ОТОПИТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области отопления, а именно к конструкции устройств, предназначенных для отопления бытовых, технических и промышленных помещений, например, гаражей, станций технического обслуживания, заводских цехов и т.д. Указанная отопительная печь работает на жидких углеводородах, таких как дизельное топливо, отработанное масло различных двигателей внутреннего сгорания и трансмиссионное масло, растительное масло и т.д.
Уровень техники
Известно множество технических решений, применяемых для отопления помещений.
Из уровня техники известна отопительная печь (см. RU 12721 U1, F24C 13/00, опубл. 27.01.2000), содержащая теплообменник, корпус, внутри которого размещена топочная камера с колосниковой решеткой и расположенным под ней зольником, причем, печь выполнена разборной, корпус выполнен из кирпича, при этом кирпичи укреплены каркасом, просверлены, нанизаны на стержни, нижние концы которых прикреплены к днищу каркаса, причем печь снабжена горелочным устройством, размещенным на боковой стенке топочной камеры, теплообменник установлен на корпусе, закреплен прижимной рамой каркаса к корпусу, а радиационной частью обращен к топочной камере, при этом форма теплообменника выполнена в виде призмы, например, восьмигранной. Недостатками указанного технического решения является невозможность использования в качестве топлива жидкие углеводороды, а также низкий КПД печи.
Также из уровня техники известна печь обогревательная многотопливная (см. RU 2475678 C1, F24C 1/00, опубл. 20.02.2013), содержащая осесимметричный корпус, образующий камеру сгорания, конструкция которой предусматривает создание естественной тяги, подвижный поршень, расположенный в камере сгорания, средства подачи топлива, причем подвижный регулирующий поршень делит камеру сгорания на надпоршневой и подпоршневой объем и приводится в движение внешним воздействием, внутри камеры сгорания расположен осесимметричный распылитель, в конструкции камеры сгорания предусмотрены штатные места расположения средств подачи/закладки газообразного, жидкого и твердого топлива. Недостатками указанного технического решения является сложность конструкции, низкая интенсивность горения топлива, а также высокая пожароопасность.
Еще одним аналогом заявленной полезной модели является печь-утилизатор непрерывного действия (см. RU 2285205 C2, F24C 5/00, опубл. 10.10.2006), содержащая корпус, в нижней части которого расположен топливный накопитель со штуцером подачи топлива и заслонкой дозатора и дымоход в верхней части корпуса, причем внутри корпуса выполнена перегородка, образующая топку, дожиговую камеру, камеру стабилизации тяги и канал прохождения газов между перегородкой и топливным накопителем, причем топка снабжена дверцей, заслонка дозатора снабжена лопастью, выполненной с возможностью завихрения потока воздуха и пламени при горении и с возможностью прижима ее к перегородке для прекращения процесса горения, в перегородке выполнены отверстие - жиклер, расположенное под дымоходом, обеспечивающее создание тяги, и два ряда отверстий подачи вторичного воздуха в дожиговую камеру. Недостатками указанного технического решения является слабая эффективность сгорания топлива и высокая пожароопасность.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является автономная отопительная печь на отработанном масле (см. RU 125680 U1, A24C 5/00, опубл. 10.03.2013), содержащая корпус со смотровым отверстием, совмещенный с камерой сгорания с радиально смещенными рядами отверстий, теплообменник, выполненный за одно целое с патрубком дымовых газов, при этом на корпусе установлен патрубок верхней подачи топлива, под камерой сгорания установлена камера предварительного подогрева воздуха на ножках, в которой расположены отвод перелива в нижней части, воздушная заслонка с фиксатором в боковой части и съемные горелка с двойным дном, радиально смешенными прорезями, вертикальными выступами в верхней части и держатель, причем горелка соединена с камерой сгорания и зафиксирована с помощью держателя, закрепленного на внутренней стенке камеры предварительного подогрева воздуха, при этом теплообменник и патрубок дымовых газов выполнены съемными, а камера сгорания снабжена кожухом с центрирующими лепестками. Недостатками указанного технического решения является слабая эффективность сгорания топлива, сложность конструкции, низкий КПД печи и высокая пожароопасность.
