Печь для приготовления пищи на открытом воздухе
OUTDOOR COOKING OVEN

Изобретение относится к печам, в частности к печам, установленным вне помещений и предназначенных для приготовления пищи, готовящейся под воздействием огня, углей или запекаемых внутри печи за счёт накопленного тепла.
Большинство уличных печей или грилей, подходят для приготовления только определенных типов и размеров продуктов в определенном диапазоне температур, скорости и способе приготовления. В результате эти устройства не предусмотрены для приготовления широкого спектра блюд, как по отдельности, так и одновременно, таких как выпечка хлеба или пирогов, гриля, копчения, а также приготовления пищи в кухонной посуде, из-за того, что конструкция известных печей рассчитана, как правило, только на конкретные операции приготовления.
Известна печь для приготовления пищи (WO2019177452, кл. F24B1/00. 2019. 09.19), включающая духовку, содержащую полость для размещения приготовляемой выпечки, например, пиццы. Духовка образована базовой частью и верхней частями, с отверстием для обеспечения доступа к пищевым продуктам для выпечки между базовой и верхней частями в полость для приготовления пищи. Нижняя часть духовки содержит нижнюю сторону, образующую нижнее пространство, приспособленное для сбора нагретого газа и отвода нагретого газа в один или несколько каналов между нижним пространством и полостью для приготовления пищи. Духовка содержит дверную часть и один или несколько каналов для отвода газа. Дверная часть приспособлена для закрытия отверстия доступа между базовой частью и частью крыши, поперечное сечение одного или нескольких газовых выхлопные каналы находятся на уровне ниже несущей плоскости.
Известная печь предусмотрена только для выпечки и не может быть использована для приготовления блюд, например, на гриле, первых и вторых блюд, т.к. в данном устройстве используется только тепло нагретых стенок базовой части духовки, суммарная теплоёмкость которых не достаточна для  обеспечения необходимых условий для приготовления блюд требующих длительного и стабильного поддержания температуры.
Известна мобильная чугунная печь для приготовления пиццы (RU 199409, кл. F24B 3/00, A21B 1/04, A21B 1/52, 2020 г), содержащая основание, к которому присоединен куполообразный свод, содержащий дымоход и дверь. Внутри печи в основании выполнено углубление, а в куполообразном своде в верхней части выполнена конфорка. Основание печи выполнено с возможностью установки на подставку с колесами. Конфорка оборудована заглушкой, которая соединяется с куполообразным сводом, образуя в месте стыка деталей лабиринтное уплотнение. Соединение купола и основания выполнено по методу «шип-паз» и по методу «в четверть». Дверь выполнена с прорезями внизу. Соединение всех элементов печи произведено по методу «в четверть» или по методу «шип-паз». В углубление в основании печи установлен камень для приготовления блюд внутри топочного пространства. Камень может иметь отверстия для установки на выступы, сделанные в основании. В камне могут быть выполнены выступы для зацепления с выемками, выполненными в основании.
Однако известное устройство не способно длительное время поддерживать температурный режим необходимый для режима "томление" (скорость остывания с 300 до 200 градусов не быстрее чем за 4 часа) без подкладывания дополнительного топлива, по причине недостаточной теплоемкости. Так же ввиду того, что дымовые газы уходят через отдельный канал, унося с собой большую часть тепла, исключая подогрев поступающего для горения воздуха, известное устройство обладает низкой энергоэффективностью.
Известно устройство для приготовления пищи на открытом воздухе (RU 174253, кл. A47J 37/00, 09. 10.2017). Известное устройство содержит коптильную и топочную камеры, соединенные переходным окном, и подведенный к коптильной камере дымоход. Топочная камера снабжена колпакообразной крышкой с центральным отводным отверстием, причем в указанном отверстии и в дымоходе установлены регулируемые дроссельные заслонки. Дымоход подведен к коптильной камере со стороны топочной камеры над переходным окном, а топочная камера выполнена в форме вертикального цилиндра. В переходном окне установлена регулируемая дроссельная заслонка.
К недостаткам известного устройства относится необходимость постоянного контроля ввиду того, что приготовление пищи в печи возможно только при горении топлива, что в свою очередь, значительно смещает функциональные возможности устройства, в том числе и в части реализации упомянутого режима "томление", что как и в предыдущих случаях обусловлено незначительной теплоемкостью и иной схемой отведения продуктов горения и подачи воздуха.
