ПЕЧЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ Российский патент 2024 года по МПК F24C7/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Устройство относится к области электротехники, в частности, к конструкции электронагревательного устройства, предназначенного для отопления и парообразования, и может быть использовано для оборудования бань и саун.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна печь-термос Helo RONDO, URL: https://helo-its.ru/content/helo-rondo (дата обращения 24.11.23), состоящая из теплоизолированных корпуса и крышки, трубчатого электронагревателя (ТЭНа) внутри корпуса, датчика температуры (термопары). Тепло аккумулируется камнями, которые свободно уложены между ТЭНами и выдерживают высокую температуру, генерируя пар при попадании на них воды, URL: https://helo-its.ru/content/kamni (дата обращения 24.11.23). Принцип работы заключается в прогреве теплоаккумулирующих материалов с помощью нагревательных элементов, при этом воздух в парной прогревается за счет конвекции воздуха через теплоаккумулирующий материал. Регулировка температуры непосредственно в парной происходит за счет внутренней каменки путем открытия/закрытия крышки корпуса, при этом температура теплоаккумулирующего материала снижается, что приводит к уменьшению объема получаемого пара.

За ближайший аналог взято устройство «Печь электрическая» (патент RU2792382C1), представляющим собой каркасную конструкцию с металлическим корпусом, в крышку которого вмонтирована чаша наружной декоративной каменки и конвекционная решетка, через которую поступает горячий воздух в помещение. Внутри каркасной конструкции с металлическим корпусом установлен модуль закрытой каменки с теплоаккумулирующими элементами для создания мелкодисперсного пара и, расположенный под ним, конвекторный нагреватель. Внутри закрытой каменки расположена конструкция из профильных труб с рядом отверстий для подачи воды на теплоаккумулирующие элементы. К задней стенке корпуса устройства примыкает короб конвекционного канала, заходящий верхней своей частью под конвекционную решетку крышки устройства. Внутри конвекторного нагревателя установлены несколько нагревательных спиралей, которые через закрепленный снаружи на каркасной конструкции клеммный модуль соединяются с выносным блоком электронного управления в виде панели, в котором расположено устройство вывода информации, релейные блоки управления температурой. К клеммному модулю также подсоединены нагревательные элементы и термопарный датчик температуры, расположенный в закрытой каменке, датчик температуры воздуха, расположенный в помещении парной. Через выносной блок управления можно настроить температуру воздуха в помещении парной и температуру в закрытой каменке.

Неверная настройка температуры воздуха в закрытой каменке (причина - влияние человеческого фактора: указывают слишком низкую или слишком высокую температуру) приводит к тому, что, зачастую, заданной температуры в закрытой каменке недостаточно или избыточно для получения мелкодисперсного пара хорошего качества. При выходе из строя нагревательных спиралей конвекторного нагревателя, для осуществления замены, необходимо производить сложный демонтаж конвекторного нагревателя, что усложняет обслуживание электрокаменки; конструкция из профильных труб с рядом отверстий для подачи воды в закрытую каменку занимает много места, отверстия в ней с течением времени забиваются при использовании жесткой воды, что снижает время на высокотемпературный прогрев теплоаккумулирующих элементов, и требует периодического разбора конструкции устройства, извлечения теплоаккумулирующих элементов и очистки отверстий. Все вместе взятое приводит к тому, что обеспечение высокотемпературного прогрева теплоаккумулирующих элементов закрытой каменки при одновременном поддержании конвектором температуры воздуха в парильном помещении для получения наилучшего режима парообразования усложняется.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является улучшение потребительских свойств устройства за счет обеспечения высокотемпературного прогрева теплоаккумулирующих элементов закрытой каменки при одновременном поддержании конвектором постоянной требуемой температуры воздуха в парильном помещении для получения наилучшего режима парообразования.

Технический результат - создание конструкции устройства, обеспечивающей стабильный высокотемпературный режим нагрева теплоаккумулирующих элементов закрытой каменки при одновременном поддержании конвектором устройства постоянной требуемой температуры воздуха в парильном помещении для получения наилучшего режима парообразования.

