БАННАЯ ПЕЧЬ

Полезная модель относится к бытовой технике, а именно к нагревательным устройствам, предназначенным для обогрева помещений малогабаритных бань с одновременным получением горячей воды и пара.
Известно техническое решение по патенту RU №2062956 С1, опубл. 27.06.1996 г., по которому печь для сауны содержит огражденную кожухом топочную камеру с дымоходом, полость для теплоаккумулирующих элементов, расположенную над сводом топочной камеры, а также съемный бак для воды и теплообменный элемент. Недостатком является сложная и при этом недостаточно надежная конструкция соединения бака для воды с топочной камерой. Расположение бака в верхней части печи создает неудобства в эксплуатации. Недостатком известной печи также является низкий КПД (от 15 до 40%) и вследствие этого значительный перерасход топлива. Кроме того, на эффективность известных печей влияет недостаточность теплообмена между горящим топливом и теплоаккумулирующей загрузкой каменки.
Известно техническое решение по патенту RU №2241909 С2, опубл. 10.12.2004, по которому печь для бань выполнена в виде объемной металлической конструкции, содержащей топку с дымоходом, каменку, и водонагреватель, работающая как на древесных, так и на других, в частности, газообразных, видах топлива. Известная печь для бань содержит корпус с топкой, в которой установлены горелки газогорелочного устройства, и патрубком для отвода газообразных продуктов сгорания топлива, каменку, теплообменник водонагревателя, введенный в полость топки, и газоходы, выполненные в виде лабиринтов, входы которых сообщаются с полостью топки, а выходы - с патрубком для отвода газообразных продуктов сгорания топлива. Недостатком известной печи является то, что конструкция не позволяет обеспечить высокой интенсивности теплообмена между горящим топливом и теплоаккумулирующей загрузкой каменки. Кроме того, она сложна, нетехнологична, а расположение бака водонагревателя на своде топки может привести к перегреву воды в баке прежде, чем прогреются до необходимых температур помещение бани и теплоаккумулирующая загрузка каменки.
Известно техническое решение по патенту RU №45508 U1, опубл. 10.05.2005 г., по которому печь для бани содержит огражденную кожухом топочную камеру с дымоходом, полость для теплоаккумулирующей загрузки, расположенную над сводом топочной камеры, а также съемный бак для воды и теплообменный элемент, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена вторичной камерой дожигания, расположенной в полости для теплоаккумулирующей загрузки перед дымоходом, внутри камеры дожигания установлен экран-отсекатель дымовых газов, закрепленный на задней стенке камеры с зазором между его кромками и боковыми стенками камеры, снаружи которой, на своде топочной камеры, установлены ребра теплоотдачи, дверца топочной камеры ограждена выступающим вперед кожухом с фланцем, а бак для воды своей боковой стенкой примыкает к кожуху задней стенки топочной камеры, с которой он связан через теплообменный элемент, выполненный, например, в виде бойлера. Недостатком является недостаточная безопасность эксплуатации: в случае прогорания днища топки зольная коробка лишь частично предотвращает падение горящих частиц на пол помещения. Кроме того, теплообменник уменьшает полезный объем топки, что ведет к низкому КПД, а также недостатком является невозможность увеличения объема нагреваемой воды за счет использования дополнительных баков.
Наиболее близким к заявляемому решению является техническое решение по патенту RU №46561 U1, опубл. 10.07.2005 г., по которому банная печь содержит 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 - с патрубком для отвода газообразных продуктов сгорания топлива, каменка установлена так, что ее дно заглублено в полость топки, снабженной колосником, зольным ящиком и входной дверкой, а к боковым стенкам примыкают газоходы, образованные при помощи направляющих перегородок-отсекателей, установленных на внутренней стороне боковых стенок корпуса, на наружной стороне которых установлены элементы теплоотдачи, выполненные, например, в виде ребер. Недостаток конструкции прототипа заключается в том, что конструкция цельногнутая, а это требует использование материала толщиной, определяемой мощностью оборудования, а также увеличивает время на сборку. Прототип имеет прямоугольные дымоходы сбоку от топки, что ухудшает тягу. Кроме того, зольная коробка закрывает днище лишь частично, что увеличивает опасность возгорания.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является совершенствование конструкции банной печи. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание простой, экономичной в изготовлении и в экспуатации, удобной и безопасной в эксплуатации печи для малогабаритной бани, обеспечивающей обогрев помещения бани с одновременным получением горячей воды и пара.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении производительности, экономичности, а также эффективности банной печи за счет увеличения интенсивности теплообмена между горящим топливом и теплоаккумулирующей загрузкой каменки, повышения ее теплоотдачи, и повышения безопасности эксплуатации.
