БАННАЯ ПЕЧЬ-КАМЕНКА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2018 года по МПК F24B1/00 F24B5/02 

Изобретение относится к области тепловой техники, а именно к бытовым печам периодического действия, и может быть использована, в частности, для обогрева парильни бани «по-черному».

Известны печи периодического действия. В таких печах теплонакопительные камни нагреваются открытым огнем. Температура камней в нижней части достигает 1000°С, а в верхней до 500°С. При таких температурах сажа полностью сгорает, и после протопки печи, с камней получают качественный мелкодисперсный, перегретый пар.

Известны печи периодического действия для бани «по-черному», которые расположены непосредственно в парильном помещении и представляют собой очаг, стенки которого по периметру выложены из камней или кирпичей. Свод очага закладывается большим количеством камней.

Обслуживание такой печи - растопка, поддержание огня приходится проводить в задымленном помещении, что вызывает определенные неудобства, кроме этого, открытые камни после окончания топки печи охлаждаются конвекционными потоками, что сокращает время сохранения температуры камней необходимой для парения.

Известна печь для бани по черному https://www.youtube.com/watch?v=IUwDFd4cVqU, которая содержит топку, выносной топливный канал. Процесс горения происходит в топке, которая находится непосредственно в парильном помещении, а закладку дров производят через топливный канал из соседнего помещения или с улицы.

Недостатком данной печи является то, что она не оснащена дверкой и нагретые камни быстро охлаждаются, тем самым сокращая время приема паро-воздушных ванн.

Известна печь компании «Волковские технологии» http://volkovpar.ru/buildinig/banya-po-chernomu.html, внутренняя часть корпуса которой выложена из шамотного кирпича, а наружная из красного кирпича. Топка печи производится из соседнего помещения через топливный канал. Потолок над печкой изолирован суперсилом и декорирован нержавейкой. Дым во время протопки проходит через камни и выходит из помещения через вентиляционную трубу с установленным на нее дымососом.

Недостатком является большая масса печи, выложенной из кирпича, нагрев которой требует значительного увеличения времени и количества дров.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату - прототипом, является теплоемкая печь-каменка периодического действия по заявке на изобретение №2007110971, F24В 1/18, опубл. 10.10.2008. Печь содержит корпус со сквозным управляемым каналом, топку с дверкой, находящейся вне парилки, поддувало, дверку выхода пара из каменки и дымоход.

Недостатком такой печи является форма решетки для укладки камней. Горизонтальное положение решетки не позволяет разместить оптимально большую массу камней. Толстый слой камней будет плохо прогреваться и повлечет за собой увеличение габаритов печи. Не значительная масса камней делает печь не эффективной. Кроме этого эффективность печи снижена за счет потери тепла через дымоход.

Задачей изобретения является повышение энергетической эффективности печи периодического действия для бани «по-черному».

Сущность изобретения заключается в том, что в банной печи периодического действия, содержащей корпус, топку с дверкой, находящейся вне парилки, топливный канал, колосниковую решетку, поддувало, отличающаяся тем, что топка выполнена в виде куполообразной каркасной металлической конструкции, поверх которой укладывают камни, корпус выполнен в виде объемной вертикально ориентированной металлической конструкции с крышкой.

На крышке выполнено отверстие с заслонкой для подачи воды на камни и выхода пара.

Отверстие с заслонкой для подачи воды на камни может быть выполнено в корпусе.

Корпус может быть выполнен любой формы.

Корпус может быть выполнен из листового металла, поверхность которого имеет высокий коэффициент отражения теплового излучения.

Дверка выполнена с использованием жаропрочного стекла.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного технического решения условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявленного объекта показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Применение открытого огня в закрытых помещениях позволяет максимально использовать теплоту горячих дымовых газов, повышая эффективность работы печи.

В предложенном устройстве наличие топки, выполненной в виде куполообразной каркасной металлической конструкции, позволяет организовать объем для укладки и горения дров. Кроме этого, данная конструкция топки позволяет дыму свободно проходить к камням, нагревая их, что повышает энергетическую эффективность печи.

Куполообразная форма топки позволяет равномерно прогреть большую массу камней, благодаря размещению их слоем оптимальным по толщине так как куполообразная форма топки позволяет достичь максимальную площадь поверхности по сравнению с другими формами при одном и том же объеме. Все эти признаки топки позволяют эффективно использовать тепловую энергию дымовых газов для нагрева камней.

Корпус печи, выполненный в виде объемной вертикально ориентированной металлической конструкции, во время топки печи эксплуатируется без крышки. Вертикальные стенки корпуса направляют дымовые газы сгорания предпочтительно вверх, не позволяя им распространяться по всему помещению сразу после выхода из печи. Отдавая тепло потолку и стенам дымовые газы остывают, опускаются и беспрепятственно распространяются по всему помещению. Внутренняя часть корпуса покрыта сажей, имеет высокую степень черноты и, нагреваясь от камней, она излучает тепло обратно камням. Это позволяет достичь более высокую температуру камней за более короткое время. Этот процесс повышает энергетическую эффективность печи.

