Печь для бани
Изобретение относится к печам для бань и предназначено для нагрева помещения, подогрева воды и получения пара. Печь для бани содержит топку с дверцей, колосниковую решетку, зольник, каменку, размещенную над сводом, бак для нагрева воды, две газовые камеры, примыкающие к днищу бака для нагрева воды и к своду топки, соответственно, имеющие отверстия, закрытые заслонками. Камеры соединены между собой двумя вертикальными газоходными каналами, разнесенными к разным сторонам. К двум сторонам корпуса топки примыкает котел водяного отопления, имеющий в топке трубчатый теплообменник. В топке расположен трубчатый парогенератор. В своде топки под главным вертикальным газоходным каналом расположен жиклер, перекрываемый биметаллическим термостатом. Свод топки имеет дожиговое устройство с вертикальным каналом подогрева вторичного воздуха. В газоходной камере бака под вертикальным газоходным каналом бака закреплен биметаллический термостат, расположенный над вспомогательным вертикальным газоходным каналом. В баке для нагрева воды расположен паровой стабилизатор тяги. Технический результат - увеличение тепловой эффективности, снижение расхода топлива, улучшение экологических показателей. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к печам для бань и предназначено для нагрева помещения, подогрева воды и получения пара.
Известны многофункциональные печи для бань (см., например, В.М.Колеватов. Печи-каменки для семейной бани. - Л., 1991 г.), содержащие в качестве основных функциональных узлов топку с зольником, простейший парогенератор, представляющий собой отсек с теплоаккумулирующими элементами (каменку), бак для воды и систему газоходов, обеспечивающих нагрев каменки и бака с водой горячими топочными газами и последующее удаление их в атмосферу.
Недостатками этих печей является их низкая тепловая эффективность, обусловленная неоптимальным распределением потоков топочных газов в объеме печи.
Кроме того, присутствие в атмосфере бани влажного водяного пара ухудшает микроклимат в помещении бани, просушка помещения требует дополнительных устройств вентиляции.
Известна (а.с. SU №1813994, МПК F24B 9/04, 1993 г.) печь для бани, содержащая корпус с топкой, отсек с теплоаккумулирующей загрузкой (каменку), размещенные на своде топки, бак для воды, установленный поверх каменки, и вертикальный газоход, проходящий сквозь каменку и бак.
Недостатком известной печи является ее низкая тепловая эффективность, обусловленная тем, что вследствие высокой скорости газового потока в прямом дымоходе топочные газы без отдачи тепловой энергии выходят в дымоход, перегрев которого приводит к пожарам.
Известна (RU №2095694, МПК F24B 9/00, 1997 г.) печь для бани, выполненная в одном корпусе, который разделен системой перегородок на топку с зольником, размещенную над сводом топки каменку, бак для воды и газоход, состоящий из двух вертикальных каналов, сообщенных с полостью (камерой), образованной верхней стенкой каменки, днищем бака и боковыми стенками корпуса, которая, в свою очередь, сообщена с атмосферой посредством третьего канала, пропущенного сквозь водяной бак. Один из вертикальных каналов (фронтальный), соединяющий камеру с топкой, установлен соосно с трубой, которая опущена ниже дна водяного бака, а другой (тыльный) смещен к противоположной стенке печи. Фронтальный канал газохода снабжен заслонкой, обеспечивающей возможность его перекрытия, а камера разделена на две части выдвижной задвижкой.
Колосниковая решетка известной печи снабжена вертикальным П-образным выступом, в полость которого вставлена вертикальная перегородка зольника, образующая совместно с выступом лабиринтный канал, сообщающий полость зольника через вторую заслонку с наружным пространством печи. Не предусмотрены устройства для очистки от продуктов горения.
В штатном режиме работы печи заслонка фронтального канала закрыта, поток топочных газов по тыльному каналу газохода попадает в камеру и далее в канал, пропущенный сквозь бак. Срез дымохода расположен ниже верхнего уровня лабиринтного прохода под днищем водяного бака, поэтому эвакуация отработанных газов затруднена. Основными недостатками известной печи являются ее недостаточно высокая тепловая эффективность и низкая топливная экономичность. Известная печь имеет и ряд других недостатков, в частности металлоемка, нетехнологична. Наличие в ней большого количества регулируемых створок, задвижек и др. подвижных конструктивных элементов обусловливает сложность ее эксплуатации и обслуживания. Кроме того, сложность регулировки газовых потоков в известной печи чревата выбросом угарных газов в атмосферу помещения, что обусловливает потенциальную опасность отравления пользователя.