Сущность полезной модели
Задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является увеличение КПД печи, повышение пожарной безопасности и надежности отопительной печи, а также обеспечение пожарной безопасности и технологичности производства, и увеличение площади отапливаемого помещения.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в интенсификации процессов горения и теплообмена, повышении эффективности сгорания топлива.
Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что отопительная печь, содержащая вертикальный кожух печи, закрепленный на вертикально установленном корпусе печи, с выполненной в нем камерой сгорания, средства подачи воздуха, средство подачи топлива, дверной проем, выполненный в корпусе печи в районе камеры сгорания, дно и крышку печи, причем кожух печи выполнен в виде вертикальной оболочки, с выполненными в нем отверстиями под выходы горячего воздуха, в крышке печи выполнены отверстия под патрубок отвода отходящих газов, в дне печи выполнено отверстие для подачи воздуха, при этом кожух печи установлен на корпусе печи со смещением относительно вертикальной оси печи с зазором, необходимым для прохода воздуха, а в корпусе печи в районе камеры сгорания топлива с по меньшей мере одной стороны от дверного проема выполнены отверстия подачи воздуха, при этом в камеру сгорания корпуса печи установлена наклонная испарительная площадка, так, что верхний край наклонной испарительной площадки расположен со стороны дверного проема, а в корпусе печи со стороны дверного проема выполнено отверстие под средство подачи топлива, выполненное в виде трубки подачи топлива, установленной непосредственно на верхний край наклонной испарительной площадки, а средство подачи воздуха выполнено в виде вентилятора, закрепленного непосредственно под дном печи.
По варианту исполнения заявленной полезной модели отверстия подачи воздуха в камеру сгорания выполнены слева и справа относительно дверного проема, при этом слева от дверного проема часть отверстий выполнены вертикально в ряд, другая часть выполнена в ряд с наклоном от вертикали, а отверстия, расположенные справа от дверного проема, выполнены в ряд с наклоном от вертикали.
По варианту исполнения заявленной полезной модели в корпус печи, в его верхнюю часть, дополнительно установлен теплообменник, выполненный в виде стального полого цилиндра с герметично заваренными верхним и нижнем основаниями.
По варианту исполнения заявленной полезной модели теплообменник выполнен съемным.
По варианту исполнения заявленной полезной модели теплообменник содержит трубки подачи и отвода теплоносителя, установленные в верхнем основании цилиндрического теплообменника, при этом трубка подачи теплоносителя в теплообменник выполнена длиннее, чем трубка отвода теплоносителя и продлена по внутренней полости теплообменника до нижнего основания цилиндрического теплообменника с обеспечением зазора между нижним основанием и трубкой теплоносителя, при этом трубка отвода теплоносителя из теплообменника выполнена заподлицо с внутренней поверхностью верхнего основания теплообменника.
По варианту исполнения заявленной полезной модели крышка печи выполнена составной из малой и большой частей, при этом в малой части составной крышки печи выполнены отверстия под трубки подачи теплоносителя в теплообменник и отвода теплоносителя из теплообменника, а также под патрубок отходящих газов.
По варианту исполнения заявленной полезной модели теплообменник дополнительно содержит вертикально установленные на внешнюю поверхность теплообменника стальные уголки.
По варианту исполнения заявленной полезной модели теплообменник дополнительно содержит три сквозных вертикальных канала, выполненных от его нижнего основания до верхнего основания теплообменника.
По варианту исполнения заявленной полезной модели вентилятор установлен к дну корпуса печи посредством пружинного подвеса.
По варианту исполнения заявленной полезной модели наклонная испарительная площадка выполнена с углублением.
По варианту исполнения заявленной полезной модели наклонная испарительная площадка выполнена расширяющейся от ее верхнего края к нижнему краю.
По варианту исполнения заявленной полезной модели над отверстиями подачи воздуха в камеру сгорания на корпусе печи дополнительно установлены горизонтальные пластины.
Краткое описание чертежей
Детали, признаки, а также преимущества настоящей полезной модели следуют из нижеприведенного описания примеров реализации заявленной отопительной печи с использованием чертежей (фиг. 1-7).
На фиг. 1 - общий вид отопительной печи.
На фиг. 2 - конструкция отопительной печи в разрезе, с установленным теплообменником.
