ЭКОНОМАЙЗЕР ДЛЯ БЫТОВОЙ ПЕЧИ

Техническое решение относится к области приспособлений и устройств, повышающих эффективность, в частности теплоотдачу, и безопасность работы печи и может быть использовано для теплоснабжения индивидуальных жилых домов и зданий коммунально-бытового назначения, в том числе, оборудованных системами водяного отопления с естественной или принудительной циркуляцией.
Наиболее близким из известных является экономайзер для бытовых отопительных и банных печей, включающий дымоход, патрубки дымохода, корпус, при этом экономайзер имеет одно нижнее основание с перфорацией для размещения на нем теплоаккумулирующего материала, а основание оборудовано задвижкой для регулирования объема входящего и выходящего воздуха с рукояткой, корпус выполнен в виде вертикальных каменных блоков, соединенных по краям сверху и снизу направляющими, и имеет верхнее перфорированное основание (RU2740393 С1, 13.01.2021).
Однако наличие уменьшающей проходное сечение отверстий задвижки приводит к изменению скорости потока воздуха и возможному осаждению содержащихся в нем пылевидных горючих частиц, которые выпадают из потока воздуха при изменении его скорости в этом случае в верхней части полости экономайзера. Накопление таких частиц в верхней части полости экономайзера может привести к их возгоранию с образованием открытого пламени, языки которого в этом случае могут выходить за пределы верхнего торца экономайзера, что повышает пожароопасность экономайзера. Также, при нагреве каменных панелей происходит их удлинение (температурное расширение) и при отсутствии свободного пространства (зазора) для температурного удлинения возможно разрушение (образование трещин) панелей из-за накопления необратимых деформаций от циклично возникающих напряжений, что приведет к пожароопасности экономайзера.
Задачей настоящего технического решения является создание простого и надежного экономайзера для печей, как бытовых отопительных, так и банных, обладающего повышенной пожаробезопасностью.
Технический результат заключается в упрощении конструкции для обеспечения ее надежной и пожаробезопасной работы за счет устранения условий, которые при повышенной теплоотдаче могут привести к возгоранию, как внутри корпуса экономайзера, так и снаружи.
Достигается это тем, что экономайзер для бытовой печи включает цилиндрический корпус в виде емкости для теплоносителя с патрубками его ввода и вывода, установленный на основание с центральным отверстием для входа дымовых газов, крышку с центральным отверстием для вывода дымовых газов в дымоход, при этом, крышка и основание выполнены в виде фланцев с пазами с внутренней стороны, в которых на уплотнительных шнурах и термостойком герметике установлены торцы корпуса, герметично зафиксированного резьбовым соединением между основанием и крышкой посредством шпилек, пропущенных через отверстия крышки и основания, причем в полости корпуса на основании эквидистантно установлены цилиндрические трубы теплового регистра, частично перекрывающие его центральное отверстие, а внутренняя поверхность крышки в поперечном ее сечении выполнена в виде сопряженных между собой участков дуг меньшей - сопряженной с вертикальной касательной к ней у основания крышки, и большей - сопряженной с горизонтальной касательной в верхней ее части, кривизны, причем в месте перехода внутренней поверхности крышки к отверстию для вывода дымовых газов, она выполнена с кривизной, обратной кривизне дуги сопряженного с ней участка верхней ее части. Кроме того, крышка и основание выполнены одинаковыми по форме внешней и внутренней поверхностей и имеют оребрение на внешней поверхности между фланцем и отверстием для дымовых газов. А цилиндрические трубы теплового регистра частично перекрывают центральные отверстия для дымовых газов крышки и основания по участкам дуг его труб, меньшим 180°. Суммарное проходное сечение труб регистра превышает проходное сечение центрального отверстия для дымовых газов крышки или основания. Экономайзер имеет защитные панели, расположенные параллельно образующим корпуса с зазором и соединенные с ним или с фланцами.
