Парогенератор для банной печи

Полезная модель относится к оборудованию бань и может быть использована для отопления парильного помещения, получения пара.
Известна печь-каменка без водонагревателя, содержащая четырехсторонний кожух с топкой, камеру с камнями в виде сообщенного с атмосферой с боковой стороны кожуха, металлического ящика над топкой, газоходную полость, охватывающую камеру с камнями снизу, с боков, сзади и сверху и сообщенную с трубой для выброса продуктов горения(книга Рыженко В.И. «Бани. Сауны», Рипол классик, М., 2004, стр.99, рис.65 а).
В этой печи нагрев камеры с камнями происходит со всех сторон камеры. Однако, эффективность нагрева камней снижена, соответственно нет возможности   получить пар с высокой температурой, что снижает эффективность прогрева парного помещения.
Известен стальной парогенератор, содержащий парообразователи, закрепленные к стенке, одновременно являющейся стенкой корпуса источника тепла, с формированием тепловых отсеков, выполненные с возможностью впуска воды и выпуска пара в верхней части и перетекания воды по тепловым В  качестве парообразователей выполнены наклонные направляющие пластины, которые расположены чередующими друг друга с различными уклонами ступенями с разрывами между ними для прохождения через тепловые отсеки конвекционных воздушных потоков. Каждый парогенератор выполнен в нижней части с возможностью доступа в него воздуха и выпуска неиспарившейся воды (см. патент РФ №142846, МПК F24C 1/00 (2006.01), 2014 г.).
Недостатком данного решения является выполнение парогенератора без корпуса,  в котором можно было бы разместить теплоноситель (камни), что не позволяет получить пар  необходимого качества.
Известна печь-каменка, содержащая четырехсторонний кожух с топкой, камеру с камнями в виде металлической камеры сообщенной с атмосферой с боковой стороны кожуха и имеющей окно для выхода пара, газоходную полость, охватывающую камеру с камнями снизу, с боков, сзади и сверху и сообщенную с трубой для выброса продуктов горения. По крайней мере в одной из камер смонтирована над камнями трубка, сообщенная с резервуаром с водой и снабженная краном для подачи воды на камни (см. патент РФ №56183, МПК A61H 33/06(2006/01), 2006 г.).
Недостатком данного решения является низкое качество получаемого пара, а также не эффективность работы печи.
Известна печь паровой бани, содержащая четырехугольный в поперечном сечении кожух, топку в нижней его части, над которой расположен ряд труб, образующих своей горизонтальной частью дно  камеры с камнями.  Камера имеет  вертикальную стенку, с которой контактируют камни и которая вместе с внешней стенкой кожуха образует канал для выхода продуктов горения из топки. Камера с камнями имеет проем для излучения тепла и выхода пара в помещение и перегородку ниже проема для удержания камней, проем имеет дверку, открываемую для сообщения камеры с атмосферой (см. патент US №2557656 МПК A61H 33/06, 1951 г.).
Недостатком данного решения является прогрев камней непосредственно дымовыми газами. Такое решение камеры, при достаточно эффективном прогреве камне влечет за собой проблему герметизации камеры с камнями, чтобы дымовые газы не поступали в помещение парной.
Проведенный патентный поиск не выявил наиболее близкого аналога, который можно было бы принять за прототип.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью – повышение эффективности прогрева парного помещения при постоянной заданной влажности.
Поставленная проблема решается за счет того, что разработан парогенератор для банной печи, выполненный в виде корпуса, снабженного крышкой, сквозными каналами, разделяющими внутренний объем корпуса на сегменты и встроенной трубкой подачи воды.
Каналы выполнены на участке корпуса, составляющем до 2/3 его объема.
Каналы расположены под углом друг к другу с образованием V-образного объема между ними.
Каналы расположены в поперечной плоскости, горизонтально и параллельно друг другу.
Каналы расположены в поперечной плоскости, вертикально и параллельно друг другу.
Каналы расположены в продольной плоскости, вертикально и параллельно друг другу.
Корпус парогенератора снабжен перегородкой, соединенной с его донной частью и имеющей высоту не более 1/4 высоты корпуса.
Корпус парогенератора выполнен в виде цилиндра.
Корпус парогенератора выполнен в виде правильной четырехгранной призмы.
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в повышении эффективности прогрева парного помещения при постоянной заданной влажности и получении мелкодисперсного высокотемпературного пара.
Выполнение парогенератора в виде корпуса, снабженного крышкой, сквозными каналами, разделяющими внутренний объем корпуса на сегменты и встроенной трубкой подачи воды, позволяет значительно повысить эффективность прогрева парного помещения,  при этом поддерживается постоянная заданная влажность, которая обеспечивается  за счет получения мелкодисперсного высокотемпературного пара.
Фиг. 1 – поперечное сечение парогенератора (частный случай с V-образным расположением каналов);
Фиг. 2 – продольное сечение поперечное сечение парогенератора (частный случай с V-образным расположением каналов);
Фиг. 3 – схематичный общий вид парогенератора с возможными вариантами выполнения каналов;
Фиг. 4 – пример установки парогенератора в печи.
