поверхность, что повышает долговечность кладки и исключает задерживание сажи на поверхности. При срезании кирпича, как в прототипе, сажа осаждается на шероховатой поверхности среза. Далее выкладывают второй зуб 3, располагая кирпичи длинной стороной вдоль стенки. Ширина портала 2 составляет 770 мм, высота 560 мм, глубина топливника L=640 мм, ширина первого зуба 770 мм, ширина дымовой полки 6 770 мм, глубина дымовой полки 6 260 мм, высота первого зуба 1 от дна 7 до дымовой полки 6 H=660 мм, высота второго зуба 3 от дымовой полки 6 560 мм, α=15°, β=23,5°, сечение дымохода 5 имеет квадратную форму с размерами 270×270 мм.
2
1
Другой пример камина, рассчитанный на помещение площадью 30 м, имеет размеры: ширина портала 2 составляет 900 мм, высота 630 мм, глубина топливника L=640 мм, ширина первого зуба 900 мм, ширина дымовой полки 6 900 мм, глубина дымовой полки 6 составляет 260 мм, высота первого зуба 1 от дна 7 до дымовой полки 6 H=730 мм, высота второго зуба 3 от дымовой полки 6 600 мм, α=13°, β=22°, сечение дымохода 5 имеет квадратную форму с размерами 270×270 мм.
2
1
Другой пример камина, рассчитанный на помещение площадью 40 м, имеет размеры: ширина портала 2 составляет 1140 мм, высота 700 мм, глубина топливника L=640 мм, ширина первого зуба 1140 мм, ширина дымовой полки 6 1140 мм, глубина дымовой полки 6 составляет 260 мм, высота первого зуба 1 от дна 7 до дымовой полки 6 H=800 мм, высота второго зуба 3 от дымовой полки 6 650 мм, α=11°, β=20°, сечение дымохода 5 имеет квадратную форму с размерами 270×400 мм.
Уменьшение угла α до α=10° и менее в перечисленных вариантах приводит к уменьшению тяги и возникновению режимов горения, при которых часть дыма попадает в помещение. Увеличение угла α до α=16° и более в перечисленных вариантах приводит к завихрению потока дыма и возникновению режимов горения, при которых часть дыма попадает в помещение. Уменьшение угла β до β=20° и менее в перечисленных вариантах приводит к уменьшению тяги и возникновению режимов горения, при которых часть дыма попадает в помещение. Увеличение угла β до β=24° и более в перечисленных вариантах приводит к увеличению сопротивления дымохода и возникновению режимов горения, особенно при интенсивном дымообразовании, при которых часть дыма не уходит через дымоход и возвращается в помещение. Выполнение зуба 1 и зуба 3 не одним рядом возможно только аналогично устройству-прототипу. Этот вариант не обеспечивает достижение технического результата по причине скопления сажи на поверхности среза кирпичей и значительного снижения долговечности кладки, что является недопустимым при эксплуатации. Установка дополнительных защитных экранов при этом значительно повышает трудоемкость и материалоемкость изготовления и не гарантирует надежную защиту кирпича. Важным критерием является то, что первый зуб 1 заканчивается выше перекрытия портала 2, что обеспечивает подсос холодного воздуха в верхней части портала 2, который исключает попадание дыма через этот участок в помещение.
Рассмотрим пример работы камина. Поток горячих газов при топке поднимается вдоль двух наклонных плоскостей сначала дымового зуба 1, затем дымового зуба 3. При этом газы в дымовой камере практически не перемешиваются, а их смешивание происходит в самой трубе 5 камина. Получая первоначальную скорость, горячие газы ускоряются, проходя вдоль наклона первого зуба 1. Заужение топочной камеры создает зону низкого давления в самом узком месте топки на уровне дымовой полки 6. Здесь давление газа меньше, чем на уровне дна 7 камина, это и создает ускорение движению горячих газов. Благодаря тому, что второй зуб 3 перекрывает зону турбулентности над дымовой полкой 6, поток горячих газов притягивается к плоскости второго зуба 3, продолжая получать ускорение от поступающего холодного воздуха. Дым на высокой скорости заходит в трубу 5, при этом эффективно удаляются все продукты сгорания, в том числе и сажа. Поднимаясь вверх, поток горячих газов повторяет изгиб перехода от первого 1 ко второму 3 зубу и направляется в противоположную сторону от портала 2. Это создает дополнительный подсос воздуха в верхней части портала 2, тем самым снижая риски дымления камина. Отсутствие зоны турбулентности над дымовой полкой 6 избавляет от необходимости периодически вычищать оседающую на нее сажу, так как все продукты сгорания вылетают в дымоход 5.
Описанное устройство позволяет выполнить камин без колосниковой решетки, что еще больше упрощает его обслуживание, так как этим исключается необходимость вычищать золу из-под решетки. Колосниковая решетка применяется в закрытых дверками топках, с открытым порталом топливо снабжается кислородом в достаточном для горения объеме. Благодаря указанным признакам имеется возможность готовить шашлыки и блюда, готовящиеся на гриле. Для удобства в камине устанавливают освещение, что позволяет контролировать степень прожарки шашлыка и продуктов, готовящихся на гриле.