В конструкции применены биметаллические термостаты, что исключает при пользовании печью несвоевременное перекрытие и регулирование газовых потоков при помощи заслонок. Полная автоматизация распределения топочных газов внутри газоходных камер (26) и (31) снижает скорость газового потока, увеличивает время теплового контакта. Применение котла водяного отопления (6) с трубчатым теплообменником (46) позволяет отапливать смежные помещения. Паровой стабилизатор тяги (42) исключает попадание водяного пара в атмосферу бани и является еще одним средством управления силы тяги в дымоходе (41). Дожиговое устройство, состоящее из корпуса дожигового устройства (12) и двух каталитических решеток (13), вертикального канала подогрева вторичного воздуха (14), способствует полному дожиганию углерода, содержащегося в топочных газах, что увеличивает экономичность расхода топлива, устраняет необходимость прочистки газоходных каналов от сажистых углеводородов, дает возможность применять все виды твердого топлива. Использование двух парогенераторов: каменки (27), испарителя (17) с паровыми трубами (19) позволяет достичь нужной влажности воздуха в атмосфере бани, создает комфортные условия для пользователя.
Задачей настоящего изобретения является создание печи для бани с высокой тепловой эффективностью, экономным расходом топлива за счет автоматизации распределения и дожигания топочных газов, возможностью обогрева смежных помещений, упрощение пользования, встроенная система вентиляции, дополнительный парогенератор, применение парового стабилизатора тяги исключает возможность попадания насыщенного пара в атмосферу бани, создание условий для сжигания любого вида твердого топлива.
Задача изобретения - печь для бани, содержащая топку с дверцей, колосниковую решетку, зольник, размещенную над топкой каменку, бак для нагрева воды - решается тем, что имеет в баке газоходную камеру бака, примыкающую к днищу бака для нагрева воды, и газоходную камеру топки, примыкающую к своду топки, которые имеют отверстия, закрытые заслонками. Камеры соединены между собой главным и вспомогательным вертикальными газоходными каналами, разнесенными к разным сторонам. К двум сторонам корпуса топки примыкает котел водяного отопления с размещенным в топке трубчатым теплообменником. В топке расположен испаритель, снабженный паровыми трубами. В своде топки под главным вертикальным газоходным каналом расположен трубчатый жиклер, перекрываемый биметаллическим термостатом, закрепленным регулировочным винтом. В своде топки расположен коробчатый корпус дожигового устройства с двумя каталитическими решетками с образованием зазора, в который вторичный воздух подается из вертикального канала подогрева вторичного воздуха через ряд отверстий. В газоходной камере бака под вертикальным газоходным каналом бака, над выходным отверстием вспомогательного вертикального газоходного канала закреплен регулировочным винтом биметаллический термостат. В баке вертикально расположен корпус парового стабилизатора тяги с тарелевидной перегородкой парового стабилизатора тяги, вдоль линии присоединения в дымоходе выполнены отверстия. Диаметр вертикального газоходного канала бака меньше диаметра дымохода.
Кроме того, каталитические решетки представляют собой каркас, обвитый термостойкой проволокой разного диаметра, что обеспечивает быстрый прогрев и продолжительный срок службы.
Кроме того, трубчатый парогенератор расположен в топке, имеет наклонно установленный испаритель с винтовой пробкой и гнутые Г-образные паровые трубы, свободными концами проходящие сквозь корпус топки и обращенные в полость, образованную защитным кожухом. Вода в испаритель поступает по трубке из бака-отстойника, степень парообразования регулируется запорным краном.
Кроме того, биметаллический термостат представляет собой две пластины металла, скрепленные между собой известным способом, способные изменять угол изгиба в зависимости от теплового воздействия.
Кроме того, в газоходных камерах бака и топки выполнены отверстия, закрытые заслонками, которые выполняют роль встроенной вентиляции.
