ОТОПИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно, к отопительно-варочным конвекционно-излучающим печам длительного горения с использованием твердого топлива и может быть использована для обогрева жилых, бытовых, производственных и вспомогательных помещений, дачных домиков и теплиц, а также для приготовления пищи.
Известно отопительное устройство по патенту РФ №2242679, F24B 5/06, F24B 7/02, 2004 г., включающее: корпус образованный верхней плоскостью, боковыми и задней стенками, причем верхняя часть корпуса с передней стенкой выступает вперед над дверцей топки, колосниковую решетку, установленную в днище корпуса, и поддувало под колосниковой решеткой, сообщающееся с внутренней полостью корпуса через ее отверстия. Внутри корпуса вдоль задней и выступающей части передней стенки расположены прямые воздуховоды, выполненные в виде труб с открытыми торцами, сообщающимися с атмосферным воздухом. При этом торцы воздуховодов, расположенных у задней стенки, жестко закреплены в отверстиях донной части и верхней плоскости корпуса, а торцы прямых воздуховодов, расположенных у передней стенки, жестко закреплены в отверстиях верхней плоскости корпуса и дна выступающей верхней части корпуса. Изогнутые воздуховоды с открытыми торцами, сообщающимися с атмосферным воздухом, расположены вдоль боковых стенок корпуса в шахматном порядке. Одни их торцы жестко закреплены в отверстиях днища корпуса, а противоположные торцы жестко закреплены в отверстиях противолежащих верхних частей боковых стенок корпуса. Топочная камера в корпусе образована перекрещивающимися изогнутыми воздуховодами и состоит из двух зон: верхней зоны и нижней зоны, являющейся топкой, которая снабжена дверцей на передней стенке корпуса для загрузки топлива. Верхние и нижние экраны, образующие соответственно верхний и нижний газоходы расположены на наклонных частях изогнутых воздуховодов на внешней стороне свода топочной камеры, причем верхние экраны соединены между собой, образуя двугранный угол. Патрубки для подачи воздуха в верхнюю зону топливной камеры с открытыми торцами, один конец которых входит в расположенные друг против друга прямые воздуховоды, и изогнут навстречу потоку воздуха, а второй расположен в верхней части топочной, камеры, перед входом в нижний газоход. Концы патрубков, расположенные в верхней зоне топочной камеры могут быть снабжены жиклерами.
Эта конструкция недостаточно эффективна, т.к. дымовые газы напрямую выходят за пределы топочной зоны через зазор между нижними экранами. Кроме того, она сложна в эксплуатации, т.к. происходит засорение газоходных каналов, накапливающимися в них сажей и золой, и требует их периодической очистки, для чего необходимо убирать трубу дымохода и через люк дымохода с помощью дополнительных приспособлений чистить каналы.
Задачей данной полезной модели является повышение эффективности и эксплуатационных свойств отопительного устройства за счет интенсификации процесса горения в верхней зоне топочной камеры и исключения периодических операций по очистке газоходных каналов в процессе его эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что отопительное устройство, содержащее корпус, образованный верхней плоскостью, боковыми, передней и задней стенками, при этом верхняя часть корпуса с передней стенкой выполнена выступающей вперед над дверцей топки; люк дымохода, расположенный в верхней части корпуса; колосниковую решетку, установленную в днище корпуса; поддувало, расположенное под колосниковой решеткой и сообщающееся с внутренней полостью корпуса через ее отверстия; прямые воздуховоды, выполненные в виде труб с открытыми торцами, сообщающимися с атмосферным воздухом, установленные внутри корпуса вдоль задней и выступающей части передней его стенок, причем торцы прямых воздуховодов, расположенных у задней стенки жестко закреплены в отверстиях донной части и верхней части корпуса, а торцы прямых воздуховодов, расположенных у передней стенки, жестко закреплены в отверстиях верхней плоскости корпуса и дна выступающей верхней части корпуса, а вдоль боковых стенок корпуса в шахматном порядке расположены изогнутые воздуховоды с открытыми торцами, сообщающимися с атмосферным воздухом, при этом торцы их прямой части жестко закреплены в отверстиях днища корпуса, а противоположные торцы изогнутой части, жестко закреплены в отверстиях противолежащих верхних частей боковых стенок корпуса, при этом их перекрещивающиеся верхние части образуют топочную камеру, состоящую двух зон: нижней - топки, снабженной дверцей на передней стенке корпуса, и верхней зоны топочной камеры; патрубки с открытыми торцами для подачи воздуха в верхнюю зону топливной камеры, жестко закреплены в прямых воздуховодах так, что один конец входит в расположенные друг против друга прямые воздуховоды и изогнут навстречу потоку воздуха, а второй расположен в верхней части топочной камеры, кроме того, оно снабжено верхними и нижними экранами, образующими соответственно верхний и нижний газоходные каналы, причем верхние экраны расположены на наклонных частях
изогнутых воздуховодов на внешней стороне свода топочной камеры, согласно полезной модели предлагается верхние экраны расположить с зазором относительно друг друга по всей их длине, а нижние экраны, соединенные между собой под углом, расположить на наклонных частях изогнутых воздуховодов на внутренней стороне свода топочной камеры.
