Система крепления теплоаккумулирующей загрузки в печах Российский патент 2020 года по МПК F24B13/00 F24C15/06 F24C15/34 

Изобретение относится к области конструкции печей и строительства для аккумуляции тепла и/или экранирования ИК-излучения печами, а также декоративной облицовки.

Известно, что для увеличения тепловой аккумуляции и/или экранирования излишнего инфракрасного излучения печей применяются обкладки и облицовки печей камнями, изоляторами, и иными теплоаккумулирующими материалами. Так же обкладка и облицовка печи теплоаккумулирующими материалами экранирует сильное инфракрасное излучение от корпуса или топки печи.

Обкладки и облицовки особенно актуальны для банных печей, где теплоаккумулирующая загрузка каменки позволяет добиться тепловой инертности (накопления тепловой энергии) для парогенерации. Например, при поливании горячих камней обкладки или облицовки водой.

Часто печи имеют внешнюю каменку, образованную металлическими элементами, расположенными по периметру устройства, куда укладываются камни, обеспечивающие защиту от жесткого инфракрасного излучения и являющиеся источником так называемого «мягкого» тепла (например, патент RU182654 U1, опубл. 27.08.2018).

Проблемами имеющими место в известных уровнях техники являются деструкции корпуса каменки, элементов самой теплоаккумулирующей загрузки ввиду возникающего давления вследствие термического расширения и давления выше уложенных элементов загрузки.

При уложенных друг на друга камнях (элементах теплоаккумулирующей загрузки) их замена и обслуживание проблематична. Проблематичность заключается в необходимости полной переборки теплоаккумулирующей загрузки каменки даже в том случае, когда нужно достать и заменить треснутый камень внизу каменки.

Известна печь для бани RU (11) 180 744 (13) U1 опубл. 22.06.2018 в которой дополнительная каменка, заполненная теплоаккумулирующей загрузкой, расположена на одной боковой и/или тыльной ее поверхностях, выполненная в виде плоских прямоугольников, огражденных металлической сеткой из прутков, образующих сетчатый ящик-ограждение для закладки камней(теплоаккумулирующей загрузки).

Используемое в данном изобретении решение дополнительной каменки является наиболее близким к заявляемому и выбрано в качестве прототипа.

Общим с прототипом являются то, что теплоаккумулирующая закладка так же располагается сбоку от печи и получает тепло от нагрева корпуса печи.

Недостатками прототипа являются:

• Деструкции закладки из-за возникновение избыточного давления на загрузку и конструкции жестких прямоугольников с огражденных металлической сеткой из прутков вследствие термического расширения загрузки и жесткости металлической ограждающей конструкции

• Большие трудозатраты — для замены или чистки лежащего внизу закладки камня придётся доставать все камни из прямоугольника

• Неуниверсальность применения на иных печах

• Большая сложность конструкции при изготовлении.

Задачами на на решение которой направлена заявляемое изобретение - является получение универсальной конструкции для крепления теплоаккумулирующей загрузки на печи лишенной проблем деструкции печи, её компонент и элементов самой теплоаккумулирующей загрузки (деструкция возникает ввиду давления вследствие неравмномерного термического расширения материалов), а также упрощение конструкции и повышение простоты обслуживания.

Технический результат – обеспечение равномерной нагрузки теплоаккумулирующей загрузки при термическом расширении без избыточного давления и повышения удобства обслуживания печи, упрощение и универсальность конструкции.

Решение задач и получение технического результата заявляемым изобретением достигается за счет того, что система крепления теплоаккумулирующей загрузки в печах состоит из опор (Фиг.1, 1) прикрепленных рядами к корпусу (2) по сторонам печи, на которых свободно лежат прутки (3), а между прутками и корпусом укладывается теплоаккумулирующая загрузка(4) под собственным весом. Прутки могут быть заменены обмотанными вокруг опор проволоками, негорючими шнурами и тросами. Опоры прикрепленные рядами к корпусу печи имеют выемки или фиксаторы(5) для недопущения смещения прутков под действием давления собственного веса от теплоаккумулирующей загрузки. Изобретение может быть применено на любых сторонах печи, включая все стороны.

Опоры установленные рядами по периметру корпуса печи с выемкой под свободную укладку прутка могут быть выполнены из простого металлического болта(6) и гайки(7), приваренной или прикрепленной противоположной стороной головки к корпусу печи . Между головкой болта и накрученной гайкой оставляется расстояние под укладку по периметру прутков. болт и гайка выполняют функцию фиксатора для прутков для недопущения смещения прутков под действием давления собственного веса от теплоаккумулирующей загрузки (з.п. 2 формулы). Данный вариант реализации показан на Фиг. 1, ил. 8.

При приваривании конструкции болта к корпусу печи, для увеличения повышения прочности соединения и увеличения площади контакта головка болта прикрепляется к корпусу печи. для зажима прутка используются две гайки. Данный вариант реализации показан на Фиг. 1, ил. 9.

В случае отсутствия возможности сварки, опора из болта(6) может быть закреплена в отверстии корпуса печи (2) с помощью гайки(7). Данный вариант реализации показан на Фиг. 1, ил. 10.

Другой вариант изготовления опор - листовой металл, порезанный прямоугольниками с небольшой выямкой на краю для укладки прутка.

Данный вариант реализации показан на Фиг. 1, ил. 11.

В кирпичных печах возможен выпуск угловых кирпичей с фасками для последующей укладки прутков и теплоаккумулирующей загрузки. Так же в кирпичных печах возможно применение металлических опор, по схемам описанным выше.

