Банная печь

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно к бытовым банным печам и предназначена для прогрева помещения и получения пара, используется в общественных и индивидуальных банях, работает на твердом топливе.
Из уровня техники известно устройство по патенту РФ N 2737626, кл. F 24B , опубликовано: 01.12.2020, бюл. № 34.
Недостатком известного устройства является
1) корпус печи состоит из трех частей, т.е. для соединения трех частей необходима герметизация двух стыков. Для герметизации стыков в печи «выполнены карманы или пазы, в которые уложен огнеупорный шнур, а все стыки полукорпусов и верха печи дополнительно обработаны огнеупорным герметиком» (из патента). Однако, так называемые пазы или «карманы» увеличивают стыковочную поверхность, а огнеупорные шнуры и герметики, как известно, имеют свойства прогорать или сжиматься, т.е. модифицироваться со временем. В результате, большая площадь для герметизации создает дополнительную вероятность разгерметизации печи, что снижает основное качество печи, ее теплоемкость и уменьшает ее срок эксплуатации. Кроме того, такое «мягкое» соединение без жесткой фиксации с помощью сварки, болтовых соединений может привести к полной разгерметизации в результате транспортировки, установки или удара;
2) для чугунной печи данная печь является тонкостенной. Из патента: «толщина стенок верхнего полукорпуса, нижнего полукорпуса и верха печи составляет 6 мм ± 1 мм, а толщина верхней части дымоотводящего патрубка составляет 10 мм ± 1 мм, а нижней - 12 мм ± 1 мм». Тонкие стены печи уменьшают время отдачи тепла, т.е. снижают основное качество печи, её теплоемкость;
3) в конструкции  сетчатого кожуха данной печи не предусмотрена установка поддона для размещения камней с вентиляционным зазором между полом и поддоном.  Размещение камней на полу при отсутствии подачи воздуха снизу приводит к перегреву отдельных частей печи, к неравномерному прогреву камней и помещения, к вытеканию воды на пол, что создает опасность поскользнуться или обжечься при использовании;
4) дверца печи не оснащена системой очистки стекла, что приводит к задымлению поверхности;
5) стеклянная дверца печи не имеет дополнительного крепления к чугунному основанию в виде прижимных планок, что может сократить срок эксплуатации  стеклянной дверцы;
6) отсутствует смещение центра патрубка, позволяющее сделать дополнительные обороты раскаленных газов более извилистыми, более длинными для отдачи стенам печи большего количества тепловой энергии.
В заявляемой полезной модели корпус печи состоит из двух частей, одна из которых цельнолитая и герметизации не требует. Кроме того, для соединения конструктивных частей помимо герметизации предусмотрено «жесткое» болтовое соединение. Эти конструктивные особенности предоставляют такое преимущество, как надежность конструкции, улучшенная герметизация печи в целом и более длительный срок эксплуатации.
В заявляемой полезной модели все части имеют увеличенную толщину. Толщина стенок корпуса топки 12 мм, в местах ребер жесткости от 17 мм до 19 мм, все места с повышенной термической нагрузкой имеют увеличенную толщину: колосниковая решетка от 19 мм до 23 мм,  патрубок толщиной 24 мм с наружным диаметром толщиной от 15 мм до 20 мм и зуб отбойник пламени толщины до 25 мм. Эти конструктивные особенности предоставляют такие преимущества, как накопление большего количества тепловой энергии, более длительное ее сохранение и отдачу.
В заявляемой полезной модели в конструкции сетчатого кожуха предусмотрена установка поддона с вентиляционным зазором между полом. Эта конструктивная особенность предоставляет такие преимущества, как более безопасное использование печи, обеспечивает более равномерный прогрев и отдачу тепла, продлевает срок эксплуатации печи.
В заявляемой полезной модели смещение центра патрубка в крышке топки позволяет с помощью зуба-отбойника создавать более извилистые пути для дополнительных оборотов раскаленных газов, т.е. предоставляет такие преимущества, как накопление большего количества тепловой энергии, более длительное ее сохранение и отдача.
Заявляемая полезная модель может оснащаться стеклянной дверцей, имеющей прямоугольные вырезы в виде вниз направленных зубцов и прямоугольную направляющую планку, устанавливаемую под углом и прикрепляемую к конструкции, к которой крепится основание дверцы. Данная конструктивная особенность защищает стекло от задымления, тем самым предоставляет такие преимущества, как продление срока эксплуатации.
В заявляемой полезной модели  может устанавливаться дополнительное крепление к чугунному основанию стеклянной дверцы в виде прижимных планок, что предоставляет такое преимущество, как продление срока эксплуатации стеклянной дверцы.
