ФИТОПАРОГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНВЕКЦИОННОГО ТИПА

3
Полезная модель относится к области генерирования пара, а именно, к парогенерирующим устройствам с электрическим нагревом и может быть использована для получения мелкодисперсного пара, насыщенного активными фитовеществами, в парных помещениях различных размеров, в том числе малых размеров, не более 3,5 м, например, в санузле многоквартирного дома.
Известна печь для бани, в которой в качестве источника тепла использован электрический нагревательный элемент, размещенный в нижней части металлического корпуса под емкостью каменки, соразмерной с поверхностью печи. Камни нагреваются за счет теплообмена с раскаленной поверхностью печи. Для образования пара порции воды подают на поверхность нагретых камней (см. патент RU №13688, F24C 7/00, 2000).
3
Недостатками данного решения являются длительный процесс нагрева камней; низкая удельная паропроизводительность; производство крупнодисперсного пара, что ухудшает целебные свойства микроклимата парной; крупные размеры, необходимые для получения достаточного количества пара, ограниченные функциональные возможности, требующие для получения фитораствора установки дополнительного оборудования, что неудобно в обслуживании и исключает возможность его применения в парных помещениях малых размеров не более 3,5 м.
Известен парообразователь, выполненный в виде металлических камер испарения воды, образованных поверхностями стенок, нагреваемых до температуры, не меньшей температуры кипения воды, от расположенного между ними закрытого сверху перфорированной стенкой электрического нагревательного элемента, и закрепленных к стенкам элементов-испарителей, расположенных один над другим с образованием отсеков камер и выполненных с отверстиями, обеспечивающими перетекание воды из верхнего отсека в нижний, помещенных в корпус, закрытый защитной сеткой, оборудованный установленной выше емкостью для воды с дозатором, отделенной от него экраном с отверстиями для протекания воды, образующим с защитной сеткой и защитно-декоративным конвектором нишу с окном для выхода пара, снабженный несущей панелью, выполненной с возможностью крепления на ней корпуса, емкости для воды и защитно-декоративного конвектора (см. патент RU 87912, А61Н 33/06, F24C 13/00, 2009).
Однако данное решение не лишено недостатков. Устройство имеет недостаточно развитую площадь теплообмена, с которой происходит испарение воды. Ведь на испарение работает только незначительная часть нагретых металлических парообразующих поверхностей, а остальная их часть практически лишь способствует длительному удержанию тепла. Снижается интенсивность теплообмена и эффективность съема тепла. Кроме этого, есть препятствия для свободного прохождения через профильные элементы конвекционных потоков. Получаемый в виде насыщенного облака пар быстро перемешивается с воздушной массой, не создавая необходимых кондиций. Испаряемая вода длительно задерживается в отсеках и пар получается влажным и тяжелым. Процесс запаривания растительных материалов, уложенных на защитную сетку, водяным паром, поступающим из камер испарения к сухим растениям, снижает интенсивность его насыщения полезными веществами, препятствует сохранению всего комплекса активных веществ в их естественных формах. Возможно проскакивание частиц запариваемого растительного материала сквозь защитную сетку на нагреваемую поверхность. Не исключены проблемы с заменой ТЭНов. Также на качестве пара сказывается недостаточный прогрев воды в емкости.
Известна печь банная сводчатая колпакового типа со встроенным стальным парогенератором, содержащая кожух-конвектор с конвекционными отверстиями, установленные в нем топочную камеру с размещенным в ней источником тепла и закрепленные к внешней стенке топочной камеры наклонные направляющие металлические пластины-испарители, установленные между стенкой топочной камеры и наружной стенкой, расположенные чередующими друг друга с различными уклонами ступенями с разрывами между ними. Парогенератор оборудован твердотопливным источником нагрева. Имеет развитую поверхность теплообмена. Обеспечивает получение мелкодисперсного пара и интенсивную циркуляцию мелкодисперсной паровоздушной смеси. Позволяет создавать банные паровые кондиции при использовании веничного массажа или иной процедуры с поддержанием в парном помещении влажности необходимой для парения длительное время (см. патент RU 142846, F24C 1/00, 2014). Данное решение является наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели и принято за прототип.
