УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ВОЗДУХА ДЛЯ ГОРЕНИЯ
DEVICE FOR CONTROLLING COMBUSTION AIR SUPPLY

Область техники
Изобретение относится к устройству регулирования подачи воздуха для горения в печи для твердого топлива, имеющей подвод первичного воздуха и подвод вторичного воздуха, по ограничительной части первого пункта формулы изобретения.
Уровень техники
В печах для твердого топлива, которые работают на древесине или угле, подвод необходимого для сгорания воздуха обычно производится посредством подвода первичного воздуха и подвода вторичного воздуха. При этом первичный воздух, который требуется для разогрева и при сжигании угля, подводится к камере сгорания печи в нижней области, т.е. через колосниковую решетку. В противоположность этому при сжигании древесины после фазы разогревания, в которой воздух для сгорания подводится через подвод первичного воздуха и подвод вторичного воздуха, воздух для горения подается только лишь через подвод вторичного воздуха в верхнюю область камеры сгорания.
Как правило, регулировка подачи первичного воздуха и подачи вторичного воздуха производилась вручную. Однако недостаток этого вида регулирования состоит в том, что регулировка производится только на основании опыта и по ощущениям. Кроме того, она очень трудоемка, так как приходится снова и снова проводить корректировку в зависимости от степени сгорания.
Оптимального сгорания таким способом не достичь. Поэтому в наше время имеются самые различные виды устройств регулирования подачи воздуха, чтобы оптимизировать сгорание твердого топлива, такого как древесина или уголь.
Так, из патентного документа DE 202010003329 U1 известна топка для твердого топлива, которая имеет регулировочное устройство для притока первичного воздуха и регулировочное устройство для притока вторичного воздуха, которые оба управляются посредством системы соединительных тяг и рычагов, связанной с исполнительным устройством.
Недостатком такого решения является то, что в нем используется дорогостоящая и сложная конструкция регулировочного устройства и, таким образом, также и всей твердотопливной топки.
В патентном документе ЕР 2221534 А2 описана печь-камин с регулированием подачи воздуха. Для регулировки количества первичного воздуха и вторичного воздуха каждый из соответствующих воздушных каналов, ведущих в камеру сгорания, закрывают в большей или меньшей степени посредством выполненного с возможностью поворота диска-регулятора, в котором расположены отверстия разной геометрической формы.
Наряду с недостатком, заключающимся в сложности и высоких конструкционных затрат, также имеющим место при этом варианте осуществления, еще одним недостатком является то, что устанавливать количество проходящего воздуха можно только ступенчато, в пределах поперечных сечений, получаемых за счет разных геометрических форм отверстий в диске регулятора.
Еще одна возможность регулирования подачи воздуха для горения посредством подвода первичного или вторичного воздуха в камеру сгорания печи представлена в патентном документе ЕР 2096356 А2. Это решение обходится только одним механизмом регулирования, состоящим из температурного датчика и регулятора расхода, однако для него требуются отдельный клапанный механизм для подвода первичного воздуха и отдельный клапанный механизм для подвода вторичного воздуха. Дополнительно имеются еще отдельные запорные элементы, на которые необходимо воздействовать независимо от механизма регулирования, чтобы перекрывать ненужную подачу воздуха.
Несмотря на уже имеющееся упрощение, поскольку требуется только один механизм регулирования, осуществление все же остается очень дорогостоящим.
К удорожанию производства и усложнению приводит в особенности тот факт, что все эти приведенные выше устройства регулирования подачи воздуха комбинируются с печью. Еще одним недостатком, сопровождающим это и относящимся ко всем вышеупомянутым конструктивным исполнениям, является отсутствие возможности дооборудования.
Раскрытие изобретения
В основе данного изобретения лежит проблема разработки такого устройства регулирования подачи воздуха для горения к твердотопливной печи, имеющей подвод первичного воздуха и подвод вторичного воздуха, в котором возможно бесступенчатое регулирование подачи воздуха в линии подвода первичного или вторичного воздуха. Конструкция и производство должны быть как можно более простыми и позволять проводить дооборудование печей, имеющих подвод первичного и вторичного воздуха.
Согласно изобретению проблема решена за счет того, что между печью и подводом воздуха для горения расположен корпус, имеющий внутреннюю вставку в форме горшка, которая снабжена радиальными отверстиями, связанными либо с подводом первичного воздуха, либо с подводом вторичного воздуха печи, с проходным сечением, бесступенчато изменяемым посредством балансира, установленного с возможностью поворота, угол поворота которого ограничен одним или несколькими упорами, причем балансир выполнен с возможностью приведения в действие посредством приводного узла, который в свою очередь выполнен с возможностью управления посредством блока управления.