Банная печь, содержащая чугунную топку, колосниковую решетку, зольный ящик, отличающаяся тем, что печь состоит из двух камер сгорания: цельнолитой первичной камеры сгорания из чугуна с толщиной стенок 12 мм, в местах ребер жесткости, расположенных вдоль корпуса топки, с толщиной стенок от 17 мм до 19 мм, в верхней части, имеющей платформу, на которую устанавливается съемный зуб-отбойник в виде передвижной заменяемой чугунной пластины увеличенной толщины до 25 мм, в нижней части, имеющей платформу со съемной колосниковой решеткой из чугуна с увеличенной толщиной от 19 мм до 23 мм, и вторичной камеры сгорания толщиной от 15 мм до 20 мм, находящейся в крышке топки с патрубком дымохода со смещенным центром толщиной 24 мм и наружным диаметром от 114 мм до 150 мм, и дверцы, оснащенной регуляторами подачи воздуха, при этом вторичная камера присоединяется к первичной камере сгорания с помощью болтов, термостойкого уплотнительного шнура и термостойкого герметика, при этом вокруг стенок топки жестким болтовым соединением крепится металлический сетчатый кожух, состоящий из вертикально расположенных полос с насечками, к которому снизу с вентиляционным зазором от пола крепится металлический поддон. К печи дополнительно может устанавливаться металлический короб-тоннель, который крепится к корпусу печи, стыки дополнительно обрабатываются термостойким герметиком. Печь может оснащаться дверцей с огнеупорным стеклом, имеющей прямоугольные вырезы в виде вниз направленных зубцов и прямоугольную направляющую планку, устанавливаемую под углом и прикрепляемую к конструкции, к которой крепится основание дверцы. К дверце, оснащенной огнеупорным стеклом, может устанавливаться дополнительное крепление к чугунному основанию дверцы в виде прижимных планок.
Технический результат  полезной модели
1) накопление большего количества тепловой энергии, более длительное ее сохранение, отдача, и возможность управления этими процессами,
2) улучшение герметичности,
3) равномерное распределение энергии,
4) повышение надежности и увеличение срока эксплуатации.
Такой технический результат достигается совокупностью конструктивных особенностей печи.
Общий вид топки с крышкой представлен на фигуре 1, вид сбоку в разрезе – на фигуре 2, крышка топки с патрубком дымохода (вторичная камера) в разрезе – на фигуре 3, внешний вид печи (вариант исполнения) – на фигуре 4 и дверца печи – на фигуре 5. Позициями обозначены следующие элементы конструкции:
1 - топка (первичная камера сгорания),
2 - крышка топки с патрубком дымохода (вторичная камера сгорания),
3 - патрубок дымохода,
4 - зольный ящик,
5 - платформа для установки зуба-отбойника пламени,
6 - зуб-отбойник пламени,
7 - платформа для установки колосниковой решетки,
8 - колосниковая решетка,
9 - ребра жесткости,
10 - сетчатый кожух (каменка),
11- поддон сетчатого кожуха,
12 - короб-тоннель,
13 - дверца с регуляторами подачи воздуха,
14 - зубцы системы очистки стекла,
15 - направляющая планка системы очистки стекла,
16 - прижимные планки на дверце.
1. Накопление большего количества тепловой энергии более длительное ее сохранение, отдача  и возможность управления этими процессами достигается за счет следующих конструктивных особенностей:
все термически нагруженные части печи имеют увеличенную толщину. Стенки топки 1 – толщиной 12 мм, ребра жесткости 9 - толщиной от 17 мм до 19 мм, крышка с патрубком дымохода 2 - толщиной от 15 мм до 20 мм, патрубок дымохода 3 - толщиной 24 мм, колосниковая решетка 8 – толщиной от 19 мм до 23 мм, зуб-отбойник пламени 6 – толщиной до 25 мм.
Улучшенная герметичность, позволяющая накапливать больше тепловой энергии.
Смещение центра патрубка в крышке топки позволяет с помощью зуба-отбойника пламени 6 создавать  более извилистые пути для дополнительных оборотов раскаленных газов.
Вторичная камера сгорания 2, расположенная в крышке топки с патрубком, и зуб-отбойник пламени 6 за счет изменения направления пламени создают дополнительные обороты и дожиг раскаленных газов, способствуют более полному сгоранию топлива и более длительному горению.
Установка сетчатого кожуха 10 позволяет заполнить пространство вокруг топки до сетчатого кожуха и сверху топки камнями и использовать свойства камней – накапливать тепло и отдавать его медленно.
Наличие передвижного зуба-отбойника 6 и дверцы, оснащенной регуляторами подачи воздуха 13, позволяет управлять количеством и направлением воздушных потоков и раскаленных газов.
2. Улучшение герметичности достигается за счет следующих конструктивных особенностей: топка 1 выполнена цельнолитой и вторичная камера 2 присоединяется к первичной камере сгорания 1 с помощью болтов, термостойкого уплотнительного шнура и  термостойкого герметика, жестким болтовым соединением крепится металлический сетчатый кожух 10.
