Банная печь
Изобретение относится к печам на твердом топливе, предназначенным для установки в банях и саунах, для нагрева и поддержания необходимой температуры и влажности в парильном помещении. Технический результат - повышение надежности печи, равномерный нагрев изделия, повышение теплоотдачи, возможность регулировки теплоотдачи печи. Банная печь содержит топочный агрегат, зольник, колосниковую решетку и внутреннюю каменку, которая расположена в своем корпусе над топочным агрегатом, а в верхней части корпуса каменки расположен дымоотводящий патрубок. Топочный агрегат состоит из двух полукорпусов - переднего и заднего. А корпус каменки выполнен с возможностью поворота на 360° относительно топочного агрегата, предпочтительно с шагом в 90°, и также состоит из двух полукорпусов переднего и заднего. Причем на стыкуемых поверхностях полукорпусов топочного агрегата и полукорпусов каменки выполнены карманы или пазы, в которые уложен огнеупорный шнур. Корпус каменки соединен с корпусом топочного агрегата. Стенки чугунных элементов выполнены из серого или высокопрочного чугуна, и имеют, в зависимости от температурной нагрузки на каждый элемент, толщину от 8 до 20 мм с допуском ±1 мм, а в местах наличия ребер жесткости толщина стенок составляет 20 мм. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к печам на твердом топливе, предназначенным для установки в банях и саунах, для нагрева и поддержания необходимой температуры и влажности в парильном помещении.
Из уровня техники известна печь каменка, содержащая четырехсторонний кожух с топкой, камеру с камнями в виде металлической камеры сообщенной с атмосферой с боковой стороны кожуха и имеющей окно для выхода пара. Печь имеет по крайней мере одну дополнительную камеру с камнями и окном для выхода пара, установленную над первой камерой. В печи выполнена газоходная полость, охватывающая камеры с камнями снизу, с боков, сзади и сверху и сообщенную с трубой для выброса продуктов горения. Между камерами с камнями выполнены газоходные пазухи с дефлекторами. Камеры с камнями и водонагреватель выполнены цилиндрическими, причем оси цилиндров расположены в вертикальной плоскости, являющейся плоскостью симметрии боковых стенок кожуха, дефлекторов и трубы (RU 56183 U1, МПК А61Н 33/06, 10.09.2006 г.).
Наиболее близкой к заявляемому решению является печь-каменка состоящая из корпуса с топкой. Внутри корпуса над топкой расположена закрытая камера с камнями (каменка), выполненная, например, из горизонтальной трубы меньшего диаметра чем диаметр корпуса. Закрытая камера с камнями сообщена с атмосферой через окно, выполненное в корпусе и снабженное дверкой для лучшего разогрева камней, что дает пар с более высокой температурой. Газоходная полость охватывает камеру с камнями и сообщена с дымоходной трубой для выброса продуктов горения. Печь содержит вторую камеру с камнями, выполненную открытой и расположенную на или над верхней стенке/ой корпуса. С наружной стороны корпус печи снабжен жестко соединенными с ним металлическими гнутыми профилями (например, приварными швеллерами) для увеличения площади поверхности печи и повышения теплоотдачи (RU 143284 U1, F24B 9/00, 20.07.2014).
Недостатком данного решения является малый срок службы изделия, т.к. основные узлы выполнены не из чугуна, а также сложностью при производстве печи, а именно сварке металлических гнутых профилей, для снятия тепла с корпуса печи.
Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является устранение недостатков прототипа, а также создание надежной печи с упрощением конструкции при одновременном повышении эффективности использования нагревательного прибора (печи).
Применение заявленного изобретения обеспечивает следующие технические результаты: повышение герметичности топочного пространства за счет использования огнеупорного шнура, герметика и метизов, а также талрепов, что также одновременно обеспечивает повышение технологичности печи и снижение массы печи, а также упрощение производства и ремонта. Также обеспечиваются повышение теплоотдачи печи, возможность регулировки теплоотдачи печи, равномерный нагрев изделия и благоприятный режим влажности за счет установки каменки и возможности производства пара в закрытой (внутренней) каменке. Кроме того, достигается универсальность установки за счет поворотной конструкции корпуса каменки.
