ПЕЧЬ-КАМЕНКА ДРОВЯНАЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Устройство относится к области теплотехники, в частности к конструкции теплотехнического устройства, предназначенного для отопления и парообразования, и может быть использовано для оборудования бань и саун.
Уровень техники
Известно устройство «Отопительное устройство» (патент на изобретение РФ №2242679, классы МПК F24B 5/06, F24B 7/02, опубл. 20.12.2004 г.), содержащее корпус, вдоль боковых стенок которого герметично закреплены в днище и в отверстиях на противоположных боковых стенках перекрещивающиеся вверху конвективные трубы с открытыми торцами, образующие топочную камеру, где топка и верхняя зона образуют единое пространство, а топка закрыта металлическим экраном, колосниковую решетку в днище, выполненную из жаропрочной стали и ее элементы которой имеют вид желобов, зольник и дымоход. На наклонных частях перекрещивающихся вверху конвективных труб установлены сверху нижние и верхние газонаправляющие щитки, образующие нижние и верхние газоходы. Недостатком такого устройства является сложность конструкции. Необходимо следить, чтобы дымовые газы не прорывались через трубки в экранирующие топочную камеру конвективные трубы, использовать дополнительный металлический экран. Устройство требует периодической очистки газоходных каналов от накапливающихся в них сажи и золы, для чего необходимо убирать трубу дымохода и через люк дымохода с помощью дополнительных приспособлений чистить каналы.
Известно устройство «Отопительное устройство» (патент на полезную модель №82029, классы МПК F24B 5/06, F24B 7/02, опубл. 10.04.2009), содержащее корпус, прямые воздуховоды в виде труб с открытыми торцами, установленные вдоль задней и передней стенок внутри корпуса, изогнутые воздуховоды с открытыми торцами вдоль боковых стенок корпуса, перекрещивающиеся верхние части которых образуют топочную камеру, состоящую двух зон: топки и верхней зоны топочной камеры и снабженную расположенными на наклонных частях изогнутых воздуховодов сверху и снизу верхними и нижними газонаправляющими экранами, образующими газоходные каналы, причем верхние экраны установлены с зазором относительно друг друга по всей их длине, колосниковую решетку, установленную в днище корпуса, которая может быть выполнена сменной, люк дымохода, расположенный на верхней плоскости корпуса или в верхней части задней стенки корпуса. Недостатками такого устройства являются также сложность конструкции, сложность ремонта устройства в случае прогара воздуховодов, необходимость замены всей колосниковой решетки, даже если прогар решетки произошел в одном месте.
Наиболее близким решением по технической сущности и совокупности существенных признаков, которое принято в качестве прототипа, является устройство «Печь для бани» (патент на изобретение РФ №2347980, класс МПК F24B 9/00, опубл. 27.02.2009 г.), содержащее топочную камеру с выносным топливным каналом, дверкой и колосниковой решеткой в нижней части топочной камеры, зольник с выдвижным зольным ящиком. Дымосборник устройства имеет перегородки, которые образуют центральный и боковые каналы. 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. Полость для теплоаккумулирующей загрузки имеет днище, одна часть которого является сводом топочной камеры, а другая часть днища расположена под углом к основанию топочной камеры и имеет вентиляционные отверстия по всему периметру. С обеих сторон к боковым стенкам топочной камеры приварены парообразователи, представляющие собой горизонтально установленные профильные элементы прямоугольной формы. Раскаленный воздух и газы, образованные от сгорания топлива, поднимаются в верх топочной камеры и направляются в газоходный канал. Ограничитель формирует дополнительные боковые потоки продуктов горения, делит газовый поток на два, которые проходят по боковым каналам и устремляются в центральный канал. Омывая все стенки дымосборника, отдавая им тепло и постепенно остывая, продукты горения выбрасываются в дымоход через выходной патрубок. Наличие щели в днище дымосборника под дымоходом позволяет очищать каналы дымосборника и дымоход в случае большого количества сажи. Для получения пара от парообразователя в него дозированно через вентиль-дозатор из бака через каналы подачи наливают воду в верхнюю полость парообразователя, которая испаряется от сильно нагретых стенок топки через отверстия. После разогрева теплоаккумулирующей загрузки на нее поливают водой для получения пара.
