Банная печь
BATH-HOUSE FURNACE

Изобретение относится к печам на твердом топливе, предназначенным для установки в банях и саунах, для нагрева и поддержания необходимой температуры и влажности в парильном помещении.
Из уровня техники известна печь каменка, содержащая четырехсторонний кожух с топкой, камеру с камнями в виде металлической камеры сообщенной с атмосферой с боковой стороны кожуха и имеющей окно для выхода пара. Печь имеет по крайней мере одну дополнительную камеру с камнями и окном для выхода пара, установленную над первой камерой. В печи выполнена газоходная полость, охватывающая камеры с камнями снизу, с боков, сзади и сверху и сообщенную с трубой для выброса продуктов горения. Между камерами с камнями выполнены газоходные пазухи с дефлекторами. Камеры с камнями и водонагреватель выполнены цилиндрическими, причем оси цилиндров расположены в вертикальной плоскости, являющейся плоскостью симметрии боковых стенок кожуха, дефлекторов и трубы (RU 56183 U1, МПК А61Н 33/06, 10.09.2006 г.).
Наиболее близкой к заявляемому решению является печь-каменка состоящая из корпуса с топкой. Внутри корпуса над топкой расположена закрытая камера с камнями (каменка), выполненная, например, из горизонтальной трубы меньшего диаметра чем диаметр корпуса. Закрытая камера с камнями сообщена с атмосферой через окно, выполненное в корпусе и снабженное дверкой для лучшего разогрева камней, что дает пар с более высокой температурой. Газоходная полость охватывает камеру с камнями и сообщена с дымоходной трубой для выброса продуктов горения. Печь содержит вторую камеру с камнями, выполненную открытой и расположенную на или над верхней стенке/ой корпуса. С наружной стороны корпус печи снабжен жестко соединенными с ним металлическими гнутыми профилями (например, приварными швеллерами) для увеличения площади поверхности печи и повышения теплоотдачи (RU 143284 U1, F24B 9/00, 20.07.2014).
Недостатком данного решения является малый срок службы изделия, т.к. основные узлы выполнены не из чугуна, а также сложностью при производстве печи, а именно сварке металлических гнутых профилей, для снятия тепла с корпуса печи.
Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является устранение недостатков прототипа, а также создание надежной печи с упрощением конструкции при одновременном повышении эффективности использования нагревательного прибора (печи).
Применение заявленного изобретения обеспечивает следующие технические результаты: повышение герметичности топочного пространства за счет использования огнеупорного шнура, герметика и метизов, а также талрепов, что также одновременно обеспечивает повышение технологичности печи и снижение массы печи, а также упрощение производства и ремонта. Также обеспечиваются повышение теплоотдачи печи, возможность регулировки теплоотдачи печи, равномерный нагрев изделия и благоприятный режим влажности за счет установки каменки и возможности производства пара в закрытой (внутренней) каменке. Кроме того, достигается универсальность установки за счет поворотной конструкции корпуса каменки.
Данные технические результаты достигаются за счет того, что банная печь содержит топочный агрегат, зольник, колосниковую решетку и внутреннюю каменку, которая расположена в своем корпусе над топочным агрегатом, а в верхней части корпуса каменки расположен дымоотводящий патрубок, а топочный агрегат состоит из двух полукорпусов - переднего и заднего, а корпус каменки, выполненный с возможностью поворота на 360° относительно топочного агрегата, предпочтительно с шагом в 90°, также состоит из двух полукорпусов - переднего и заднего, причем на стыкуемых поверхностях полукорпусов топочного агрегата и полукорпусов каменки выполнены карманы или пазы, в которые уложен огнеупорный шнур, причем корпус каменки соединен с корпусом топочного агрегата, а стенки чугунных элементов, выполненных из серого или высокопрочного чугуна, имеют, в зависимости от температурной нагрузки на каждый элемент, толщину от 8 до 20 мм с допуском ±1 мм, а в местах наличия ребер жесткости толщина стенок составляет 20 мм. Внутренняя каменка выполнена съемной и представляет собой чугунную камеру или емкость для размещения камней в виде чугунных колец или овальной чугунной трубы, закрытой с одной