Кроме того, в баке нагрева воды применен паровой стабилизатор тяги, состоящий из корпуса в виде стакана с вдавленным сверху дном и тарелевидной внутренней перегородки парового стабилизатора тяги, образующей лабиринтный проход пара. Вдоль линии присоединения перегородки к вертикальному газоходному каналу бака в дымоходе выполнены отверстия для отвода пара в дымоход.
Кроме того, диаметр вертикального газоходного канала бака меньше диаметра дымохода, перепад сечений в зоне отверстий создает разрежение, что устраняет контакт топочных газов с водой внутри корпуса парового стабилизатора тяги.
На чертеже изображен боковой разрез печи для бани.
Печь для бани содержит топку 1 с дверцей 2, колосниковую решетку 3, зольник 4 с дверцей 5, котел водяного отопления 6, расходный патрубок котла водяного отопления 7, подводной патрубок котла водяного отопления 8, жиклер 9, биметаллический термостат жиклера 10, регулировочный винт 11, коробчатый корпус дожигового устройства 12, две каталитические решетки 13, вертикальный канал подогрева вторичного воздуха 14, ряд отверстий 15 для вхождения воздуха в канал, ряд отверстий 16 подачи вторичного воздуха, испаритель 17, винтовую пробку 18, паровые трубы 19, защитный кожух 20, бак-отстойник 21, фильтр 22, крышку бака-отстойника 23, запорный кран 24, трубку 25, газоходную камеру топки 26, каменку 27, бортик 28, бак 29 нагрева воды, стойку 30, газоходную камеру бака 31, главный вертикальный газоходный канал 32, вспомогательный вертикальный газоходный канал 33, соединительные патрубки 34, биметаллический термостат газоходной камеры бака 35, регулировочный винт 36, пустотелые газоходные камеры, имеющие отверстия, закрытые заслонками 37 и 38, расходный патрубок бака нагрева воды 39, вертикальный газоходный канал бака 40, дымоход 41, корпус парового стабилизатора тяги 42, тарелевидная перегородка парового стабилизатора тяги 43, отверстия 44, крышку бака 45, трубчатый теплообменник котла водяного отопления 46, горловину топки 47.
Печь для бани имеет удлиненную горловину топки (47), что дает возможность закладки топлива из другого помещения: мойки, комнаты отдыха, улицы.
Через крышку бака (45) заливают воду. Бак (29) нагрева воды установлен над каменкой (27) и опирается на уступ котла водяного отопления (6) и стойку (30). В топку (1) на колосниковую решетку (3) размещается топливо. При растопке печи топочные газы устремляются к своду топки. Часть газов проходит в жиклер (9) и попадает в главный вертикальный газоходный канал (32), возбуждает в нем тягу. При прогреве свода топки биметаллический термостат жиклера (10) перекрывает входное отверстие жиклера (9), который представляет собой отрезок тонкостенной трубки. Вертикальные газоходные каналы являются разгонными участками для топочных газов, способствуют вытеснению холодного воздуха из газоходной камеры бака (31) и дымохода (41). Основной поток топочных газов проходит газоходный канал топки (26), разогревает коробчатый корпус дожигового устройства (12) и каталитические решетки (13). Часть топочных газов проходит в вспомогательный вертикальный газоходный канал (33), вытесняет холодный воздух из вертикального газоходного канала бака (40) и создает устойчивую тягу в дымоходе (41). При прогреве газоходной камеры бака (31) термостат (35) распрямляется и перекрывает выходное отверстие вспомогательного вертикального газоходного канала (33). Топочные газы проходят по длинному пути: по газоходной камере топки (26), по главному вертикальному газоходному каналу (32), по газоходной камере бака (31), по вертикальному газоходному каналу бака (40) и попадают в дымоход (41). Такой путь прохождения топочных газов с снижением их скорости внутри газоходных камер обеспечивает оптимальные условия для теплообмена.
Применение биметаллических термостатов в печи позволяет добиться автоматического саморегулирования распределения потоков топочных газов, что дает значительную экономию топлива и позволят избежать перегрева дымохода (41), следовательно, пожаров.
Биметаллический термостат представляет собой две пластины металла, скрепленные между собой известным способом, имеющие разный коэффициент линейного теплового расширения, способный изменять угол изгиба в зависимости от теплового воздействия.
