КОНВЕКЦИОННАЯ ПЛАМЕННАЯ ПЕЧЬ

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно к конструкциям металлических пламенных печей, использующих твердое топливо, и может быть использовано для обогрева помещений, подогрева воды получения пара.
Известна печь для обогрева приусадебных бань, содержащая корпус, топку, колосниковую решетку, теплоаккумулирующий материал, уложенный между топкой и стенками корпуса, газоход, соединенный с топкой и дымовой трубой, водонагреватель. Выше места соединения корпуса и топки выполнены отверстия для поступления и циркуляции холодного воздуха через теплоаккумулирующий материал, а водонагреватель выполнен в виде трубы, расположенной по периметру колосниковой решетки, на которую установлена топка (Патент РФ на изобретение №2289069, F24B 13/02, 2006).
Недостатком конструкции является недостаточно высокая теплоотдача печи, обусловленная непосредственным соединением топки с дымовой трубой.
Увеличение теплоотдачи во многих печах решается с помощью создания лабиринтных газоходов с помощью различных перегородок и выступов внутри и снаружи корпуса печи.
Известна печь для бани, содержащая корпус, топку, газоход, дымовую трубу, камеру с теплоемким материалом, расположенную над топкой. Входное отверстие дымовой трубы расположено ниже камеры с теплоемким материалом. Газоход выполнен вокруг камеры с теплоемким материалом. Печь снабжена основной перегородкой с задвижкой для перекрытия прямого поступления дымовых газов в трубу и создания возможности движения их вокруг камеры с теплоемким материалом. Основная перегородка расположена под углом между топкой и дымовой трубой. Печь также снабжена дополнительной перегородкой, установленной вертикально между корпусом печи и камерой с теплоемким материалом. Верхний край дополнительной вертикальной перегородки расположен на уровне верхней стенки камеры с теплоемким материалом и образует эжекционное отверстие, а нижний край соединен с основной перегородкой. Кроме того, печь снабжена воздуховодами, расположенными между перегородками и камерой с теплоемким материалом. Печь имеет заслонку для регулирования эжекционного отверстия, а также регулирующие наружные заслонки для входных отверстий труб воздуховодов (Патент РФ на изобретение №2362092, F24B 1/24, 2009).
Недостатком данной печи является необходимость в постоянном контроле и регулировании газовых потоков, а также сложность конструкции печи.
Известна банная печь, содержащая корпус с топкой и патрубком для отвода газообразных продуктов сгорания топлива, каменку, теплообменник водонагревателя, введенный в полость топки, и газоходы в виде лабиринтов, входы которых сообщаются с полостью топки, а выходы сообщаются с патрубком для отвода газообразных продуктов сгорания топлива. К боковым стенкам примыкают газоходы, образованные при помощи направляющих перегородок-отсекателей, установленных на внутренней стороне боковых стенок корпуса, на наружной стороне которых дополнительно установлены элементы теплоотдачи, выполненные например, в виде ребер (Патент на полезную модель №46561, F24B 5/00, 2005).
Недостатком конструкции является большой вес и высокая металлоемкость печи.
Известна печь для бани, содержащая топочную камеру с колосниковой решеткой и дверкой, выносной топливный канал, зольник с зольным ящиком, ограждающий кожух, дымоход, полость для теплоаккумулирующей загрузки, съемный бак для воды и парообразователи, жестко приваренные к боковым стенкам топки. Сверху топочной камеры установлен дымосборник, стенки которого сопряжены со сводом топочной камеры, а днище выполнено короче самого дымосборника и жестко соединено со стенками под углом 75-85° к горизонтали. Днище имеет уклон к передней стенке дымосборника и жестко приварено к боковым стенкам с зазором между кромкой днища и передней и задней стенками дымосборника. Под углом к днищу дымосборника и по его средней долевой линии дополнительно закреплены две перегородки, имеющие форму прямоугольной трапеции и образующие с верхней стенкой дымосборника центральный канал, в сечении представляющий собой треугольник с перевернутой книзу вершиной, а также образующие с верхней, нижней и боковыми стенками дымосборника два горизонтальных боковых канала в сечении представляющих собой прямоугольную трапецию. Центральный канал имеет выход в дымоход через патрубок, а со стороны задней стенки дымосборника глухо закрыт ограничителем, который с задней стенкой дымосборника образует газоходный канал. Перегородки выполнены короче днища дымосборника и между их торцевыми кромками, передней стенкой и верхней стенкой дымосборника образован газоходный канал, а в днище дымосборника выполнена щель, расположенная в центральном канале под патрубком дымосборника, при этом топочная камера в верхней своей части имеет форму усеченной пирамиды. Полость теплоаккумулирующей загрузки имеет днище, одна часть которого является сводом топочной камеры, а другая расположена под углом 45°-55° к основанию топочной камеры и имеет вентиляционные отверстия по всему периметру. Съемный бак для воды закреплен на дымоходе и снабжен вентилями-дозаторами, установленными соосно с каналами для ввода воды в парообразователи (Патент РФ на изобретение №2347980, F24B 9/00, 2009).