стороны торцевой чугунной стенкой заднего полукорпуса каменки или своей собственной стенкой. Каждый из полукорпусов содержит, по меньшей мере, две крепежные планки с выемкой для крепления полукорпусов друг к другу, а все стыки полукорпусов дополнительно обработаны огнестойким герметиком. Банная печь может содержать топочный тоннель с дверцей, а стыкуемые поверхности переднего полукорпуса топочного агрегата с топочным тоннелем выполнены по периметру с карманами или пазами, в которых уложен огнеупорный шнур, а также при стыковке применен огнестойкий герметик. Доступ в чугунную камеру или емкость из чугунных внутренних колец обеспечивается дверцей или через дверцу и тоннель. Внутренняя каменка расположена под дымоходом и выполняет функцию зуба-отбойника. Внутри корпуса каменки выполнены, по меньшей мере, два дополнительных ребра. На внешней стороне топочного агрегата и корпуса каменки выполнены опоясывающие продольные теплоотводящие ребра. При этом, внутренняя каменка выполнена съемной.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1 - общий вид модели печи в сборе;
Фиг. 2 - вид печи спереди;
Фиг. 3 - вид печи сбоку;
1 - Передний полукорпус каменки
2 - Задний полукорпус каменки
3 - Передний полукорпус топочного агрегата
4 - Задний полукорпус топочного агрегата
5 - Внутренняя каменка (на чертеже вариант из двух чугунных колец)
6 - Дверь каменки
7 - Топочный тоннель
8 - Рамка двери топки
9 - Полотно двери топки
10 - Колосник
11 - Тоннель зольника
12 - Зольник
13 - Ручка зольника
14 - Заслонка
15 - Внешние ребра
16 - Внутренние ребра корпуса каменки
17 - Дымоотводящий патрубок
18 - Крепежная планка (уши) на полукорпусе - для соединения полукорпусов при помощи талрепов или других метизов.
Конструкция топочного пространства позволяет увеличить КПД за счет более полного использования тепловой энергии горения топлива и дополнительного нагрева каменки печи отходящими газами. Для увеличения времени поддержания заданной температуры и влажности в парном помещении в конструкции имеется внутренняя каменка (5) из чугуна для размещения камней (она может быть выполнена из чугунных колец или овальной чугунной трубы закрытой с одной стороны торцевой чугунной стенкой заднего полукорпуса каменки или своей собственной стенкой). При этом внутренняя каменка выполняет функцию «зуба-отбойника», а именно внутренняя каменка перекрывает прямоточный канал выхода отходящих газов, путем направления потока газов по более сложному пути для равномерного распределения температуры этих исходящих газов. Таким образом, обеспечивается равномерный нагрев и аккумулирование тепла камнями, расположенными в каменке, а также создание необходимой влажности, причем камни укладываются по всему пространству таким образом, чтобы между камнями оставались естественные зазоры 1-3 см для естественной циркуляции воздуха и равномерного съема тепла с верхней стенки корпуса каменки. Также у корпуса каменки передняя опора и задняя опора для внутренней каменки расположены в нижней части переднего и заднего полукорпусов каменки. Каменка прогревается потоком пламени со всех сторон, что позволяет прогревать камни до температуры 600°С, тем самым создавать в парилке наиболее благоприятный микроклимат, не пересушивая и не перегревая воздух.
Для обеспечения безопасного использования банной печи в ее конструкцию введены топочный тоннель (топливный канал) (7) и чугунная топочная дверь. Тоннель топки представляет собой металлический элемент с закрепленной на нем чугунной дверцей, через которую осуществляется процесс топки печи. Топочный тоннель необходим для осуществления процесса топки печи из смежного помещения и служит для «прохода» через негорючую стену, возможен вариант выполнения печи без топочного тоннеля. Тоннель топки (7) фиксируется непосредственно к переднему полукорпусу топочного агрегата при помощи огнестойких герметика, шнура и талрепов или других метизных соединений. Для прохода очень глубоких стен предусмотрено использование дополнительного топочного тоннеля. Дверь из чугуна служит прекрасным изолятором, она состоит из рамки (8), полотна (9) с запорным устройством в виде ручки-крючка и стеклом для наблюдения за режимом горения топлива и заслонкой (14), позволяющей регулировать данные режимы горения.
