Банная печь
BATH-HOUSE FURNACE

Изобретение относится к нагревательным устройствам на твердом топливе, применяемым для нагрева воздуха и получения пара в банях.
Из RU 145329 U1, F24B 1/189, опубликовано 20.09.2014 известна печь для мобильных сооружений с подвижной заслонкой и искроуловителем, содержащая корпус, в котором расположена камера сгорания с дверцей, колосниковая решетка, зольник с ящиком зольника, дымоход, защитный кожух-конвектор и опоры, у которой камера сгорания содержит заслонку с возможностью ее перемещения и смежный с камерой искроуловитель, состоящий из полости и погруженного в него патрубка дымохода.
Недостатком данной печи является сложная форма корпуса, которая не позволяет изготовить печь методом литья. Также в процессе горения топлива в топочном пространстве будет образовываться окалина, стенки печи будут истончаться, вследствие чего печь придет в негодность.
Наиболее близким аналогом является банная печь (RU 150387 U1, F24B 1/24, опубликовано 20.02.2015), содержащая корпус, портал, установленный с фронтальной стороны корпуса, топку, расположенную в корпусе, металлическое ложе для камней, размещенное над топкой и состоящее из трех секций, дымовую трубу, у которой каждая из секций металлического ложа имеет форму полой открытой сверху перевернутой усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, секции металлического ложа соединены длинными верхними краями, при этом под дымовой трубой установлен пламегаситель, обеспечивающий движение газов вдоль металлического ложа.
Недостатком данной печи является большое количество составных элементов, что уменьшает технологичность при сборке конструкции печи, а также создает большое количество стыков, через которые может прорываться пламя или топочные газы. Также, равная по всей плоскости толщина стенок печи приводит к избыточной массе и материалоемкости устройства.
Применение заявленного изобретения обеспечивает следующие технические результаты:
1. Упрощение конструкции печи;
2. Повышение технологичности печи;
3. Повышение герметичности топочного пространства;
4. Повышение теплоотдачи печи;
5. Возможность регулировки теплоотдачи печи;
6. Снижение массы печи.
Данные технические результаты обеспечиваются тем, что банная печь, содержащая топочный агрегат и подзольник с зольным ящиком и колосниковой решеткой, дверку, отличающаяся тем, что топочный агрегат состоит из трех частей: верхнего полукорпуса, нижнего полукорпуса и верха печи с патрубком выхода дымохода, причем на стыкуемых поверхностях полукорпусов и верха печи выполнены карманы или пазы, в которые уложен огнеупорный шнур, а все стыки полукорпусов и верха печи дополнительно обработаны огнеупорным герметиком, причём печь снабжена зубом-отбойником, установленным на направляющих между верхней и нижней частями с возможностью перемещения по ним, причём толщина стенок верхнего полукорпуса, нижнего полукорпуса и верха печи составляет 6мм±1мм, а толщина верхней части дымоотводящего патрубка составляет 10мм±1мм, а нижней - 12мм±1мм, а в местах наличия рёбер жёсткости толщина стенок полукорпусов составляет (10-12)мм±1мм. Банная печь снабжена топочным тоннелем, который соединён с топочным агрегатом с применением термостойкого шнура и термостойкого герметика, либо прикреплён к топочному агрегату по методу шип-паз, либо соединён внахлёст с топочным агрегатом. Размер зуба-отбойника выбран исходя из возможности замены пришедшего в негодность зуба через выход дымохода без демонтажа верха печи или через топочный тоннель. Тоннель выполнен из стального листа толщиной 1-4мм, или литым из чугуна. Колосниковая решётка выполнена съёмной и установлена на выступах, выполненных в нижнем полукорпусе. В конструкции банной печи использован наружный кожух – каменка, обеспечивающий возможность размещения камней по всему пространству между наружным кожухом печи и непосредственно топочным агрегатом так, чтобы между камнями имелись естественные зазоры 1-3см.
Подзольник может быть выполнен штампованным из стального листа, либо литым из чугуна. Подзольник и зольник предназначены для удобного извлечения золы и регулирования подачи воздуха к горящему топливу.
В процессе изготовления печи может быть применен способ «разнотолщинности стенок», где толщина стенок может варьироваться от 6 до 12 мм, что приведет к уменьшению массы конструкции без потери прочности.
Внутренняя конструкция топочного пространства позволяет увеличить КПД за счет более полного использования тепловой энергии, полученной от сгорания топлива. Данный эффект достигается за счет направления нагретых газов по каналам, выполненным в верхней части печи. Перемещение «зуба-отбойника» в верхней части печи приведет к ускорению или замедлению нагрева печи и камней, что позволяет регулировать теплоотдачу печи.