Результат достигается заявленным устройством, состоящим из блока конвекции с внешними нагревательными спиралями и основания устройства, выполненных в виде вертикально-ориентированных цилиндров, закрытых снаружи кожухом и крышкой каменки сверху. Внутри блока конвекции расположен с воздушным зазором модуль закрытой каменки с нагревательным элементом и датчиком температуры внутри.

Кожух устройства выполнен в виде цилиндра, изготовленного из теплоизоляционной смеси с нанесенным на него декоративным рисунком, и закрепленного в круговом пазу основания устройства. Кожух защищает устройство от инфракрасного излучения и механических повреждений.

Основание устройства имеет форму закрытого цилиндра, на верхней площадке которого закреплены четыре уголка, с помощью которых на нее сверху крепится блок конвекции с модулем закрытой каменки.

В нижней части основания устройства выполнено отверстие для обеспечения притока холодного воздуха внутрь основания устройства. На верхней поверхности основания устройства, по периметру, расположены продольные вырезы в несколько рядов, для подачи холодного воздуха внутрь устройства к нагревательным спиралям блока конвекции.

Снизу, на основании блока конвекции закреплен блок электронного управления, а сама панель управления закреплена в отверстии на боковой стенке устройства. По периметру основания устройства расположены четыре винтовые ножки, высотой не менее 20 мм для обеспечения поступления достаточного объема холодного воздуха в блок конвекции.

К блоку управления подсоединен датчик температуры воздуха в парном помещении и датчик температуры, установленный в модуле закрытой каменки. Когда температура закрытой каменки доходит до отметки +510°С, нагрев автоматически прекращается. Экспериментальным путем было установлено, что такая температура является наилучшей для получения качественного мелкодисперсного пара.

Модуль закрытой каменки, представляет собой закрытый цилиндр из металлического листа толщиной 1 мм, дно цилиндра выполнено из листа толщиной 3 мм, при этом диаметр дна больше диаметра цилиндра. По периметру дна приварена вертикальная полоска металла, служащая направляющей для внешней поверхности блока конвекции и обеспечивающая фиксированный воздушный зазор между закрытой каменкой и блоком конвекции.

На дне модуля закрытой каменки установлен нагревательный элемент мощностью 1,5 кВт, вокруг которого уложен теплоаккумулирующий материал, и датчик температуры закрытой каменки.

Блок конвекции представляет собой цилиндр из металлического листа толщиной 1 мм. По внешнему диаметру цилиндра блока конвекции расположены не менее восьми гребенчатых изоляторов, выполненные из электро- и теплоизоляционного материала, которые закреплены на стенке цилиндра при помощи вертикальных уголков. Вокруг цилиндра блока конвекции намотаны, одна за другой токопроводящие спирали, количество которых зависит от размера площади парного помещения.

Воздушный зазор между цилиндром блока конвекции и модулем закрытой каменки составляет не менее 25 мм, сверху, между ними, зазор закрыт плоским ободом. Тем самым обеспечивается эффект «термоса», позволяющий удерживать заданный в закрытой каменке температурный режим и обеспечивать получение качественного мелкодисперсного пара в парильном помещении.

Сверху устройства размещена крышка каменки, состоящая из чаши наружной каменки, представляющей собой заливную конусную воронку с выступающим по центру и приваренным изнутри патрубком с плоской круглой внешней поверхностью, на которой располагается сопло, закрывающее овальные продолговатые отверстия, служащие для выхода мелкодисперсного пара.

По внешней окружности крышки каменки имеется узкая горизонтальная площадка, ниже ее, с внешней стороны воронки, с помощью уголков, дополнительно приварены по кругу два ребра, которые служат для выхода теплого воздуха из устройства в парное помещение и образуют визуально, совместно с верхней площадкой, декоративную решетку.

