ОТОПИТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ Российский патент 2006 года по МПК F24C1/08 

Изобретение относится к отопительным устройствам, в частности к печам для отопления, преимущественно для теплиц, палаток, гаражей, вагончиков, садовых домиков, а также жилья в чрезвычайных ситуациях.

Известна печь для отопления [1], содержащая вертикальный корпус, выполненный из основания и колпака, патрубок для отвода дымовых газов. Недостатком печи является низкая эффективность, заключенная в трудоемкости операций по подготовке к работе и неравномерности прогрева теплоотдающей стенки, большой массе и толщине стальных стенок.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является отопительная печь [2], содержащая вертикальный корпус, снабженный съемной крышкой с отверстием. Нижняя часть корпуса снабжена воздухоподводящими отверстиями, открытыми в поддувало, выполненное в виде поддона, скрепленного с нижней частью корпуса. Стенки поддона снабжены воздухоподводящими отверстиями. Корпус снабжен газоотводящим отверстием и заключен с зазором в кожух.

Недостатками этого устройства являются: большая масса печи и толщина стальных стенок, низкая эффективность, обусловленная трудоемкостью розжига, неравномерностью прогрева теплоотдающей стенки, накоплением конденсата внутри корпуса, смешением с золой и образованием трудноудаляемых отложений при подготовке печи к работе, а также большим несгоревшим остатком. Кроме того, известная конструкция печи не сможет обеспечить эффективную работу при использовании экологически более чистого топлива - древесного угля - вследствие того, что не обеспечена равномерная подача воздуха для длительного горения топлива.

Древесный уголь - это твердое органическое топливо, прошедшее стадию предварительной обработки путем пиролиза. Сырьем для получения древесного угля служат отходы древесины: опилки, обрезки досок, кора. В процессе пиролиза из топлива удаляются вещества, снижающие процесс горения, природная влага, смолы, спирты, фенолы и другие вещества. После пиролиза древесные отходы превращаются в древесный уголь (углеродное соединение), являющийся хорошим высококалорийным топливом. При сжигании древесного угля не требуется наличие дымохода, образуется минимальное количество золы, тем самым снижается загрязнение окружающей среды. Кроме того, сжигание древесного угля снижает риск возникновения пожара, т.к. процесс горения идет медленно, топливо тлеет.

В основу изобретения поставлена задача создания малогабаритной пожаробезопасной печи для высокоэффективного сжигания пиролизного топлива (древесного угля) и обладающей повышенной технологичностью в изготовлении и эксплуатации.

Поставленная задача решается при реализации заявляемой отопительной печи, содержащей вертикальный цилиндрический корпус, верхняя часть которого снабжена съемной крышкой, а нижняя часть выполнена воздухоподводящими отверстиями, открытыми в поддувало, выполненное в виде поддона с воздухоподводящими отверстиями в стенках, скрепленного с нижней частью корпуса, при этом корпус выполнен с газоотводящим отверстием и заключен с зазором в кожух, отличающаяся тем, что поддон выполнен в виде короба, размеры поперечного сечения внутренней полости которого больше размеров поперечного сечения корпуса, верхняя стенка поддона выполнена с отверстием, диаметр которого соответствует внешнему диаметру корпуса, и нижняя часть корпуса вставлена в указанное отверстие, причем нижняя часть корпуса посредством поперечной перегородки с отверстиями отделена от его верхней топочной части, и воздухоподводящие отверстия корпуса выполнены на его участке, размещенном в полости поддона, газоотводящее отверстие выполнено с возможностью регулирования его проходного сечения в верхней части корпуса, в стенке корпуса, на участке между нижней стенкой кожуха и верхней стенкой поддона выполнено растопочное отверстие с заслонкой, съемная крышка выполнена с отверстием, при этом в нижней стенке кожуха выполнены впускные отверстия, а в верхней стенке выпускные отверстия с возможностью регулирования их проходного сечения посредством заслонок.

Заслонка растопочного отверстия выполнена в виде поворотного кольца со сквозным отверстием и с возможностью перекрытия растопочного отверстия.

Съемная крышка установлена с возможностью регулирования проходного сечения газоотводящего отверстия за счет поворота крышки относительно ее продольной оси.

Заслонки впускных и выпускных отверстий кожуха выполнены в виде регулировочных шайб.

