ПЕЧЬ С ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ ЗАДВИЖКОЙ И ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩАЯ ЗАДВИЖКА ПРОХОДНОГО ТИПА ДЛЯ ДАННОЙ ПЕЧИ (ВАРИАНТЫ)
OVEN WITH A THERMAL VALVE AND A THROUGH-PASS THERMAL VALVE FOR THIS OVEN (OPTIONS)

Область техники
Изобретение относится к тепловой технике, а именно, к устройствам нагревания окружающего воздуха путем сжигания в них твердого топлива, в частности, к устройствам, обеспечивающим изменяемую рециркуляцию горячего воздуха внутри печи с целью получения оптимальных результатов, отвечающих запросам пользователя в определенный период горения печи.
Эффективное использование тепловой энергии, получаемой в результате горения твердого топлива является не маловажным вопросом, которым задаются многие изготовители печей. Безусловно, судить о том, эффективно ли печь использует полученную тепловую энергию или нет, можно при оценке совокупности всех частей печи, как замкнутой системы. В данном случае, обратим внимание на одну из них, которая является, своего рода, распределителем направления потоков тепловой энергии - на терморегулирующую задвижку проходного типа.
Уровень техники
Известна полезная модель RU 49191 «КОМБИНИРОВАННАЯ БАННАЯ ПЕЧЬ, ИМЕЮЩАЯ ТЕПЛОЕМКИЙ КОНТЕЙНЕР С ВРАЩЕНИЕМ (ВАРИАНТЫ)», включающая в себя топку, байпас, контейнер. Трансформируемый контейнер на входе в него дымового потока оборудован многощелевой задвижкой, перемещаемой вдоль контейнера в направлении байпаса, перекрываемого дверцей, по идентичной ей многощелевой поверхности дна со щелями поперек контейнера. На выходе дыма из контейнера установлена дверца. В контейнер введен воздух от воздухоподогревателя в виде контура естественной циркуляции.
Недостатком устройства является сложность конструкции со множеством подвижных шарниров, осей, подшипников, которые в широком температурном диапазоне, в агрессивной креазотно-зольной среде будут иметь очень ограниченный ресурс, заклинивать и заедать, (см. патент РФ № RU 49191 www.new.fips.ru)
Ближайшим аналогом является патент на полезную модель RU 176612 «ПЕЧЬ ДЛЯ БАНИ», содержащую корпус, топку, дымоход с двумя задвижками, дымовую трубу, каменку с теплоемким материалом, расположенную над топкой, корпус снабжен перегородкой, расположенной между топкой и дымовой трубой и имеющей первое отверстие с задвижкой с возможностью перекрытия прямого поступления дымовых газов в трубу, отличающаяся тем, что каменка присоединена к перегородке, в которой выполнено второе отверстие, расположенное над каменкой, а в нижней стенке каменки выполнено отверстие с задвижкой.
Недостатком устройства является в задвижке, которая пропускает горячий дым через паровую камеру, которая напрямую может сообщаться через дверцу, с отапливаемым помещением. В процессе эксплуатации задвижки, уплотнительные материалы могут претерпевать износ, что повлечет за собой попадание угарного газа в отапливаемое помещение, (см. патент РФ № RU 176612_www.new.fips.ru)
Раскрытие изобретения
Основной задачей заявленного устройства является разработка конструкции печи и терморегулирующей задвижки дымохода, обеспечивающей перераспределение топочных газов в пространстве печи. При этом, имеющие более надежную и простую конструкцию, повышающую эффективность использования топочных газов и, как следствие, снижающие экономические затраты на топливо, а также позволяющие достичь желаемой температуры помещения в кротчайшие сроки.
Поставленная задача достигается путем разработки конструкции печи и терморегулирующей задвижки проходного типа для данной печи фиг. 1.
Печь (1) фиг. 1 имеет корпус (1.1) фиг. 2 с топочным пространством, патрубок дымохода (1.2) фиг. 1, 3 внутреннюю каменку (1.3) фиг. 2, 3 с дымоходом-лабиринтом (1.3.1) фиг. 3, дверь загрузки топлива (1.4) фиг. 1, терморегулирующую задвижку (1.5) фиг. 2.
Внутри топочного пространства фиг. 3 в верхней части расположена внутренняя каменка (1.3) фиг. 2, 3 в виде емкости с уложенными в нее аккумулирующими тепло камнями, трубой выхода пара (1.3.2). Внутренняя каменка (1.3) закреплена в корпусе (1.1) фиг. 3, 4, 5 таким образом, что позволяет топочным газам (1.7) фиг. 3, 4, 5 беспрепятственно проходить по контуру всей внешней поверхности внутренней каменки (1.3), по кругу, отдавая ей и внешним стенкам тепловую энергию. Например, крепления (1.3.3) фиг. 2 могут быть расположены на боковых стенках корпуса и внутренней каменки. Кроме того между верхним основанием (1.3.5) внутренней каменки (1.3) и верхней стенкой корпуса (1.1) печи (1) во избежании деформации или прогибов установлены крепления упоры (1.3.6) фиг. 2.