На фиг. 3 - конструкция теплообменника отопительной печи в трех вариантах исполнения.
На фиг. 4 - конструкция теплообменника отопительной печи в трех вариантах исполнения, в разрезе.
На фиг. 5 - корпус отопительной печи.
На Фиг. 6 - дно и крышка печи (составная и цельная).
На Фиг. 7 - примерный вариант исполнения наклонной испарительной площадки.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции: 1 - корпус печи; 2 - кожух печи; 3 - крышка печи; 4 - отверстия выхода теплого воздуха; 5 - патрубок отвода отходящих газов; 6 - трубка подачи теплоносителя в теплообменник; 7 - трубка отвода теплоносителя из теплообменника; 8 - теплообменник; 9 - наклонная испарительная площадка; 10 - отверстия подачи воздуха в камеру сгорания; 11 - вентилятор; 12 - трубка подачи жидкого топлива; 13 - вертикальные каналы теплообменника; 14 - уголки теплообменника; 15 - дверной проем; 16 - большая часть составной крышки печи; 17 - малая часть составной крышки печи; 18 - дно печи; 19 - вырез в дне печи; 20 - ножки печи; 21 - горизонтальные пластины.
Раскрытие полезной модели
Отопительная печь состоит из корпуса (1) печи, кожуха (2) печи, установленным на корпус (1) печи, камеры сгорания топлива, расположенной в нижней части корпуса (1) печи, дна (18) печи, крышки (3) печи, вентилятора (11) подачи воздуха, трубки (12) подачи жидкого топлива. Также указанная отопительная печь выполнена с возможностью дополнительной установки теплообменника (8) в верхнюю часть корпуса (1) печи для подключения заявленной печи к замкнутой системе отопления.
Корпус (1) печи выполнен в виде полого цилиндра, нижняя часть которого представляет собой камеру сгорания топлива. В районе камеры сгорания в корпусе печи выполнен дверной проем (15), в который установлена дверца печи. В камеру сгорания топлива на дно печи (18) установлена наклонная испарительная площадка (9), установленная в камере сгорания на дне (18) печи на ножках.
Наклонная испарительная площадка (9) выполнена из тонкого жаропрочного листа металла. Наклонная испарительная площадка выполнена расширяющейся от ее верхнего края к ее нижнему краю, при этом наклонная испарительная площадка (9) выполнена с углублением, и установлена таким образом, что верхний край испарительной площадки расположен со стороны дверцы печи.
В корпусе (1) печи, под дверным проемом (15) выполнено отверстие, для установки в нее трубки (12) подачи жидкого топлива. Трубка подачи жидкого топлива выполнена медной. Указанная трубка подачи жидкого топлива установлена непосредственно на верхний край наклонной испарительной площадки (9).
В корпусе (1) печи, в районе камеры сгорания топлива выполнены отверстия (10) подачи воздуха в камеру сгорания, необходимые для качественного смешивания паров топлива с поступающим воздухом, и, следовательно, для эффективного сгорания топлива, а также для формирования факела пламени, не контактирующего с корпусом (1) печи, что предотвращает интенсивный износ корпуса (1) печи.
Отверстия (10) подачи воздуха в камеру сгорания выполнены, например, слева и справа относительно дверного проема (15), при этом слева от дверного проема часть отверстий (10) выполнены вертикально в ряд, другая часть отверстий (10) выполнена в ряд с наклоном от вертикали, а отверстия (10), выполненные справа от дверного проема (15) печи расположены в ряд с наклоном от вертикали. Отверстия (10) подачи воздуха в камеру сгорания выполнены в корпусе (1) печи выше наклонной испарительной площадки (9). Указанное выполнение отверстий (10) в корпусе (1) отопительной печи способствуют созданию дополнительного вихревого потока воздуха, что способствует дополнительному подкручиванию пламени и полному сгоранию топлива.
Для более эффективной подачи воздуха в камеру сгорания на внешней поверхности корпуса (1) печи над отверстиями (10) подачи воздуха в камеру сгорания топлива дополнительно установлены горизонтальные пластины (21), снижающие скорость потока воздуха, создаваемого вентилятором (11) в пространстве между кожухом (2) и корпусом (1) печи, тем самым, направляя дополнительный объем воздуха в камеру сгорания топлива через отверстия (10) для подачи воздуха.