Недостатком печи является сложность конструкции, большая металлоемкость и нетехнологичность изготовления.
Известна печь, содержащая дымоход и топку, в которой установлена камера дожигания, выполненная в виде трубы, соединенной одним торцом с дымоходом, и воздуховод подачи воздуха в камеру дожигания, выполненный в виде трубы. На другом торце камера дожигания снабжена вихреобразователем продуктов газогенерации топлива. Труба воздуховода расположена в топке, в вихреобразователе и в камере дожигания, причем в части, расположенной в вихреобразователе и в камере дожигания, она выполнена с отверстиями, расположенными тангенциально в направлении закрутки продуктов газогенерации топлива вихреобразователем (Патент РФ на изобретение №2276755, F24B 5/02, 2006).
К недостаткам печи следует отнести то, что соединение камеры дожигания непосредственно с дымоходом не позволяет удерживать большую часть потока горячего воздуха в топке.
Известна печь, содержащая теплообменник с ребристыми трубами, обогреваемыми газообразными продуктами сгорания. Печь имеет газоходные лабиринтные каналы, образованные большим количеством одинаковых профилей, установленных друг против друга и соединенных друг с другом попарно (Выложенная заявка ФРГ № DE 10 2007010585 А1, F24B 9/02, опубл. 2008.10.02).
Недостатком печи является слабая теплоотдача печи в связи с тем, что при наличии лабиринтных ходов, расположенных друг над другом, большая часть тепла остается на профильных элементах, т.к. площадь поверхности профильных элементов намного больше площади боковых стенок.
Прототипом полезной модели является конвекционная пламенная печь, содержащая топливник, зольник-поддувало с выдвижным зольным ящиком, колосниковую решетку, люк для загрузки топлива, наружный кожух-конвектор, дымоход, газоход, расположенный над топливником и содержащий газоходные каналы, находящиеся между топливником и дымоходом, а боковые поверхности топливника и газоходных каналов выполнены из металлических профилей, преимущественно гнутых. Газоход выполнен лабиринтным, а горизонтальные газоходные каналы в поперечном сечении имеют сужающуюся книзу воронкообразную форму со щелевидным отверстием в нижней части, расположенным по всей длине горизонтального канала. Газоходные каналы расположены один над другим и последовательно соединены с топливником, между собой и дымоходом (Свидетельство на полезную модель №34697, F24B 7/02, 2003).
Недостатком печи является низкая тепловая отдача печи, т.к. площадь теплоотдающих боковых элементов намного меньше площади внутренних поверхностей газоходов, воспринимающих нагрев продуктов сгорания.
Задачей полезной модели является увеличение тепловой отдачи печи.
Поставленная задача решается тем, что конвекционная пламенная печь содержащая топливник, колосниковую решетку, зольник-поддувало с выдвижным зольным ящиком, люк для загрузки топлива, наружный кожух-конвектор, дымоход, расположенный над топливником газоход, содержащий газоходные каналы, находящиеся между топливником и дымоходом, боковые поверхности топливника и газоходных каналов выполнены из металлических профилей, преимущественно гнутых, дополнительно содержит ассиметричную каменку сложной формы, имеющую углубления в топливник и установленную поверх топливника и вихревых газоходов, образованных с одной стороны жестко закрепленным на дымоходе в верхней части топливника коллектором, стенки которого являются теплоотдающими стенками каменки, а с другой стороны - соприкасающейся с дымоходом и установленной внутри коллектора профильной перегородкой, сужающейся книзу и имеющей отверстие для возврата несгоревших частиц в топливник, причем воздуховоды, расположены на внешних боковых стенках топливника.
Люк для загрузки топлива выполнен в виде выносного топливного канала.
Воздуховоды имеют Т-образную форму и отверстия для забора воздуха.
Кожух-конвектор выполнен сборным на зажимах, фиксирующихся на кронштейны, жестко соединенные с внешней поверхностью топливника.
На боковых стенках кожуха-конвектора выполнены прорези, имеющие, например, форму дуги и приливы над этими прорезями.
Каменка имеет углубления в топливник, обусловленные конфигурацией коллектора.
Поверх каменки расположена декоративная рамка, имеющая отверстия.
Верхняя часть коллектора может иметь в поперечном сечении форму, например, ромба с двумя отверстиями на противоположных вершинах, в одном из которых проходит труба дымохода, а второе - обращено к топливнику.
Верхние части профильной перегородки выполнены под углом к основанию топливника, а дымоход в нижней части имеет по меньшей мере, два буртика для фиксации дымохода на наклонных верхних частях профильной перегородки, причем профильная перегородка выполнены из двух частей, верхние элементы которых расположена под углом к основанию топливника, а нижние элементы выполнены в форме прямоугольных крыльев с отбортовкой и расположены под углом к верхним элементам.
Профильная перегородка выполнена в виде единой детали, верхние элементы которой расположены горизонтально к основанию топливника.
На фиг.1 показан вариант конструкции печи с профильной перегородкой из двух частей, на фиг.2 - вариант конструкции печи с цельной профильной перегородкой, на фиг.3 - вид печи с кожухом-конвектором, на фиг.4 - вид печи с воздуховодом.
