ПЕЧЬ С ПОНИЖЕННЫМ ДЫМООБРАЗОВАНИЕМ Российский патент 2024 года по МПК F23N3/00 F23B60/00 

Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива и бытовым печам с регулировкой подвода воздуха, тяги или дымовых газов [F23N3/00, F23M9/00, F23L1/00, F24B5/00, F24B5/02, F24B5/04].

Из уровня техники известна ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ПЕЧЬ [CN111878885 (А), опубл.: 03.11.2020], содержащая под, в котором отливка расположена в верхней части пода, а камера для газификации воздуха расположена снаружи отливки; и печь с теплым воздухом дополнительно содержит вентилятор, в котором воздухозаборник сообщен с внутренней стороной вентилятора, а воздухозаборник сообщен с камерой горячего воздуха через канал для впуска воздуха. Вентилятор ускоряет циркуляцию воздуха и скорость воздухообмена, так что достигается конвекционный нагрев воздуха; тепловое излучение и рассеивание тепла объединяются, и два режима нагрева сочетаются друг с другом, так что увеличивается площадь нагрева и ускоряется скорость нагрева; отверстия для впуска воздуха в заслонку, сообщающиеся с камерой газификации, выполнены снаружи пода, а канал для впуска воздуха в корпус печи сообщен с внешней стороной пода; и в поде используются отверстия для впуска воздуха в заслонку или канал для впуска воздуха в корпус печи для вторичного распределения кислорода после вторичного распределения кислорода, снова осуществляется достаточное сгорание, в процессе горения не выделяется черный дым, и выбросы достигают нормы.

Так же известна ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ БЕЗДЫМНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ [CN101113815 (А), опубл.: 30.01.2008], которая содержит: корпус печи, загрузочное отверстие, расположенное на стенке корпуса печи, отверстие для выпуска золы и отверстие для выпуска дыма; корпус печи соединен с вентиляционным коробом с вентилятором, группа вентиляционных каналов равномерно распределена по периферийной линии стенки корпуса печи, и один конец вентиляционных каналов сообщен с вентиляционным коробом; каждый ветровой канал соединен с вентиляционным коробом, внутри снабжен группой вентиляционных отверстий, сообщенных с полостью печи.

Наиболее близким по технической сущности является КОТЕЛ БЕЗДЫМНОГО СГОРАНИЯ [CN208720261 (U), опубл.: 09.04.2019], котел бездымного сгорания, включающий корпус котла и топку, топка оборудована внутри корпуса котла, начиная с последней и заканчивая смесительной камерой, входом для топлива, заливным отверстием для воды и выпуском зольных остатков вниз в надлежащем порядке на боковой стенке корпуса котла с одной стороны, и смесительной камерой и стационарным соединением корпуса котла, заливным отверстием для воды и стационарным соединением корпуса котла, выпуском зольных остатков и стационарным соединением корпуса котла, топка включает в себя корпус топки и воздухораспределительный контур, а также воздухораспределительный контур. Круг оборудован в нижней части корпуса печи, и вход для топлива проходит через корпус котла, а корпус печи неподвижно сообщен, полезная модель раскрывает полезный эффект, который достигается следующим образом: полезная модель относится к котлу бездымного сгорания, который подает кислород через первую трубу клубневого сгорания, которая устанавливается в печи, обеспечивает сжигание кислорода в печи, поскольку горение является обильным, и повышается тепловая эффективность котла, в процессе сжигания кислорода в топке повышается второе распределение воздуха через последнюю топочную дверцу, присоединяется дополнительный кислород, При последующем сжигании в камере печи образуется дым и пыль, что обеспечивает бездымность, небольшое количество загрязнений и полную защиту окружающей среды.