Чаша крышки каменки служит емкостью для декоративных камней и подачи воды в закрытую каменку. Патрубок крышки каменки снаружи имеет равномерно распределенные отверстия по его окружности для подачи воды во внутреннюю каменку, сам патрубок входит в закрытую каменку на 60-70 мм и имеет снизу распределитель воды, в виде приваренного к патрубку сужающегося книзу конуса с равномерно распределенными отверстиями на нем. Вода через отверстия в патрубке и распределителя воды попадает внутрь закрытой каменки и распределяется по теплоаккумулирующему материалу, при этом основная часть воды попадает в центр закрытой каменки, на максимально разогретый теплоаккумулирующий материал, что обеспечивает получения большого объема мелкодисперсного пара.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность технического решения поясняется следующими чертежами.

Фиг.1 - Общий вид устройства без кожуха

Фиг.2 - Общий вид устройства с кожухом

Фиг.3 - Блок конвекции

Фиг.4 - Модуль закрытой каменки

Фиг.5 - Крышка каменки

Фиг.6 - Вид снизу устройства

Как показано на фиг.1, устройство представляет собой конструкцию, состоящую из блока конвекции 1 с внешними нагревательными спиралями 2 и основания устройства 3, выполненных в виде вертикально-ориентированных цилиндров, закрытых снаружи как показано на фиг.2 кожухом 4 и крышкой 5 каменки 6. Внутри блока конвекции 1 расположен с воздушным зазором не менее 25 мм модуль закрытой каменки 6 (фиг.1, фиг. 4) с нагревательным элементом 7 (фиг.4) и датчиком температуры 8 (фиг.4) внутри. Сверху зазор закрыт плоским ободом 9. Основание устройства 3 имеет форму закрытого цилиндра, на верхней площадке которого закреплены четыре уголка 10, с помощью которых на нее сверху крепится модуль закрытой каменки 6. На верхней поверхности основания устройства 3, по периметру, расположены продольные вырезы 11 в несколько рядов, для подачи холодного воздуха внутрь устройства к нагревательным спиралям 2 блока конвекции 1. На боковой стенке основания устройства 3 закреплена в отверстии панель управления 12.

Как показано на фиг.2, кожух устройства 4 выполнен в виде цилиндра, изготовленного из теплоизоляционной смеси с нанесенным на него декоративным рисунком, и закрепленного в круговом пазу основания устройства 3 (фиг.1) с вырезом для панели управления 12.

Как показано на фиг.3 блок конвекции 1 (фиг.1) представляет собой цилиндр из металлического листа толщиной 1 мм. По внешнему диаметру цилиндра блока конвекции 1 расположены не менее восьми гребенчатых изоляторов 13, выполненные из электро- и теплоизоляционного материала, которые закреплены на стенке цилиндра при помощи вертикальных уголков 14. Вокруг цилиндра блока конвекции 1 намотаны, одна за другой, нагревательные спирали 2.

Как показано на фиг. 4, модуль закрытой каменки 6 (фиг.1) представляет собой цилиндр из металлического листа, при этом диаметр дна больше диаметра цилиндра. По периметру дна приварена вертикальная полоска металла 15, служащая направляющей для блока конвекции 1 (фиг.1, фиг.2). На дне модуля закрытой каменки 6 установлен нагревательный элемент 7 мощностью 1,5 кВт, вокруг которого укладывается при работе устройства теплоаккумулирующий материал, и датчик температуры 8 закрытой каменки.

Как показано на фиг. 5, крышка каменки (фиг.2) состоит из чаши наружной каменки 16, представляющей собой заливную конусную воронку с выступающим по центру и приваренным изнутри патрубком 17 с плоской круглой внешней поверхностью, на которой располагается сопло 18, закрывающее овальные продолговатые отверстия (прорези), служащие для выхода мелкодисперсного пара для выхода пара. По внешней окружности крышки 5 каменки имеется узкая горизонтальная площадка 19, ниже ее, с внешней стороны воронки, с помощью уголков 20, дополнительно приварены по кругу два ребра 21 для выхода теплого воздуха из устройства. Патрубок 17 крышки 5 каменки снаружи имеет равномерно распределенные отверстия по его окружности для подачи воды во внутреннюю закрытую каменку, сам патрубок 17 входит в закрытую каменку 16 на 60-70 мм и имеет снизу распределитель воды 22, в виде приваренного к патрубку сужающегося книзу конуса с равномерно распределенными отверстиями на нем. Чаша крышки каменки 6 служит емкостью для декоративных камней и подачи воды в закрытую каменку на теплоаккумулирующий материал для получения мелкодисперсного пара.