Кожух (2) печи представляет собой вертикальную рубашку, соединенную с крышкой (3) печи и дном (18) печи. Дно (18) и крышка (3) печи также соединены с корпусом (1) печи.
В рубашке кожуха (2) печи выполнены отверстия (4) под выход горячего воздуха из печи для нагрева помещения. На кожух (2) печи к указанным отверстиям (4) под выход горячего воздуха предусмотрена возможность дополнительной установки стандартных фланцев для крепления гофрорукавов и подачи по ним тепла в по меньшей мере два помещения; таким образом обеспечивается возможность отопления помещения, в котором установлена предлагаемая печь, и по меньшей мере одного соседнего помещения.
Также в кожухе (2) печи выполнен проем под дверцу печи, при этом кожух (2) печи закреплен на корпусе (1) печи в районе дверного проема (15) посредством переходной рамки (на фиг. не показана).
Крышка (3) печи представляет собой металлический диск е диаметром, равным диаметру кожуха (2) печи.
Крышка печи (3), в зависимости от вариантов исполнения заявленной полезной модели может быть выполнена как цельной, в случае использования печи без теплообменника (8), так и составной из двух, вставленных одна в другую большой (16) и малой (17) частей, в случае дополнительной установки теплообменника (8).
В варианте реализации предлагаемой отопительной печи без теплообменника (8) крышка (3) печи выполняется в виде цельного диска, с отверстием под патрубок (5) выхода отходящих газов.
В варианте реализации предлагаемой отопительной печи с теплообменником (8) крышка (3) печи выполняется составной, при этом в малой (17) части составной крышки (3) печи выполнены отверстия под трубки подачи (6) теплоносителя в теплообменник и отвода (7) теплоносителя из теплообменника (8).
Дно (18) печи представляет собой диск, с выполненным в нем серпообразным вырезом (19), смещенным относительно центральной оси печи. Дно (3) печи устанавливают таким образом, чтобы смещенный серпообразный вырез (19) располагался ближе к задней стенке печи (на противоположной стороне дверному проему), для прохода воздуха от вентилятора (11) в пространство, образованное между кожухом (2) и корпусом (1) печи.
Вентилятор (11) плотно установлен к дну (3) печи. Крепление вентилятора (11) и его плотное прилегание ко дну (3) печи осуществлено посредством пружинного подвеса (на фиг. не показан). Для удобства обслуживания и ремонта вентилятора (11) без демонтажа печи он выполнен съемным.
Вентилятор (11) является канальным (центробежным) с производительностью от 1000 м в час. Вентилятор (11) предназначен для нагнетания воздуха в пространство между кожухом (2) печи и ее корпусом (1). Из-за избыточного давления воздуха, создаваемого вентилятором (11) в пространстве между кожухом (2) и корпусом (1) печи, часть воздуха для обеспечения качественного сгорания топлива попадает в камеру сгорания топлива через отверстия (10), выполненные в корпусе (1) печи в районе камеры сгорания топлива, остальная часть воздуха проходит между кожухом (2) печи и корпусом (1), обеспечивая нагрев воздуха.
Кроме того, вентилятор (11), расположенный непосредственно под камерой сгорания, интенсивно охлаждает дно (3) печи, вследствие чего достигается ограничение объема сгораемого топлива, неконтролируемо попавшего в камеру сгорания, т.е. горит только то топливо, которое попадает на наклонную испарительную площадку (9), приподнятую от дна печи. Если количество поступающего топлива превышает максимально возможное количество, обеспечивающее нормальное его сгорание (что является аварийной ситуацией), то излишки топлива стекают по наклонной испарительной площадке (9) на охлажденное дно (3) печи, где не происходит горения. При этом на дне (3) печи накапливаются излишки топлива и наклонная испарительная площадка (9) постепенно погружается в накопленный объем негорящего топлива, прекращается горение топлива и печь прекращает работу. Таким образом, дополнительно обеспечивается пожаробезопасность указанной отопительной печи, выполненной по заявленной полезной модели.
Отопительная печь, по заявленной полезной модели, выполнена с возможностью дополнительной установки съемного теплообменника (8).