Для удобства изготовления нижние экраны могут быть выполнены в виде единой плоскости согнутой с образованием двугранного угла.
Люк дымохода может быть расположен на верхней плоскости корпуса или в верхней части задней стенки корпуса.
Для удобства удаления золы поддувало может быть снабжено зольником, выполненным в виде выдвижного ящика.
Концы патрубков для подачи воздуха в верхнюю зону топливной камеры могут быть установлены на разных уровнях для повышения равномерности его распределения, что увеличивает эффективность горения, за счет повышения полноты сгорания топлива, а значит, обеспечивает более высокую теплоотдачу.
Для увеличения срока службы без прогорания дверца топки по периметру может быть снабжена слоем теплоизолятора.
Для регулирования и обеспечения равномерности горения, например, при необходимости его форсирования или для просушивания сырого топлива, колосниковая решетка может быть выполнена сменной.
При расположении люка дымохода в задней стенке корпуса, отопительное устройство может быть дополнительно снабжено устройством для сбора конденсата, которое повышает эффективность работы устройства за счет более полной очистки газоходных каналов в процессе эксплуатации, путем исключения попадания конденсата из дымохода в топочную камеру.
Устройство для сбора конденсата, может быть выполнено в виде трубы с трубчатым ответвлением в средней части, один торец которого установлен в полости трубы, а другой - предназначен для установки в люке дымохода, при этом нижний торец трубы устройства для сбора конденсата снабжен элементом для вывода конденсата из трубы, например, крышкой или отверстием с герметичной крышкой.
Торец трубчатого элемента, находящийся в полости трубы устройства для сбора конденсата может быть расположен под углом к ее центральной оси для задания направления потоку топочных газов вдоль центральной оси дымоходной трубы.
Устройство для сбора конденсата может быть снабжено заслонкой, установленной с возможностью регулируемого перекрывания его выхода.
Выполнение нижних экранов, по всей их длине соединенными под углом, и расположение их на наклонных частях изогнутых воздуховодов на внутренней стороне свода топочной камеры позволяет изменить направления потока отходящих газов, исключив его прямой выход за пределы топочной зоны, что обеспечивает больший прогрев элементов конструкции устройства, а также способствует уменьшению количества угарных газов в отходящих из дымохода газов. Кроме того, этот признак в совокупности с расположением верхних экранов газоходных каналов с зазором по всей их длине, обеспечивают повышение эффективности и эксплуатационных свойств отопительного устройства за счет эффекта постоянной самоочистки газоходных каналов от частиц сажи и золы, проваливающихся через зазор между верхними экранами и отражающихся от соединенных под углом нижних экранов назад в топочную камеру, где они догорают.
На фиг.1 - общий вид отопительного устройства (поперечный разрез);
фиг.2 - продольный разрез с люком дымохода сверху;
фиг.3 - продольный разрез с люком дымохода на задней стенке;
фиг.4 - вид сверху с люком дымохода сверху.
