ДЫМОВАЯ ТРУБА Российский патент 1995 года по МПК F23J11/00 

Изобретение относится к элементам отопительных печей.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к изобретению является дымовая труба, содержащая дымоход с установленной в нем задвижкой и газоотводящий ствол.

В целом понятие печное отопление включает в себя не только отопительную печь как таковую, но и отопительный щит, дымоход, дымовую трубу и дымовую задвижку.

Отличительной и объединяющей чертой прямого дымохода и дымовой трубы является их вертикальность. Отличие прямого дымохода от дымовой трубы заключается в том, что дымоход с дымовой задвижкой находится в помещении, а дымовая труба проходит через чердачное пространство с выходом в атмосферу.

При отоплении печи горячий дым, включающий в себя горячий воздух и взвешенные в нем частицы продуктов горения топлива, под действием тяги в системе прямой дымоход дымовая труба вытягивается с низа до выхода в атмосферу. Отопительный щит сам по себе обладает относительно небольшой тягой, прежде всего потому, что он находится в помещении, без выхода в атмосферу, даже если в щите горизонтальные, а не вертикальные газовые ходы.

Это связано прежде всего с величиной разницы температур помещения (или воздуха в топке печи) и верха выхода отопительного щита.

Недостатком известного решения является необходимость выполнения дымовой трубы из кирпича высотой 2,5-3,5 м. При этом имеют место большие потери тепла в атмосферу, так как тепло, накопленное в материале трехметровой дымовой трубы, по окончании топления уходит в атмосферу. Для более быстрого выхода дымовой трубы в стационарный рабочий режим тяги в начале нового топления печи стараются сделать дымовую трубу настолько массивной с учетом возможной минимальной температурой в местности, чтобы при новом топлении она была еще теплой, Таким образом, борясь с выделением вредных отравляющих газообразных веществ в жилое помещение, идут на большие затраты тепла, которое само по себе отапливает атмосферу, а не помещение.

Технический результат изобретения состоит в экономии тепла и снижении расхода топлива.

Указанный технический результат достигается тем, что известная дымовая труба, содержащая прямой дымоход с установленной в нем задвижкой и газоотводящий ствол, снабжена расположенными между прямым дымоходом и газоотводящим стволом теплоизоляционной и герметичной прокладками, а ствол выполнен из установленных с зазором двух труб внутренней из тонкого металла и внешней армирующей из чугуна или высокоуглеродистой стали. При этом зазор может быть заполнен материалом сотовой структуры.

На чертеже представлена дымовая труба, вертикальный разрез.

Дымовая труба 1 содержит прямой дымоход 2 с установленной в нем задвижкой 3 и газоотводящий ствол 4. Между прямым дымоходом 2 и стволом 4 установлены теплоизоляционная прокладка 5 и герметичная прокладка 6. Опорный стакан 7 выполнен из любого доступного жесткого теплоизоляционного материала с малой теплоемкостью, при этом толщина основания стакана должна быть минимально возможной. Прокладка 5 предназначена для уменьшения ухода тепла вверх и долго сохраняет свои теплоизоляционные качества под давлением и при температуре 300-400^оС (с запасом по температуре).

Для уменьшения ухода тепла, а также для предотвращения соприкосновения дерева и металла опорного стакана 7 служит герметичная прокладка 6, которая может быть выполнена из войлока, пропитанного глиняным раствором.

Газоотводящий ствол 4 выполнен из установленных с зазором двух труб внутренней 8 из тонкого металла и внешней 9 армирующей из чугуна или высокоуглеродистой стали. Зазор 10 заполнен материалом сотовой структуры.

Таким образом, в предложенной конструкции дымовой трубы внутренний слой газоотводящего ствола 4 внутренняя труба 8 из тонкого металла обладает малой теплопроводностью и малой теплоемкостью, так же как и внешний слой в виде внешней армирующей трубы 9. Такими же свойствами должен обладать и материал, заполняющий зазор 10.