Тем самым найдено решение, которое устраняет вышеназванные недостатки уровня техники. Благодаря использованию балансира получается очень простое решение, которое обходится без дополнительных механических регулировочных устройств, таких как запорные элементы, системы тяг и рычагов и т.п.
В результате того, что печь больше не должна вмещать сложные детали для регулировки, одновременно также упрощается конструкция печи и в ней больше не требуется большого дополнительного монтажного пространства.
Возможный предпочтительный вариант осуществления изобретения следует из другого пункта формулы изобретения. Находящиеся в корпусе отверстия, обычно закрытые, которые могут действовать в качестве байпаса, позволяют, если это желательно, подавать добавочный воздух в линию подвода первичного и/или вторичного воздуха в обход устройства регулирования подачи воздуха для горения. Тем самым достигают постоянного наличия минимальной тяги в дымовой трубе, чтобы предотвращать опасность накопления опасных газов.
Краткое описание чертежей
Пример осуществления устройства согласно изобретению регулирования подачи воздуха для горения подробно описывается ниже на примере варианта осуществления.
Показаны:
фиг. 1 - вид на входную сторону согласно изобретению устройства регулирования подачи воздуха для горения согласно изобретению в аксонометрическом изображении,
фиг. 2 - вид на выходную сторону устройства регулирования подачи воздуха для горения согласно изобретению в аксонометрическом изображении,
фиг. 3 - вид устройства регулирования подачи воздуха для горения согласно изобретению,
фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3 при закрытом положении устройства регулирования подачи воздуха для горения,
фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 3 при открытом положении устройства регулирования подачи воздуха для горения,
фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 3 при регулировании подачи воздуха для
горения в линии подвода первичного воздуха,
фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 3 при регулировании подачи воздуха для горения в линии подвода вторичного воздуха.
Осуществление изобретения
Как видно на фиг. 1 и 3, устройство согласно изобретению для регулирования подачи воздуха для горения имеет корпус 1, снабженный со стороны входа бортиком 2, который предоставляет возможность подключения непоказанного гибкого воздушного шланга для подвода воздуха, необходимого для сгорания, если он отбирается не из того помещения, где установлен корпус. На входной стороне корпуса 1 укреплена насадка 11 в форме корзинки, положение которой зафиксировано, например, посредством байонетного затвора 12. Во внутренней части насадки 11 расположен узел 13 привода, более подробно описанный ниже (фиг. 5). Сквозь шлицы 14 возможно прохождение необходимого для сгорания воздуха через корпус 1 в направлении, показанном стрелкой 3.
На стороне выхода корпус 1 имеет фланец 4, посредством которого устройство для регулирования подачи воздуха для горения соединяется с печью, также не представленной, рассчитанной на сжигание твердого топлива, такого как древесина и/или уголь, и для этой цели, имеющей в отверстии для впуска воздуха, предназначенного для горения, разделение подвода воздуха для горения пополам, в данном варианте осуществления - разделение на подвод первичного воздуха с одной стороны и подвод вторичного воздуха  с другой стороны.
В корпусе 1 находится вставка 5 в форме горшка, которая открыта в направлении входной стороны корпуса 1 и, помимо этого, отделяет входную сторону от выходной стороны (фиг. 2). При этом в случае изготовления в виде пластмассовой детали благоприятным оказывается выполнение корпуса 1 и вставки 5 как единого целого, как показано в этом варианте осуществления. Посредством промежуточных перемычек 6 внутренняя стенка корпуса 1 соединена с внешней стенкой вставки 5 и, таким образом, продолжает в корпусе 1 разделение подвода воздуха для горения, имеющееся в отверстии для впуска воздуха, на подвод 7 первичного воздуха с одной стороны и подвод 8 вторичного воздуха с другой стороны. Входная сторона корпуса 1 посредством отверстия 9 в боковой поверхности вставки 5 соединена благоприятным в отношении аэродинамики образом с подводом 7 первичного воздуха на стороне выхода, а посредством отверстия 10, также находящегося в боковой поверхности вставки, - с подводом 8 вторичного воздуха на стороне выхода.
Дно вставки 5 в форме горшка имеет центральное отверстие, которое определено как место 15 опоры подшипника для оси 16, служащей центром вращения для укрепленного на ней балансира 17. Как хорошо видно на фиг. 4 и 5, радиус балансира 17 установлен таким образом, что балансир 17 своей внешней боковой поверхностью скользит по внутренней стенке вставки 5.