Конструкция печи представляет собой единый элемент топочного агрегата, собранного последовательно, из чугунных элементов печи при помощи огнеупорного герметика, термостойкого шнура, талрепов и метизного соединения. Печь может поставляться к реализации в собранном виде. В нижней части топки располагается подзольный отдел, зольник (12) и колосник. Колосник печи (10) выполнен из серого чугуна, материала стойкого к перепадам температур, слабоподверженного образованию окалины и истончению в процессе горения топлива и выполнен съемным и установлен на выступах, выполненных в нижних стенках переднего и заднего полукорпусов печи. Снизу печи располагается зольник, необходимый для удобного извлечения золы.
Корпус каменки выполнен с возможностью своего поворота относительно топки на четыре стороны, что обеспечивает ее универсальность для различных видов банных помещений. Внутри корпуса каменки имеются дополнительные горизонтальные ребра, задерживающие жар, обволакивающий внутреннюю каменку с камнями. Снаружи топочного агрегата и корпуса каменки печь окаймляют горизонтальные ребра, которые увеличивают жесткость, улучшают распределение тепловых потоков и повышают теплоаккумулирующие параметры печи.
При соединении переднего и заднего полукорпуса топочного агрегата, а также переднего и заднего полукорпуса каменки, образуются в месте стыка ребра жесткости. Кроме этого, каждый из полукорпусов содержит, по меньшей мере, две крепежные планки (уши) с выемкой для крепления полукорпусов друг к другу при помощи талрепов или метизов.
Размеры печи могут быть изменены в сторону увеличения до 100%, так и уменьшения до 50% как пропорционально, так и не пропорционально, указанным размерам.
В качестве примера (указан один из возможных вариантов) рассматривается банная печь со следующими размерами:
- Высота (с учетом дымоотводящего патрубка) - 1169 мм.
- Глубина (включая два топочных туннеля) - 670 мм.
- Глубина топки - 392 мм.
- Длина топочного тоннеля - 140 мм.
- Ширина дверцы - 350 мм.
- Вес печи в сборе (без камней) - 290,55 кг. +/- 100 кг.
Соединение элементов печи топочного агрегата и корпуса каменки произведено последовательно с помощью огнеупорного герметика, шнура по периметру каждого элемента и метизного соединения. Соединение основных элементов печи произведено с помощью, например, болтового соединения, по периметру каждого элемента. Каждый элемент имеет углубление по периметру, используемое для укладки огнеупорного шнура. Конструкция топочного агрегата и каменки поставляется в собранном виде, но не соединяются друг с другом, либо могут быть соединены. В этом случае полностью исключается «человеческий фактор» при дальнейшей сборке печи. Стенки всех чугунных элементов выполнены из серого или высокопрочного чугуна и имеют разную толщину материала, что обусловлено разной температурной нагрузкой на каждый элемент. Литейный допуск на толщину стенок всех деталей составляет ±1 мм. Соответственно, в местах, наиболее подверженных воздействию высокой температуры - толщина стенок больше, а в местах, наименее подверженных тепловым нагрузкам - толщина стенок печи меньше. Боковые стенки имеют толщину - от 8 до 20 мм. Дополнительно, в местах наличия ребер жесткости конструкции толщина стенок составляет 20 мм (что обусловлено особой конструкцией частей топки и каменки).
Система дымоотведения: отходящие газы проходят из топочной камеры по боковым стенкам, тем самым равномерно распределяя тепло на все стенки топочного агрегата. Первоначально отходящие газы движутся вверх от горящего топлива, затем, ударяясь в стенки каменки, движутся в сторону - к свободному выводу наверх, обволакивая корпус каменки и движутся путем физических свойств вверх в дымоотводящий патрубок, при этом ударясь о дополнительные теплозадерживающие ребра (16), тем самым максимально задерживая выработанное тепло внутри изделия.
Несмотря на то, что данная печь является превосходным нагревательным устройством, в одном из вариантов печь может быть снабжена, для увеличения времени поддержания заданной температуры и влажности в парном помещении, наружным кожухом (открытая каменка), в котором размещаются камни, которые служат дополнительными элементами нагрева помещения бани и производства водяного пара. Наружный кожух расположен по периметру топочного агрегата округлой формы. 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 верх каменки с дымоходом, закрывая элементы корпуса печи.