Биметаллические термостаты имеют регулировочные винты (11) и (36). Продольное смещение термостатов и их фиксация позволяет оставлять щель для прохождения части топочных газов, создавая разные параметры и технические условия для сжигания любого вида твердого топлива.
В печи для бани применены два парогенератора. Традиционно, в виде площадки с теплоаккумулирующей загрузкой - каменкой (27), расположенной над газоходной камерой топки (26), огороженной бортиком (28). Второй парогенератор размещен внутри топки (1) и состоит из испарителя (17) и гнутых Г-образных паровых труб (19). Свободными концами паровые трубы проходят сквозь корпус топки и обращены в полость, образованную защитным кожухом (20). В бак-отстойник (21) через фильтр (22) заливается вода или ароматический раствор, по трубке (25) она протекает в наклонно установленный испаритель (17), в котором образуется насыщенный пар. Пар проходит по паровым трубкам (19), изменяет дискретность, увеличивается в объеме за счет дополнительного нагрева, а затем попадает в помещение бани.
Степень парообразования регулируется запорным краном (24). Для удаления накипи из полости испарителя (17) предусмотрена винтовая пробка (18).
Дожигание тяжелых углеводородов, сажистого углерода, содержащихся в топочных газах, дает значительную экономию топлива с дополнительным выделением тепловой энергии. В данной конструкции применено дожиговое устройство, состоящее из коробчатого корпуса дожигового устройства (12) с вставленными в него двумя каталитическими решетками (13). Каталитические решетки представляют собой каркас, обвитый термостойкой проволокой разного диаметра, что обеспечивает быстрый прогрев и продолжительный срок службы. Вторичный воздух попадает в вертикальный канал подогрева вторичного воздуха (14) через ряд отверстий (15), в зазор, образованный каталитическими решетками (13), вторичный воздух попадает через ряд отверстий (16). Струи воздуха образуют вихревые потоки топочных газов с хаотичным движением частиц углерода, а каталитические решетки увеличивают их трение с повышением температуры. Это способствует выгоранию углерода, повышает экологичность и экономичность печи.
В процессе нагрева воды в баке (29) по всей площади контакта с вертикальным газоходным каналом бака (40) с водой образуется насыщенный пар, который при попадании в атмосферу бани делает невозможным дальнейшее пребывание в ней, увеличивает влажность, приводит к необходимой вентиляции и устранению кипения воды.
Чтобы избежать парообразования в баке нагрева воды, применен паровой стабилизатор тяги, состоящий из корпуса (42) в виде стакана с вдавленным сверху дном и наклонной тарелевидной внутренней перегородки парового стабилизатора тяги (43), образующей лабиринтный проход пара. Вдоль линии присоединения перегородки к вертикальному газоходному каналу бака (40) в дымоходе (41) выполнены отверстия (44) для отвода пара в дымоход. Диаметр вертикального газоходного канала бака (40) меньше диаметра дымохода (41), перепад сечений в зоне отверстий создает разрежение, что устраняет контакт топочных газов с водой внутри корпуса парового стабилизатора тяги (42). Образование пара внутри корпуса парового стабилизатора тяги создает избыточное давление, что приводит к снижению уровня воды в нем, уменьшает площадь контакта вертикального газоходного канала бака (40) с водой. Пар, попадающий через отверстия (44), остужает дымоход (41), снижает тягу. Такая стабилизация тяги приводит к экономии топлива и является еще одним средством управления процессом горения.
Современные проекты для строительства бань предполагают устройство моек, комнат отдыха, теплых полов, бассейнов, что требует дополнительных отопительных приборов, средств обогрева помещений в холодное время года. Эти современные требования обусловили применение в печи для бани котла водяного отопления (6), примыкающего к передней и боковой части корпуса печи. Такая форма котла позволяет устанавливать печь вплотную к деревянным стенам бани, что снижает трудозатраты на теплоизоляцию, увеличивает полезную площадь бани, компенсирует затраты на устройство дополнительного обогрева помещений. Для увеличения мощности котла водяного отопления применен трубчатый теплообменник котла водяного отопления (46), расположенный внутри топки (1) (на чертеже показан пунктиром), заштрихованные отверстия показывают места присоединения трубок к котлу водяного отопления (6).