Данные технические результаты достигаются за счет того, что банная печь содержит топочный агрегат, зольник, колосниковую решетку и внутреннюю каменку, которая расположена в своем корпусе над топочным агрегатом, а в верхней части корпуса каменки расположен дымоотводящий патрубок, а топочный агрегат состоит из двух полукорпусов - переднего и заднего, а корпус каменки, выполненный с возможностью поворота на 360° относительно топочного агрегата, предпочтительно с шагом в 90°, также состоит из двух полукорпусов - переднего и заднего, причем на стыкуемых поверхностях полукорпусов топочного агрегата и полукорпусов каменки выполнены карманы или пазы, в которые уложен огнеупорный шнур, причем корпус каменки соединен с корпусом топочного агрегата, а стенки чугунных элементов, выполненных из серого или высокопрочного чугуна, имеют, в зависимости от температурной нагрузки на каждый элемент, толщину от 8 до 20 мм с допуском ±1 мм, а в местах наличия ребер жесткости толщина стенок составляет 20 мм. Внутренняя каменка выполнена съемной и представляет собой чугунную камеру или емкость для размещения камней в виде чугунных колец или овальной чугунной трубы, закрытой с одной стороны торцевой чугунной стенкой заднего полукорпуса каменки или своей собственной стенкой. Каждый из полукорпусов содержит, по меньшей мере, две крепежные планки с выемкой для крепления полукорпусов друг к другу, а все стыки полукорпусов дополнительно обработаны огнестойким герметиком. Банная печь может содержать топочный тоннель с дверцей, а стыкуемые поверхности переднего полукорпуса топочного агрегата с топочным тоннелем выполнены по периметру с карманами или пазами, в которых уложен огнеупорный шнур, а также при стыковке применен огнестойкий герметик. Доступ в чугунную камеру или емкость из чугунных внутренних колец обеспечивается дверцей или через дверцу и тоннель. Внутренняя каменка расположена под дымоходом и выполняет функцию зуба-отбойника. Внутри корпуса каменки выполнены, по меньшей мере, два дополнительных ребра. На внешней стороне топочного агрегата и корпуса каменки выполнены опоясывающие продольные теплоотводящие ребра. При этом, внутренняя каменка выполнена съемной.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1 - общий вид модели печи в сборе;
Фиг. 2 - вид печи спереди;
Фиг. 3 - вид печи сбоку;
1 - Передний полукорпус каменки
2 - Задний полукорпус каменки
3 - Передний полукорпус топочного агрегата
4 - Задний полукорпус топочного агрегата
5 - Внутренняя каменка (на чертеже вариант из двух чугунных колец)
6 - Дверь каменки
7 - Топочный тоннель
8 - Рамка двери топки
9 - Полотно двери топки
10 - Колосник
11 - Тоннель зольника
12 - Зольник
13 - Ручка зольника
14 - Заслонка
15 - Внешние ребра
16 - Внутренние ребра корпуса каменки
17 - Дымоотводящий патрубок
18 - Крепежная планка (уши) на полукорпусе - для соединения полукорпусов при помощи талрепов или других метизов.
Конструкция топочного пространства позволяет увеличить КПД за счет более полного использования тепловой энергии горения топлива и дополнительного нагрева каменки печи отходящими газами. Для увеличения времени поддержания заданной температуры и влажности в парном помещении в конструкции имеется внутренняя каменка (5) из чугуна для размещения камней (она может быть выполнена из чугунных колец или овальной чугунной трубы закрытой с одной стороны торцевой чугунной стенкой заднего полукорпуса каменки или своей собственной стенкой). При этом внутренняя каменка выполняет функцию «зуба-отбойника», а именно внутренняя каменка перекрывает прямоточный канал выхода отходящих газов, путем направления потока газов по более сложному пути для равномерного распределения температуры этих исходящих газов. Таким образом, обеспечивается равномерный нагрев и аккумулирование тепла камнями, расположенными в каменке, а также создание необходимой влажности, причем камни укладываются по всему пространству таким образом, чтобы между камнями оставались естественные зазоры 1-3 см для естественной циркуляции воздуха и равномерного съема тепла с верхней стенки корпуса каменки. Также у корпуса каменки передняя опора и задняя опора для внутренней каменки расположены в нижней части переднего и заднего полукорпусов каменки. Каменка прогревается потоком пламени со всех сторон, что позволяет прогревать камни до температуры 600°С, тем самым создавать в парилке наиболее благоприятный микроклимат, не пересушивая и не перегревая воздух.