Парогенератор для банной печи выполнен в виде корпуса 1, снабженного крышкой 2. Крышка 2 предпочтительно расположена на торцевой стороне 3 корпуса. В корпусе выполнены сквозные каналы 4, разделяющие внутренний объем корпуса на сегменты 5, 6, 7. Корпус 1 парогенератора может быть  выполнен в виде цилиндра (см. фиг.3) или  в виде правильной четырехгранной призмы (условно не показано). Один, например, сегмент 6 (см. фиг.4), или несколько сегментов корпуса при эксплуатации должны быть заполнены теплоаккумулирующим наполнителем, например, камнями.
В верхней части корпуса 1 расположена встроенная трубка 8 для подачи воды на теплоаккумулирующий наполнитель при эксплуатации. Емкость для подачи воды может находиться как в непосредственной близости с парогенератором, так и в достаточном удалении от него.
Корпус 1 парогенератора снабжен перегородкой 9, соединенной с его донной частью 10 и имеющей высоту не более 1/4 высоты Н корпуса. Высота перегородки 9 выбрана из расчета предотвращения попадания излишка воды, скапливающейся на участке 11, где расположены сквозные каналы в зону крышки 2. При этом увеличение высоты перегородки 9 нецелесообразно, поскольку приведет к затруднению поступления пара в зону крышки, что может сказаться на снижении эффективности работы парогенератора.
Сквозные каналы 4 выполнены на участке 11 корпуса, составляющем до 2/3 его объема (см. фиг.2, 4). Объем корпуса 1, предназначенный для размещения сквозных каналов 4 и равный 2/3, выбран исходя из достижения максимальной эффективности работы парогененратора.  При снижении занимаемого объема корпуса уменьшится количество загрузки в секторе 6, размер сквозных каналов, что приведет к снижению эффективности работы парогенератора – снижению количества образованного мелкодисперсного пара. Увеличение объема корпуса, занимаемого сквозными каналами 4,  может повлиять на жесткость корпуса 1, и при этом не будет значительного повышения отдачи пара.
Сквозные каналы 4 могут быть расположены, например, под углом друг к другу с образованием V-образного объема  сектора 6, расположенного между ними (см. фиг. 2, 4).
Сквозные каналы 4 могут быть расположены в поперечной плоскости корпуса, горизонтально или вертикально и параллельно друг другу. Возможен вариант расположения сквозных каналов 4 в продольной плоскости корпуса вертикально и параллельно друг другу (см. фиг.3).
Во время эксплуатации парогенератор съемно устанавливается в печь 12 непосредственно над топкой 13, что повышает эффективность его работы ( см. фиг. 4). Парогенератор может быть соединен с корпусом 12 печи жестко и быть несъемным.
Работа устройства.
После установки парогенератора в печи его можно эксплуатировать.
Печь с парогенератором работает следующим образом.
В установленный в печи 12 парогенератор, например, в сегмент 7, расположенный между каналами 4, загружают теплоаккумулирующий материал, предпочтительно камни достаточно мелкой фракции. Трубку 8 для подачи воды соединяют с емкостью, снабженной дозирующим краном (условно не показаны). Предварительно загружают в топку твердое топливо и разжигают его. После того, как печь разогреется и камни в парогенераторе прогреются до необходимой температуры, открывают кран и вода дозированно поступает на загрузку, расположенную в секторе 6 парогенератора.  Устанавливают такой режим подачи воды, чтобы ее было достаточно для образования пара, и при этом вода не могла остудить камни сразу после ее подачи.
Вода через отверстия, выполненные в трубке 8 подачи воды, начинает капать на теплоаккумулирующий материал, разогретый до температуры 300-500°С. Поскольку температура камней намного превышает температуру кипения воды, капли воды взрываются, образуя мелкодисперсный высокотемпературный пар. После того, как давление полученного пара в закрытой каменке возрастет, открывают дефлектор, расположенный в крышке 2 на торцевой стенке парогенератора. Полученный мелкодисперсный высокотемпературный пар поступает в помещение парной и обеспечивает эффективный нагрев парной при постоянной заданной влажности.
При этом нет необходимости в постоянной регулировке подачи воды на камни парогенератора. Для поддержания эффективной работы парогенератора необходимо топить печь в умеренном режиме.
Когда появляются излишки воды, перегородка 9 не дает  попасть воде  в наименее прогреваемую зону парогенератора, расположенную перед крышкой 2.  Вода стекает по камням парогенератора, загруженным в сегмент 6, и попадает в сегменты 5 и 7, которые остались свободными от камней. Воздух и стенки сегментов 5 и 7 нагреваются с той же интенсивностью, что и камни парогенератора, поэтому излишки воды, попадающие в них, при взрыве образуют такой же мелкодисперсный высокотемпературный пар.
Разработанное устройство парогенератора может быть использовано для любых типов банных печей.
Парогенератор может быть изготовлен как в мелкосерийном производстве, так и большими партиями на современном технологическом оборудовании. Все элементы парогенератора могут быть изготовлены из стали, или  чугуна, или других теплостойких теплопроводящих материалов.