Недостатками аналогов и основной технической проблемой прототипа является повышенное загрязнение окружающей среды, обусловленное неполным сгоранием топлива, а также низкая надежность причиной которой является сложность конструкции, обусловленная наличием дополнительного электромеханического устройства обеспечивающего приток воздуха.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в снижении загрязнения окружающей среды, путем более полного сжигания топлива.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что печь с пониженным дымообразованием, содержащая основание, внешние стены, выполненные из негорючего материала, которыми сформирована поддувальная камера, в торцевой части которой выполнено поддувальное окно, снаружи которого смонтирована поддувальная дверь, вверху поддувальной камеры смонтирован колосник, поверх которого сформирована топочная камера, в торцевой части которой выполнено топочное окно, снаружи которого смонтирована топочная дверь, в верхней части топочной камеры сформирован топочный свод с отверстием, по периметру которого сформирован средний дымоход, поверх которого сформирована дожигательная камера в торцевой части которой выполнено дожигательное окно, снаружи которого смонтирована дожигательная дверь, в верхней части дожигательной камеры сформирован дожигательный свод с отверстием, по периметру которого сформирован верхний дымоход, площадь проема поддувального окна, не меньше площади проема среднего дымохода, площадь проема среднего дымохода не более 2/3 площади проема верхнего дымохода, горизонтальные проекции поддувальной, топочной и дожигательной камер одинаковы, объем дожигательной камеры не менее 2/3 объема топочной камеры, площадь проема дожигательного окна, не менее 1/3 площади проема поддувального окна.

В частности, внешние стены выполнены из кирпича.

В частности, внешние стены, выполненные из металлического сплава с температурой плавления не ниже 1500 градусов Цельсия.

В частности, колосник представляет собой решетку, выполненную из металлического сплава с температурой плавления не ниже 2000 градусов Цельсия.

В частности, поддувальная, топочная и дожигательная камеры выполнены в форме прямых цилиндров.

В частности, поддувальная, топочная и дожигательная камеры выполнены в форме прямых эллиптических цилиндров.

В частности, поддувальная, топочная и дожигательная камеры выполнены в форме прямых призм.

В частности, в проеме поддувального окна смонтирован приточный вентилятор.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показана печь с пониженным дымообразованием в профильной проекции.

На фиг.2 показана печь с пониженным дымообразованием во фронтальной проекции.

На фигурах обозначено: 1 - основание; 2 - внешние стены; 3 - поддувальная камера; 4 - поддувальное окно; 5 - поддувальная дверь; 6 - топочная камера; 7 - топочное окно; 8 - топочная дверь; 9 - колосник; 10 - топочный свод; 11 - средний дымоход; 12 - дожигательная камера, 13 - дожигательное окно; 14 - дожигательная дверь; 15 - дожигательный свод; 16 - верхний дымоход; 17 - искрогаситель.

Осуществление изобретения.

Печь с пониженным дымообразованием представляет собой объемную полую конструкцию содержащую основание 1 и внешние стены 2, выполненные из прочного негорючего материала (например, кирпич). Сверху основания 1, внешними стенами 2 сформирована поддувальная камера 3, представляющая собой, например прямоугольный параллелепипед. В передней торцевой части поддувальной камеры 3 смонтировано поддувальное окно 4, выполненное с возможностью поступления через его проем воздуха в поддувальную камеру 3 и возможностью извлечения через его проем из поддувальной камеры 3 несгоревших остатков твердого топлива. В одном из вариантов реализации в проеме поддувального окна 4 смонтирован приточный вентилятор (на фигурах не показан) с возможностью дополнительного притока воздуха в поддувальную камеру 3. Снаружи поддувального окна 4, на внешней стене 2, смонтирована поддувальная дверь 5, выполненная с возможностью закрытия поддувального окна 4. Сверху поддувальной камеры 3, внешними стенами 2 сформирована топочная камера 6, представляющая собой, например прямоугольный параллелепипед. В передней торцевой части топочной камеры 6 смонтировано топочное окно 7, выполненное с возможностью подачи через его проем твердого топлива в топочную камеру 6. Снаружи топочного окна 7, на внешней стене 2, смонтирована топочная дверь 8, выполненная с возможностью закрытия топочная окна 7. Пространство между поддувальной камерой 3 и топочной камерой 6, разделено колосником 9, представляющего собой прямоугольную решетку выполненную из металлического сплава (например, чугуна). Колосник 9 выполнен с возможностью размещения на нем твердого топлива помещаемого в топочную камеру 6 и возможностью прохождения сквозь него воздуха из поддувальной камеры 3 в топочную камеру 6. В верху топочной камеры 6, внешними стенами 2, сформирован топочный свод 10 в средней части которого сформировано отверстие, по периметру которого внешними стенами 2 сформирован средний дымоход 11. Поверх среднего дымохода 11 сформирована дожигательная камера 12, представляющая собой, например прямоугольный параллелепипед. В передней торцевой части дожигательной камеры 12 смонтировано дожигательное окно 13, выполненное с возможностью поступления через его проем воздуха в дожигательную камеру 12. Снаружи дожигательного окна 13, на внешней стене 2, смонтирована дожигательная дверь 14, выполненная с возможностью закрытия дожигательного окна 13. В верхней части дожигательной камеры 12, внешними стенами 2, сформирован дожигательный свод 15, в средней части которого сформировано отверстие, по периметру которого внешними стенами 2 сформирован верхний дымоход 16. Над верхним проемом верхнего дымохода 16 смонтирован искрогаситель 17.

