ДЫМОХОД-ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к устройствам для обогрева бытовых и производственных помещений, в частности, к конструкциям дымоходов печей.
Дымоход является одним из основных элементов печи, который с одной стороны обеспечивает вывод за пределы обогреваемого помещения продуктов сгорания - дымовых газов, а с другой стороны нагретая поверхность дымохода выполняет функции теплообменника, который передает тепловую энергию отходящих дымовых газов для дополнительного обогрева помещений.
Однако, при работе дымохода - теплообменника печи вместе с прямоточным потоком продуктов сгорания - дымовых газов теряется значительное количество тепловой энергии, которое могло бы быть использовано для дополнительного обогрева помещений.
Одной из основных задач, стоящих перед разработчиками печного оборудования, является создание устройств, повышающих эффективность теплообмена отходящих дымовых газов при обеспечении оптимальной и безопасной работы (тяги) дымохода -теплообменника печи.
Из уровня техники известна конструкция дымохода - теплообменника, содержащая полый корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого установлено тормозное устройство для торможения дымовых газов и теплообмена [«Печь, воздуховод и дымоход для нее» RU2276755 (С1) (Степанов В.А.) (RU), F24B 5/02, F23B 80/00, 20.05.2006, наиболее близкий аналог - прототип] [1].
В известной конструкции дымохода - теплообменника тормозное устройство для дымовых газов выполнено в виде полой трубы с радиально установленными пластинами и радиатором, выполненным в виде радиально установленных пластин с кожухом - полым корпусом.
Наличие в дымоходе - теплообменнике тормозного устройства для дымовых газов обеспечивает более полное сгорания топлива в печи, некоторое замедление скорости движения продуктов сгорания топлива в дымоходе тормозного устройства, снижение температуры дымовых газов на выходе из выходного патрубка, за счет чего достигается снижение потерь тепла и увеличение эффективности теплообмена.
Недостатком известного дымохода - теплообменника является то, что прямоточное движение дымовых газов не обеспечивает существенное их торможение, что не позволяет достичь более эффективного теплообмена.
Кроме того, известный дымоход - теплообменник не содержит элементов для регулирования проходного сечения газохода, настройки оптимального соотношения тяги и эффективного теплообмена между горячими дымовыми газами и теплообменными элементами тормозного устройства.
В основу полезной модели поставлена техническая задача - усовершенствовать дымоход - теплообменник, путем усовершенствованного выполнения и расположения теплообменных элементов в тормозном устройстве и дополнительного применения средств регулирования их положения, обеспечить в тормозном устройстве движение дымовых газов по извилистому более протяженному газоходу, более эффективное их торможение, а также регулирование проходного сечения газохода.
Технический результат, который достигается при решении поставленной технической задачи и использовании усовершенствованного дымохода -теплообменника, состоит в повышении эффективности теплообмена путем регулирования положения заслонок для выбора оптимального соотношения тяги в дымоходе и эффективности теплообмена в тормозном устройстве, при сохранении высокой безопасности.
Поставленная техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в дымоходе-теплообменнике, содержащем полый корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого установлено тормозное устройство для торможения дымовых газов и теплообмена, согласно изобретению, тормозное устройство выполнено в виде заслонок с вырезами, при этом заслонки установлены внутри корпуса и закреплены на поперечных осях с возможностью поворота так, что в положении, когда заслонки расположены поперек корпуса, их вырезы образуют зигзагообразный газоход, а на осях снаружи корпуса закреплены рычаги, свободные концы которых с помощью шарниров соединены с общей штангой для установки заслонок в заданное положение.
Выполнение тормозного устройства в виде заслонок с вырезами, обеспечивает возможность повышения торможения потока дымовых газов и гарантированное минимальное проходное сечение газохода между заслонкой и корпусом, что повышает эффективность теплообмена при сохранении высокой безопасности и наличия вырезов в заслонках, в результате чего исключается полное перекрытие газохода упомянутыми заслонками и воздействие угарного газа на людей при поперечном положении заслонок в корпусе.
В связи с тем, что заслонки установлены внутри корпуса и закреплены на поперечных осях с возможностью поворота так, что в положении, когда заслонки расположены поперек корпуса, их вырезы образуют зигзагообразный газоход, то в тормозном устройстве обеспечивается движение дымовых газов по извилистому более протяженному пути - газоходу, что повышает эффективность торможения дымовых газов и теплообмена.
Благодаря тому, что на осях снаружи корпуса закреплены рычаги, свободные концы которых с помощью шарниров соединены с общей штангой для установки заслонок в заданное положение, обеспечивается возможность регулирования площади проходного сечения газохода путем одновременного изменения положения всех заслонок штангой и выбора такого их положения на поперечных осях, при котором достигается оптимальная тяга в дымоходе и эффективность теплообмена в тормозном устройстве.
В дальнейшем полезная модель поясняется чертежами и примером его осуществления.
На фиг.1 изображен дымоход - теплообменник, общий вид, продольный разрез.
На фиг.2 изображен разрез А-А на фиг.1.
На фиг.3 изображен вид В на фиг.2.
На фиг.4 изображена заслонка дымохода - теплообменника, модификация 1.