3
Недостатками данного решения являются наличие твердотопливного источника тепла, ограничивающего возможность размещения, например, в многоквартирном жилом фонде, громоздкость и ограниченные функциональные возможности. Для получения фитораствора требуется дополнительное оборудование, разместить которое невозможно в парных помещениях малых размеров, а при наличии соответствующих размеров парного помещения для его размещения неудобно в обслуживании. Это ограничивает возможность создания индивидуальных микроклиматов ингаляционно-паровых банных кондиций для повышенного оздоровительного воздействия на организм человека в парных помещениях различных размеров, особенно малых размеров не более 3,5 м, например, в санузле многоквартирного дома.
3
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение оздоровительного и целебного воздействия ингаляционно-паровых банных процедур при расширении возможности их проведения в парных помещениях различных размеров, даже небольших, например, в санузле многоквартирного дома, объем которого составляет не более 3,5 м, без применения громоздкого оборудования путем создания простого и удобного в эксплуатации компактного электрического устройства - фитопарогенератора, обладающего меньшими габаритами и одновременно расширенными функциональными возможностями.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в возможности высокопроизводительного получения мелкодисперсного фитопара -  мелкодисперсного пара, насыщенного активными веществами из фотоматериала, при компактных размерах самого устройства.
Сущность полезной модели состоит в том, что в фитопарогенераторе электрическом конвекционного типа, содержащем конвекционный кожух, установленные в нем секцию нагрева, включающую источник тепла, огражденный металлическим кожухом, и направляющие платины-испарители, каскадно закрепленные на внешней боковой поверхности секции нагрева, особенность состоит в том, что дополнительно снабжен, по меньшей мере, одной секцией нагрева и емкостью для получения фитораствора, при этом секции нагрева оборудованы электронагревательными элементами, пластины-испарители установлены между секциями нагрева, а емкость установлена над секциями нагрева с возможностью подачи фитораствора на пластины-испарители. Кроме этого, в качестве электронагревательного элемента преимущественно использован трубчатый электронагревательный элемент. Емкость для получения фитораствора желательно снабжена крышкой, устройством дозированной подачи фитораствора и сеткой, ячейки которой выполнены с возможностью удержания частиц запариваемого растительного материала. В этом случае емкость для получения фитораствора и ее крышка желательно выполнены из нержавеющей стали. Фитопарогенератор предпочтительно снабжен воронкой для приема фитораствора и его подачи на пластины-испарители. Конвекционные отверстия целесообразно расположены на лицевой поверхности конвекционного кожуха ниже уровня дна емкости. Они могут быть снабжены заслонками, выполненными с возможностью изменения расхода воздушного потока. Конвекционный кожух, емкость для получения фитораствора, приемная воронка, кожух секций нагрева, пластины-испарители желательно выполнены из нержавеющей стали. Особенность состоит и в том, что при любом указанном выполнении устройства пластины-испарители могут быть расположены с различными уклонами с разрывами между ними. Данные существенные признаки в совокупности обеспечивают достижение указанного технического результата.
Из уровня техники неизвестны технические средства с заявляемыми совокупностями существенных признаков, что подтверждает ее соответствие условию патентоспособности - новизна.