Использование металла, поверхность которого имеет высокий коэффициент отражения теплового излучения, позволяет повысить эффективность печи. Распределение излучения имеет существенно большую долю внутрь печи потому, что закопченная внутренняя поверхность имеет существенно большую степень излучения, чем зеркальная наружная поверхность.

Размещение крышки на корпусе печи после окончания топки способствует созданию замкнутого объема. Это исключает конвекционные потоки, охлаждающие камни и тем самым увеличивает время сохранения высокой температуры камней.

Использование светопрозрачной дверки на топливном канале позволяет контролировать загрузку топки и процесс горения дров в печи, кроме этого освещать смежное с парильней помещение.

Сущность заявленного технического решения поясняется примером конкретного исполнения и чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид печи в аксонометрической проекции;

на фиг. 2 - вид печи в разрезе во время топки.

Печь периодического действия выполнена в виде жесткой пространственной конструкции и содержит выносной топливный канал 1, дверцу 2, топку 3 в виде куполообразной каркасной металлической конструкции, корпус 4, выполненный из листовой стали Aisi 439, крышку 5, люк с заслонкой 6 для подачи воды на камни, колосниковую решетку 7, поддувало 8 с возможностью регулирования подачи воздуха. Для безопасной работы печи и прохода топливного канала через стену используются теплоизолирующие материалы и теплоизолирующая конструкция (на чертеже не показана).

Печь работает следующим образом. В зависимости от объема парильного помещения, рассчитывается тепловой баланс с учетом теплотворной способности, например, березовых дров, времени комфортного пребывания в парной и тепловых потерь. В конкретном примере, по расчетам, в зависимости от количества и темпа сжигаемых дров, объем топки составляет 50 литров. Это объем куполообразной каркасной топки, в данном примере полусферы, обложенной снаружи камнями. Рассчитывая площадь поверхности полусферы и зная необходимую массу камней при их плотности 3500 кг/м³, выкладываем камни слоем толщиной 20-25 см. В данном примере используется теплоаккамулирующий камень талькохлорит. Камни укладывают таким образом, чтобы перекрывались стыки между валунами, чтобы дым изгибался, а не шел прямо. Камни держаться на корпусе топки 3 за счет сил тяжести. Предложенная форма топки позволяет нагреть большую массу камней. В примере конкретного выполнения на каркас топки выложено 500 кг камней. Укладывают внутрь топки дрова через дверцу 2, находящуюся в смежном помещении, убирают с корпуса 4 крышку 5 и поджигают дрова. Поддувалом 8 регулируют интенсивность горения и полноту сжигания газов.

Вертикальные стенки корпуса 4 направляют продукты сгорания вверх. Горячие дымовые газы, поднимаясь вверх вдоль стенок корпуса 4, распространяются по всему помещению, смешиваются с воздухом парной и удаляются любым известным способом. После прогорания основной массы дров и уменьшив поддувалом поступления приточного воздуха, достигается эффект максимального нагрева камней за счет инфракрасного излучения. После полного окончания режима горения в топке печи, удаляют остатки золы, закрывают поддувало 8, на корпус помещают крышку 5. Проветривают помещение. Для получения пара во время приема процедуры парения, приоткрывают крышку 5 или люк заслонкой 6 и подают воду на раскаленные камни.

Заявителем проведены испытания полноразмерного образца предложенной конструкции печи в бане «по-черному», которые подтвердили правильность технического решения для промышленного изготовления печей.

Таким образом, предложено техническое решение, которое позволяет повысить энергетическую эффективность печи периодического действия для бани «по-черному», обеспечивает высокий КПД и создает в парной по настоящему сбалансированный микроклимат русской бани.

Изобретение относится к области тепловой техники, а именно к бытовым печам периодического действия, и может быть использовано, в частности, для обогрева парильни бани «по-черному». Технический результат - повышение энергетической эффективности печи и КПД. Банная печь-каменка периодического действия содержит корпус, топку с дверкой, находящейся вне парилки, топливный канал, колосниковую решетку, поддувало. Топка выполнена в виде куполообразной каркасной металлической конструкции, поверх которой укладывают камни, а корпус выполнен в виде объемной вертикально ориентированной металлической конструкции с крышкой. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Банная печь-каменка периодического действия, содержащая корпус, топку с дверкой, находящейся вне парилки, топливный канал, колосниковую решетку, поддувало, отличающаяся тем, что топка выполнена в виде куполообразной каркасной металлической конструкции, поверх которой укладывают камни, а корпус выполнен в виде объемной вертикально ориентированной металлической конструкции с крышкой.

2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что на крышке выполнено отверстие с заслонкой для подачи воды на камни и выхода пара.

3. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что отверстие с заслонкой для подачи воды на камни может быть выполнено в корпусе.

4. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что корпус может быть выполнен любой формы.

5. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что корпус может быть выполнен из листового металла, поверхность которого имеет высокий коэффициент отражения теплового излучения.

6. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что дверка выполнена с использованием жаропрочного стекла.