Внутренняя каменка (1.3) фиг. 3 имеет дымоход (1.3.1) идущий из камеры сгорания вверх соосно к патрубку (1.2) внешнего дымохода.
Дымоход (1.3.1) фиг. 3 в частном случае исполнения имеет внутреннее пространство в виде лабиринта, получаемый за счет наличия полок (1.3.4), на разных гранях дымохода (1.3.1) создающие сложный поток топочных газов (1.7) фиг. 3-5, что снижает скорость их выхода из дымохода каменки (1.3.1). Тем самым, топочные газы имеют больше времени для более полной отдачи тепловой энергии внутренней каменки (1.3) печи.
На верхнем основании (1.3.5) внутренней каменки (1.3) установлена задвижка (1.5), фиг. 2-9 имеющая два варианта исполнения. Задвижка (1.5) обеспечивает изменение потока топочных газов внутри пространства корпуса (1.1) печи (1).
Задвижка (1.5) по первому варианту исполнения включает рукоятку (рукоятка – нормализованная деталь или узел в виде цилиндрического стержня с закруглённой головкой или ручкой на конце. Справочник технического переводчика, Интент, 2009-2013) и полый цилиндр (1.5.1) фиг. 2-5, по высоте стенок, приблизительно, равный высоте промежутка между верхним основанием (1.3.5) внутренней каменки (1.3) и верхним основанием (1.1.1) корпуса (1.1) печи (1) фиг. 3. Цилиндр (1.5.1) жестко соединен с управляющей его положением рукояткой (1.5.2) на фиг. 3-5, и на конце имеет ручку (1.5.3) для управления положением задвижки.
Задвижка перемещается по верхнему основанию (1.3.5) внутренней каменки вдоль направляющих (1.6) фиг. 2.
Задвижка (1.5) имеет свободный ход и может иметь в частном случае исполнения направляющие (1.6) для направленного движения.
Еще в одном частном случае печь (1) на передней стенке корпуса (1.1) в месте выхода рукоятки (1.5.2) имеет направляющую рукоятки (1.5.4), по которой в процессе эксплуатации движется рукоятка (1.5.4) обеспечивая правильное положение задвижки(1.5) фиг. 2-5.
Ручка (1.5.3) в случае выполнения корпуса (1.1) в месте выхода рукоятки (1.5.2) с направляющей рукоятки (1.5.4) выступает стопором движения фиг. 2-4.
В состоянии когда задвижка (1.5), фиг. 4 находится над дымоходом (1.3.1), топочные газы (1.7) не имеют возможности проходя вдоль внешней стороны внутренней каменки (1.3) выходить в патрубок (1.2), и для выхода в патрубок (1.2) проходят через дымоход (1.3.1). За счет чего достигается максимальный прогрев внутренней каменки (1.3). Данное положение задвижки способствует экономии твердого топлива из-за снижения интенсивности горения.
В случае исполнения дымохода (1.3.1) в виде лабиринта результат усиливается.
В состоянии когда задвижка (1.5) фиг. 5 находится в сдвинутом состоянии к передней стенке корпуса (1.1) печи, топочные газы (1.7) свободно проходят вокруг всей поверхности внутренней каменки (1.3) и через дымоход (1.3.1). Таким образом, достигается прогрев как внешней стороны печи (1), прогрев отапливаемого пространства, так и внутренней каменки (1.3). При таком положении задвижки, достигается максимальный эффект прогрева, но повышается расход твердого топлива, из-за повышенной интенсивности горения.
В случае исполнения дымохода (1.3.1) в виде лабиринта результат усиливается.
Задвижка (1.5) фиг. 6-9 по второму варианту, выполнена в виде полого цилиндра (1.5.1), по высоте стенок, приблизительно, равному высоте промежутка между верхним основанием (1.3.5) внутренней каменки (1.3) и верхним основанием (1.1.1) корпуса (1.1) печи (1) фиг. 8,9. Цилиндр (1.5.1) с одной стороны, жестко соединен с управляющей его положением рукояткой (1.5.2) фиг. 6-9, на конце имеющий ручку (1.5.3) для управления положением задвижки, а с противоположной сопряжен с заслонкой (1.5.5) (заслонка – железный лист с ручкой, закрывающий входное отверстие в печи, а также вообще приспособление для закрывания отверстий. Толковый словарь Ожегова, С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова, 1949-1992).