Для обеспечения безопасного использования банной печи в ее конструкцию введены топочный тоннель (топливный канал) (7) и чугунная топочная дверь. Тоннель топки представляет собой металлический элемент с закрепленной на нем чугунной дверцей, через которую осуществляется процесс топки печи. Топочный тоннель необходим для осуществления процесса топки печи из смежного помещения и служит для «прохода» через негорючую стену, возможен вариант выполнения печи без топочного тоннеля. Тоннель топки (7) фиксируется непосредственно к переднему полукорпусу топочного агрегата при помощи огнестойких герметика, шнура и талрепов или других метизных соединений. Для прохода очень глубоких стен предусмотрено использование дополнительного топочного тоннеля. Дверь из чугуна служит прекрасным изолятором, она состоит из рамки (8), полотна (9) с запорным устройством в виде ручки-крючка и стеклом для наблюдения за режимом горения топлива и заслонкой (14), позволяющей регулировать данные режимы горения.
Конструкция печи представляет собой единый элемент топочного агрегата, собранного последовательно, из чугунных элементов печи при помощи огнеупорного герметика, термостойкого шнура, талрепов и метизного соединения. Печь может поставляться к реализации в собранном виде. В нижней части топки располагается подзольный отдел, зольник (12) и колосник. Колосник печи (10) выполнен из серого чугуна, материала стойкого к перепадам температур, слабоподверженного образованию окалины и истончению в процессе горения топлива и выполнен съемным и установлен на выступах, выполненных в нижних стенках переднего и заднего полукорпусов печи. Снизу печи располагается зольник, необходимый для удобного извлечения золы.
Корпус каменки выполнен с возможностью своего поворота относительно топки на четыре стороны, что обеспечивает ее универсальность для различных видов банных помещений. Внутри корпуса каменки имеются дополнительные горизонтальные ребра, задерживающие жар, обволакивающий внутреннюю каменку с камнями. Снаружи топочного агрегата и корпуса каменки печь окаймляют горизонтальные ребра, которые увеличивают жесткость, улучшают распределение тепловых потоков и повышают теплоаккумулирующие параметры печи.
При соединении переднего и заднего полукорпуса топочного агрегата, а также переднего и заднего полукорпуса каменки, образуются в месте стыка ребра жесткости. Кроме этого, каждый из полукорпусов содержит, по меньшей мере, две крепежные планки (уши) с выемкой для крепления полукорпусов друг к другу при помощи талрепов или метизов.
Размеры печи могут быть изменены в сторону увеличения до 100%, так и уменьшения до 50% как пропорционально, так и не пропорционально, указанным размерам.
В качестве примера (указан один из возможных вариантов) рассматривается банная печь со следующими размерами:
- Высота (с учетом дымоотводящего патрубка) - 1169 мм.
- Глубина (включая два топочных туннеля) - 670 мм.
- Глубина топки - 392 мм.
- Длина топочного тоннеля - 140 мм.
- Ширина дверцы - 350 мм.
- Вес печи в сборе (без камней) - 290,55 кг. +/- 100 кг.
Соединение элементов печи топочного агрегата и корпуса каменки произведено последовательно с помощью огнеупорного герметика, шнура по периметру каждого элемента и метизного соединения. Соединение основных элементов печи произведено с помощью, например, болтового соединения, по периметру каждого элемента. Каждый элемент имеет углубление по периметру, используемое для укладки огнеупорного шнура. Конструкция топочного агрегата и каменки поставляется в собранном виде, но не соединяются друг с другом, либо могут быть соединены. В этом случае полностью исключается «человеческий фактор» при дальнейшей сборке печи. Стенки всех чугунных элементов выполнены из серого или высокопрочного чугуна и имеют разную толщину материала, что обусловлено разной температурной нагрузкой на каждый элемент. Литейный допуск на толщину стенок всех деталей составляет ±1 мм. Соответственно, в местах, наиболее подверженных воздействию высокой температуры - толщина стенок больше, а в местах, наименее подверженных тепловым нагрузкам - толщина стенок печи меньше. Боковые стенки имеют толщину - от 8 до 20 мм. Дополнительно, в местах наличия ребер жесткости конструкции толщина стенок составляет 20 мм (что обусловлено особой конструкцией частей топки и каменки).