Существенность признаков определяется их влиянием на технический результат, а именно - для упрощения конструкции и снижения пожароопасности корпус выполнен цилиндрическим в виде емкости для теплоносителя с патрубками его ввода и вывода, поскольку цилиндрическая форма поверхности обеспечивает равномерность теплоотдачи, исключая местный перегрев и конструктивно при этом проще, чем любая иная форма. Установка торцов корпуса непосредственно на имеющие центральное отверстие и выполненные в виде фланцев основание и крышку с пазами с внутренней стороны через уплотнительный шнур и термостойкий герметик, позволяет при их стягивании резьбовым соединением на пропущенных через фланцы шпильках обеспечить высокую герметичность соединения за счет регулирования, при необходимости, величины усилия стягивания основания и крышки, исключая негерметичность соединения. При этом упрощение конструкции обеспечивает конструктивное выполнение основания и крышки идентичными по форме внутренней и внешней поверхностей, т.е. являясь функционально различными оно представляют собой одинаковые детали, что упрощает конструкцию. Установка в полости корпуса на основании эквидистантно цилиндрических труб теплового регистра с частичным перекрытием его центральное отверстие, позволяет исключить перегрев любой из них, обеспечивая равномерность теплоотдачи и обеспечивая снижение пожароопасности. Форма внутренней поверхности крышки и основания в поперечном сечении выполнена в виде сопряженных между собой участков дуг меньшей - сопряженной с вертикальной касательной к ней у основания крышки, и большей - сопряженной с горизонтальной касательной в верхней ее части, кривизны, причем в месте перехода внутренней поверхности крышки к отверстию для вывода дымовых газов, она выполнена с кривизной, обратной кривизне дуги сопряженного с ней участка верхней ее части, что обеспечивает равномерность теплового потока дымовых газов и исключает отложение в отсутствующих застойных зонах склонного в самовозгоранию продукта неполного сгорания топлива. Оребрение крышки и основания на внешней поверхности между фланцем и отверстием для дымовых газов позволяет обеспечить интенсивный теплоотвод с их поверхности, существенно снижая возможность перегрева. Расположение цилиндрических труб теплового регистра с частичным перекрытием центрального отверстия для дымовых газов крышки и основания по участкам дуг его труб, меньшим 180° совместно с суммарным превышением проходным сечением труб регистра проходного сечения центрального отверстия для дымовых газов крышки или основания обеспечивает уменьшение скорости дымовых газов в пожаробезопасной зоне для более полной передачи ими тепла. При этом на выходе дымовые газы имеют более низкую температуру, что положительно сказывается на пожаробезопасности. Наличие защитных панелей, расположенных параллельно образующим корпуса с зазором и соединенных с ним или с фланцами позволяет снизить пожароопасность за счет исключения интенсивного инфракрасного излучения, воздействующего на рядом расположенные предметы, сохраняя при этом заданную тепловую мощность экономайзера за счет передачи тепла восходящим потокам воздуха между корпусом и защитными панелями. Техническое решение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 представлен общий вид экономайзера в сборе (с вырезом );
на фиг. 2 - то же, со снятыми панелями ограждения;
на фиг. 3 - вид сверху на экономайзер;
на фиг. 4 - вид на крышку сверху;
на фиг. 5 - крышка в разрезе по А-А.