Печь дополнительно снабжена подставкой, выполненной в виде двух опорных колец, соединенных между собой ребрами жесткости.

Кожух снабжен кольцевым буртиком для установки печи на подставку.

Положение крышки относительно корпуса фиксируется при помощи винта.

Поддон крепится к корпусу при помощи винта.

Поворотное кольцо относительно корпуса фиксируется при помощи винта.

Наружная поверхность крышки дополнительно снабжена ручкой для переноса печи.

Корпус устанавливается в поддон с зазором относительно нижней стенки поддона.

Заявляемая отопительная печь имеет следующие общие с наиболее близким аналогом признаки:

- отопительная печь, включающая

- вертикальный цилиндрический корпус, верхняя часть которого снабжена съемной крышкой;

- нижняя часть выполнена с воздухоподводящими отверстиями, открытыми в поддувало;

- поддувало выполнено в виде поддона с воздухоподводящими отверстиями в стенках, скрепленного с нижней частью корпуса;

- корпус выполнен с газоотводящим отверстием и заключен с зазором в кожух.

Признаки, отличающие заявляемую отопительную печь от ее наиболее близкого аналога (прототипа):

- поддон выполнен в виде короба, размеры поперечного сечения внутренней полости которого больше размеров поперечного сечения корпуса;

- верхняя стенка поддона выполнена с отверстием, диаметр которого соответствует внешнему диаметру корпуса;

- нижняя часть корпуса вставлена в отверстие;

- нижняя часть корпуса посредством поперечной перегородки с отверстиями отделена от его верхней топочной части;

- воздухоподводящие отверстия корпуса выполнены на его участке, размещенном в полости поддона;

- газоотводящее отверстие выполнено с возможностью регулирования его проходного сечения в верхней части корпуса;

- в стенке корпуса, на участке между нижней стенкой кожуха и верхней стенкой поддона выполнено растопочное отверстие с заслонкой;

- съемная крышка выполнена с отверстием;

- в нижней стенке кожуха выполнены впускные отверстия;

- в верхней стенке выпускные отверстия с возможностью регулирования их проходного сечения посредством заслонок.

Данная совокупность известных и отличительных существенных признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Признаки же, указанные ниже, характеризуют изобретение лишь в конкретных формах реализации отличительных существенных признаков устройства, но также существенным образом обеспечивают достижение технического результата:

- заслонка растопочного отверстия выполнена в виде поворотного кольца со сквозным отверстием и с возможностью перекрытия растопочного отверстия;

- съемная крышка установлена с возможностью регулирования проходного сечения газоотводящего отверстия за счет поворота крышки относительно ее продольной оси;

- отверстие в крышке выполнено соответствующим по форме и величине газоотводящему отверстию в корпусе;

- заслонки впускных и выпускных отверстий кожуха выполнены в виде регулировочных шайб;

- печь дополнительно снабжена подставкой, выполненной в виде двух опорных колец, соединенных между собой ребрами жесткости;

- кожух снабжен кольцевым буртиком для установки печи на подставку;

- положение крышки относительно корпуса фиксируется при помощи винта;

- поддон крепится к корпусу при помощи винта;

- поворотное кольцо относительно корпуса фиксируется при помощи винта;

- наружная поверхность крышки дополнительно снабжена ручкой для переноса печи;

- корпус устанавливается в поддон с зазором относительно нижней стенки поддона.

Воздухоподводящие отверстия поддона, воздухоподводящие отверстия корпуса обеспечивают равномерную подачу воздуха для горения топлива. Расположение газоотводящего отверстия в верхней части корпуса обеспечивает необходимую тягу. Регулирование тяги осуществляется за счет изменения проходного сечения газоотводящего отверстия при помощи поворота крышки с отверстием. Но при этом газообмен в самой печи идет без срыва газопотока, т.е. движение газа из турбулентного переходит в ламинарный (не имеющий подсоса воздуха). Отсутствие дымохода, негерметичных отверстий не позволяет срывать газопоток, обеспечивая надежную и эффективную работу.

Древесный уголь равномерно заполняет корпус, тем самым снижается тяга в печи и процесс горения увеличивается по времени, таким образом, повышается эффективность работы печи, т.е. тепло равномерно распределяется от стенок корпуса в отапливаемое помещение.

Топочное пространство благодаря такой конструкции печи находится не над топливом, а под ним, что позволяет производить регулярную подачу тепла, а использование объемного топочного пространства позволяет значительно увеличить время непрерывной работы печи.