Для достижения технического результата предложена следующая конструкция печи (фиг.1). Топка восьмигранной формы состоит из нескольких сборочных единиц (1, 9, 10), для увеличения жесткости конструкции и образования наклонных поверхностей, что позволяет добиться эффекта обтекания пламенем поверхностей топки и как следствие - увеличение срока службы изделия, при меньшей металлоемкости без ущерба эксплуатационных характеристик и упрощения технологии сборки. Пластина (2) под колосник выполнена во всю длину топки для увеличения пожаробезопасности изделия. Рамка (3) вокруг колосника предотвращет полное удаление твердых продуктов сгорания топлива с пластины (2) под колосник, что, в свою очередь, способствует образованию защитного зольного слоя на ней, что является дополнительной защитой от прогорания и увеличивает срок службы изделия. Использование съемных панелей (4) в конструкции кожуха позволяет добиться универсальности модели, в вариантах установки навесного бака (23) на моделях без теплообменника (слева, справа, сзади слева и справа), что дает возможность будущему пользователю самостоятельно подобрать нужную ему конфигурацию, в соответствии с личными потребностями. При необходимости, в модификации изделия под теплообменник (7), съемные панели кожуха позволяют использование навесных и выносных баков одновременно. Для сохранения жесткости при наличии съемных панелей (4), предназначена оригинальная конструкция, как самого кожуха, так и его фиксации на корпусе изделия. Состоит из: угловых вставок (5), имеющих три, и более ребер жесткости, надежно зафиксированных на корпусе изделия; нижних креплении (24) съемных панелей кожуха, одновременно дополнительно фиксирующих угловые вставки и создающих каркас жесткости в нижней части кожуха; верхняя декоративная рамка (6) создающая каркас жесткости в верхней части кожуха. Подобная конструкция позволяет сохранить кожуху жесткость, даже при снятии всех панелей. Верхняя декоративная рамка (6) выполнена съемной для удобства снятия/установки панелей кожуха при необходимости (установка бака, обслуживание печи). Съемная верхняя рамка повышает технологичность ремонта изделия при механических повреждениях; значительно упрощает процесс замены изделия по окончании срока эксплуатации. Теплообменник (7) с двумя резьбовыми патрубками, расположенными соответственно в верхней и нижней части, исполнен в виде короба, жестко закрепленного на одной (либо на нескольких) из стенок корпуса изделия.
Каменка (8) и верх топки (10), выполненные в виде трапеции, - образуют систему самоочищающихся дымоходов, где за счет скатывания несгоревших частиц топлива по наклонной поверхности верха топки и просыпания их в специальные щелевые зазоры меж верхом топки и боковыми стенками происходит их догорание. Более легкие частицы догорают в верхней сужающейся части дымохода. Низ топки (9) трапецеидальной формы, обеспечивает скатывание продуктов сгорания к зольному ящику (20). Дымоходные окна в верхе топки (10) выполнены треугольной формы, что вкупе с использованием обрезанного материала для изготовления накладок-усилителей (11), повысило технологичность процесса изготовления. Накладки (11) на верхе топки предназначены для усиления места наиболее вероятного возникновения прогара и увеличивают эксплуатационный срок изделия. Отсекатель (12) в форме швеллера помимо основной функции - изменения направления движения дымогарных газов, обеспечивает дополнительную защиту от прогорания и увеличивает технологичность сборки изделия. Предтопочный тоннель (13), выполненный как одно целое с топкой изделия, увеличивает полезный рабочий объем топки. Кроме этого, применение при изготовлении предтопочного тоннеля достаточно толстостенного металла и обшивки его дополнительным слоем стали, например, рамкой (14), увеличивает жесткость конструкции, что позволяет встраивать изделие в кирпичную кладку без применения дополнительных поддерживающих элементов (уголки, швеллеры и т.п.). Герметичность сборки предтопочного тоннеля (13) значительно увеличивает пожаробезопасность изделия. Декоративная накладка (15) на рамку предтопочного тоннеля, закрывающая монтажные зазоры, остающиеся после встраивания изделия в кирпичную кладку, выполнена съемной для облегчения монтажа изделия и замены изделия после окончания срока эксплуатации. Отбойник (16) П-образной формы на задней стенке топки, установлен загнутыми полками горизонтально, что обеспечивает наличие «воздушного кармана» меж ним и стенкой топки в месте наибольшей вероятности возникновения прогара, что создает дополнительную защиту и увеличивает срок эксплуатации изделия. Установленный на дверце топки (19) аналогичный по форме и расположению отбойник (17) препятствует перегреву дверцы и ручки дверцы топки. Дверца топки (19) устанавливается под углом к передней стенке топки (18), расположенной вертикально, что способствует легкому ее закрытию и, дополнительно, страхует пользователя от ошибок при эксплуатации. Дверца (19) снабжена дополнительными полками, повышающими пожаробезопасность при эксплуатации. Сборная конструкция изделия позволяет использовать материалы с разной толщиной в зависимости от требуемой мощности.
