Банная печь

Техническое решение относится к нагревательным устройствам, а именно к конструкциям печей, используемых для отопления и генерации пара в парильных помещениях.
Из уровня техники известно решение, представляющее собой печь для бани, содержащую металлический корпус, зольник, колосниковую решетку, ложе для камней, выполненное в верхней части корпуса, дымовую трубу, сообщающуюся с внутренней полостью корпуса, и дверцу для загрузки топлива. Печь также включает пламегаситель, расположенный над входом в дымовую трубу, и закрепленный на внутренней поверхности корпуса. Патент на полезную модель № RU 145166, МПК F24B 9/00, опубликован 10.09.2014.
Известно техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой банную печь, содержащую корпус, топочную камеру, воздушник, колосник, с образованной под ним зольной камерой, металлическое ложе для камней, прикрепленное сверху на гранях стенок корпуса над топкой, стартовую трубу, выполненную с возможностью прикрепления к дымоходу и пламегаситель, установленный под выходом стартовой трубы. Патент на изобретение № RU 2718845, МПК F24B 1/02; F24B 5/02; F24B 7/04, опубликован 14.04.2020.
Отличительными признаками заявляемого технического решения являются выполнение кожуха стальным, выполнение стенок кожуха соединенными посредством сварных швов, которые выполнены с внутренней и внешней сторон стенок.
В известных технических решениях, кожухи печей выполняют из чугуна, отливая каждую из стенок отдельно, и соединяя их болтами. Недостатком такого исполнения являются невысокие показатели надежности: чугун характеризуется своей хрупкостью, кроме того, такой материал подвержен деформациям в условиях резких перепадов температур. При этом  отсутствует возможность восстановить целостность поврежденного участка посредством сварки – необходимо полностью заменить деталь конструкции. Также известны печи, изготавливаемые из стали. Их соединение производится одним сварным швом, с внешних сторон стенок.
Соединения в конструкции, выполненные сваркой, являются уязвимыми участками. Окисление сварных швов неизбежно при сильном и частом нагреве. В подобных устройствах, характеризующихся высокими эксплуатационными требованиями, необходимо дополнительное усиление сварного шва.
Технический результат заявляемого технического решения проявляется в повышении надежности банной печи.
Надежность, как известно, характеризует способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования, и определяется такими показателями, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, или их сочетаниями. В отношении заявляемого устройство, долговечность также определяется соответствующими показателями тепловых характеристик материалов.
Технический результат достигается тем, что в банной печи, содержащей кожух, состоящий из стенок и основания, устройство дожига вторичных газов, установленное вдоль одной из стенок кожуха, колосник, включающий колосниковую раму, закрепленную к внутренним стенкам кожуха, и установленную на ней колосниковую решетку, при этом стенки кожуха и колосник разделяют пространство внутри кожуха на топочную камеру, расположенную выше колосника, и зольную камеру, образованную под колосником, окно с дверцей, установленное в стенке кожуха, противоположной стенке, на которой установлено устройство дожига вторичных газов, ложе для камней, размещенное над топочной камерой и закрепленное на стенках кожуха, содержащее выступы на своей нижней стороне, стартовую трубу для крепления к дымоходу, проходящую сквозь ложе для камней, пламегаситель, установленный в верхней части топочной камеры под выходом стартовой трубы, формирующий канал отвода топочных газов вдоль ложа для камней, кожух выполнен стальным, стенки кожуха соединены посредством сварных швов, которые выполнены с внутренней и внешней сторон стенок. Сварной шов может быть выполнен посредством дуговой сварки в среде защитных газов. Стенки кожуха могут иметь на наружной поверхности конвекционные ребра. К кожуху, с внешней стороны вокруг его стенок, может быть закреплен короб. Основание может быть выполнено с длинами сторон, равными 40-60 см. Ложе для камней может быть выполнено в виде усеченной перевернутой пирамиды с прямоугольным основанием. Пламегаситель может быть выполнен составным из двух частей. Ложе для камней может включать бурт, установленный на торцевых поверхностях стенок. Кожух может быть выполнен из стали Ст3сп-5.