Максимальное заполнение надтопочного пространства древесным углем снижает искрообразование, т.к. верхняя часть топлива, подпирающая уже горящую, является искрогасителем, что повышает пожаробезопасность печи. Кроме того, заслонка растопочного отверстия, выполненная в виде поворотного кольца, герметично при помощи винта закрывает растопочное отверстие, препятствуя выпадению остатков топлива, повышая тем самым пожаробезопасность. Поддон при помощи винта закреплен на корпусе, также крышка при помощи винта зафиксирована на корпусе, что также повышает пожаробезопасность печи. Наличие кожуха с отверстиями в нижней и верхней стенках улучшает конвекцию, но снижает температуру наружной поверхности корпуса, что позволяет использовать печь без применения теплоизолирующих материалов стен и пола помещений в месте установки печи.

Для изготовления корпуса используется тонкостенные листы от 0,5 до 1,5 мм толщиной. Такая толщина стенок корпуса увеличивает количество теплоты, передаваемой через стенку (см. Б.Н.Юдаев. Техническая термодинамика. Теплопередача. М., Высшая школа, 1988 г., с.172)

где Т_ω1 - температура горячей стороны стенки,

Т_ω2 - температура холодной стороны стенки,

А - площадь стенки,

τ - время,

δ - толщина стенки,

λ - теплопроводность.

Следовательно, при уменьшении толщины стенки корпуса в два раза, количество теплоты увеличивается пропорционально. Кроме того, плотное прилегание древесного угля к тонким стенкам корпуса не вызывает деформацию стенок при горении. Таким образом, снижены массогабаритные характеристики печи.

Конструкция печи проста в изготовлении и в сборке, т.к. состоит из четырех функциональных узлов: корпуса, крышки, поддона и кожуха.

Именно такая совокупность всех существенных признаков позволила создать малогабаритную пожаробезопасную отопительную печь, работающую на древесном угле и обеспечивающую эффективную работу, т.е. длительный обогрев при малом расходе топлива.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решить поставленную задачу.

Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем, т.е. оно явным образом не следует из уровня техники и пригодно для промышленного применения.

На чертеже изображена отопительная печь.

Отопительная печь содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, съемную крышку 2, поддувало, выполненное в виде поддона 3, корпус 1 заключен с зазором в кожух 4. В качестве поддувала использована также нижняя часть корпуса 1, которая посредством поперечной перегородки 5 с отверстиями отделена от его верхней топочной части. Поддон 3 выполнен в виде короба с воздухоподводящими отверстиями 6 в его боковых стенках. Нижняя часть корпуса 1 вставлена в отверстие верхней стенки поддона 3, а воздухоподводящие отверстия 7 корпуса выполнены на участке корпуса, размещенного в полости поддона 3. Газоотводящее отверстие 8 выполнено с возможностью регулирования его проходного сечения в верхней части корпуса 1. В нижней стенке кожуха 4 выполнены впускные отверстия 9, а в верхней стенке выпускные отверстия 10 с возможностью регулирования их проходного сечения посредством заслонок 11. В стенке корпуса 1 на участке между нижней стенкой кожуха 4 и верхней стенкой поддона 3 выполнено растопочное отверстие 12 с заслонкой 13. Заслонка 13 растопочного отверстия 12 выполнена в виде поворотного кольца с отверстием 14 и с возможностью перекрытия растопочного отверстия 12. В съемной крышке 2 выполнено отверстие 15, соответствующее по форме и величине газоотводящему отверстию 8 в корпусе 1. Печь дополнительно снабжена подставкой, выполненной в виде двух опорных колец 16 и 17, соединенных между собой ребрами жесткости 18. Кожух 4 снабжен кольцевым буртиком 19 для установки печи на подставку. Положение крышки 2 относительно корпуса 1 фиксируется при помощи винта 20. Поддон 3 крепится к корпусу 1 при помощи винта 21. Поворотное кольцо 13 относительно корпуса 1 фиксируется при помощи винта 22. Наружная поверхность крышки 2 дополнительно снабжена ручкой 23 для переноса печи.

Отопительная печь работает следующим образом.