Отличия от прототипа. Конструкция заявляемой полезной модели является сварной, а не цельногнутой, что сокращает время на сборку и повышает производительность изготовления изделий без ухудшения качества продукции. Кроме того, при изготовлении конструкции цельногнутой из листового материала возможности повышения теплоотдачи ограничены: наибольшая эффективность достигается при толщине материала 4-5 мм, выше - теряется эффективность теплоотдачи, ниже - конструкция становится недолговечной. У заявляемой конструкции печи топка образуется стенками деталей разной толщины, что дает снижение себестоимости при изготовлении и одновременно увеличивает срок эксплуатации, пожарная безопасность повышается, повышается также КПД, т.е. тепловая отдача, печь медленнее остывает. У прототипа зольная коробка закрывает нижнюю часть лишь частично, что повышает опасность возгорания. У прототипа дымоходы прямоугольные расположены сбоку от топки, что ухудшает тягу. В заявляемой конструкции дымоходы имеют трапециевидную форму и расположены прямо над топкой. Это сокращает время прогрева печи до рабочего состояния, а также дополнительно способствует самоочистке печи. У прототипа кожуха несъемные, что затрудняет уход за изделием. В отличие от прототипа у заявляемой конструкции кожуха съемные, что улучшает возможность ухода и увеличивает срок службы изделия. У прототипа теплообменник водонагревателя выполнен в виде U-образной трубы, подсоединяемой к съемному водяному баку, что снижает КПД. У заявляемой конструкции теплообменник с двумя резьбовыми патрубками, расположенными соответственно в верхней и нижней части, выполнен в виде коробы, жестко закрепленного на одной из стенок (либо на нескольких стенках) корпуса изделия.
Преимущества заявляемой полезной модели:
- съемные боковые панели для перевешивания навесных баков;
- восьмигранная топка, что позволяет сохранить геометрию при нагреве.
- отсекатель П-образной формы, что служит увеличению срока службы изделия.
- пластина под колосник расположена по всей длине топки, что увеличивает пожаробезопасность эксплуатации заявляемой конструкции;
- по периметру защитный кожух имеет восьмигранное сечение, повторяющее форму корпуса, что позволяет сохранить геометрию изделия при нагреве;
- при установке верхнего бака на дымогарной трубе каменка открытого типа преобразуется в закрытую;
- резервуар под камни выполнен с ребрами жесткости, что сохраняет форму при нагреве.
Таким образом, технический результат достигается тем, что у банной печи, содержащей корпус с топкой, патрубком для отвода газообразных продуктов сгорания топлива, каменку, теплообменник водонагревателя, газоходы, входы которых сообщаются с полостью топки, а выходы - с патрубком для отвода газообразных продуктов сгорания топлива, топка имеет форму многогранной призмы и в отличие от прототипа образуется стенками деталей разной толщины, создающих наклонные поверхности, что позволяет добиться эффекта обтекания пламенем поверхностей топки и увеличить срок службы изделия при меньшей металлоемкости и упрощении технологии сборки. Пластина под колосник выполнена во всю длину топки для увеличения пожаробезопасности изделия. Вокруг колосника имеется рамка, предотвращающая полное удаление твердых продуктов сгорания топлива с пластины под колосник, что способствует образованию защитного зольного слоя на ней и обеспечивает дополнительную защиту от прогорания, что увеличивает срок службы изделия. В конструкции кожуха используются съемные панели, что обеспечивает универсальность в вариантах установки навесного бака на моделях без теплообменника (слева, справа, сзади слева и справа), дает возможность индивидуально подобрать нужную конфигурацию. При необходимости, в модификации изделия под теплообменник, съемные панели кожуха позволяют использование навесных и выносных баков одновременно. Сохранение жесткости при наличии съемных панелей обеспечивает конструкция кожуха, повторяющая по периметру конфигурацию корпуса с интервалом, и система его фиксации на корпусе изделия, состоящая из угловых вставок, имеющих как минимум три и более ребер жесткости, зафиксированных на корпусе изделия; нижних креплений съемных панелей кожуха, дополнительно фиксирующих угловые вставки и создающих каркас жесткости в нижней части кожуха; верхняя декоративная рамка, создающая каркас жесткости в верхней части кожуха, выполнена съемной для удобства снятия/установки панелей кожуха при установке бака или обслуживании печи. Съемная верхняя рамка повышает технологичность ремонта изделия при механических повреждениях; значительно упрощает процесс замены изделия по окончании срока эксплуатации. Теплообменник с двумя резьбовыми патрубками, расположенными соответственно в верхней и нижней части, выполнен