Экономайзер для бытовой печи включает цилиндрический корпус 1 в виде емкости для теплоносителя с патрубками 2 и 3 его ввода и вывода. Корпус 1 установлен на основание 4 с центральным отверстием 5 для входа дымовых газов. Крышка 6 с центральным отверстием 7 для вывода дымовых газов в дымоход. Крышка 6 и основание 4 выполнены в виде фланцев с пазами с внутренней стороны, в которых на уплотнительных шнурах и термостойком герметике установлены торцы корпуса 1, герметично зафиксированного резьбовым соединением между основанием 4 и крышкой 6 посредством шпилек 8, пропущенных через отверстия крышки и основания. В полости корпуса 1 на основании эквидистантно установлены цилиндрические трубы 9 теплового регистра, частично перекрывающие его центральное отверстие. Внутренняя поверхность крышки в поперечном ее сечении выполнена в виде сопряженных между собой участков дуг с радиусами (R4, R3 и R1, соответственно) меньшей - сопряженной с вертикальной касательной к ней у основания крышки, и большей - сопряженной с горизонтальной касательной в верхней ее части, кривизны, причем в месте перехода внутренней поверхности крышки к отверстию для вывода дымовых газов, она выполнена с кривизной (по R1), обратной кривизне дуги сопряженного с ней участка верхней ее части. Кроме того, крышка 6 и основание 4 выполнены одинаковыми по форме внешней и внутренней поверхностей и имеют оребрение 10 на внешней поверхности между фланцем и отверстием для дымовых газов. А цилиндрические трубы 9 теплового регистра частично перекрывают центральные отверстия для дымовых газов крышки и основания по участкам дуг его труб, меньшим 180°, что снижает интенсивность нагрева самих труб, предохраняет их от прогорания и повышает пожаробезопасность всего устройства. Суммарное проходное сечение труб 9 регистра превышает проходное сечение центрального отверстия для дымовых газов крышки 6 или основания 4. Экономайзер имеет защитные панели 11, расположенные параллельно образующим корпуса 1 с зазором и соединенные с ним или с фланцами.
Пример реализации технического решения.
Корпус 1 изготовлен из стали 09Г2С толщиной 3 мм, выполненного по форме кругового цилиндра. В центре корпуса 1 располагаются три трубы диаметром 76 мм необходимые для отвода дыма из топки, а также для дополнительного прогрева теплоносителя, находящегося внутри изделия.
2
В качестве теплоносителя используется вода или антифриз для систем отопления. Объем теплоносителя равен 20-ти (двадцати) литрам. Рабочее давление воды в изделии составляет не более 0,3 МПа (3,0 кг/см).
В верхней и нижней частях изделия установлены крышка и основание, представляющие собой переходники, изготовленные из чугуна. Данные переходники необходимы для установки изобретения на выходной патрубок печи, а также для установки дымохода. В нижней части переходников расположены пазы (канавки) для укладки уплотнительного шнура на термостойкий герметик для предотвращения прорыва отработанных газов внутрь помещения. Для этого может быть использован, например, термостойкий кремнеземный шнур Огнеза ШКН8 толщиной 8 мм с огнестойкостью до 1000°С или шнур асбестовый общего назначения (ГОСТ 1779 - 83). По периметру переходников расположены четыре проушины для стяжки двух переходников между собой шпильками и гайками с фланцем M12, таким образом, металлический корпус оказывается зажат между двумя (одинаковыми) чугунными крышкой и основанием.
Экономайзер устанавливают на выходной патрубок дымохода печи диаметром до 120 мм с применением термостойкого герметика, таким образом, получается, что горение происходит только в печи, на которую установлено изделие.
Помимо нагрева воды в системе отопления, изобретение выполняет функцию зуба-отбойника, что приводит к повышению КПД печи, на которую данное изделие было установлено, что в свою очередь ведет к более экономичному использованию дров или другого топлива. Также термически разгружаются верхняя часть печи и дымоход, который устанавливают на крышку (верхний чугунный переходник), что в свою очередь ведет к увеличению срока службы конструкции в целом.
В процессе производства элементов данной конструкции применен высококачественный чугун, толщина стенок комбинированная и составляет от 6 до 19 мм, что позволяет получить простую, высокотехнологичную и ремонтопригодную конструкцию с улучшенным на 5-8% КПД.
Устройство оборудовано термометром для контроля температуры теплоносителя, сливным патрубком и патрубками подачи и обратки. С наружной стороны устройство закрыто защитным кожухом в виде панелей из стали толщиной 1 мм или иного материала.