На фиг.5 изображена заслонка дымохода - теплообменника, модификация 2.
На фиг.6 изображена компоновочная схема дымохода - теплообменника в составе печи, вариант 1.
На фиг.7 изображена компоновочная схема дымохода - теплообменника в составе печи, вариант 2.
Дымоход-теплообменник (фиг.1-7) содержит полый корпус 1 (фиг.1-3) с входным 2 и выходным 3 патрубками (2, 3), внутри которого 1 установлено тормозное устройство 4 для торможения дымовых газов и теплообмена.
Особенностью усовершенствованного дымохода - теплообменника является следующее выполнение конструкции его составных частей.
Тормозное устройство 4 выполнено в виде заслонок 5 с вырезами 6, модификация 1 (фиг.4) или модификация 2 (фиг.5).
При этом заслонки 5 установлены внутри корпуса 1 и закреплены на поперечных осях 7 с возможностью поворота так, что в положении, когда заслонки 5 расположены поперек корпуса 1, их 5 вырезы 6 образуют зигзагообразный газоход (фиг.1).
А на осях 7 снаружи корпуса 1 закреплены рычаги 8, свободные концы которых 8 с помощью шарниров 9 соединены с общей штангой 10 (фиг.3) для установки заслонок 5 в заданное положение.
Для бань и саун дымоход - теплообменник, в том числе все его составные части (1-10), могут быть выполнены из нержавеющей стали.
Оптимальные геометрические параметры корпуса 1 дымохода - теплообменника могут иметь следующие размеры:
наружный диаметр корпуса 1 - 300 мм;
высота корпуса 1 - 600 мм.
В тормозном устройстве 4 дымохода - теплообменника на осях 7 в корпусе 1 могут быть смонтированы три заслонки 5 с вырезами 6, например модификации 1 (фиг.4), или модификации 2 (фиг.5).
Работает предложенный дымоход - теплообменник следующим образом.
От печи (фиг.6, 7) дымовые газы поступают в корпус 1 дымохода -теплообменника через входной патрубок 2 и взаимодействуют с тормозным устройством.
Если дымоход - теплообменник находится в исходном положении (фиг.1), когда в тормозном устройстве 4 с помощью штанги 10, рычагов 8 и осей 7, заслонки 5, например модификации 1 (фиг.2, 4), расположены поперек корпуса 1, то их (5) вырезы 6 образуют зигзагообразный газоход, с минимальным проходным сечением, обеспечивающим безопасную минимальную тягу, но имеющим извилистый более протяженный газоход, обеспечивающий максимальный теплообмен.
Когда дымоход - теплообменник переводится в положении, при котором в тормозном устройстве 4 с помощью штанги 10, рычагов 8 и осей 7, заслонки 5, например модификации 1 (фиг.2, 4), расположены вдоль корпуса 1, то их (5) вырезы 6 образуют прямоточный газоход, с максимальным проходным сечением, обеспечивающим максимальную тягу, и минимальную протяженность газохода, обеспечивающую минимальный теплообмен.
В зависимости от выбора заданной температуры в обогреваемом помещении, оператор переводит дымоход - теплообменник в положение, когда в тормозном устройстве 4 с помощью штанги 10, рычагов 8 и осей 7, заслонки 5, например модификации 1 (фиг.2, 4), устанавливают в корпусе 1 в наклонное промежуточное положение, при котором достигается безопасная оптимальная тяга в дымоходе и необходимая эффективность теплообмена для обеспечения выбранной температуры в обогреваемом помещении.
Заданное положение заслонок 5 тормозного устройства 4 определяется температурным режимом нагрева помещения.
Наиболее эффективно использовать заявляемый дымоход - теплообменник в составе бытовых твердотопливных печей (котлов) с естественной циркуляцией дымовых газов.
При использовании заявленного дымохода - теплообменника существенно снижается расход топлива в печи.
Опытным путем установлено, что в печи, использующей заявленный дымоход - теплообменник, расход топлива на нагрев помещения на 15ºС сокращается в два - три раза.
Таким образом, путем усовершенствованного выполнения и расположения теплообменных элементов заслонок 5 в тормозном устройстве 4 и дополнительного применения средств регулирования их положения - осей 7, рычагов 8 и штанги 10, в тормозном устройстве 4 обеспечивается движение дымовых газов по извилистому более протяженному газоходу, более эффективное их торможение, а также регулирование проходного сечения газохода.
За счет этого достигается повышение эффективности теплообмена путем регулирования положения заслонок 5 для выбора оптимального соотношения тяги в дымоходе и эффективности теплообмена в тормозном устройстве 4, при сохранении высокой безопасности.
Приведенные сведения свидетельствуют о возможности осуществления изобретения и промышленного применения предложенного дымохода - теплообменника, который обладает простотой конструкции, может быть многократно изготовлен на любом предприятии, и может найти широкое применение в составе печей для обогрева бытовых и производственных помещений, работающих, преимущественно на твердом топливе.
Перечень обозначений
1) полый корпус
2) входной патрубок
3) выходной патрубок
4) тормозное устройство
5) заслонка
6) вырез заслонки
7) ось заслонки
8) рычаг оси заслонки
9) шарнир
10) штанга