Сущность полезной модели поясняется изображениями. На фиг. 1 представлен фитопарогенератор в аксонометрии, общий вид слева; на фиг. 2 - фитопарогенератор в аксонометрии, общий вид справа; на фиг. 3 - то же, что на фиг. 1 с открытым торцом слева; на фиг. 4 - то же, что на фиг. 2 с открытым торцом справа; на фиг. 5 - то же, что на фиг. 1 с открытой секцией нагрева; на фиг. 6 - представлена камера испарения с поддоном; на фиг. 7 - камера испарения в аксонометрии с разрезанной боковой поверхностью, вид внутри; на фиг. 8 представлен фрагмент емкости для фитораствора с сеткой, вид внутри; на фиг 9. представлен фитопарогенератор в аксонометрии, общий вид сзади; на фиг. 10 представлена таблица, а на фиг. 11, 12 представлены графики, где отражены результаты испытаний фитопарогенератора электрического конвекционного типа. Фитопарогенератор электрический конвекционного типа (далее - фитопарогенератор) содержит конвекционный кожух 1 с конвекционными отверстиями 2, в котором установлены секции нагрева 3, сформированные между секциями нагрева 3 камеры испарения 4, и расположенная над ними емкость 5 для получения фитораствора. Секции нагрева 3 с камерами испарения 4 вместе представляют собой парогенерирующий узел (не указан), который закреплен торцами на внутренних поверхностях торцевых стенок 6, 7 конвекционного кожуха 1. Между конвекционным кожухом 1 и парогенерирующим узлом образовано пространство, достаточное для прохождения воздушного конвекционного потока. Каждая секция нагрева 3 выполнена в виде огражденного металлическим кожухом 8 источника тепла, в качестве которого использован электрический нагревательный элемент 9, например, трубчатый электронагреватель (ТЭН). Это не исключает возможности использования других типов электрических нагревательных элементов 9 любой известной конструкции. Количество секций нагрева 3 может быть различное, но не менее двух, т.е. возможно многосекционное выполнение парогенерирующего узла. Между внешними боковыми поверхностями каждых соседних секций нагрева 3 каскадно закреплены с возможностью прохождения фитораствора сверху вниз направляющие пластины-испарители 10, где сформировано по камере испарения 4. Пластины-испарители 10 могут быть расположены с различными уклонами с разрывами между ними. Количество камер испарения 4 определяется количеством секций нагрева 3 и зависит от размера парного помещения. Емкость 5 снабжена крышкой 11, дозатором 12 - устройством для дозированной подачи фитораствора на пластины-испарители 10 и мелкой сеткой 13, размер ячеек которой препятствует попаданию частиц запариваемого растительного материала в дозатор 12. Объем емкости 5 составляет не менее 10 л, что соответствует количеству фитораствора, достаточного на время одного часа ингаляционно-паровых банных процедур. Камера испарения 4 в верхней части снабжена воронкой 14 для приема фитораствора, которая ориентирована под дозатором 12. Под камерой испарения 4 в нижней части устройства расположен поддон 15 для сбора неиспарившегося фитораствора. Для этого нижняя пластина-испаритель 10 установлена с уклоном в поддон 15. Между конвекционным кожухом 1 и поддоном 15 образован зазор 16 для притока воздуха, позволяющий создать восходящий воздушный поток в пространстве между парогенерирующим узлом и конвекционным кожухом 1. Конвекционные отверстия 2 выполнены на лицевой поверхности конвекционного кожуха 1 ниже уровня дна емкости 5 для выхода нагретого воздуха и фитопара из фитопарогенератора в парное помещение. Конвекционные отверстия 2 снабжены заслонками (не показано), которые обеспечивают возможность изменения расхода потока нагретого воздуха и фитопара. Торцевые стенки 6, 7 конвекционного кожуха 1 выполнены съемными для осуществления сервисных и ремонтных процедур. Снаружи на торцевой стенке 17 камеры испарения 3 закреплены клеммная коробка 18 и, расположенный над ней, регулятор 19 нагрева. Конвекционный кожух 1 снабжен монтажными кронштейнами (не показано) для крепления фитопарогенератора на стене помещения для банных процедур. Возможна установка фитопарогенератора на полу. Форма конвекционного кожуха 1 повторяет форму установленных в нем парогенерирующего узла и емкости 4. Конвекционный кожух 1, кожух 8 секций нагрева 3, пластины-испарители 10, емкость 5, крышка 11, воронка 14, поддон 15 выполнены из нержавеющей стали. Выполнение из нержавеющей стали позволяет уменьшить толщину стенок, что обеспечивает лучшее прогревание при меньших габаритах изделия. Возможны различные модификации выполнений устройства. Фитопарогенератор работает следующим образом.