Как показано на фиг.6, в нижней части основания устройства 3 (фиг.1) выполнено отверстие 23 для обеспечения притока холодного воздуха внутрь устройства, на основании блока конвекции 1 снизу закреплен электронный блок управления 24. К блоку управления 24 подсоединен внешний датчик температуры воздуха в парном помещении 25 (фиг.2). По периметру основания устройства расположены четыре винтовые ножки 26, высотой не менее 20 мм.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство работает следующим образом. Устройство устанавливают в парильное помещение. Внутренне пространство модуля закрытой каменки 6 и чаша крышки каменки 6 заполняются теплоаккумулирующим материалом.

С помощью панели управления 12 задается температура воздуха в парном помещении, одновременно автоматически задается фиксированная температура воздуха в модуле закрытой каменки 6 в +510°С и подается питание на токопроводящие спирали 2 блока конвекции 1 и нагревательный элемент 7 модуля закрытой каменки 6.

Конструкция устройства позволяет обеспечивать независимый нагрев помещения при фиксированной температуре закрытой каменки 6 до нужной температуры следующим образом. Наружный воздух, проходя через отверстие 23 в основании устройства 3 и затем через продольные отверстия 11 на верхней площадке основания устройства 3, поступает в блок конвекции 1, где нагревается за счет нагретых токопроводящих спиралей 2 и, уже горячим, через решетку крышки 5 каменки 6, образованную ребрами 19 и 21 устройства, поступает в парное помещение.

Температура нагрева воздуха в блоке конвекции 1 может достигать температуры +200°С. Как только температура воздуха в помещение нагреется до требуемой в парильном помещении, что, как правило, составляет не более 110°С, датчик температуры помещения 25 подает сигнал на блок управления 24 и отключается нагрев токопроводящих спиралей 2 блока конвекции 1.

Для получения мелкодисперсного пара воду подают в чашу каменки 16, вода через верхние отверстия в наружной части патрубка 17 чаши каменки 16 попадает в распределитель воды 22, через отверстия которого поступает на теплоаккумулирующий материал непосредственно в центр модуля закрытой каменки 6 устройства.

Благодаря воздушному зазору между цилиндром блока конвекции 1 и модулем закрытой каменки 6, который составляет не менее 25 мм, плотному закрытию зазора сверху плоским ободом 9 обеспечивается эффект «термоса», позволяющий удерживать заданный в закрытой каменке температурный режим и обеспечивать получение качественного мелкодисперсного пара в парильном помещении.

Вода, попадая на разогретые до высокой температуры теплоаккумулирующие элементы закрытой каменки 6, взрывается с характерным хлопком. За счет высокой температуры нагревания теплоаккумулирующих элементов закрытой каменки 6 водяные частицы становятся все более мелкими и образуется, так называемый, легкий, мелкодисперсный пар. Мелкодисперсный пар, находясь под давлением внутри модуля закрытой каменки 6 с большой скоростью вылетает через продольные отверстия сопла 18, расположенного на патрубке 17.

Конструкции устройства позволяет обеспечивать стабильный высокотемпературный режим нагрева теплоаккумулирующих элементов закрытой каменки при одновременном поддержании блоком конвекции устройства постоянной требуемой температуры воздуха в парильном помещении, что, в свою очередь, позволяет обеспечивать наилучший режим парообразования. Качество получаемого в модуле закрытой каменке пара позволяет человеку свободно и легко дышать в парильном помещении, независимое поддержание температурного режима для обогрева помещения и создания пара не позволяет создавать клубы насыщенного водой пара в самом парильном помещении. Конструкция устройства легко разбирается, проста в обслуживании и может быть адаптирована к размерам помещения путем увеличения количества нагревательных спиралей блока конвекции.