3. Равномерность распределения  тепловой энергии достигается за счет установки сетчатого кожуха 10 с камнями с металлическим поддоном 11   вентиляционным зазором между полом и поддоном 11. Вентиляция камней снизу способствует равномерному прогреву камней и, соответственно, равномерной отдаче тепла. Равномерное распределение тепла защищает печь от перегрева и повреждения конструкции, что увеличивает надежность печи и продлевает срок ее эксплуатации.
4. Повышение надежности и увеличение срока эксплуатации  достигается за счет следующих конструктивных особенностей:
Все термически нагруженные части печи имеют увеличенную толщину от 12 мм до 25мм.
Все основные соединения конструкции надежно фиксируются: вторичная камера сгорания присоединяется к первичной болтовым соединением, сетчатый кожух 10 присоединяется к печи жестким болтовым соединением.
Улучшенная герметичность за счет единой цельнолитой топки и укрепления стыков печи помимо жесткого соединения термостойким шнуром и термостойким герметиком.
Заменяемость конструктивных элементов, таких как колосниковая решетка 8, устанавливаемая в нижнюю платформу 7 первичной камеры и зуба-отбойника пламени 6, устанавливаемого на верхнюю платформу 5 первичной камеры 1.
Дополнительная вентиляция камней снизу печи за счет того, что к сетчатому кожуху 10 снизу крепится  металлический поддон 11 с вентиляционным зазором от пола, что  защищает печь от перегрева и поломки отдельных частей.
При установке металлического короба – тоннеля 12, создается возможность отапливать парилку из другого помещения, тем самым обеспечивается более безопасное, т.е. более надежное использование печи, что усиливает заявленный технический результат.
При установке дверцы с огнеупорным стеклом имеющей прямоугольные вырезы в виде вниз направленных зубцов 14 и прямоугольную направляющую планку 15, устанавливаемую под углом и прикрепляемую к конструкции, к которой крепится основание дверцы стекло регулярно очищается и снижается вероятность повреждения и увеличивается срок его эксплуатации, т.е. усиливается заявленный технический результат.
При установке дверцы 13 с огнеупорным стеклом, оснащенной дополнительным креплением к чугунному основанию дверцы в виде прижимных планок 16  снижается вероятность деформирования и риск повреждения стекла, что усиливает заявленный технический результат.
Банная печь работает следующим образом
Через дверцу 13 в первичную камеру 1 на колосниковую решетку 8 загружается твердое топливо. Температура горения, длительность горения и время сохранения и отдачи тепла регулируются подачей воздуха от зольного ящика 4, с помощью регуляторов подачи воздуха, расположенных на дверце 13 и с помощью передвижного зуба-отбойника пламени 6. Передвигая зуб-отбойник пламени 6, перекрывая или приоткрывая прямоток раскаленных газов в трубу, можно регулировать степень сгорания топлива, увеличивая или уменьшая теплоотдачу печи. Подача воздуха происходит снизу через колосниковую решетку в топку - первичную камеру сгорания 1.
Раскаленные газы от сгораемого топлива движутся вверх и, ударяясь о зуб-отбойник пламени 6, о крышку топки с патрубком дымохода со смещенным центром во вторичной камере сгорания 2, меняют направление и многократно создают дополнительные обороты и дожиг газов, тем самым многократно отдают тепловую энергию стенкам печи и камням.
Установка металлического сетчатого кожуха 10 позволяет заполнить пространство между кожухом 10 и топкой 1 и сверху крышки топки 2 с патрубком камнями. Камни накапливают тепло и медленно его отдают, тем самым увеличивая время сохранения и отдачи тепла. Поддон 11 с вентиляционным зазором снизу обеспечивает подачу воздуха на камни снизу, не допуская перегрева стенок печи и создавая равномерный прогрев камней и равномерную отдачу тепла.
Установка металлического короба-тоннеля 12 предоставляет возможность  загрузки топлива из другого помещения, что создает дополнительное удобство в эксплуатации печи, обеспечивая безопасное и надежное использование печи.
Подача воздуха в камеру сгорания осуществляется с помощью регуляторов подачи воздуха, расположенных на дверце 13 позволяет уменьшать или увеличивать скорость горения, при этом поступающий снизу от колосниковой решетки 8 воздух проходит вдоль направляющей планки 15 вверх в щели, образуемые зубцами 14 и закрытой дверцей 13, создавая воздушную завесу от дыма, тем самым сохраняя стекло чистым.
Таким образом, достигается технический результат заявленной полезной модели.
Источники информации
1. Патент РФ N  2737626, кл. F24B 1/189, опубликовано: 01.12.2020, Бюл. № 34.