Конвекционная пламенная печь содержит топливник 1, колосниковую решетку 2, зольник-поддувало 3 с выдвижным зольным ящиком, люк 4 для загрузки топлива, кронштейны 5 для фиксации наружного кожуха-конвектора, профильную перегородку 6, коллектор 7, буртик 8 (фиг.1), ассиметричную каменку 9, дымоход 10, декоративную рамку 11, наружный кожух-конвектор 12 (фиг.3), воздуховоды 13 (фиг.4). Газоход расположен над топливником 1 и содержит газоходные каналы, находящиеся между топливником 1 и дымоходом 10. Боковые поверхности топливника и газоходных каналов выполнены из металлических профилей, преимущественно гнутых. Люк 4 для загрузки топлива выполнен в виде выносного топливного канала. Воздуховоды 13 расположены на внешних боковых стенках топливника 1. Каменка 9 имеет углубления в топливник 1 и установлена поверх топливника 1 и вихревых газоходов, образованных с одной стороны жестко закрепленным на дымоходе 10 в верхней части топливника коллектором 7, стенки которого являются теплоотдающими стенками каменки 9, а с другой стороны - соприкасающейся с дымоходом 10 и установленной внутри коллектора 7 профильной перегородкой 6, сужающейся книзу и имеющей отверстие для возврата несгоревших частиц в топливник 1. Стенки топливника 1 и каменки 9 могут быть выполнены в виде единых деталей, неподвижно соединенных по углам, например, сваркой. В другом варианте исполнения стенки топливника и каменки могут быть выполнены из отдельных деталей. Воздуховоды 13 имеют Т-образную форму и отверстия для забора воздуха. Воздуховоды 13 выполняют также функцию ребер жесткости. Кожух-конвектор 12 выполнен сборным на зажимах, фиксирующихся на кронштейны 5, жестко соединенные с внешней поверхностью топливника 1 и каменки 9. На боковых стенках кожуха-конвектора 12 выполнены прорези, имеющие в данном варианте выполнения форму дуги и приливы над этими прорезями, например, как показано на фиг.3. Каменка 9 сложной формы имеет углубления в топливник, обусловленные конфигурацией коллектора 7. Поверх каменки 9 расположена декоративная рамка 11 с отверстиями. Верхняя часть коллектора 7 может иметь в поперечном сечении, например форму ромба с двумя отверстиями на противоположных вершинах, в одном из которых проходит труба дымохода 10, а второе - обращено к топливнику 1. Верхняя часть коллектора может иметь в поперечном сечении форму квадрата, окружности, эллипса или иной геометрической фигуры.
В одном из вариантов печи (фиг.1) верхние части профильной перегородки 6 выполнены под углом к основанию топливника 1, а дымоход 10 в нижней части имеет, по меньшей мере, два буртика 8 для фиксации дымохода 10 на наклонных верхних частях профильной перегородки 6. В этом варианте профильная перегородка 6 выполнены из двух частей, верхние элементы которых расположена под углом к основанию топливника, а нижние элементы выполнены в форме прямоугольных крыльев с отбортовкой и расположены под углом к верхним элементам.
В другом варианте печи (фиг.2) профильная перегородка 6 выполнена в виде единой детали, верхние элементы которой расположены горизонтально к основанию топливника 1.
Конвекционная пламенная печь работает следующим образом. Горение твердого топлива, например, дров, осуществляется в топливнике 1. Воздух, поддерживающий горение, поступает через колосниковую решетку 2 и регулируется зазором между крышкой зольника 3 и передней стенкой печи. Большая площадь поверхности коллектора 7 является одновременно нижними и боковыми поверхностями асимметричной каменки 9. Поэтому большое количество тепла передается от коллектора 7 непосредственно теплоаккумулирующей загрузки внутри каменки 9.
Движение газообразных продуктов сгорания осуществляется по газоходу, образованному коллектором 7 и профильной перегородкой 6. В газоходах происходит дожигание несгоревших составляющих топлива. Процесс дожигания поддерживается воздухом, поступающим по Т-образным воздуховодам 13. Далее продукты сгорания выводятся через дымоход 10 наружу. В процессе движения продуктов сгорания по газоходам происходит передача тепловой энергии коллектору 7, являющемуся теплопередающими стенками каменки 9 и нагревающими теплоаккумулирующую загрузку, например, камни (на чертеже не показаны). В процессе горения происходит нагревание стенок топливника 1. От стенок топливника 1 тепловая энергия передается воздуху, который находится между стенками топливника 1 и кожухом-конвектором 12. Воздух, поднимаясь вверх, нагревает весь объем помещения, в котором находится печь. Для получения пара необходимо обдать теплоаккумулирующую загрузку некоторым количеством воды. При контакте вода резко нагревается и превращается в пар.
Оригинальная конструкция печи и взаимное расположение коллектора и профильной перегородки на нижней части дымохода позволяет увеличить площадь теплоотдающих поверхностей коллектора и каменки. Предложенная печь имеет большую тепловую отдачу и, как следствие, снижение расхода топлива и обеспечение более полного сгорания топлива за счет дожигания топлива.