ПЕЧНОЙ МОДУЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС Российский патент 1997 года по МПК F24B1/26 

Изобретение относится к устройствам для обогрева различных помещений (загородных домов, дач, теплиц), приготовления пищи, сушки, копчения, оборудования бань. Известна универсальная блочно-модульная полевая кухня, содержащая топочную камеру для сжигания жидкого и твердого топлива, топливный блок с горелкой и емкостью для жидкого топлива, водонагреватель самоварного типа, теплоизолированную камеру для обогрева функциональных емкостей, набор функциональных емкостей, подставку-опору [1]
Кухня предназначена для приготовления пищи и выпечки хлеба в полевых условиях.

Недостатком этой кухни для применения в бытовых условиях является ее сложность и специфическое назначение применение в полевых условиях для военных частей.

Известен воздухонагреватель модульный, содержащий основной модуль в виде печи конвекционного типа тлеющего горения, состоящей из корпуса с верхней плитой с трубой для отвода дымовых газов, боковыми и задней стенками с вертикально расположенными воздухопроводящими каналами, закрытыми кожухом, дном, передней стенкой с дверцей, имеющей поддувало с заслонкой, и с отверстием для установки внутри печи сменного оборудования функциональных модулей перегородок, коптильни или духового шкафа, съемного диффузора [2]
Недостатками этого устройства являются:
устройство имеет сложную конструкцию из-за наличия встраиваемого сменного оборудования ( перегородок, коптильни, духового шкафа) и необходимости при его установке обеспечивать герметичность;
-расположение коптильни внутри печи в зоне высокой температуры не обеспечивает технологических режимов даже для горячего копчения.

Известен воздухонагреватель модульный, содержащий основной модуль в виде печи конвекционного типа тлеющего горения, состоящей из корпуса с верхней плитой, имеющей трубу, выполненную с заслонкой для отвода дымовых газов, модули для сушки или копчения, выполненные в виде духового шкафа и съемного отрезка дымовой трубы [3]
Для сушки продуктов съемную трубу устанавливают в духовом шкафу. Для копчения съемную трубу снимают, с помощью заслонки для регулирования горения и заслонки для дымовых газов печь переводят в режим тления. Возможно приготовление пищи и нагрев воды при установке емкостей на горизонтальную плиту.

Известный печной комплекс имеет низкую эффективность при одновременном выполнении им нескольких технологических функций и ограниченный набор одновременно выполняемых функций. При этом комплекс обеспечивает ограниченные диапазоны технологических режимов при осуществлении его работы одновременно по нескольким функциональным направлениям, причем поддержание режимов одних технологических процессов (например, копчения или сушки, требующих низкотемпературных режимов) происходит за счет ухудшения параметров других одновременно происходящих процессов (например, снижения эффективности обогрева помещения).

Кроме того, печной комплекс имеет следующие конструктивные недостатки:
наличие воздухопровода под горизонтальным дном не обеспечивает целенаправленного движения нагретого воздуха в нужном направлении;
наличие двух подвижных перегородок внутри печи с целью образования дополнительного дымооборота усложняет конструкцию печи, не давая в тоже время ощутимого эффекта, так как многооборотные печные системы эффективны в случаях, когда тепло отбирается и запасается массой печи (например, кирпичной);
наличие съемной дымовой трубы для переоборудования духового шкафа из сушилки в коптильню не обеспечивает необходимой герметичности стыков дымохода, что ведет к ослаблению тяги и, как следствие, к ухудшению работы печи;
расположение коптильни непосредственно на трубе при выходе из печи, где температура дымовых газов даже при тлеющем горении достигает 140^oC, не обеспечивает необходимых технологических режимов даже для горячего копчения (80-110^oC);
использование духового шкафа как коптильной и сушильной камеры ухудшает качество высушиваемых продуктов из-за наличия осаждающихся при копчении на стенках камеры сажи и копоти.