Для обеспечения безопасной эксплуатации печи в конструкции предусмотрен топочный тоннель (топливный канал) и чугунная дверь. Тоннель может быть выполнен либо из стального листа толщиной 1-4 мм, либо может быть отлит из чугуна. Тоннель может соединяться с топочным агрегатом либо по методу шип-паз, либо устанавливаться внахлест на топочный агрегат. Соединение топочного тоннеля с топочным агрегатом герметизируется с применением термостойкого шнура и термостойкого герметика. Тоннель позволяет топить печь из смежного с парной помещения и служит для «прохода» через негорючую стену. Дверь из чугуна служит прекрасным изолятором, она состоит из рамки и полотна, которое оснащено огнеупорным закаленным стеклом, запорным устройством в виде ручки-крючка и поддувалом с ручкой регулятором подачи воздуха для управления подачей воздуха в топочную часть и регулирования скорости горения топлива.
Печь может быть оснащена сеткой для камней, которые служат дополнительными элементами нагрева помещения бани и производства водяного пара.
На фиг. 1 представлены сборочные единицы топочного агрегата, на фиг. 2 представлена модель печи в сборе.
Позициями на чертежах обозначены:
1. Верх печи (верхняя часть).
2. Верхний полукорпус (средняя часть).
3. Нижний полукорпус (нижняя часть).
4. Зуб-отбойник.
5. Сетка печи (наружный кожух).
6. Топочный тоннель.
7. Огнеупорный шнур.
Конструкция печи представляет собой единый элемент топочного агрегата, собранного из трех чугунных (основных) элементов печи путем болтового соединения через огнеупорный шнур (в специально организованных для этого «карманах») и дополнительно обработанных высокотемпературным герметиком. Печь поставляется к реализации в собранном виде. Поэтому полностью исключается «человеческий фактор» при дальнейшей сборке печи.
В нижнем элементе печи располагается колосниковая решетка в специально предусмотренном посадочном углублении. Топочный канал представляет собой толстостенный металлический элемент с закрепленной на нем дверцей, через которую осуществляется процесс топки печи.
Топочный канал фиксируется непосредственно к топочному агрегату путем болтового соединения. Топочный канал имеет узкую и широкую части. Узкой частью канал соединяется с топочным агрегатом, а в противоположной, широкой, части расположена топочная дверца с большим панорамным стеклом для визуального наблюдения и контроля горения топлива. По периметру топочного агрегата расположен наружный кожух округлой формы, для размещения в нем камней.
Соединение основных элементов печи произведено с помощью болтового соединения по периметру каждого элемента. Каждый из трех элементов имеет углубление по периметру элемента, используемое для укладки огнеупорного шнура. Конструкция топочного агрегата поставляется в собранном виде (три элемента собраны между собой и соединены болтовым соединением).
Стенки всех элементов и зуб-отбойник выполнены из серого или высокопрочного чугуна и имеют разную толщину материала, что обусловлено разной температурной нагрузкой на каждый элемент:
верхний элемент имеет толщину стенок - 6 мм;
средний элемент имеет толщину стенок - 6 мм;
нижний элемент имеет толщину стенок - 6 мм;
дымоходный патрубок в верхней части имеет толщину чугуна 10 мм., а в нижней части, примыкающей к корпусу печи - 12 мм. Дымоотводящий патрубок выполнен в виде конусообразного элемента.
Дополнительно, в местах наличия ребер жесткости конструкции толщина стенок составляет 10-12 мм (что обусловлено методом литья чугуна). Литейный допуск на толщину стенок всех деталей составляет ±1 мм.
Отходящие газы проходят из топочной камеры по так называемому «лабиринту», сформированному в верхней части топочного агрегата, тем самым равномерно распределяя тепло на все стенки топочного агрегата. Первоначально отходящие газы движутся вверх от горящего топлива, затем, ударяясь в верхнюю пластину-пламеотбойник, движутся в сторону к свободному выводу, ударяются в верхнюю стенку верхнего корпуса печи и движутся вверх в дымоотводящий патрубок.
Зуб-отбойник установлен между верхним и средним элементом печи на чугунных направляющих элементах конструкции. Зуб перемещается по этим направляющим путем ручного перемещения. Зуб-отбойник перекрывает прямоточный канал выхода отходящих газов, путем направления потока газов по более сложному пути для равномерного распределения температуры этих исходящих газов.
Зуб-отбойник является расходной частью (так же, как и колосниковая решетка, он подвержен высокой температуре воздействия и может быть приобретен отдельно по мере выхода из строя), поэтому отсутствие жесткого его крепления к корпусу печи упрощает его замену неквалифицированными специалистами. Рекомендовано установить зуб-отбойник после монтажа печи в положение, при котором он закрывает прямоточный выход отходящих газов в дымоходную трубу.
Для увеличения времени поддержания заданной температуры и влажности в парном помещении, в конструкции банной печи используется наружный кожух (каменка), в котором размещаются камни. Камни укладываются по всему пространству между наружным кожухом печи (сетка, закрытый кожух и пр.) и непосредственно топочным агрегатом таким образом, чтобы между камнями оставались естественные зазоры 1-3 см для естественной циркуляции воздуха и равномерного съема тепла со стенок печи. Дополнительно, камни укладываются на верхнюю часть топочного агрегата, закрывая элементы корпуса печи.