Через растопочное отверстие 12 и совмещенное с ним отверстие 14 заслонки 13 на поперечную перегородку 5 (колосники) кладется бумага. Затем через снятую крышку 2 засыпается топливо в корпус 1 до уровня верхнего среза. Корпус 1 закрывается крышкой 2 так, чтобы газоотводящее отверстие 8 и отверстие 15 в крышке 2 были совмещены. Бумагу поджигают через совмещенные отверстия 12 и 14. Происходит процесс возгорания топлива. После этого смещают поворотное кольцо 13 так, чтобы оно полностью перекрыло растопочное отверстие 12. Затем винтом 22 фиксируют положение поворотного кольца 13 относительно корпуса 1. Такое крепление позволяет надежно закрепить поворотное кольцо 13, что обеспечивает постоянное закрытие растопочного отверстия 12 и исключает самопроизвольное выпадение частей топлива при горении. Поддон 3 крепится к корпусу 1 винтом 21. Поддон 3 также служит для сбора отработанного топлива и препятствует самопроизвольному выбросу несгоревших частиц топлива. Через воздухоподводящие отверстия 6 поддона 3 воздух попадает в топку. Затем, нагреваясь, он выходит через совмещенные газоотводящее отверстие 8 и отверстие 15 в крышки 2. Одновременно нагретый воздух, поднимаясь, нагревает стенки корпуса 1 от 0 до 500°С.

Через впускные отверстия 9 нижней стенки кожуха 4 в зазор между корпусом 1 и кожухом 4 поступает воздух, который также нагревается и выходит через выпускные отверстия 10 верхней стенки кожуха 4. Регулирование температуры печи в случае необходимости осуществляется за счет регулирования тяги в корпусе 1. Для этого необходимо, взявшись за ручку 23, повернуть крышку 2 вокруг ее продольной оси таким образом, чтобы газоотводящее отверстие 8 и отверстие 15 перекрывались наполовину. Кроме того, регулирование температуры можно осуществлять и за счет заслонок 11, которые меняют проходное сечение впускных и выпускных отверстий 9 и 10, выполненных в верхней и нижней стенках кожуха 4. Воздух в корпус 1 поступает снизу через воздухоподводящие отверстия 6 поддона 3, зазор между корпусом 1 и нижней стенкой поддона 3 и воздухоподводящие отверстия 7 корпуса 1. Топливо соответственно горит не по всему корпусу 1, а только в нижней части корпуса. Для эффективной работы печи необходимо выполнять условие: отношение высоты загрузки топлива к диаметру корпуса должно быть меньше четырех. Это связано с обеспечением ламинарного движения газа в пограничном слое внутри корпуса, т.к. при увеличении высоты загрузки без увеличения диаметра приводит к выгоранию топлива с середины, что приводит к прекращению самоподачи топлива, т.к. несгоревшее топливо зависнет в корпусе и работа печи прекратится. Отработанное топливо в виде золы просыпается через колосники 5 и собирается в поддон 3. При заполнении поддона 3 отработанным топливом на поддоне 3 отпускается винт 21 и с отсоединенного поддона 3 зола высыпается. Поддон 3 устанавливается на место, и винт 21 затягивается. Наличие надежно закрепленных крышки 2, поддона 3 и заслонки 13 позволяет использовать отопительную печь не только в стационарных помещениях, но и в автомобиле при его движении.

Топочное пространство, находящееся под колосниками, в процессе горения всегда свободно, т.к. зола под своим весом опускается в поддон, и нет необходимости чистить топочное пространство во время работы печи, что значительно повышает эффективность ее работы. При сжигании древесного угля в печи нет смолообразующих выделений на стенках печи, что позволяет ей работать длительное время без принудительной чистки, что также повышает эффективность работы печи.

Отопительная печь кроме установки ее на подставку может крепиться к стене, а также подвешиваться. Малые габариты отопительной печи, а также различные варианты ее установки и крепления позволяют широко использовать данную печь в народном хозяйстве.

Источники информации

1. Свидетельство на полезную модель 13834 RU, МПК F 24 С 5/00, 1999 г.