Площадь проема поддувального окна 4, не меньше площади проема среднего дымохода 11.

Площадь проема среднего дымохода 11 составляет не более 2/3 от площади проема верхнего дымохода 16.

Горизонтальные проекции поддувальной, топочной и дожигательной камер одинаковы.

Объем дожигательной камеры 12 составляет не менее 2/3 от объема топочной камеры 6.

Площадь проема дожигательного окна 13, не менее 1/3 от площади проема поддувального окна 4.

Печь с пониженным дымообразованием работает следующим образом.

В топочную камеру 6 через топочное окно 7 помещают твердое топливо (на фигурах не показано), например дрова, и разжигают его любым известным способом, после чего закрывают топочное окно 7. При этом дожигательное окно 13 закрыто, а поддувальное окно 4 открыто, в результате разницы атмосферного давления между верхним проемом верхнего дымохода 16 и проемом поддувального окна 4 возникает естественная тяга образующая поток воздуха (на фигурах не показан), проходящий последовательно через проем поддувального окна 4, далее через поддувальную камеру 3, далее через колосник 9, далее через топочную камеру 6 и находящееся в ней топливо (на фигурах не показано), далее через средний дымоход 11, далее через дожигательную камеру 12, далее через верхний дымоход 16, далее в атмосферу. Поток воздуха (на фигурах не показан), содержащий кислород, проходя через горящее твердое топливо (на фигурах не показано), поддерживает его горение.

Когда объем воздуха (кислорода), поступающего топочную камеру 6 через топочное окно 7, недостаточен для своевременного полного сгорания твердого топлива (на фигурах не показано) размещенного в топочной камере 6, то часть несгоревшего топлива вместе с потоком воздуха проходит через средний дымоход 11, далее через дожигательную камеру 12, далее через верхний дымоход 16 и далее в атмосферу, образуя при этом дым.

В этом случает, приоткрывают дожигательную дверь 14, за счет того что площадь проема среднего дымохода 11 меньше площади проема верхнего дымохода 16, через дожигательное окно 13 обеспечивают приток в дожигательную камеру дополнительного объема воздуха (кислорода), благодаря которому сгорает часть топлива, не сгоревшая в топочной камере 6. Таким образом обеспечивается более полное сгорание топлива, и уменьшение количества дыма поступающего в атмосферу.

Также заявляемое техническое решение обладает большей надежностью, чем прототип, так как не содержит электромеханических средств для нагнетания воздуха в топочную камеру 6.

В ходе проведенных в 2023 году натурных испытаний были изготовлены и протестированы прототип и тринадцать экземпляров заявленного устройства с различными соотношениями конструктивных элементов.

В тестируемых экземплярах загружался и сжигался одинаковый объем одинакового топлива (5 кг березовых дров), с одинаковой периодичностью и длительностью проводились замеры содержания твердых частиц на выходе из верхнего дымохода. Параметры конструктивных элементов, применяемые в тестируемых экземплярах, и результаты тестирования приведены в таблице 1.

Из результатов испытаний, представленных в таблицы 1 видно, что:

- если площадь проема поддувального окна, меньше площади проема среднего дымохода (экз.2), то концентрация твердых частиц на выходе из верхнего дымохода такая же, как у прототипа;

- если площадь проема среднего дымохода больше 2/3 площади проема верхнего дымохода (экз.5), то концентрация твердых частиц на выходе из верхнего дымохода больше, чему у прототипа;

- если объем дожигательной камеры меньше 2/3 объема топочной камеры (экз.8), то концентрация твердых частиц на выходе из верхнего дымохода больше, чему у прототипа;

- если площадь проема дожигательного окна меньше 1/3 площади проема поддувального окна (экз.11), то концентрация твердых частиц на выходе из верхнего дымохода больше, чему у прототипа.