Известна также печь (RU 81084, кл. A63C 17/00, 2009 г), содержащая топку со сводом (горнило), газоход топки, связанный с вертикальной дымовой трубой, и теплоаккумулирующую кладку полого корпуса, имеющего верхнюю рабочую поверхность. Топка печи снабжена, по меньшей мере, двумя охватывающими свод топки полыми жесткими кожухами, выполненными из металла. Полость кожуха, расположенного снаружи, заполнена теплоизолирующим наполнителем, а полость кожуха, расположенного внутри - теплоаккумулирующим наполнителем. Теплоаккумулирующая кладка корпуса размещена вне кожухов, заполнена теплоаккумулирующим наполнителем и выполнена с внутренним, ориентированным вдоль рабочей поверхности корпуса газоходом, связанным с газоходом топки и с дымовой трубой через дополнительно установленные первую, вторую и третью заслонки. Полые кожухи охватывают топку концентрично. Полость кожуха, расположенного снаружи, заполнена теплоизолирующим наполнителем из группы: перлитовый песок, минеральная вата. Полый объем корпуса и полость кожуха, расположенного внутри, заполнены теплоаккумулирующим наполнителем из группы: песок, галька, отходы стекла, керамики, минерального сырья и горнодобывающей промышленности. Ориентированный вдоль рабочей поверхности газоход соединен через дополнительно установленные четвертую и пятую регулируемые заслонки с атмосферой. Заслонки выполнены с возможностью регулирования теплоотдачи. На газоходе установлен водяной бойлер с заслонкой на выходе. Ориентированный вдоль рабочей поверхности газоход выполнен из металлических труб. В металлических трубах газохода, ориентированного вдоль рабочей поверхности, размещены дополнительные заслонки.
За счет того, что дымовые газы уходят через отдельный канал, исключая дожиг пиролизных газов и подогрев поступающего для горения воздуха, энергоэффективность печи недостаточна высокая. Дымоотводящий канал расположен непосредственно в горниле, скорость удаления, ещё достаточно разогретых газов, выше и, как следствие, отдача накопленного тепла в зону приготовления пищи затруднена, что делает невозможным приготовление блюд, требующих длительного и стабильного поддержания температуры
Проблемой, на которую направлено изобретение, является разработка конструкции печи для приготовления пищи на открытом воздухе, вне помещения, обеспечивающей функцию приготовления пищи как в «русской печи» за счет возможности накопления достаточного количества тепла в печи для приготовления широкого ассортимента блюд, в том числе в различной посуде (кастрюли, чугунки, горшки и т.п.), на шампурах решетках с возможностью копчения, запекания, выпечки, томления и т.д.
Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных характеристик печи и ее функциональных возможностей.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что печь для приготовления пищи на открытом воздухе содержит горнило с подом, над которым образован свод, охваченный кожухами с теплоизолирующим и теплоаккумулирующим наполнителем, газоход, связанный с вертикальной дымовой трубой, оснащенной заслонкой для регулирования теплоотдачи и устье печи. Согласно изобретению профиль свода горнила выполнен многогранным, с фокусировкой на центральную часть пода. На стенках свода, обращенных в сторону полых кожухов закреплены теплообменные ребра. Устье печи снабжено съемным занижателем с возможностью перекрытия верхней части устья и образования щели между шестком и нижним краем занижателя устья, выполненным в виде пластины, нижний край которой загнут в сторону горнила с образованием горизонтальной полочки. На шестке перед устьем расположена варочная поверхность с конфоркой, под которой расположена топочная камера колосникового типа. Вдоль боковых стенок топочной камеры образованы дымовые щели, примыкающие к варочной поверхности, связанные с дымоходными каналами, охватывающими по внутренним боковым сторонам корпус печи для поступления отработанных дымовых газов в вертикальную дымовую трубу. Под горнила выполнен из огнеупорного кирпича.
Корпус печи, полые кожухи для теплоизолирующего и теплоаккумулирующего наполнителя, свод печи теплообменные ребра выполнены из жаростойкой листовой низколегированной стали марки 09Г2С стали толщиной от 8 до 10 мм для обеспечения конструкционных нагрузок, и исключения деформации при длительной топке печи.
Полые кожухи для заполнения теплоизолирующим и теплоаккумулирующим наполнителем выполнены толщиной от 100 до 150 мм. Уменьшение толщины кожухов не позволят осуществить высокую теплоизоляцию печи от внешних погодных факторов, и высокие теплоаккумулирующие характеристики. Превышение указанных размеров – нецелесообразно.
Перед варочной поверхностью с конфоркой, образовано окно, на входе в которое установлена заслонка с возможностью ее подъема вверх, в нижней части которой подвижно прикреплен лепесток для регулирования тяги в печи. Наличие заслонки с подвижным лепестком, на входе в окно перед варочной поверхностью с конфоркой, обеспечивает регулирование интенсивности подачи воздуха для осуществления горения в горниле. Подъем заслонки вверх, облегчает доступ в устье печи, для укладки дров и установки кухонной утвари (горшков, кастрюль, противней с выпечкой).
Устье печи снабжено утепленной заслонкой для сохранения тепла в горниле.