Прутки могут быть выполнены из арматуры, согнутой в углах или сваренной по углам в случае использования системы на нескольких смежных сторонах печи. Высота между рядами определяется желаемой фракцией используемой теплоаккумулирующей загрузки (камней), а горизонтальное расстояние между опорами и их количество определяется жесткостью конструкции. Так, например, при использовании системы крепления камней на трёх смежных сторонах прямоугольной печи (Фиг. 2, 2) на ряд может использоваться пять опор(1): две по углам боковых сторон, одна на тыльной (серединной) стороне, при использовании единого П-образного прутка (3) на ряд. Пример реализации авторами системы крепления теплоаккумулирующей загрузки на трёх смежных сторонах прямоугольной печи без теплоаккумулирующей загрузки изображены на фиг. 3. На фиг. 3 видны компоненты системы крепления в виде опор (фиг.3, 1) прикрепленных к корпусу печи (2) рядами из листового металла с выямкой под прутки (5), и металлические прутки (3) уложенные в выямки опор (5). В примере реализации при небольших габаритах прямоугольной печи, на ряд используется и достаточно четыре опоры(1) : две на тыльной (серединной) стороне, по одной на боковых сторонах печи при использовании единого П-образного прутка на ряд (3).

Пруток возможно заменить на натянутый шнур, или проволку, натянутую порядно на опоры.

Показанные множественные варианты изготовления позволяют просто изготовить изобретение различными вариантами, даже в домашних условиях без использования сварки.

Закладка теплоакумулирующей загрузки происходит порядно, прислоняя элемент закладки плотно к корпусу максимально плоской стороной. Прижим элемента закладки к корпусу печи достигается за счет собственного веса элемента и упором между корпусом и прутком. Прижим под собственным весом максимально плоской стороной элемента закладки к горячему корпусу печи дает более плотный и больший контакт уложенного камня с нагретым корпусом печи, что позволяет теплоаккумулирующей закладки произвести лучший теплосъем от нагретой поверхности печи.

Положение камня не сбивается и не меняется под загрузкой и давлением укладываемых выше камней, за счёт того, что камни укладываются независимыми друг от друга рядами. Это позволяет как обслуживать, так и укладывать элементы теплоаккумулирующей загрузки вне зависимости

При предложенной укладке камней сохраняется возможность замены любого камня в любом ряду без разборки и доставания всех имеющихся других камней.

Камни, уложенные в свободно лежащие прутки, не имеют нагрузки приводящей к преждевременной деструкции вследствие термического расширения закладки из-за подвижности свободно уложенных прутков.

Закладка теплоаккумулирующей загрузки в реализованную авторами печь отображенную на фиг. 3 изображена на фиг. 4, где в качестве теплоаккумулирующей загрузки (Фиг. 4, 4). Корпус печи (2) практически скрыт за теплоаккумулирующей загрузкой. Видимыми элементами остались опоры (1) прикрепленных к корпусу печи (2) рядами из листового металла с выемкой под прутки (5) и металлические прутки (3) уложенные в выемки опор (5).

Новым в заявляемом изобретении является конструкция крепления теплоаккумулирующей загрузки к печам состоящая из свободно уложенной порядно под собственным весом теплоаккумулирующей загрузки прислоняющейся к корпусу печи между прутком свободно лежащем на опорах на расстоянии от корпуса печи и корпусом печи .

Заявляемое изобретение позволяет продлить срок жизни теплоаккумулирующей загрузки ввиду отсутствия излишнего давления/зажатости при термическом расширении, повысить удобство очистки и обслуживания каменки. Благодаря вариативности исполнения изобретения оно является универсальным, т.е. применимо для различных конструкций печей. А небольшое количество элементов (опора и пруток) которые можно изготовить различными вариантами без использования специальной техники позволяют просто изготовить изобретение различными вариантами, даже в домашних условиях, что является подтверждением простоты конструкции и простоты изготовления.

Авторами изготовлены прототипы, показавшие положительные результаты при испытаниях.

Изобретение относится к конструкции печей и строительства для аккумуляции тепла и/или экранирования ИК-излучения печами, а также декоративной облицовки. Технический результат – обеспечение равномерной нагрузки теплоаккумулирующей загрузки при термическом расширении без избыточного давления и повышения удобства обслуживания печи, упрощение и универсальность конструкции. Система крепления теплоаккумулирующей загрузки в печах характеризуется расположением теплоаккумулирующей загрузки на боковых и/или тыльных поверхностях печи и её элементов и состоит из опор, прикрепленных рядами к корпусу по сторонам печи, на которых свободно лежат прутки или обмотаны негорючие шнуры, тросы, проволоки. В расстояние между прутками, обмотанными негорючими шнурами, тросами или проволоками и корпусом печи укладывается теплоаккумулирующая загрузка размером большим, чем это расстояние минимум в одном сечении. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система крепления теплоаккумулирующей загрузки в печах, характеризующаяся расположением теплоаккумулирующей загрузки на боковых и/или тыльных поверхностях печи и её элементов, отличающаяся тем, что состоит из опор, прикрепленных рядами к корпусу по сторонам печи, на которых свободно лежат прутки или обмотаны негорючие шнуры, тросы, проволоки, в расстояние между которыми и корпусом печи укладывается теплоаккумулирующая загрузка размером большим, чем это расстояние минимум в одном сечении.

2. Система крепления теплоаккумулирующей загрузки по п. 1 характеризуется тем, что опоры, прикрепленные к корпусу печи рядами, имеют выемки или фиксаторы.