2. Патент RU №2232945, МПК F 24 В 1/08, 2001 г. - прототип

Изобретение относится к печам для отопления, работающим на древесном угле. Преимущественная сфера использования - теплицы, палатки, гаражи, вагончики, садовые домики, а также жилье в чрезвычайных ситуациях. Отопительная печь содержит вертикальный цилиндрический корпус, верхняя часть которого снабжена съемной крышкой, а нижняя часть выполнена с воздухоподводящими отверстиями, открытыми в поддувало, выполненное в виде поддона с воздухоподводящими отверстиями в стенках, скрепленного с нижней частью корпуса. Корпус выполнен с газоотводящим отверстием и заключен с зазором в кожух. Поддон выполнен в виде короба, размеры поперечного сечения внутренней полости которого больше размеров поперечного сечения корпуса, верхняя стенка поддона выполнена с отверстием, диаметр которого соответствует внешнему диаметру корпуса, и нижняя часть корпуса вставлена в указанное отверстие. Нижняя часть корпуса посредством поперечной перегородки с отверстиями отделена от его верхней топочной части, и воздухоподводящие отверстия корпуса выполнены на его участке, размещенном в полости поддона. Газоотводящее отверстие выполнено с возможностью регулирования его проходного сечения в верхней части корпуса. В стенке корпуса, на участке между нижней стенкой кожуха и верхней стенкой поддона выполнено растопочное отверстие с заслонкой. Съемная крышка выполнена с отверстием. В нижней стенке кожуха выполнены впускные отверстия, а в верхней стенке - выпускные отверстия с возможностью регулирования их проходного сечения посредством заслонок. Технический результат: повышение пожаробезопасности печи для высокоэффективного сжигания топлива, повышение технологичности печи в изготовлении и эксплуатации. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Отопительная печь, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, верхняя часть которого снабжена съемной крышкой, а нижняя часть выполнена с воздухоподводящими отверстиями, открытыми в поддувало, выполненное в виде поддона с воздухоподводящими отверстиями в стенках, скрепленного с нижней частью корпуса, при этом корпус выполнен с газоотводящим отверстием и заключен с зазором в кожух, отличающаяся тем, что поддон выполнен в виде короба, размеры поперечного сечения внутренней полости которого больше размеров поперечного сечения корпуса, верхняя стенка поддона выполнена с отверстием, диаметр которого соответствует внешнему диаметру корпуса, и нижняя часть корпуса вставлена в указанное отверстие, причем нижняя часть корпуса посредством поперечной перегородки с отверстиями отделена от его верхней топочной части, и воздухоподводящие отверстия корпуса выполнены на его участке, размещенном в полости поддона, газоотводящее отверстие выполнено с возможностью регулирования его проходного сечения в верхней части корпуса, в стенке корпуса, на участке между нижней стенкой кожуха и верхней стенкой поддона, выполнено растопочное отверстие с заслонкой, съемная крышка выполнена с отверстием, при этом в нижней стенке кожуха выполнены впускные отверстия, а в верхней стенке - выпускные отверстия с возможностью регулирования их проходного сечения посредством заслонок.2. Отопительная печь по п.1, отличающаяся тем, что заслонка растопочного отверстия выполнена в виде поворотного кольца с отверстием и с возможностью перекрытия растопочного отверстия.3. Отопительная печь по п.1, отличающаяся тем, что съемная крышка установлена с возможностью регулирования проходного сечения газоотводящего отверстия, за счет поворота крышки относительно ее продольной оси.4. Отопительная печь по п.1, отличающаяся тем, что отверстие в крышке выполнено соответствующим по форме и величине газоотводящему отверстию в корпусе.5. Отопительная печь по п.1, отличающаяся тем, что заслонки впускных и выпускных отверстий кожуха выполнены в виде регулировочных шайб.6. Отопительная печь по п.1, отличающаяся тем, что печь дополнительно снабжена подставкой, выполненной в виде двух опорных колец, соединенных между собой ребрами жесткости.7. Отопительная печь по п.6, отличающаяся тем, что кожух снабжен кольцевым буртиком для установки печи на подставку.8. Отопительная печь по п.1, отличающаяся тем, что положение крышки относительно корпуса фиксируется при помощи винта.9. Отопительная печь по п.1, отличающаяся тем, что поддон крепится к корпусу при помощи винта.10. Отопительная печь по п.2, отличающаяся тем, что поворотное кольцо относительно корпуса фиксируется при помощи винта.11. Отопительная печь по п.1, отличающаяся тем, что наружная поверхность крышки дополнительно снабжена ручкой для переноса печи.12. Отопительная печь по п.1, отличающаяся тем, что корпус устанавливается в поддон с зазором относительно нижней стенки поддона.