Задвижка (1.5) имеет свободный ход и может иметь в частном случае исполнения направляющие (1.6) для направленного движения фиг. 6.
Еще в одном частном случае печь (1) на передней стенке корпуса в месте выхода рукоятки (1.5.2) имеет направляющую рукоятки (1.5.4), по которой в процессе эксплуатации движется рукоятка (1.5.4) обеспечивая правильное положение задвижки(1.5) фиг. 6-9.
Ручка (1.5.3) в случае выполнения корпуса (1.1) в месте выхода рукоятки (1.5.2) с направляющей рукоятки (1.5.4) выступает стопором движения фиг. 6, 8.
В состоянии когда полый цилиндр (1.5.1) задвижки (1.5) находится над дымоходом (1.3.1) фиг. 6, 9, топочные газы (1.7) не имеют возможности проходя вдоль внешней стороны внутренней каменки (1.3) выходить в патрубок (1.2), и для выхода в патрубок (1.2) проходят через дымоход (1.3.1). Таким образом, достигается максимальный прогрев внутренней каменки. Данное положение задвижки способствует экономии твердого топлива из-за снижения интенсивности горения.
В случае исполнения дымохода (1.3.1) в виде лабиринта результат усиливается.
В состоянии когда задвижка (1.5) находится в сдвинутом состоянии к передней стенке корпуса печи, центральный дымоход-лабиринт (1.3.1) фиг. 7, 9 перекрывается плоской заслонкой (1.5.5). Топочные газы (1.7) фиг. 9 направлены, только, вокруг всей поверхности внутренней каменки (1.3). Топочные газы не проходят через дымоход (1.3.1). Таким образом, достигается наибольший прогрев внешней стороны печи и соответственно отапливаемого пространства.
В случае исполнения дымохода (1.3.1) в виде лабиринта результат усиливается.
Во всех вариантах заявленного решения, кольцевая часть (1.5.1) терморегулирующей задвижки (1.5) имеет диаметральный размер равный или больший размеру дымохода (1.3.1) фиг. 2-9. Крепление кольцевой части (1.5.1) к управляющей рукоятке (1.5.2) имеет жесткое крепление, по средствам сварки/пайки/резьбового соединения/штифтового соединения и др. В частных случаях, может иметь подвижное соединение рычажного или карданного типа. Ручка (1.5.3) может быть изготовлена из материала, не подверженного сильному нагреванию.
Вынимая управляющую рукоятку (1.5.2) наружу, открывается поток по всему периметру печи, а не только по центральному дымоходу (1.3.1). Вариант исполнения задвижки (1.5) с заслонкой позволяет направить топочные газы к внешним стенкам печи (1.1) по кругу сразу, после розжига. Это позволит максимально быстро получить прогретое помещение, не жертвуя качеством прогрева накопителя с аккумулирующими тепло камнями (1.3). Благодаря своей форме, тепловая энергия, полученная путем сжигания твердого топлива, будет перераспределяться с максимальной эффективностью.
Рекомендуемым материалом для изготовления задвижки является нержавеющая сталь марки ANSI 430, но может быть использован любой другой вид материала с подобными характеристиками. Указанная марка стали способна сохранять свои свойства во многих агрессивных средах. За счет низкого содержания в составе стали углерода, она обладает высокой стойкостью к разрушению даже при воздействии высоких температур, что позволяет использовать ее в движущихся механизмах, длительное время подверженных сильному нагреву, не боясь деформаций, изменению жесткости конструкции, истирания и появления зазоров, способных ухудшить потребительские качества всей задвижки, в целом.
В результате заявленное решение позволяет перераспределять топочные газы в пространстве печи в зависимости от того, что первоочередно прогреть отапливаемое помещение или прогреть каменку для получения пара. При этом решение имеет простую конструкцию, повышающую эффективность использования топочных газов. Позволяет снизить экономические затраты на топливо, а также позволяет достичь желаемой температуры помещения в кротчайшие сроки.