Таким образом, видно, что у экземпляров, в которых параметры не соответствуют установленным диапазонам (экз. 2, 5, 8, 11), на выходе из верхнего дымохода регистрировалась концентрация твердых частиц равная или большая, чем у прототипа, а у экземпляров, в которых параметры соответствуют установленным диапазонам (экз. 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 12, 13), концентрация твердых частиц на выходе из верхнего дымохода ниже, чем у прототипа, что соответствует заявленному техническому результату.

Несмотря на то, что техническое решение было подробно описано с целью иллюстрации на основе вариантов осуществления, которые в настоящий момент считаются наиболее практичными и предпочтительными, следует понимать, что подобные детали служат исключительно указанной цели, при этом изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, а охватывает эквивалентные варианты соотношений конструктивных элементов, не выходящие за рамки объема притязаний формулы изобретения. Например, следует понимать, что изобретение предполагает, что, насколько это возможно, один или более признаков любого варианта осуществления могут быть объединены с одним или более признаками любого другого варианта осуществления.

Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива и бытовым печам с регулировкой подвода воздуха, тяги или дымовых газов. Печь с пониженным дымообразованием содержит основание, внешние стены, выполненные из негорючего материала. Стенами сформирована поддувальная камера, в торцевой части которой выполнено поддувальное окно, снаружи которого смонтирована поддувальная дверь. Вверху поддувальной камеры смонтирован колосник, поверх которого сформирована топочная камера, в торцевой части которой выполнено топочное окно, снаружи которого смонтирована топочная дверь. В верхней части топочной камеры сформирован топочный свод с отверстием, по периметру которого сформирован средний дымоход, поверх которого сформирована дожигательная камера. В торцевой части дожигательной камеры выполнено дожигательное окно, снаружи которого смонтирована дожигательная дверь. В верхней части дожигательной камеры сформирован дожигательный свод с отверстием, по периметру которого сформирован верхний дымоход. Площадь проема поддувального окна не меньше площади проема среднего дымохода. Площадь проема среднего дымохода не более 2/3 площади проема верхнего дымохода. Горизонтальные проекции поддувальной, топочной и дожигательной камер одинаковы, объем дожигательной камеры не менее 2/3 объема топочной камеры, площадь проема дожигательного окна не менее 1/3 площади проема поддувального окна. 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Печь с пониженным дымообразованием, содержащая основание, внешние стены, выполненные из негорючего материала, которыми сформирована поддувальная камера, в торцевой части которой выполнено поддувальное окно, снаружи которого смонтирована поддувальная дверь, вверху поддувальной камеры смонтирован колосник, поверх которого сформирована топочная камера, в торцевой части которой выполнено топочное окно, снаружи которого смонтирована топочная дверь, в верхней части топочной камеры сформирован топочный свод с отверстием, по периметру которого сформирован средний дымоход, поверх которого сформирована дожигательная камера, в торцевой части которой выполнено дожигательное окно, снаружи которого смонтирована дожигательная дверь, в верхней части дожигательной камеры сформирован дожигательный свод с отверстием, по периметру которого сформирован верхний дымоход, площадь проема поддувального окна не меньше площади проема среднего дымохода, площадь проема среднего дымохода не более 2/3 площади проема верхнего дымохода, горизонтальные проекции поддувальной, топочной и дожигательной камер одинаковы, объем дожигательной камеры не менее 2/3 объема топочной камеры, площадь проема дожигательного окна не менее 1/3 площади проема поддувального окна.

2. Печь с пониженным дымообразованием по п.1, отличающаяся тем, что внешние стены выполнены из кирпича.

3. Печь с пониженным дымообразованием по п.1, отличающаяся тем, что внешние стены выполнены из металлического сплава с температурой плавления не ниже 1500 градусов Цельсия.

4. Печь с пониженным дымообразованием по п.1, отличающаяся тем, что колосник представляет собой решетку, выполненную из металлического сплава с температурой плавления не ниже 2000 градусов Цельсия.

5. Печь с пониженным дымообразованием по п.1, отличающаяся тем, что поддувальная, топочная и дожигательная камеры выполнены в форме прямых цилиндров.

6. Печь с пониженным дымообразованием по п.1, отличающаяся тем, что поддувальная, топочная и дожигательная камеры выполнены в форме прямых эллиптических цилиндров.

7. Печь с пониженным дымообразованием по п.1, отличающаяся тем, что поддувальная, топочная и дожигательная камеры выполнены в форме прямых призм.

8. Печь с пониженным дымообразованием по п.1, отличающаяся тем, что в проеме поддувального окна смонтирован приточный вентилятор.