Материал этого слоя должен обладать малой теплопроводностью для уменьшения скорости передачи тепла по ширине этого слоя. Но вместе с тем теплоемкость этого слоя должна быть минимальной для скорейшего увеличения температуры этого слоя по внутренней поверхности вплоть до выравнивания до температуры внутреннего слоя, с целью уменьшения интенсивности ухода тепла из внутреннего слоя во второй слой, в соответствии с вторым законом термодинамики.

Внутренний слой должен быть с малой массой, т.е. тонкий, с малой теплоемкостью для того, чтобы быстро прогреваться или повышать свою температуру при относительно малом потреблении тепла. Большая скорость передачи тепла по этому слою (большая теплопроводность) необходима для того, чтобы тепло быстрее поднималось вверх по этому слою с возможным опережением на границе горячий воздух холодный воздух поднятия тепла по тонкому первого слою трубы 1. Ровная внутренняя поверхность дымовой трубы нужна для уменьшения потерь энергии, а также для облегчения работы по чистке дымовой трубы от сажи.

Третий слой это армирующий слой для придания дымовой трубе необходимых жесткости и прочностных качеств.

Исходя из теплоизоляционных свойств воздуха, лучше, с точки зрения требуемых свойств второго слоя дымовой трубы, в качестве материала второго слоя использовать воздух. Однако воздух, как известно, обладает плохой теплопроводностью в случае его заключения в объем с целью уменьшения его конвекции, а также малой теплоемкостью.

Лучшим вариантом конструкции второго слоя в этом случае будет его сотовая структура для уменьшения конвекции воздуха. Но герметичную сотовую структуру второго слоя дымовой трубы сделать трудно без существенного удорожания производства трубы. И все же воздушному второму слою, исходя из его физических качеств, следует отдавать преимущество при производстве труб.

Очевидно, что при этом горизонтальные кольца по окружности второго слоя, которые, кроме придания жесткости, армиpования и выполнения функции крепления внутренней трубы к внешней, будут также существенно ограничивать конвекцию воздуха по всему второму слою. При этом подъем части нагретого воздуха во втором слое вверх до герметичного оголовка ускорит выход дымовой трубы в стационарный рабочий режим из-за нагрева с внешней стороны первого слоя дымовой трубы. Но при этом, естественно, надо делать абсолютную герметизацию оголовка.

При невозможности создать воздушно-кольцевой второй слой, исходя из местных возможностей производства, можно в качестве материала второго слоя использовать любой доступный теплоизоляционный материал.

Предложенная конструкция дымовой трубы позволяет существенно сэкономить тепло и, следовательно, топливо.

Кроме того, использование данной дымовой трубы позволяет свести до возможного минимума выделение вредных отравляющих газообразных веществ при горении топлива в топке отопительной печи в помещении из-за быстрого вхождения дымовой трубы в стационарный рабочий режим тяги. Кроме того, при реализации изобретения значительно уменьшается стоимость дымовой трубы в части стоимости материалов, установки и эксплуатации дымовой трубы, при этом дымовая труба значительно легче кирпичных труб. Она конструктивна, если иметь в виду теплопередачу, по материалам прямого дымохода и дымовой трубы и возможный ремонт, отделена от находящихся в помещении других составляющих частей печного отопления.

Использование в дымовой трубе внутренней металлической трубы позволяет при необходимости нагревать этот слой пропуском через него электрического тока, что значительно улучшает тяговые возможности дымовой трубы.

Использование: в отопительных печах. Сущность изобретения: дымовая труба содержит прямой дымоход и газоотводящий ствол. Между прямым дымоходом и газоотводящим стволом расположены теплоизоляционная и герметичная прокладки. Ствол выполнен из установленных с зазором двух труб внутренней из тонкого материала и внешней армирующей из чугуна или высокоуглеродистой стали. При этом зазор может быть заполнен материалом сотовой структуры. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ДЫМОВАЯ ТРУБА, содержащая прямой дымоход с установленной в нем задвижкой и газоотводящий ствол, отличающаяся тем, что она снабжена расположенными между прямым дымоходом и газоотводящим стволом теплоизоляционной и герметичной прокладками, а ствол выполнен из установленных с зазором двух труб внутренней из тонкого металла и внешней армирующей из чугуна или высокоуглеродистой стали. 2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что зазор заполнен материалом сотовой структуры.