в виде короба, жестко закрепленного на одной (либо на нескольких) из стенок корпуса изделия. Каменка и верх топки, выполненные в виде призмы с сечением трапеция, образуют систему самоочищающихся дымоходов, где за счет скатывания несгоревших частиц топлива по наклонной поверхности верха топки и просыпания их в специальные щелевые зазоры меж верхом топки и боковыми стенками происходит их догорание. Более легкие частицы догорают в верхней сужающейся части дымохода. Низ топки трапецеидальной формы, обеспечивает скатывание продуктов сгорания к зольному ящику. Дымоходные окна в верхе топки выполнены треугольными, накладки на верхней части топки предназначены для усиления места наиболее вероятного возникновения прогара и увеличивают эксплуатационный срок изделия. Отсекатель выполнен в форме швеллера и расположен над топкой, и кроме функции изменения направления движения дымогарных газов обеспечивает дополнительную защиту от прогорания и увеличивает технологичность сборки изделия. Предтопочный тоннель выполнен как одно целое с топкой изделия, что увеличивает полезный рабочий объем топки. Кроме этого, применение при изготовлении предтопочного тоннеля достаточно толстостенного металла и обшивки его дополнительным слоем стали, например, рамкой, увеличивает жесткость конструкции, что позволяет встраивать изделие в кирпичную кладку без применения дополнительных поддерживающих элементов (уголки, швеллеры и т.п.). Герметичность сборки предтопочного тоннеля увеличивает пожаробезопасность изделия. Декоративная накладка на рамку предтопочного тоннеля, закрывающая монтажные зазоры, остающиеся после встраивания изделия в кирпичную кладку, выполнена съемной для облегчения монтажа изделия и замены изделия после окончания срока эксплуатации. Отбойник П-образной формы на задней стенке топки, установлен загнутыми полками горизонтально, обеспечивая наличие «воздушного кармана» меж ним и стенкой топки в месте наибольшей вероятности возникновения прогара, что создает дополнительную защиту и увеличивает срок эксплуатации изделия. Установленный на дверце топки аналогичный по форме и расположению отбойник препятствует перегреву дверцы и ручки дверцы топки. Дверца топки устанавливается под углом к передней стенке топки, расположенной вертикально, что способствует легкому ее закрытию и, дополнительно, страхует пользователя от ошибок при эксплуатации. Дверца снабжена дополнительными полками, повышающими пожаробезопасность при эксплуатации. Сборная конструкция изделия позволяет использовать материалы с разной толщиной в зависимости от требуемой мощности.
Наличие дополнительных элементов теплоотдачи, (например, в виде ребер, расположенных в огражденном кожухом пространстве, накладок-усилителей), повышает теплоотдачу печи и обеспечивает более равномерный прогрев банного помещения, что способствует улучшению его микроклимата.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется изображениями, представленными на фиг.1-5:
фиг.1 - общий вид банной печи,
фиг.2 - вид спереди банной печи (в разрезе);
фиг.3 - банная печь, вид сбоку (в разрезе);
фиг.4 - вид сверху;
фиг.5 - выносной элемент А; где
1 - стенка боковая;
2 - пластина под колосник;
3 - рамка колосника;
4 - съемная панель;
5 - вставка угловая;
6 - рамка верхняя декоративная;
7 - теплообменник;
8 - каменка;
9 - низ топки;
10 - верх топки;
11 - накладка усилитель;
12 - отсекатель;
13 - предтопочный тоннель;
14 - рамка предтопочного тоннеля;
15 - накладка декоративная съемная;
16 - отбойник топки;
17 - отбойник дверцы;
18 - передняя стенка топки;
19 - дверца топки;
20 - зольник-совок;
21 - колосник чугунный;
22 - патрубок дымоходный;
23 - бак навесной;
24 - крепеж кожуха нижний.
Печь работает следующим образом.
Через открытую дверку 19 в топку на колосник 21 укладывается твердое топливо (дрова), выдвигается зольный ящик 20, топливо поджигается. Газообразные продукты сгорания топлива, поступающего в топку через отверстия в верхе топки 10 через правый и левый дымоход соединяется в отсекателе 12 и направляются к патрубку 22, нагревают боковые стенки каменки 1 и корпуса. От раскаленных стенок топки нагревается воздух в воздуховодных каналах, образованных стенками кожуха и корпуса. Холодный, более плотный воздух вытесняет из этих каналов более легкий горячий и, нагреваясь, поднимается вверх. Остывая у потолка и стен банного помещения, воздух опускается вниз и снова поступает в печку. Одновременно с нагревом воздуха происходит нагрев воды, циркулирующей в теплообменнике 7, соединенном с водяным баком (на чертежах не показан), который может быть размещен на расстоянии от печи и не ограничен в объеме нагреваемой воды. Также происходит нагрев воды в баке, навешанной непосредственно на боковую стенку топки.