Краткое описание чертежей
фиг. 1 - схематическое изображение печи с терморегулирующей задвижкой вид спреди;
фиг. 2 - схематическое изображение вида сверху печи по первому варианту исполнения сечение А-А;
фиг. 3 - схематическое изображение вида сбоку печи по первому варианту исполнения, сечения Б-Б;
фиг. 4 - схематическое изображение вида сбоку печи по первому варианту исполнения, сечение Б-Б с движением топочных газов в случае установленной задвижкой над дымоходом;
фиг. 5 - схематическое изображение вида сбоку печи по первому варианту исполнения, сечение Б-Б с движение топочных газов при сдвинутой задвижке;
фиг. 6 - схематическое изображение вида сверху печи по второму варианту исполнения, сечение А-А в случае установленной задвижкой над дымоходом;
фиг. 7 - схематическое изображение вида сверху печи по второму варианту исполнения, сечение А-А при сдвинутой задвижке и заслонкой над дымоходом;
фиг. 8 - схематическое изображение вида сбоку печи по второму варианту исполнения, сечение С-С. Движение топочных газов при задвижке над дымоходом;
фиг. 9 - схематическое изображение вида сбоку печи по второму варианту исполнения, сечение Д-Д. Движение топочных газов при сдвинутой задвижке и заслонкой над дымоходом.
Краткое описание конструктивных элементов
1 - Печь;
1.1 - корпус;
1.1.1 - верхнее основание корпуса печи;
1.2 - патрубок дымохода;
1.3 - внутренняя каменка;
1.3.1 - дымоход;
1.3.2 - труба выхода пара;
1.3.3 - крепления;
1.3.4 - полки дымохода;
1.3.5 - верхнее основание внутренней каменки;
1.3.6 - крепления упоры;
1.4 - дверь загрузки топлива
1.5 - задвижка;
1.5.1 - цилиндр задвижки;
1.5.2 - рукоятка;
1.5.3 - ручка;
1.5.4 - направляющая рукоятки;
1.5.5 - заслонка;
1.6 - направляющие;
1.7 - топочные газы;
Принцип работы
Печь устанавливают в помещении, которое планируется отапливать. Камера сгорания заполняется топочным материалом для сжигания, через дверь загрузки топлива (1.4) фиг. 1, 3.
Перед разведением огня внутри камеры сгорания, в решении по первому варианту исполнения задвижки, за управляющую рукоятку (1.5.2) терморегулирующую задвижку (1.5) выдвигают, сдвигая цилиндр (1.5.1) с дымохода (1.3.1) фиг. 5, для обеспечения большей подачи кислорода в камеру сгорания и ускорению процесса растапливания.
При полностью выдвинутой задвижке (1.5) происходит равномерное прогревание как внешних стенок печи (1.1), так и накопителя для камней (1.3).
Когда пламя достаточно охватило топочный материал, задвигают управляющую рукоятку (1.5.2), примерно, на 1/2 свободного хода задвижки. Такое положение обеспечит достаточный прогрев помещения, накопителя для камней и экономичное сжигание топлива.
Когда температура отапливаемого помещения достигла той температуры, которой требуется, целесообразно задвижку (1.5) утопить максимально внутрь корпуса печи, до установки цилиндр (1.5.1) над дымоходом (1.3.1). Такое положение приведет к перекрытию потока топочных газов (1.7) вдоль внешних стенок внутренней каменки (1.3) печи, и направит их по узкому дымоходу - лабиринту (1.3.1) фиг. 8.
Такое положение терморегулирующей задвижки (1.5) приводит к максимально экономичному горению топлива, и более долгому нахождению топочных газов внутри дымохода - лабиринта, что аккумулирует тепловую энергию внутри емкости с камнями (1.3).
Перед разведением огня внутри камеры сгорания, в решении по второму варианту исполнения задвижки, за управляющую рукоятку (1.5.2) терморегулирующую задвижку (1.5) устанавливают, сдвигая цилиндр (1.5.1) к передней стенке корпуса печи, центральный дымоход-лабиринт (1.3.1) фиг. 7, 9 перекрывается плоской заслонкой (1.5.5). Топочные газы (1.7) фиг. 9 направлены, только, вокруг всей поверхности внутренней каменки (1.3)., для обеспечения большей подачи кислорода в камеру сгорания и ускорению процесса растапливания.
Когда пламя достаточно охватило топочный материал, задвигают управляющую рукоятку (1.5.2), примерно, на 1/2 свободного хода задвижки. Такое положение обеспечит достаточный прогрев помещения, накопителя для камней и экономичное сжигание топлива.
Когда температура отапливаемого помещения достигла той температуры, которой требуется, задвижку (1.5) утапливают максимально внутрь корпуса печи, до установки цилиндра (1.5.1) над дымоходом (1.3.1) фиг. 8. Такое положение приведет к перекрытию потока топочных газов (1.7) вдоль внешних стенок внутренней каменки (1.3) печи, и направит их по узкому дымоходу - лабиринту (1.3.1) фиг. 8.
Такое положение терморегулирующей задвижки (1.5) приводит к максимально экономичному горению топлива, и более долгому нахождению топочных газов внутри дымохода - лабиринта, что аккумулирует тепловую энергию внутри емкости с камнями (1.3).