Недостатками такого устройства являются наличие достаточно усложненной конструкции дымосборника, сложность очистки внутренних поверхностей от сажи и копоти.
Раскрытие сущности полезной модели
Устройство относится к области теплотехники, в частности к конструкции теплотехнического устройства, применяемого в парильных и смежных помещениях бани и предназначенного для отопления и парообразования. Конструкция устройства позволяет использовать различные сочетания температуры и влажности воздуха, создавая режимы мелкодисперсного пара, классического пара и режим сауны (при работе устройства без подачи воды). Устройство представляет собой металлический корпус, в котором размещена топка печи с топливным каналом, позволяющим осуществлять топку печи из смежного помещения.
Внизу топки расположена колосниковая решетка, а под топкой - зольник с выдвижным зольным ящиком. Колосниковая решетка является наиболее теплонагруженной частью устройства и состоит из отдельных пластин, что позволяет заменять отдельные ее пластины по мере необходимости. Устройство имеет две каменки: наружную и внутреннюю и газоход, состоящий из двух полостей - верхней и нижней, сообщающихся между собой через внутренний патрубок, проходящий через центральную ось устройства. В верхней части устройства имеются две воронки для подачи воды во внутреннюю каменку, конструкция и количество которых позволяет охватывать большую поверхность камней для получения пара. На конце воронок имеются приспособления для рассеивания воды.
Верхняя полость газохода образована верхней и нижней пластинами, приваренными по периметру к корпусу устройства, между которыми, параллельно верхней пластине, расположен приваренный к патрубкам воронок отсекатель пламени с зазором по всему периметру корпуса устройства. Нижняя полость образована верхней пластиной, приваренной по периметру к корпусу устройства выше топки печи, и нижней пластиной, приваренной по периметру к верхней части топки печи, в которой выполнены отверстия и которая также выполняет роль отсекателя пламени. Конструкция газохода создана на основе экспериментов и является оптимальной при создании необходимой тяги, обеспечивает ход пламени по всему периметру отсекателя и равномерное нагревание камней, экономию топлива и эффективность процесса теплообмена. Наличие люков со съемными крышками для загрузки теплоаккумулирующих элементов при сборке устройства и подачи воды на внутреннюю каменку с обеих боковых сторон печи при ее эксплуатации позволяет обеспечить технологичность производства устройства и выбирать место установки печи без ограничений - печь может стоять посередине парного помещения, либо вплотную к стене - справа или слева.
Конструкция устройства позволяет повысить эффективность использования получаемого тепла и пара без увеличения габаритов и расхода топлива.
Краткое описание чертежей
Общий вид и расположение существенных элементов устройства представлены на фиг. 1 и 2. Для увеличения ресурса устройства его топка 5 выполнена из проката повышенной прочности. Устройство имеет две каменки: наружную 11 и внутреннюю 12. Конвекция воздуха между топкой печи 5, радиатором 7 и кожухом защитным 1 осуществляется через конвекционные отверстия 8.
Люки 9 со съемными крышками для доступа к камням внутренней каменки расположены с двух боковых сторон устройства.
Патрубок котловой 2 служит переходным элементом от дымовых каналов устройства к дымовой трубе. Устройство имеет заглушку прочистную 6, которая удаляется при очистке дымовых каналов.