Дополнительная установка теплообменника (8) позволяет подключать заявленную отопительную печь к системе замкнутого отопления, включающей трубопроводы и радиаторы отопления, что в свою очередь позволяет обеспечить отопление дополнительного объема площади помещения.
Теплообменник (8) расположен в верхней части корпуса (1) печи и выполнен в виде стального полого цилиндра с герметично заваренными верхним и нижнем основаниями, при этом в верхнем основании выполнены отверстия для установки в них трубок подачи (6) и отвода (7) теплоносителя.
Трубка (6) подачи теплоносителя в теплообменник выполнена длиннее, чем трубка (7) отвода теплоносителя и проходит по внутренней полости теплообменника (8) до нижнего основания цилиндрического теплообменника. При этом трубка подачи (6) теплоносителя в теплообменник (8) установлена на расстоянии от нижнего основания для обеспечения нормальной подачи теплоносителя в теплообменник (8).
Трубка (7) отвода теплоносителя из теплообменника(8) установлена заподлицо с внутренней поверхностью верхнего основания теплообменника.
В одном из вариантов реализации заявленной полезной модели, для обеспечения более эффективного отбора тепла от отходящих газов и дополнительной передачи тепла корпусу теплообменника (8), боковая поверхность цилиндрического теплообменника (8) дополнительно снабжена вертикально установленными стальными уголками (14). Уголки (14) установлены на боковую поверхность теплообменника (8) вершиной к теплообменнику и приварены к поверхности теплообменника (8) сплошным швом с двух сторон вершины уголка (14).
В другом варианте реализации заявленной полезной модели, от нижнего основания теплообменника (8) до его верхнего основания, выполнены три сквозных вертикальных канала (13), образованные посредством установки трех трубок в полость теплообменника, что обеспечивает проход по упомянутым каналам восходящих горячих газов, чем достигается дополнительная теплопередача.
На трубках подачи (6) и отвода (7) теплоносителя в теплообменник (8) выполнена резьба, посредством которой указанный теплообменник (8) закрепляется на составной крышке (3) печи, а также посредством указанной резьбы трубки (6) и (7) могут быть подключены к замкнутой системе отопления.
Заявленная отопительная печь работает следующим образом: Жидкое топливо, подаваемое на предварительно раскаленную наклонную испарительную площадку, расположенную внутри камеры, растекается тонким слоем по всей ширине наклонной испарительной площадки, не образуя значительного объема жидкого топлива. Таким образом, предотвращается неконтролируемое горение значительных объемов жидкого топлива и повышается пожарная безопасность заявленной отопительной печи.
Образующийся нагар смачивается вновь поступающим жидким топливом и сгорает, таким образом, увеличивается интервал между техническим обслуживанием заявленной печи. Пламя закручивается вокруг оси вихревым потоком воздуха, образованным за счет выполнения отверстий в корпусе отопительной печи. Регулировка мощности осуществляется регулировкой подачи жидкого топлива.
Вентилятор, расположенный внизу печи, нагнетает воздух в пространство между корпусом и кожухом, а также нагнетает воздух в камеру сгорания топлива, обдувая корпус печи и теплообменник (в одном из вариантов реализации), воздух нагревается и принудительно подается в помещение, а отработанные газы поступают в дымоход и выводятся из помещения на улицу. При наличии в печи теплообменника отработанные газы омывают теплообменник, нагревая содержащийся в нем теплоноситель.
Подача топлива осуществляется либо самотеком из резервуара, установленного выше уровня камеры горения, либо посредством электромеханического топливного насоса с регулировкой топливоподачи.
На трубке подачи топлива, непосредственно вблизи с резервуаром с топливом установлен кран, позволяющий перекрывать подачу топлива. Также на трубке подачи топлива, между краном и резервуаром, предусмотрена возможность дополнительной установки нормально-замкнутого электромагнитного клапана, который при отключении напряжения сети (в случае аварийного отключения электроэнергии) закрывается, прекращая подачу топлива в камеру горения. Указанная конструкция позволяет дополнительно повысить безопасность работы печи. При аварийном отключении электроэнергии прекращает работу вентилятор, запитанный от электросети, что может привести к неконтролируемому горению больших объемов топлива, неполному его сгоранию, вследствие чего возможен перелив.