ПЕЧЬ
STOVE

Изобретение относится к отопительным печам и может быть использовано при разработке печей и нагревательных устройств для приготовления пищи и отопления помещения.
Известна мусоросжигательная печь секционной структуры, содержащая прямую закрытую трубу с отверстиями, расположенными по ее длине, которая предназначена для подачи воздуха в топку. Труба подачи воздуха вставлена в топку через отверстие, выполненное в верхней части топки. Воздух в трубу подают при помощи вентилятора. Воздух струится сквозь отверстия трубы и участвует при интенсивном сгорании топлива, в данном случае мусора (патент ЕР 0636840 А1, МПК F24B 1/00, 5/00).
Данный способ подачи и распределения воздуха в камере сгорания и устройство сгорания пригодны для безопасного и интенсивного сжигания мусора, но неэффективны для длительного экономичного сжигания топлива.
Известна топка для сжигания гранулированного твердого топлива и нагревания воздуха помещений. Топка состоит из камеры сгорания, вставленной в ее центр трубы подачи воздуха и шнекового устройства. Воздух в очаг сгорания подают при помощи вентилятора сверху, а гранулированное топливо при помощи шнекового устройства загружают снизу (патент USA 4782765, МПК F24B 1/00, 5/00).
Конструкция такой топки сложна и не пригодна для сжигания дров.
Известен способ подачи и распределения воздуха в камере сгорания, когда воздух в камеру сгорания подают сверху по трубе, при этом труба заканчивается распределителем воздуха, опирающимся на топливо и вместе с трубой опускающимся вниз, когда количество топлива в камере сгорания уменьшается, причем воздух в камере сгорания распределяют следующим образом: в очаг сгорания подают 40-60%; на края очага сгорания подают 10-30%; над очагом сгорания - 20-40%.
Для реализации указанного способа предложен отопительный котел, содержащий камеру сгорания, в двойной стенке которой сформирована емкость, заполненная водой, с отверстием выхода дыма, отверстиями загрузки топлива и удаления золы, патрубки подвода и отвода воды, при этом камера сгорания установлена вертикально и выполнена в виде круглого или многоугольного цилиндра, в верхней части которого выполнено отверстие, в которое вставлена свободно вверх-вниз перемещающаяся труба подачи воздуха, заканчивающаяся распределителем воздуха, опирающимся на топливо, при этом распределитель воздуха выполнен в виде пустотелого диска, в верхней части которого выполнен наконечник для соединения с трубой подачи воздуха, а в нижней части - головка, при этом в периферийной части диска, в узком конце головки и на боковой поверхности головки, а также в наконечнике выполнены отверстия, сообщающиеся с внутренней полостью распределителя воздуха (патент ЕР 005303, заявка №200301136 от 19.04.01, МПК F24B 1/00, 5/00 - прототип).
Недостатком данного способа и устройства является то, что на трубе подачи воздуха в зону горения необходимо устанавливать распределитель воздуха и перемещать его во время процесса горения. Это приводит к усложнению конструкции камеры сгорания и ухудшению условий ее работы за счет того, что часть топлива под распределителем практически не участвует в процессе горения. Кроме этого необходимо достаточно точно распределять воздушные потоки, что также приводит к усложнению конструкции печи и усложнению условий ее обслуживания и эксплуатации.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание печи, конструкция которой позволит повысить полноту сгорания топлива, теплоотдачу и значительно увеличить время работы печи при неизменном расходе топлива.
Указанная задача решается тем, что в предложенной печи для обогрева помещений, содержащей вертикально ориентированный корпус с зоной горения, в котором выполнены каналы подачи воздуха в зону горения, вытяжную трубу, дверцу, установленную в корпусе, согласно изобретению каналы подачи воздуха выполнены таким образом, что их выходные части соединены с верхней областью зоны горения, при этом одна часть каналов постоянно соединяет зону горения с окружающей атмосферой, а другая выполнена с возможностью их перекрытия.
Для улучшения условий обогрева и подачи теплого воздуха в зону горения входная часть перекрываемых каналов расположена ближе к основанию корпуса на расстоянии, составляющем (0,1…0,5) от высоты печи.
Нижнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит значительное ухудшение условий работы печи, связанное с подачей холодного воздуха, находящего внизу, на опорной поверхности, например полу, в зону горения и исключением из работы потока воздуха, подаваемого через основные каналы.
Верхнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его увеличении происходит ухудшение условий горения самых нижних слоев топлива, связанное с ухудшением подачи воздуха через дополнительные каналы.
Для повышения экономичности печи первая часть каналов выполнена с возможностью настройки их проходного сечения, например, при помощи клапана.
Для оптимизации конструкции печи площадь проходного сечения дополнительных каналов составляет (0,1…0,75) от площади проходного сечения основных каналов.
Нижнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит резкое ухудшение условий горения нижней части столба топлива, связанное с маленьким расходом воздуха на горение.
Верхнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что дальнейшее его увеличение приводит к ухудшению массово-габаритных характеристик печи.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез печи, положение топлива и направление потоков воздуха в начальный момент времени, на фиг.2 - продольный разрез печи, положение топлива и направление потоков воздуха в конечный момент времени.
Печь содержит вертикально ориентированный корпус 1 с зоной горения 2. В корпусе 1 выполнены каналы 3 и 4 подачи воздуха в зону горения 2. Каналы подачи воздуха 3 выполнены таким образом, что они постоянно соединяют зону горения 2 с окружающей атмосферой, а их выходные части 5 соединены с верхней областью зоны горения 2. Каналы подачи воздуха 4 выполнены с возможностью перекрытия их проходного сечения при помощи устройства 6. Выходные части 7 каналов 4 располагаются в верхней части зоны горения 2. На корпусе 1 установлена дверца 8 для загрузки топлива 9 и контроля процесса горения и вытяжная труба 10 для отвода продуктов сгорания.
Предложенная печь работает следующим образом.
Через дверцу 8 в вертикально ориентированный корпус 1 печи, в зону горения 2, укладывается топливо 9, например дрова. Через выходные части 5 каналов 3 в зону горения 2 подается воздух. Каналы 4 в это время закрыты при помощи устройства 6. Верхнюю часть образовавшегося столба топлива 9 поджигают. Топливо 9 начинает гореть в своей верхней части, причем сам процесс горения продолжается достаточно долгое время, так как воспламеняется и горит не все топливо сразу, а верхняя его часть, ограниченная стенками зоны горения 2. Продукты сгорания отводятся через трубу 10. По мере прогорания верхней части столба топлива 9, при необходимости, через дверцу 8 подкладываются новые порции топлива, которые затем сгорают. Большая часть ранее заложенного столба топлива 9 при этом остается в исходном состоянии.
При прогорании столба топлива 9 ниже заданного уровня, например ниже половины столба, воздух, поступающий через каналы 3, участвует в процессе горения не в полной мере, что приводит к ухудшению условий смесеобразования, и топливо начинает гореть с меньшей эффективностью. В этом случае при помощи устройства 6 открываются каналы 4 и в зону горения подается воздух через их выходные части 7, что способствует процессу горения с заданной эффективностью. Продукты сгорания отводятся через трубу 10.
Проведенные авторами и заявителем испытания полноразмерного образца предложенной печи подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений.
Использование предложенного технического решения позволит повысить экономичность работы печи и увеличить время ее работы при неизменном расходе топлива.