Наличие теплообменных ребер, обращенных в сторону полого кожуха для теплоаккумулирующего наполнителя обеспечивают эффективный прогрев теплоаккумулятора при горении топлива и эффективной отдачи тепла в горнило после прекращения горения.
Съемный занижатель устья, выполненный в виде пластины, нижний край которой загнут в сторону горнила с образованием горизонтальной полочки и щели между шестком и нижним краем занижателя устья, обеспечивает регулирование интенсивности подачи воздуха для осуществления горения в горниле, а также служит для задержки дымовых газов под сводом для большего его нагрева. Выполнение нижнего края пластины занижателя устья с образованием горизонтальной полочки, повышает эффективность горения, за счет оптимального снижения скорости выхода дымовых газов в дымоход, что обеспечивает дожиг пиролизных газов внутри горнила. Съемный занижатель устья также выполняет функцию экрана при приготовлении пищи в горниле в фазе активного горения, отсекая огонь от посуды с пищей, поставленного на поду горнила.
Огнеупорный кирпич для пода горнила выполняет функцию футеровки, и одновременно функцию теплонакопителя. Так же при выпекании хлебов или пиццы непосредственно на поде, меньше вероятность прилипания теста, по сравнению с металлическим подом. При этом кирпич удерживается только за счёт собственного веса и при необходимости может быть заменён, что очень удобно при длительной эксплуатации печи, повышается ремонтопригодность всего устройства.
Выполнение профиля свода горнила многогранным, повышает технологичность при изготовлении, увеличивает жёсткость, теплоэнергоэффективность за счёт сфокусированного инфракрасного излучения от поверхностей свода, направленных на срединную часть пода.
Наличие на шестке перед устьем варочной поверхности с конфоркой, под которой расположена топочная камера колосникового типа, позволяет одновременно использовать печь в разных вариантах приготовления пищи.
Образование вдоль боковых стенок топочной камеры дымоходных щелей, примыкающих к варочной поверхности и связанных с дымоходными каналами, охватывающими по внутренним боковым сторонам корпус печи обеспечивают поступление отработанных дымовых газов в вертикальную дымовую трубу, а также создают равномерный прогрев поверхности, как казана, так и всей варочной поверхности с конфоркой, исключая пригорание продуктов в казане с одной стороны и недогрев - с другой. Тем самым улучшается качество приготовления пищи в казане.
Печь для приготовления пищи на открытом воздухе поясняется следующими иллюстрациями, где на фиг. 1 – печь для приготовления пищи на открытом воздухе, в разрезе; на фиг. 2 – утепленная заслонка устья печи; на фиг. 3 - вертикальный разрез печи; на фиг. 4 – горизонтальный разрез печи; на фиг. 5 – внешний вид печи для приготовления пищи на открытом воздухе.
Печь для приготовления пищи на открытом воздухе содержит металлический корпус 1, из жаростойкой стали 09Г2С толщиной от 8 до 10 мм внутри которого расположено горнило 2. Для повышения эффективности нагрева печи и приготовления пищи свод 3 горнила 2 выполнен из жаростойкой стали 09Г2С толщиной от 8 до 10 мм с многогранным профилем и фокусировкой на центральную часть пода 4. Под 4 выложен огнеупорным кирпичом. Вокруг свода 3 расположены металлические кожухи, образующие полости 5 и 6 для засыпки теплоаккумулирующего наполнителя 7 и укладки термостойкого теплоизолятора 8. Толщина стенок кожухов составляет от 100 до 150 мм.
На стенках свода 3, обращенных в сторону полости 5 для теплоаккумулирующего наполнителя 7 закреплены теплообменные ребра 9 из жаростойкой стали, толщина которых составляет от 8 до 10 мм. Газоход 10 печи соединен с вертикальной дымовой трубой 11 с помощью дымосборного купола, образованного в верхней части печи, перед устьем 12. Дымовая труба 11 оснащена заслонкой 13 для регулировки режимов горения и предотвращения попадания частиц сажи в посуду во время приготовления пищи на варочной поверхности 14 с конфоркой. Устье 12 снабжено съемным занижателем 15, выполненным в виде пластины, которая перекрывает верхнюю часть устья 12. Между нижней кромкой занижателя 15 и шестком 16 образована щель 17. Нижний край пластины занижателя 15 загнут в сторону горнила 2, с образованием горизонтальной полочки 18. С фронтальной стороны печи расположена топочная камера 19 для казана колосникового типа. Над топочной камерой 19 установлена варочная поверхность 14 с гнездом 20 под конфорку. На боковых стенках топочной камеры 19, в верхней части по всей ширине стенок образованы дымоходные щели 21, связанные с дымоходными каналами (на фиг. не показано), охватывающими по внутренним боковым сторонам корпус 1 печи и входящими в дымосборный купол, образованный в верхней части печи, перед устьем 12 и далее в дымовую трубу 11.