Известна печь-кухня, включающая базовый модуль в виде печи со съемным дымовым патрубком, выполненным с заслонкой для дымовых газов, модуль сушки в виде сушильного шкафа, модуль в виде устройства дополнительного обогрева помещения, который снабжен отрезком трубы, выполненным с возможностью совмещения со съемным дымовым патрубком печи [4]
Недостатком известного технического решения является небольшое количество одновременно выполняемых технологических процессов.

Изобретение решает задачу создания многофункционального печного комплекса, формируемого по заказу потребителя за счет применения модульности его конструкции с обеспечением оптимальных технологических режимов одновременно выполняемых процессов (сушки, копчения, подогрева, обогрева помещений и т. д), а также увеличения числа (до 5) одновременно выполняемых технологических процессов с обеспечением удобства эксплуатации, сборки-разборки, безопасности применения, технологичности изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в печном модульном комплексе, включающем базовый модуль в виде печи со съемным дымовым патрубком, выполненным с заслонкой для дымовых газов, модуль сушки в виде сушильного шкафа, модуль в виде устройства дополнительного обогрева помещения, который снабжен отрезком трубы, выполненным с возможностью совмещения со съемным дымовым патрубком печи, базовый модуль в виде печи выполнен с горизонтальной верхней плитой и дополнительно снабжен модулями для нагрева и кипячения воды в виде емкостей различного объема, модулем-каменкой для получения пара в виде емкости для камней, модулем копчения в виде коптильной камеры, при этом все модули выполнены с возможностью соединения между собой отрезками труб и/или дымовым патрубком печи.

Предпочтительно базовый модуль выполнять в виде печи конвекционного типа.

Целесообразно печь конвекционного типа тлеющего горения выполнять в виде корпуса с верхней плитой и установленной под ней подвижной перегородкой, передней стенкой с дверцей с поддувалом и дроссельной заслонкой, дном, задней и боковыми стенками, выполненными с вертикально расположенными внешними воздухопроводящими каналами, размещенными под подвижной перегородкой внутренними воздухопроводящими каналами, одним концом соединенными с внешними воздухопроводящими каналами боковых стенок и выведенными другим концом на противоположную сторону печи над отверстиями внешних воздухопроводящих каналов, при этом верхние отверстия внешних воздухопроводящих каналов, соединенных с внутренними, выполнять закрытыми, дно выполнять с наклоном в сторону передней стенки с воздухопроводящими каналами, соединенными с внешними воздухопроводящими каналами задней стенки.

Целесообразно модуль сушки в виде сушильного шкафа выполнять с возможностью установки на верхнюю часть базового модуля в виде печи таким образом, чтобы боковые стенки сушильного шкафа были расположены снаружи боковых стенок печи ниже выходных отверстий внешних и внутренних воздухопроводов, при этом сушильный шкаф был бы выполнен в верхней части с воздуховыводящими каналами, а дном модуля сушки при этом являлась бы верхняя часть печи.

Целесообразно модуль в виде устройства дополнительного обогрева помещения выполнять в виде трубы-калорифера. Предпочтительно трубу-калорифер выполнить в виде кожуха, расположенного с зазором вокруг отрезка дымовой трубы с образованием воздухопровода, открытого сверху и снизу.

Предпочтительно, чтобы в модуле копчения отрезок трубы был снабжен подвижными заслонками и соединен с коптильной камерой с возможностью направления и регулирования потока газов через коптильную камеру.

Целесообразно трубу-калорифер применять в качестве дополнительного соединительного дымохода между базовым модулем в виде печи и модулем копчения.

Цель изобретения расширение области использования (или расширение функциональных возможностей) и повышение потребительских качеств изделия.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства, положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показан базовый модуль в виде печи; на фиг.2 модуль для кипячения воды; на фиг.3 модуль сушки; на фиг.4 модуль копчения; на фиг.5 модуль в виде устройства дополнительного обогрева помещения; на фиг.6 - модуль для нагрева воды; на фиг.7 модуль-каменка для получения пара; на фиг.8 комплект для загородного дома; на фиг.9 комплект для финской бани или нагрева воды для хозяйственных нужд; на фиг.10 комплект для русской бани.