Отопительное устройство содержит (фиг.1 и 2) корпус 1, образованный верхней плоскостью 2, боковыми 3, передней 4 и задней 5 стенками, причем верхняя часть корпуса с передней стенкой выступает вперед над дверцей топки. Люк дымохода 6 расположен либо на верхней плоскости 2 корпуса в задней ее части (фиг.4 и 2), или в верхней части задней стенки корпуса (фиг.1 и 3). Люк дымохода 6 служит для установки трубы отвода дымовых газов (на чертеже отсутствует). Колосниковая решетка 7 (фиг.2) установлена в днище корпуса 1. Поддувало 8 расположено под колосниковой решеткой 7 и сообщается с внутренней полостью корпуса 1 через ее отверстия. Для удобства удаления ссыпающейся в поддувало золы, оно может быть снабжено зольником 9, выполненным, например, в виде выдвижного ящика. Внутри корпуса (фиг.1-3), вдоль задней 5 и выступающей части передней 4 стенок, установлены прямые воздуховоды 10, выполненные в виде труб с открытыми торцами, сообщающимися с атмосферным воздухом. Причем торцы прямых воздуховодов 10, расположенных у задней стенки жестко закреплены в отверстиях донной части и верхней части корпуса 1. При выполнении люка дымохода 6 на верхней плоскости 2 корпуса 1 (фиг.2), верхние торцы прямых воздуховодов 10, расположенных вдоль задней стенки 5 могут быть закреплены, например, в верхней плоскости 2, а при выполнении люка дымохода 6 в верхней части задней стенки 5, по меньшей мере, один из верхних торцов, например, центрального из прямых воздуховодов 10 может быть изогнут и закреплен в верхней части задней стенки 5 корпуса 1 под люком дымохода 6. Торцы
прямых воздуховодов 10, расположенных у передней стенки 4, жестко закреплены в отверстиях верхней плоскости корпуса 1 и дна выступающей передней верхней части корпуса 1. Вдоль боковых стенок 3 корпуса 1 в шахматном порядке расположены изогнутые воздуховоды 11 с открытыми торцами, сообщающимися с атмосферным воздухом. Торцы их прямой части жестко закреплены в отверстиях днища корпуса 1, а противоположные торцы изогнутой части, жестко закреплены в отверстиях противолежащих верхних частей боковых стенок 3 корпуса 1. Перекрещивающимися изогнутыми воздуховодами 11 в корпусе образована топочная камера, состоящая из двух зон: нижняя зона - топка, снабженная дверцей 12, закрепленной в нижней части передней стенки 4 корпуса 1 служащей для загрузки топлива, и верхняя зона топочной камеры 13. Патрубки 14 и 15 с открытыми торцами для подачи воздуха в верхнюю зону топочной камеры 13, жестко закреплены в прямых воздуховодах 10 так, что один их конец входит в расположенные друг против друга прямые воздуховоды 10 и изогнут навстречу потоку воздуха, а второй расположен в верхней части топочной камеры 13. Патрубки 14 и 15 могут быть установлены в топочной камере на разных уровнях (фиг.2) и иметь устройства для регулирования потока, например, жиклеры (на чертеже отсутствуют). На наклонных частях изогнутых воздуховодов 11 сверху и снизу расположены верхнее 16 и 17 и нижние экраны 18 и 19, образующие сообщающиеся последовательно газоходные каналы, причем верхние экраны 16, 17 установлены с зазором относительно друг друга, а нижние экраны 18 и 19, соединены между собой под углом и могут быть выполнены из одной гнутой пластины.