Перед варочной поверхностью 14 с конфоркой, образовано окно шестка 16, на входе в которое установлена заслонка 22 с возможностью ее подъема вверх. В нижней части заслонки 22 подвижно прикреплен лепесток 23 для регулирования тяги в печи. Устье 12 снабжено утепленной заслонкой 24 (фиг. 3).
Печь для приготовления пищи на открытом воздухе работает следующим образом.
Приток воздуха необходимый для горения используемого топлива (как правило, это дрова, но может использоваться любое твердое топливо растительного происхождения) осуществляется через окно шестка 16, закрывающееся заслонкой 22 с лепестком 23. Воздух по шестку 16, а затем по нижнему краю устья 12, подогреваясь исходящими дымовыми газами, поступает в горнило 2, где и вступает в реакцию горения. Выделяемые в результате горения дымовые газы отдают своё тепло теплоаккумулирующему наполнителю 7 и частично остыв, удаляются из горнила 2 через устье 12, отдавая остатки тепла входящему воздуху, а затем, через дымосборный купол поступают в вертикальную дымовую трубу 11.
Для использования печи в режиме «русской печи» предварительно ее разогревают. Для этого открывают заслонку 13. В горниле 2 на поду 4 выкладывают дрова и поджигают их через устье 12. На устье 12 навешивают занижатель 15, тем самым задерживая дымовые газы внутри горнила 2, передавая больше тепла теплоаккумулирующему наполнителю 7. Дымовые газы выходят через щель 17, передавая свое тепло холодному воздуху, поступающему извне, повышая тем самым эффективность нагрева печи при ее растопке. Передачу тепла теплоаккумулирующему наполнителю 7 также обеспечивают и теплообменные ребра 9. После достижения необходимой температуры в горниле 2, внутрь печи на разогретый под 4 помещают пищу в посуде или без нее, с использованием различных подставок (например, подставка под шампуры, решетки или противень) или без них. Устье 12 закрывают утепленной заслонкой 24 и выдерживают необходимое для приготовления пищи время. Пища, приобретает свойства томленого блюда, приготовленного в «русской печи». Печь также можно использовать и для выпечки таких блюд как блины, пицца и им подобных, для чего занижатель 15 используют как экран, устанавливая его на поду 4, осекая тем самым пламя от выпекаемого блюда (лепешки, пицца и т.п.) обеспечивая оптимальный режим для выпечки и предотвращая попадание углей на продукт. Также на полученных углях, расположенных на поду 4, на подставке можно жарить на шампурах или решетке, например, шашлык, рыбу, овощи.
Для приготовления пищи в казане разжигают топочную камеру 19 казанной печи, раскладывая топливо на колосниковую решетку и поджигают его. В гнездо 20 варочной поверхности 14 устанавливают казан, дно которого снизу подогревается пламенем горящих дров. За счет того, что в топочной камере 19, дымовые щели 21 расположены с двух сторон и по всей ширине боковых стенок топки, прогрев дна казана осуществляется равномерно. Такой нагрев дна казана исключает локальные перегревы дна посуды, что благотворно влияет на качество получаемых блюд. Через дымовые щели 21 по дымовым каналам, которые охватывают печь изнутри с двух сторон, дополнительно нагревая казан и сверху, дымовые газы поступают в дымосборный купол, и далее в вертикальную дымовую трубу 11. Для повышения тяги за счет исключения подсоса воздуха над устьем 12 закрывают заслонку 13, что также предотвращает попадание продуктов горения (сажи) из дымохода в посуду. Заслонка 13 должен быть расположена ниже дымосборного купола.
Заслонка 22 окна шестка 16 позволяет в закрытом состоянии дольше сохранять тепло печи, что положительно сказывается, как на энергоэффективности, так и на кулинарных свойствах приготавливаемых блюд за счёт более длительного томления. В поднятом состоянии заслонка 22 обеспечивает свободный доступ к печи. Заслонка 22 в опущенном состоянии выполняет важную функцию за счет открытия подвижного лепестка 23, обеспечивая формирование плоского потока воздуха для горения в горнило 2 печи в нижней его части, увеличивая тем самым дымосборный купол и предотвращая «вываливание» дыма мимо дымохода 11. Всё это, помимо удобства регулировки горения и эстетической составляющей, так же позволяет ещё больше увеличить эффективность сгорания топлива, так как уменьшает турбулентность потока воздуха возле устья 12, не снижая при этом дожиг пиролизных газов в горниле 2. Забор тепла приточным воздухом у выходящих дымовых газов происходит в большей степени, ввиду того, что воздух заходит сформированным плоским и широким потоком с небольшой скоростью.
В настоящее время печь для приготовления пищи на открытом воздухе готова к серийному производству.