Система дымоотведения: отходящие газы проходят из топочной камеры по боковым стенкам, тем самым равномерно распределяя тепло на все стенки топочного агрегата. Первоначально отходящие газы движутся вверх от горящего топлива, затем, ударяясь в стенки каменки, движутся в сторону - к свободному выводу наверх, обволакивая корпус каменки и движутся путем физических свойств вверх в дымоотводящий патрубок, при этом ударясь о дополнительные теплозадерживающие ребра (16), тем самым максимально задерживая выработанное тепло внутри изделия.
Несмотря на то, что данная печь является превосходным нагревательным устройством, в одном из вариантов печь может быть снабжена, для увеличения времени поддержания заданной температуры и влажности в парном помещении, наружным кожухом (открытая каменка), в котором размещаются камни, которые служат дополнительными элементами нагрева помещения бани и производства водяного пара. Наружный кожух расположен по периметру топочного агрегата округлой формы. Камни укладываются по всему пространству между наружным кожухом печи (сетка, закрытый кожух и пр.) и непосредственно топочным агрегатом таким образом, чтобы между камнями оставались естественные зазоры 1-3 см для естественной циркуляции воздуха и равномерного съема тепла со стенок печи. Дополнительно, камни укладываются на верх каменки с дымоходом, закрывая элементы корпуса печи.
1. Банная печь, содержащая топочный агрегат, зольник, колосниковую решетку и внутреннюю каменку, которая расположена в своем корпусе над топочным агрегатом, а в верхней части корпуса каменки расположен дымоотводящий патрубок, отличающаяся тем, что топочный агрегат состоит из двух полукорпусов - переднего и заднего, а корпус каменки, выполненный с возможностью поворота на 360° относительно топочного агрегата, предпочтительно с шагом в 90°, также состоит из двух полукорпусов переднего и заднего, причем на стыкуемых поверхностях полукорпусов топочного агрегата и полукорпусов каменки выполнены карманы или пазы, в которые уложен огнеупорный шнур, причем корпус каменки соединен с корпусом топочного агрегата, а стенки чугунных элементов, выполненных из серого или высокопрочного чугуна, имеют, в зависимости от температурной нагрузки на каждый элемент, толщину от 8 до 20 мм с допуском ±1 мм, а в местах наличия ребер жесткости толщина стенок составляет 20 мм.
2. Банная печь по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя каменка выполнена съемной и представляет собой чугунную камеру или емкость для размещения камней в виде чугунных колец или овальной чугунной трубы, закрытой с одной стороны торцевой чугунной стенкой заднего полукорпуса каменки или своей собственной стенкой.
3. Банная печь по п. 1, отличающаяся тем, что каждый из полукорпусов содержит, по меньшей мере, две крепежные планки с выемкой для крепления полукорпусов друг к другу, а все стыки полукорпусов дополнительно обработаны огнестойким герметиком.
4. Банная печь по п. 1, отличающаяся тем, что также содержит топочный тоннель с дверцей, а стыкуемые поверхности переднего полукорпуса топочного агрегата с топочным тоннелем выполнены по периметру с карманами или пазами, в которых уложен огнеупорный шнур, а также при стыковке применен огнестойкий герметик.
5. Банная печь по п. 3, отличающаяся тем, что доступ в чугунную камеру или емкость из чугунных внутренних колец обеспечивается дверцей или через дверцу и тоннель.
6. Банная печь по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что внутренняя каменка расположена под дымоходом и выполняет функцию зуба-отбойника.
7. Банная печь по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что внутри корпуса каменки выполнены, по меньшей мере, два дополнительных ребра.
8. Банная печь по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что на внешней стороне топочного агрегата и корпуса каменки выполнены опоясывающие продольные теплоотводящие ребра.
9. Банная печь по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что внутренняя каменка выполнена съемной.