Устройство относится к области электротехники, в частности к конструкции электронагревательного устройства, предназначенного для отопления и парообразования, и может быть использовано для оборудования бань и саун. Печь электрическая содержит корпус, внутри которого размещены блок конвекции, токопроводящие спирали и модуль закрытой каменки с теплоаккумулирующими элементами, нагревательным элементом и датчиком температуры, крышку каменки с патрубком, на внешней поверхности патрубка выполнен ряд прорезей с соплом над ними. Токопроводящие спирали намотаны одна за другой вокруг цилиндра блока конвекции, модуль закрытой каменки расположен внутри блока конвекции с воздушным зазором не менее 25 мм, сверху зазор между ними закрыт. Крышка каменки выполнена в виде конусообразной воронки, с внешней стороны воронки, ниже верхней горизонтальной площадки крышки каменки, приварены по кругу, на некотором расстоянии друг от друга, два ребра. Патрубок крышки каменки выступает наружу и по его внешней окружности имеет равномерно распределенные отверстия, патрубок входит в закрытую каменку и имеет снизу распределитель воды в виде сужающегося книзу конуса с равномерно распределенными отверстиями на нем. Блок конвекции с модулем закрытой каменки крепится на корпус основания устройства, в нижней части основания устройства выполнено отверстие, на верхней поверхности основания устройства, по периметру, расположены продольные вырезы в несколько рядов. Снизу на основании блока конвекции закреплен блок электронного управления, панель управления закреплена в отверстии на боковой стенке основания, устройство закрыто кожухом в виде цилиндра из теплоизоляционной смеси, закрепленного в круговом пазу основания устройства. По периметру основания устройства расположены винтовые ножки высотой не менее 20 мм. Изобретение позволяет обеспечить стабильный высокотемпературный режим нагрева теплоаккумулирующих элементов закрытой каменки при одновременном поддержании конвектором устройства постоянной требуемой температуры воздуха в парильном помещении для получения наилучшего режима парообразования. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Печь электрическая, содержащая корпус, внутри которого размещены блок конвекции, токопроводящие спирали и модуль закрытой каменки с теплоаккумулирующими элементами, нагревательным элементом и датчиком температуры, крышку каменки с патрубком, на внешней поверхности патрубка выполнен ряд прорезей с соплом над ними, отличающаяся тем, что токопроводящие спирали намотаны одна за другой вокруг цилиндра блока конвекции, модуль закрытой каменки расположен внутри блока конвекции с воздушным зазором не менее 25 мм, сверху зазор между ними закрыт, крышка каменки выполнена в виде конусообразной воронки, с внешней стороны воронки, ниже верхней горизонтальной площадки крышки каменки, приварены по кругу, на некотором расстоянии друг от друга, два ребра, патрубок крышки каменки выступает наружу и по его внешней окружности имеются равномерно распределенные отверстия, патрубок входит в закрытую каменку и имеет снизу распределитель воды в виде сужающегося книзу конуса с равномерно распределенными отверстиями на нем, блок конвекции с модулем закрытой каменки крепится на корпус основания устройства, в нижней части основания устройства выполнено отверстие, на верхней поверхности основания устройства по периметру расположены продольные вырезы в несколько рядов, снизу на основании блока конвекции закреплен блок электронного управления, панель управления закреплена в отверстии на боковой стенке основания, устройство закрыто кожухом в виде цилиндра из теплоизоляционной смеси, закрепленного в круговом пазу основания устройства, по периметру основания устройства расположены винтовые ножки высотой не менее 20 мм.

2. Печь электрическая по п.1, отличающаяся тем, что токопроводящие спирали удерживаются вокруг цилиндра блока конвекции с помощью гребенчатых изоляторов.

3. Печь электрическая по п.1, отличающаяся тем, что на кожух устройства нанесен декоративный рисунок.