Выполнение стенок кожуха соединенными посредством сварных швов, которые выполнены с внутренней и внешней сторон стенок, снижает вероятность повреждений конструкции в процессе эксплуатации до минимума, что обусловлено отсутствием уязвимых участков, таких как места болтового соединения деталей или некачественного сварного соединения. Сварное соединение с внешней стороны необходимо прежде всего для формирования целостной конструкции, способной обеспечивать не только свои необходимые функциональные свойства, но и несущую способность. Сварное соединение с внутренней стороны позволяет избежать деформаций, связанных прежде всего с перепадами температур. Именно такое исполнение позволяет активно использовать конструкцию без потери ее эксплуатационных свойств на протяжении длительного времени. Такая конструкция не подвержена нарушению своей целостности, а также отличается энергоэффективностью. Преимущественно, сварной шов выполнен посредством дуговой сварки в среде защитных газов. Такой шов характеризуется высоким качеством своего исполнения вне зависимости от пространственного положения детали.
Кожух, выполненный из стали, отличается своими высокими показателями механических характеристик, такими как прочность, твердость, пластичность. Такой материал наделяет конструкцию не только долговечностью, но и ремонтопригодностью, так как в случае любых деформаций в процессе эксплуатации печи, несмотря на низкую вероятность их возникновения, есть возможность осуществить восстановление конструкции, посредством, например, локальных контактных сварочных соединений. Кроме того, сталь обладает высокой теплопроводностью: такая печь быстро нагревается, и, соответственно, быстро отдает тепло в отапливаемое помещение. В качестве стали может быть использована сталь, марки Ст3сп-5, отвечающая своими показателями всем необходимым критериям надежности конструкции печи, и характеризующаяся необходимыми показателями теплофизических свойств.
Устройство дожига вторичных газов, установленное вдоль одной из стенок кожуха, обеспечивает догорание продуктов сгорания, образующихся при горении топлива, и необходимо для эксплуатации банной печи.
Колосник, включающий колосниковую раму, закрепленную к внутренним стенкам кожуха, и установленную на ней колосниковую решетку, является основанием для укладки твердого топлива и разделяет внутреннее пространство, ограниченное кожухом, на топочную и зольную камеры.
Ложе для камней, размещенное над топочной камерой и закрепленное на стенках кожуха, является необходимым элементом конструкции банной печи и выполняет функцию парообразования. Выступы на нижней стороне ложа обеспечивают ее высокую теплопроизводительность, а также являются средством увеличения его жесткости, что обеспечивает долговечность изделия. Ложе может быть выполнено в виде усеченной перевернутой пирамиды с прямоугольным основанием. Такое исполнение обеспечивает увеличение площади контакта топочных газов со стенками ложа, способствующее эффективному теплообмену. Ложе также может включать бурт, установленный на торцевых поверхностях стенок. Такая конструкция характеризуется своей устойчивостью.
Стартовая труба банной печи предназначена для крепления к дымоходу, через который удаляются топочные газы.
Пламегаситель, установленный в верхней части топочной камеры под выходом стартовой трубы, необходим для исключения попадания топочных газов напрямую в стартовую трубу, он обеспечивает формирование канала для отвода топочных газов, что способствует направлению продуктов сгорания в зольную камеру и последующего удаления их в отвал, а также направлению топочных газов вдоль ложа для камней, что необходимо для его равномерного прогрева. Пламегаситель может быть выполнен составным из двух частей, что повышает его ремонтопригодность и простоту обслуживания печи, так как позволяет осуществлять его замену, а также производить чистку труб без демонтажа печи, так как, в таком исполнении, его можно изъять через дверцу.
Конвекционные ребра, выполненные на стенках кожуха, обеспечивают повышенную теплоотдачу стенок.
К кожуху с внешней стороны вокруг его стенок может быть закреплен короб, что обеспечит защиту конструкции печи от попадания воды, а также будет способствовать увеличению температуры камней в ложе, что важно для получения качественного пара.
Основание может быть выполнено с длинами сторон, равными 40-60 см. Испытания образцов аналогичных печей подтвердили, что конструкция с такими габаритными параметрами является наиболее устойчивой, и характеризуется высоким показателем эффективности.
Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигур, на которых условно представлен один из возможных вариантов исполнения банной печи.
На фиг. 1 представлен общий вид банной печи.
На фиг. 2 представлен боковой вид банной печи в разрезе.
На фиг. 3 представлен общий вид банной печи в разборе.
На фиг. 1-3 изображена банная печь (1), содержащая кожух, состоящий из стенок (2) с конвекционными ребрами (14) и основания (3), устройство (4) дожига вторичных газов, колосник, включающий колосниковую раму (5), и установленную на ней колосниковую решетку (6), окно (7) с дверцей (8), ложе (9) для камней, содержащее выступы (10), стартовую трубу (11) для крепления к дымоходу, пламегаситель (12) и короб (13), закрепленный к кожуху.