Печной модульный комплекс состоит из базового модуля печи 1 конвекционной, сервисных модулей: модуля для кипячения воды в виде емкости 2 для воды, модуля сушки в виде сушильного шкафа 3, модуля копчения в виде коптильной камеры 4, модуля в виде устройства дополнительного обогрева в виде трубы-калорифера 5, модуля для нагрева воды в виде емкости 6 для воды, модуля-каменки 7 в виде емкости для камней и съемного дымового патрубка 8, выполненного с заслонкой 9 для дымовых газов, при этом все модули выполнены с возможностью соединения между собой отрезками труб и/или дымовым патрубком 8 печи 1.

Печь 1 конвекционная является базовым модулем и может применяться как самостоятельно, так и в комплекте с другими модулями в различных сочетаниях в зависимости от потребностей потребителя. Печь 1 предназначена для обогрева помещений (дач, теплиц, бытовок, мастерских и др.) и приготовления пищи, работает на любом виде твердого топлива, кроме каменного угля, в том числе и отходах. Высокоэффективная работа печи 1 обеспечивается наличием воздухопроводов для эффективной конвекции воздуха, двух регулируемых заслонок одной на поддувале, а другой на выходной дымовой трубе, обеспечивающих длительный режим тлеющего горения, а также форсунок для подачи вторичного воздуха. Печь 1 может быть выполнена на основе известных технических решений, например, по патентам РФ N 1811572, МКИ F 24 B 7/00, опубл.23.04.93; N 2001352, МКИ F 24 B 5/06, опубл.15.10.93; N 2018769, МКИ F 24 B 5/06, опубл.30.08.94; по заявке на изобретение в РФ N 95-115280, МКИ F 24 B 5/06 с приоритетом от 30.08.95.

Рассмотрим выполнение печного комплекса с применением наиболее предпочтительной по эффективности, безопасности печи конвекционной по техническому решению, описанному в заявке на изобретение N 95-115280, МКИ F 24 B 5/06.

Печь 1 (фиг. 1) состоит из корпуса с верхней плитой, имеющей дымовой патрубок 10, дном с воздухопроводящими каналами 11, передней стенкой с дверцей 12, имеющей поддувало с дроссельной заслонкой 13, задней стенкой с вертикально расположенными воздухопроводящими каналами, боковыми стенками с вертикально расположенными воздухопроводящими каналами 14 и 15, подвижной перегородкой 16, имеющей ручку для ее перемещения. Внутри корпуса под подвижной перегородкой 16 наклонно установлены внутренние воздухопроводящие каналы 17, одним концом соединенные с соответствующими внешними воздухопроводящими каналами 14 боковых стенок и выведенные другим концом на противоположную сторону печи 1 над отверстиями внешних воздухопроводящих каналов 15. При этом верхние отверстия внешних воздухопроводящих каналов 14, соединенных с внутренними воздухопроводящими каналами 17, выполнены закрытыми. Дно выполнено с наклоном в сторону передней стенки и снабжено воздухопроводящими каналами 11, соединенными с воздухопроводящими каналами (не показаны) задней стенки (для возникновения в воздухопроводящих каналах тяги), при этом воздухопроводящие каналы (не показаны) задней стенки являются продолжением воздухопроводящих каналов 11 дна. Внутренние воздухопроводящие каналы 17 могут быть выполнены, например, в виде труб.

Воздухопроводящие каналы боковых стенок, расположенные у передней стенки, могут быть снабжены форсунками (не показаны) для подачи вторичного воздуха, при этом их верхние отверстия предпочтительно закрыть.

Наличие цельносварного корпуса, двойных стенок, уплотненной дверцы, неполнозакрывающейся заслонки в съемном отрезке дымовой трубы, форсунок подачи вторичного воздуха делают печь пожаро-, ожого- и угаробезопасной.