В газоходных камерах бака (31) и топки (26) выполнены отверстия, закрытые заслонками (37) и (38), которые выполняют роль встроенной вентиляции. После использования бани открытием заслонки осуществляется эффективная вентиляция. Нагретая вода в баке отдает тепловую энергию вертикальному газоходному каналу бака (40), теплый воздух поднимается в дымоход (41) и создает тягу. Значительное разрежение воздуха внутри помещения бани, нагретая печь, прекращение доступа воздуха извне - дает эффект термовакуумной сушки. Продолжительность процесса - до выравнивая температуры воды в баке с температурой окружающей среды. Применение встроенной вентиляции продляет срок службы бани, снижает затраты на устройство других средств вентиляции. Угарные газы не попадают в помещение бани, благодаря применению соединительных патрубков (34) и эффекту эжекта в газоходной камере бака (31).
Совокупность примененных технических решений снижает расход топлива, улучшает экологические показатели, пожаробезопасность, сокращает время нагрева помещения бани. Печь для бани способна работать на любом виде твердого топлива.
1. Печь для бани, содержащая топку с дверцей, колосниковую решетку, зольник, размещенную над топкой каменку, бак для нагрева воды, отличающаяся тем, что имеет в баке газоходную камеру бака, примыкающую к днищу бака для нагрева воды, и газоходную камеру топки, примыкающую к своду топки, которые имеют отверстия, закрытые заслонками, камеры соединены между собой главным и вспомогательным вертикальными газоходными каналами, разнесенными к разным сторонам, к двум сторонам корпуса топки примыкает котел водяного отопления с размещенным в топке трубчатым теплообменником, в топке расположен испаритель, снабженный паровыми трубами, в своде топки под главным вертикальным газоходным каналом расположен трубчатый жиклер, перекрываемый биметаллическим термостатом, закрепленным регулировочным винтом, в своде топки расположен коробчатый корпус дожигового устройства с двумя каталитическими решетками с образованием зазора, в который вторичный воздух подается из вертикального канала подогрева вторичного воздуха через ряд отверстий, в газоходной камере бака под вертикальным газоходным каналом бака, над выходным отверстием вспомогательного вертикального газоходного канала закреплен регулировочным винтом биметаллический термостат, в баке вертикально расположен корпус парового стабилизатора тяги с тарелевидной перегородкой парового стабилизатора тяги, вдоль линии присоединения в дымоходе выполнены отверстия, диаметр вертикального газоходного канала бака меньше диаметра дымохода.
2. Печь для бани по п.1, отличающаяся тем, что каталитические решетки представляют собой каркас, обвитый термостойкой проволокой разного диаметра, что обеспечивает быстрый прогрев и продолжительный срок службы.
3. Печь для бани по п.1, отличающаяся тем, что трубчатый парогенератор расположен в топке, имеет наклонно установленный испаритель с винтовой пробкой и гнутые Г-образные паровые трубы со свободными концами, проходящими сквозь корпус топки и обращенными в полость, образованную защитным кожухом, вода в испаритель поступает по трубке из бака-отстойника, степень парообразования регулируется запорным краном.
4. Печь для бани по п.1, отличающаяся тем, что биметаллический термостат представляет собой две пластины металла, скрепленные между собой известным способом, способные изменять угол изгиба в зависимости от теплового воздействия.
5. Печь для бани по п.1, отличающаяся тем, что в газоходных камерах бака и топки выполнены отверстия, закрытые заслонками, которые выполняют роль встроенной вентиляции.
6. Печь для бани по п.1, отличающаяся тем, что в баке нагрева воды применен паровой стабилизатор тяги, состоящий из корпуса в виде стакана с вдавленным сверху дном и наклонной тарелевидной внутренней перегородки парового стабилизатора тяги, образующей лабиринтный проход пара, вдоль линии присоединения перегородки к вертикальному газоходному каналу бака в дымоходе выполнены отверстия для отвода пара в дымоход.
7. Печь для бани по п.1, отличающаяся тем, что диаметр вертикального газоходного канала бака меньше диаметра дымохода, перепад сечений в зоне отверстии создает разрежение, что устраняет контакт топочных газов с водой внутри корпуса парового стабилизатора тяги.