Далее, со ссылками на фигуры описана конструкция банной печи (1).
Банная печь (1) содержит кожух, состоящий из стенок (2) и основания (3). Кожух выполнен стальным, преимущественно, из стали Ст3сп-5. Стенки (2) кожуха соединены посредством сварных швов, которые выполнены с внутренней и внешней сторон стенок (2). Преимущественно, сварные швы выполнены посредством дуговой сварки в среде защитных газов.
Основание (3), преимущественно, выполнено с длинами сторон, равными 40-60 см. На наружной поверхности стенок (2) кожуха могут быть выполнены конвекционные ребра (14).
Печь (1) включает устройство (4) дожига вторичных газов, установленное на задней стенке (2) кожуха, преимущественно, снаружи печи (1).
В топочной камере печи (1) установлен колосник, включающий колосниковую раму (5), закрепленную к внутренним стенкам (2) кожуха, и установленную на ней колосниковую решетку (6). При этом стенки (2) кожуха и колосник разделяют пространство внутри кожуха на топочную камеру, расположенную выше колосника и зольную камеру, образованную под колосником.
В передней стенке (2) кожуха установлено окно (7) с дверцей (8).
Над топочной камерой размещено ложе (9) для камней, закрепленное на стенках (2) кожуха. Преимущественно, ложе (9) для камней установлено на стенках (2) кожуха своим буртом. На нижней стороне ложа (9) выполнены выступы (10). В предпочтительном варианте, ложе (9) для камней выполнено в виде усеченной перевернутой пирамиды с прямоугольным основанием. Ложе (9) может быть выполнено из чугуна, например, марки СЧ-20.
Банная печь (1) включает стартовую трубу (11), выполненную с возможностью крепления к дымоходу, проходящую сквозь ложе (9) для камней.
В верхней части топочной камеры, под выходом стартовой трубы (11), установлен пламегаситель (12), формирующий канал отвода топочных газов вдоль ложа (9) для камней. Преимущественно, пламегаситель (12) выполнен составным из двух частей.
С внешней стороны кожуха, вокруг его стенок (2) может быть закреплен короб (13).
Один из предпочтительных вариантов использования банной печи (1) продемонстрирован далее на примере.
Во внутреннее пространство ложа (9) закладывают камни. Через дверцу (8) в топочную камеру на колосниковую решетку (6) укладывают твердое топливо и обеспечивают его сгорание.
В процессе горения топлива, поток пламени и топочных газов направляется вверх, и, проходя через зазор, образованный крайними частями пламегасителя (12) и задней стенкой (2) кожуха, направляется по каналу, сформированному под ложем (9) для камней, к выходу в дымоход через стартовую трубу (11), проходя под дном ложа (9) для камней, взаимодействуя с наружными его поверхностями, нагревая ложе (9) для камней с его выступами (10) и камни, размещенные в ложе (9), что обеспечивает парообразование за счет испарения воды, подаваемой в ложе (9).
При этом, частицы не сгоревшего топлива большей частью отражаются от нижних поверхностей пламегасителя (12), вновь поступают в зону горения топлива (в топочную камеру) и догорают, обеспечивая, таким образом, лучшее сгорание топлива и, как следствие, минимально возможный выброс вредных (не сгоревших) частиц топлива и примесей в окружающее пространство.
Продукты сгорания в виде золы поступают через колосниковую решетку (6) в зольную камеру и удаляются в отвал.
Поток воздуха, поступающий через регулируемую заслонку в дверце (8), обеспечивает реакцию окисления горючих веществ для поддержания процесса горения. Поток горячих топочных газов, проходя через устройство (4) дожига вторичных газов, удаляется через дымоход.
Конструкция банной печи (1) долговечна и устойчива. За счет того, что стенки (2) кожуха соединены посредством сварных швов, которые выполнены с внутренней и внешней сторон стенок (2), в процессе воздействия внутренних тепловых нагрузок риски деформаций и разрушения минимальны. При этом, за счет того, что материалом кожуха является сталь, характеризующаяся своими высокими показателями механических характеристик, конструкция легко изготавливаема, ремонтопригодна и устойчива в процессе эксплуатации.
Представленные фигуры, описание конструкции и использования не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы. В зависимости от назначения, банная печь может быть изготовлена разных размеров, цветов и конфигураций.