Модуль для кипячения воды выполнен в виде емкости 2 (фиг.2) самоварного типа с отрезком трубы 18, проходящим внутри нее, с краном 19, расположенным в нижней ее части, и крышкой 20 для наливания воды.

Модуль для кипячения воды устанавливается на верхнюю плиту печи 1, соединяясь своей трубой 18 с дымовым патрубком 10 печи 1. Модуль для кипячения воды предназначен для бытовых нужд.

Модуль (фиг.3) сушки выполнен в виде сушильного шкафа 3 с дверцей 21 и с крышкой-столешницей 22, установленной, в частности, с зазором относительно боковых стенок сушильного шкафа для выхода воздуха (для образования воздуховыводящего канала). Внутри сушильного шкафа располагаются съемные решетчатые полки 23 для укладки высушиваемых продуктов.

Для работы модуль сушки устанавливается на верхнюю часть базового модуля в виде печи 1, причем боковые стенки сушильного шкафа располагаются снаружи боковых стенок печи 1 ниже выходных отверстий внешних и внутренних воздухопроводящих каналов для направления горячего воздуха во внутрь сушильного шкафа (фиг. 8), при этом дном модуля сушки является верхняя часть печи 1. Модуль сушки предназначен для сушки продуктов, фруктов, ягод, овощей, грибов, лекарственных и пищевых трав. В нерабочем (снятом) положении сушильный шкаф устанавливается возле печи 1 и служит тумбочкой.

Модуль 4 (фиг.4) копчения выполнен в виде коптильной камеры 24 и примыкающей к ней трубы 25, соединенных между собой верхним и нижним отверстиями, закрываемыми подвижными заслонками 26 и 27, установленными в дымовой трубе 25, причем нижняя заслонка 26 открывается навстречу потоку дымовых газов, а верхняя 27 по ходу дымовых газов, а в полностью открытом положении заслонки 26 и 27 перекрывают канал трубы 25, направляя весь дымовой поток через коптильную камеру 24. Коптильная камера 24 снабжена герметичной дверцей 28. Внутри коптильной камеры 24 размещены поддон 29 для сбора капающего сока, съемные решетчатые полки 30 и подвески 31 для размещения коптимых продуктов.

Модуль 4 копчения встраивается в дымоход печи 1 на расстоянии не менее 1,5 м от дымового патрубка 10 печи 1 (для обеспечения температуры копчения) и устанавливается, преимущественно, над помещением, где установлена печь 1 (чердак, мансарда и др.). Модуль 4 копчения предназначен для горячего и полугорячего копчения рыбы и мясных продуктов.

Модуль в виде устройства дополнительного обогрева помещения выполнен в форме трубы-калорифера 5 (фиг.5), состоящего из кожуха 32, расположенного с зазором вокруг трубы. Образующийся между ними воздухопровод служит для усиления естественной конвекции нагреваемого дымовой трубой воздуха. Для обеспечения эффективной конвекции (образования в воздухопроводе тяги) должна соблюдаться эмпирическая зависимость: соотношение между длиной кожуха и корнем квадратным из площади зазора между кожухом и дымовой трубой должно быть в пределах 15 30. Кожух 32 служит также защитой от случайного прикосновения к горячей трубе. Труба-калорифер 5 может быть выведена в вышерасположенные помещения, например, на даче для дополнительного обогрева верхних помещений, а также применяться в качестве соединительного дымохода между печью 1 и модулем 4 копчения (фиг. 8 ).

Модуль для нагрева воды выполнен в виде емкости 6 (фиг.6) самоварного типа с проходящим внутри нее отрезком трубы 33, расположенным в нижней ее части краном 34 и крышкой 35 для наливания воды.

Модуль для нагрева воды предназначен для банно-хозяйственных нужд (мытья в бане, мытья посуды, продуктов, для животноводческих целей и т.п.).

Модуль для нагрева воды устанавливается или на верхнюю плиту печи 1, или на модуль-каменку 7 для получения пара, соединяясь своей трубой 33 с патрубком 10 печи 1 или с трубой 36 модуля-каменки 7.