При этом длина дуги боковой поверхности балансира 17 рассчитана так, что это дает возможность, с одной стороны, полностью закрывать оба отверстия 9 и 10 (фиг. 4), но, с другой стороны, также почти полностью открывать их (фиг. 5). Необходимая для этого область поворота балансира 17 определяется ребром 18, находящимся на внутренней стороне балансира 17, и упором 19, находящимся на насадке 11.
Для приведения балансира 17 в желаемое положение служит уже упомянутый выше узел 13 привода, укрепленный внутри насадки 11. В узле привода производится вращательное движение, передаваемое на захват 20, который расположен концентрично относительно оси 16 и включает в себя находящуюся на оси 16 ответную деталь 21, так что возможен поворот балансира 17 в желаемое положение.
Электронный блок управления 23, который в этом варианте осуществления укреплен на корпусе 1 посредством крепления 22, управляет узлом 13 привода посредством кабелей, не показанных из соображений наглядности. При этом управление производится на основании данных, полученных от датчиков, здесь стоит упомянуть, например, дверной контактный выключатель, датчик учета температуры корпуса печи и температурный датчик отходящего газа,  которые обрабатываются в электронном блоке 23 управления.
Дополнительно устройство регулирования подачи воздуха для горения согласно изобретению в этом варианте осуществления предоставляет возможность подвода добавочного воздуха в линию подвода первичного воздуха и/или вторичного воздуха в обход регулируемой подачи воздуха. Для этого фланец 4 имеет, как видно на фиг. 5, несколько закрытых отверстий 24 в области подвода 7 первичного воздуха и подвода 8 вторичного воздуха, которые должны открываться в разном количестве и в разных сочетаниях в зависимости от исполнения подсоединенной печи. При его изготовлении в виде пластмассовых деталей, как описывалось выше, это удобно сделать при помощи тонкого слоя пластмассы, который можно выломать. В случае необходимости возможно повторное закрытие отверстий 24, например, посредством не показанной пробки.
Принцип действия устройства согласно изобретению для регулирования подачи воздуха для горения, описанного в этом варианте осуществления, показан ниже.
На фиг. 4 устройство для регулирования подачи воздуха для горения показано в закрытом положении, т.е. в нерабочем положении. Когда печь наполнена выбранным горючим материалом, о чем сигнализирует дверной датчик, начинается фаза разогревания. Электронный блок управления 23 посредством узла 13 привода поворачивает балансир 17 до тех пор, пока не откроются оба отверстия 9 и 10, как представлено на фиг. 5.
С окончанием фазы разогревания, которая определяется, как правило, по меньшей мере, достижением заданной температуры отходящих газов и температуры корпуса печи, начинается фаза регулирования.
При использовании в качестве топлива угля регулируют подачу воздуха для горения на подвод 7 первичного воздуха. Балансир 17 поворачивают настолько, что поперечное сечение отверстия 9 открыто для подвода 7 первичного воздуха, а отверстие 10 закрыто для подвода вторичного воздуха 9 (фиг. 6). При этом гарантируется, что и при изменении проходного сечения отверстия подвода 7 первичного воздуха, вследствие изменения положения балансира 17 в результате регулировки отверстие 10 для подвода 8 вторичного воздуха остается закрытым балансиром 17.
При использовании в качестве топлива древесины, напротив, регулируют подачу воздуха для горения на подвод 8 вторичного воздуха. Балансир 17 поворачивают настолько, что поперечное сечение отверстия 10 открыто для подвода 8 вторичного воздуха, а отверстие 9 закрыто для подвода 7 первичного воздуха (фиг. 7). Конечно, и в этом случае также гарантируется, что при изменении проходного сечения отверстия подвода вторичного воздуха 7, вследствие изменения положения балансира 17 в результате регулировки отверстие 9 для подвода вторичного воздуха 9 остается закрытым балансиром 17.
С окончанием фазы регулирования устройство для регулирования подачи воздуха для горения приходит в показанное на фиг. 4 нерабочее положение. Балансиром 17 закрываются оба отверстия 9 и 10.
Обозначения:
1 корпус
2 бортик
3 стрелки направления
4 фланец
5 вставка
6 промежуточная перемычка
7 подвод первичного воздуха
8 подвод вторичного воздуха
9 отверстие (первичный воздух)
10 отверстие (вторичный воздух)
11 насадка
12 байонетный затвор
13 узел привода
14 шлиц
15 место опоры подшипника
16 ось
17 балансир
18 ребро
19 упор
20 захват
21 ответная деталь
22 крепление
23 блок управления
24 отверстие