Фитопарогенератор установлен на стене помещения для ингаляционно-паровых банных процедур посредством монтажных кронштейнов. Перед проведением ингаляционно-паровых банных процедур в емкость 5 заливают воду и закладывают фотоматериал (банные веники, или фитосборы или др. растительный материал). Емкость 5 накрывают крышкой 11 для предотвращения испарения из нее фитораствора при нагревании. С помощью регулятора 19 нагрева включают электронагревательные элементы 9, которые нагревают дно емкости 5, пластины-испарители 10 и воздух между парогенерирующим узлом и кожухом-конвектором 1. Таким образом, создается конвекционный прогрев парного помещения, образованный подогреваемым восходящим потоком воздуха, который поступает в фитопарогенератор через зазор 16 и выходит в парное помещение через конвекционные отверстия 2. Одновременно с этим конвекционный кожух 1 экранирует жесткое тепловое излучение от парогенерирующего узла, что обеспечивает равномерное распространение тепла в парном помещении и равномерный прогрев тела человека, что благотворно влияет на целебные свойства микроклимата парного помещения. После приготовления фитораствора и достижения заданной температуры парной от 50 до 80°C открывают дозатор 12 для создания в камере испарения 4 постоянного парообразования с заданной интенсивностью. После открытия дозатора 12 из емкости 5 горячий фитораствор, отфильтрованный сеткой 13, поступает в воронку 14, из которой проходит сверху вниз по раскаленным пластинам-испарителям 10, где фитораствор преобразуется в мелкодисперсный фитопар. Подача на пластины-испарители 10 уже горячего фитораствора повышает качество фитопара. Чем выше температура фитораствора для получения фитопара, тем качественнее сам фитопар. Непрерывная подача фитораствора на пластины-испарители 10 обеспечивает непрерывную генерацию мелкодисперсного фитопара. Увеличенный путь прохождения фитораствора по поверхностям пластин-испарителей 10 увеличивает поверхность теплообмена и, следовательно, увеличивает теплоотдачу. Неиспарившийся фитораствор стекает в поддон 15. Образовавшийся мелкодисперсный фитопар смешивается в пространстве между парогенерирующим узлом и конвекционным кожухом 1 с воздушным конвекционным потоком, поступающим через зазор 16, и образуется фитопаровоздушная смесь, которая поступает в парное помещение через конвекционные отверстия 2. Поступающая в парное помещение фитопаровоздушная смесь создает целебный микроклимат, оказывающий оздоровительное воздействие на организм человека. Постоянный подогрев емкости 5 за счет контакта с парогенерирующим узлом и нагретым воздухом позволяет улучшить экстракцию фотоматериала, повысить производительность устройства и уменьшить его размеры.
Для окончания ингаляционно-паровой процедуры посредством регулятора 19 выключают электронагревательные элементы 9 и процессы парообразования и теплообмена прекращаются. Неиспарившийся фитораствор, собранный в поддоне 15, выливают.
Результаты испытания фитопарогенератора (ФПГ) отражены в табл.(фиг. 10), на графиках 1 и 2 (фиг. 11 и 12). При испытании фитопарогенератора удалось достигнуть результата получения процедур уже через 45 минут после включения прибора. Получая устойчивый мелкодисперсный пар, насыщенный активными веществами и ароматами трав, можно, не боясь получить перегрева, длительное время находится в помещении (температура от 55 до 68°C и влажность воздуха 35-37%), что и требуется по рекомендациям приема ингаляционных процедур (в пределах 20 минут). Обычные электрокаменки прогревают камень не менее 120 минут для получения мелкодисперсного пара и за это время помещение (кабинка) прогревается до температур 100°C и выше, поэтому влажность в таких помещениях не предполагает проведение ингаляционных процедур и нахождение в таких режимах не безопасно для некоторых людей с различными формами заболеваний. Но и здоровый человек может находиться в таких режимах несколько минут, что не подходит для ингаляционных процедур.
Компактные размеры фитопарогенератора, регулируемая мощность, легкая управляемость, безопасность позволяют не только легко разместить его даже в небольших по габаритам парных помещениях, но и создать в них с помощью одного устройства оптимальные условия с заданным микроклиматом для принятия полноценных банных, в том числе паровых, ингаляционных, массажных процедур с повышенным оздоровительным воздействием на организм человека.
Описанные средства и методы, с помощью которых возможно осуществление заявляемого технического решения фитопарогенератора электрического конвекционного типа с реализацией указанного назначения, подтверждают соответствие заявленной полезной модели условию патентоспособности - промышленная применимость.