Модуль-каменка 7 (фиг.7) для получения пара, например, в бане выполнена в виде емкости без дна с дверцей 37 для камней и с проходящей внутри нее трубой 36.

Модуль-каменка 7 устанавливается на верхнюю плиту печи 1, соединяясь своей трубой 36 с дымовым патрубком 10 печи 1. Камни укладываются внутри корпуса каменки 7 непосредственно на верхнюю плиту печи 1. Нагрев камней происходит внутри замкнутого объема каменки 7 контактным способом, тепловым излучением и конвекцией, что исключает попадание дыма, копоти и сажи в помещение бани. Модуль-каменка 7 предназначена для нагрева камней и получения пара в бане.

Работа печного модульного комплекса осуществляется следующим образом. Перед началом работы базовый модуль в виде печи 1 комплектуется набором необходимых потребителю сервисных модулей (например, как показано на фиг. 8
10). Через дверцу 12 загружается топочная камера, где осуществляется сжигание твердого топлива (дрова, уголь, кизяк, отходы древесины и др.).

В режиме интенсивного горения полностью открываются заслонки 9 и 13, а подвижная перегородка 16 переводится в переднее положение. При этом за счет прохождения дымовых газов напрямую через зазор между задней стенкой и подвижной перегородкой 16 в дымовую трубу создается хорошая тяга и обеспечивается интенсивное горение топлива. Такой режим используется при разжигании печи 1, а также для кипячения и нагрева воды в водогрейках 2 и 6 самоварного типа, так как при этом режиме дымовые газы имеют наибольшую температуру.

При использовании печи 1 с модулем для кипячения воды в виде емкости 2 или модулем для нагрева воды в виде емкости 6 съемный дымовой патрубок 8 устанавливается на трубах 18 или 33 соответствующих емкостей.

После загорания топлива при полностью открытых заслонках 9 и 13 подвижная перегородка 16 сдвигается к задней стенке. При этом дымовые газы проходят через зазор между передней стенкой и подвижной перегородкой 16, далее под верхней плитой печи 1, интенсивно нагревая ее, в дымовую трубу. Теплоотдача происходит путем циркуляции воздуха. Холодный воздух засасывается в нижние отверстия воздухопроводящих каналов печи 1, нагревается, проходя по ним, и на выходе из верхних отверстий воздухопроводящих каналов печи 1 достигает высокой температуры. Такой режим работы применяется при приготовлении пищи, при работе с модулем сушки, а также для быстрого прогрева помещения. Сушка при этом производится горячим воздухом от верхней плиты печи 1 и воздухом, выходящим из воздухопроводящих каналов на боковых стенках печи 1.

В режиме тлеющего горения заслонки 9 и 13 закрыты примерно на 3/4, а перегородка 16 сдвинута к задней стенке печи (осуществляется регулировка подачи воздуха заслонкой 13 и отвод дымовых газов заслонкой 9). Через форсунки воздух попадает в топочную камеру, способствуя более экономичному горению за счет полного сгорания топлива. В этом режиме горение может происходить без образования пламени. Режим обеспечивает длительную работу печи 1 на одной загрузке дров в топочную камеру для поддержания постоянной температуры в помещении, а также применяется для сушки и копчения продуктов.

Для обеспечения технологических режимов копчения модуль 4 копчения устанавливается в помещении, находящемся над печью 1, где дымовые газы имеют меньшую температуру, чем после выхода из печи 1.

В процессе копчения нижняя заслонка 26 открывается навстречу потоку дымовых газов, а верхняя заслонка 27 по ходу потока. В открытом положении заслонки 26 и 27 полностью перекрывают канал трубы 25, направляя весь дымовой поток через коптильную камеру 24. Наличие регулируемых заслонок 26 и 27 в трубе 25 модуля 4 копчения позволяет дополнительно в определенных пределах регулировать температуру копчения путем изменения количества пропускаемого через коптильную камеру 24 дыма.