Устройство оснащено топливным каналом 3, позволяющим осуществлять топку из смежного помещения. На дне топки печи 5 расположена колосниковая решетка 13, являющаяся наиболее теплонагруженной частью устройства и представляющая собой набор из шести отдельных пластин, изготовленных из проката повышенной прочности толщиной 5 мм. Для каждой пластины предусмотрено отдельное посадочное место. Сквозь пластины колосниковой решетки зола попадает в зольный ящик 4. Система газоходов состоит из двух полостей - верхней 14 и нижней 15, сообщающихся между собой через внутренний патрубок 20.
Нижняя пластина 16 верхней полости газохода и верхняя пластина 17 нижней полости газохода изогнута под тупым углом вниз вдоль параллельной боковым стенкам топки печи 5 условной срединной плоскости.
В верхней полости газохода 14 имеется отсекатель пламени 18. В нижней полости 15 газохода имеется пластина-отсекатель 19 с отверстиями для прохождения пламени.
Осуществление полезной модели
Для набора температуры при растопке устройство необходимо эксплуатировать в режиме интенсивного горения. Зольный ящик 4 в это время приоткрыт, чтобы обеспечить приток воздуха, необходимого для горения топлива. Основное время работы устройство проходит в экономичном режиме при полностью закрытом зольном ящике 4.
Устройство позволяет получить различные режимы в парной.
Режим мелкодисперсного пара - режим особого, легкого пара, получаемого при подаче воды (порциями) через воронки 10 в закрытую внутреннюю каменку 12, когда камни нагреты до 400 градусов Цельсия и более. Повторная подача воды при работающей печи может осуществляться уже через 3 минуты. Режим классического пара достигается при подаче воды на наружную каменку 11, либо во внутреннюю каменку 12 при снятой одной или обеих съемных крышек люков 9 внутренней каменки. Режим сауны - «сухой бани» достигается при работе устройства без подачи воды.
Закрытая внутренняя каменка 12 образует мощный парогенератор. А камни в наружной каменке 11 ограждают от жесткого инфракрасного излучения и являются источником так называемого «мягкого» тепла.
Эффективная схема прогрева камней и парильного помещения заключается в том, что процесс теплообмена организован всей поверхностью устройства, а также конвекцией воздуха между топкой печи 5, радиатором 7 и кожухом защитным 1 через конвекционные отверстия 8. Кроме того, кожух защитный экранирует жесткое инфракрасное излучение, которое исходит от стенок топки печи при ее раскаливании.
На эффективность теплообмена в печи существенное положительное влияние оказывает конструкция газохода.
Ход пламени осуществляется по всему периметру отсекателя пламени 18, что обеспечивает равномерный нагрев камней за счет равномерного нагрева пластин 16 и 17; существенно снижается выброс тепла «в трубу» (бак с водой, установленный на выходе устройства, не кипит), т.е. дымовые газы на выходе имеют низкую температуру; высокий КПД устройства (печные газы отдают очень большое количество тепла не впустую, а на нагрев камней и помещения). Съемные крышки люков 9 внутренней каменки позволяют открыть доступ к камням внутренней каменки с боковых сторон устройства, а также служат ограничителями выхода мелкодисперсного пара. Крышки расположены с обеих сторон устройства, что позволяет без ограничений выбрать место его установки. Кроме того, наличие двух отверстий позволяет упростить технологический процесс загрузки камней во внутреннюю каменку.
Частичная очистка дымовых каналов производится путем снятия патрубка котлового 2, а полная - после снятия заглушки прочистной 6, что позволяет очистить всю систему газоходов более тщательно (при наличии необходимых приспособлений) с меньшими трудозатратами.
Подача воды во внутреннюю каменку может осуществляться через воронки 10, что при обеих, установленных без зазора, съемных крышках люков 9 внутренней каменки 12 позволяет получать мелкодисперсный пар. Предлагаемое устройство за счет конструктивных особенностей отдельных его элементов обеспечивает повышение эффективности использования получаемого тепла и пара без увеличения габаритов и расхода топлива, создание оптимальных режимов его использования в качестве оборудования для бань и саун.