В варианте выполнения отопительного устройства (фиг.1 и 3), когда люк дымохода 6 расположен в верхней части задней стенки 5 корпуса 1, оно может быть дополнительно снабжено устройством для сбора конденсата 20, которое выполнено в виде трубы с ответвлением в средней части, один торец которого предназначен для установки в люке дымохода 6, любым известным способом, например, вставляется в люк 6 или с помощью закрепленной на нем пластины с отверстием, устанавливается в пазы, расположенные на задней стенке корпуса около люка дымохода 6. Другой торец ответвления в полости трубы может располагаться под углом к ее центральной оси. Нижний торец трубы устройства для сбора конденсата 20 снабжен элементом 21 для вывода конденсата из трубы, например, крышкой или отверстием с герметичной крышкой (фиг.3). Верхняя часть устройства для сбора конденсата 20, может быть снабжена заслонкой 22, установленной с возможностью регулируемого перекрывания выхода устройства для сбора конденсата 21 в соединенную с ней дымовую трубу.
Отопительное устройство работает следующим образом.
Предварительно зольник 9 слегка выдвигают из поддувала 8, а если использована дверца, то ее приоткрывают, для поступления воздуха извне в топку через колосниковую решетку 7 для создания тяги. Через дверцу 13 топки загружают твердое топливо в топку и поджигают. Топливо горит на колосниковой решетке 7. Интенсивность горения регулируют выдвижением зольника 9. После того, как загорелось основное топливо, работу устройства переводят в экономичный режим, для чего задвигают зольник 9 в поддувало 8. Не сгоревшая в топке часть топлива в виде компонентов дымовых газов поднимается в верхнюю зону топочной камеры 13, где и дожигается, чему способствует подогретый воздух, дополнительно поступающий через патрубки 14 и 15 из прямых воздуховодов 10. При расположении концов патрубков 14 и 15 в верхней зоне топочной камеры, на разных уровнях повышается равномерность его распределения по объему топочной камеры, что повышает полноту сгорания, а значит, обеспечивает более высокую теплоотдачу. Наличие на концах патрубков устройств регулирования потока воздуха, например, жиклеров, позволяет обеспечить регулировку подачи воздуха в верхнюю часть топочной камеры 13. В процессе горения топлива происходит интенсивный разогрев прямых и изогнутых воздуховодов 10 и 11, расположенных в топочной камере. Разогретый воздух из воздуховодов 10 и 11 стремиться переместиться вверх, вследствие конвективных сил он вытекает через верхние торцы в обогреваемое помещение, а более холодный воздух под действием образовавшегося разрежения в воздуховодах затягивается в их нижние торцы, таким образом, происходит интенсивная циркуляция воздуха через воздуховоды, быстро нагревая все помещение. При недостатке воздуха в топке (при закрытом поддувале 8) происходит медленное тление, выделяя горячие топочные газы, которые, поднимаясь в верхнюю зону топочной камеры 13, уплотняются, направляемые поверхностями нижних 18, 19 и верхних 16, 17 газонаправляющих экранов далее к люку дымохода 6. Горючие газы по пути окисляются под действием поступающего по патрубкам 14 и 15 атмосферного воздуха с выделением тепла.
Нижние экраны 18, 19, соединенные по всей их длине под углом, и расположенные на наклонных частях изогнутых воздуховодов на внутренней стороне свода топочной камеры исключают прямой выход отходящих газов за пределы топочной камеры, что обеспечивает больший прогрев элементов конструкции устройства, а также способствует уменьшению количества угарных газов в отходящих из дымохода дымовых газах, а частицы сажи и золы, отражаясь от них возвращаются в топочную камеру, где и догорают. Попавшие в верхний газоходный канал частицы сажи и золы проваливаются через зазор
между верхними экранами, скатываются по соединенным под углом и нижним экранам и попадают в топочную камеру, где и догорают.
При использовании варианта выполнения отопительного устройства, с расположением люка дымохода 6 в верхней части задней стенки 5 корпуса 1, оно может использоваться с дополнительным устройством для сбора конденсата 20, которое не позволяет попадать в топочную камеру конденсату из дымовой трубы. Конденсат стекает в нижнюю часть устройства для сбора конденсата 20, а затем удаляется из него при снятии нижней торцевой крышки 21 или крышки отверстия в торце. Для регулировки поступления дымовых газов в дымовую трубу заслонку 22, устанавливают в соответствующее положение.