Кроме этих режимов, можно регулировкой положения заслонок 9 и 13 и перегородки 16 устанавливать любой желаемый промежуточный режим работы печи 1.

Предлагаемый модульный комплекс высокоэффективен, технологичен в изготовлении, удобен, безопасен в применении и имеет широкую сферу применения, обеспечивая до 5 одновременно выполняемых технологических функций.

Изобретение относится к устройствам для обогрева различных помещений (загородных домов, дач, теплиц), приготовления пищи, сушки, копчения, оборудования бань. Печной модульный комплекс состоит из базового модуля-печи конвекционной и сервисных модулей: модулей для кипячения и нагрева воды в емкостях для воды, модуля сушки в виде сушильного шкафа, модуля копчения в виде коптильной камеры, модуля в виде устройства дополнительного обогрева в виде трубы-калорифера, модуля-каменки в виде емкости для камней и съемного дымового патрубка, выполненного с заслонкой для дымовых газов, при этом все модули выполнены с возможностью соединения между собой отрезками труб и/или дымовым патрубком печи. 7 з. п. ф-лы, 10 ил.

1. Печной модульный комплекс, включающий базовый модуль в виде печи со съемным дымовым патрубком, выполненным с заслонкой для дымовых газов, модуль сушки в виде сушильного шкафа, модуль в виде устройства дополнительного обогрева помещения, который снабжен отрезком трубы, выполненным с возможностью совмещения со съемным дымовым патрубком печи, отличающийся тем, что базовый модуль в виде печи выполнен с горизонтальной верхней плитой и дополнительно снабжен модулями для нагрева и кипячения воды в виде емкостей для воды различного объема, модулем-каменкой для получения пара в виде емкости для камней, модулем копчения в виде коптильной камеры, при этом все модули выполнены с возможностью соединения между собой отрезками труб и/или дымовым патрубком печи. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что базовый модуль выполнен в виде печи конвекционного типа тлеющего горения. 3. Комплекс по п.2, отличающийся тем, что печь конвекционного типа тлеющего горения содержит корпус с верхней плитой и установленной под ней подвижной перегородкой, передней стенкой с дверцей с поддувалом и дроссельной заслонкой, дном, задней и боковыми стенками, выполненными с вертикально расположенными внешними воздухопроводящими каналами, при этом под подвижной перегородкой выполнены внутренние воздухопроводящие каналы, одним концом соединенные с внешними воздухопроводящими каналами боковых стенок и выведенные другим концом на противоположную сторону печи над отверстиями внешних воздухопроводящих каналов, верхние отверстия внешних воздухопроводящих каналов, соединенных с внутренними, выполнены закрытыми, дно выполнено с наклоном в сторону передней стенки и снабжено воздухопроводящими каналами, соединенными с внешними воздухопроводящими каналами задней стенки, воздухопроводящие каналы боковых стенок, расположенные у передней стенки, снабжены форсунками. 4. Комплекс по пп.1 3, отличающийся тем, что модуль сушки в виде сушильного шкафа выполнен с возможностью установки на верхнюю часть базового модуля в виде печи таким образом, что боковые стенки сушильного шкафа расположены снаружи боковых стенок печи ниже выходных отверстий внешних и внутренних воздухопроводов, при этом сушильный шкаф выполнен в верхней части с воздухопроводящими каналами, а его дном является верхняя часть печи. 5. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что модуль в виде устройства дополнительного обогрева помещения выполнен в виде трубы-калорифера. 6. Комплекс по п.5, отличающийся тем, что труба-калорифер выполнена в виде кожуха, расположенного с зазором вокруг отрезка дымовой трубы с образованием воздухопровода, открытого сверху и снизу. 7. Комплекс по пп.1 3, отличающийся тем, что в модуле копчения отрезок трубы снабжен подвижными заслонками и соединен с коптильной камерой с возможностью направления и регулирования потока газов через коптильную камеру. 8. Комплекс по пп.5 7, отличающийся тем, что труба-калорифер дополнительно является соединительным дымоходом между базовым модулем в виде печи и модулем копчения.