печь для бань

Формула изобретения

1. Печь для бань, содержащая топку, камеру с теплоаккумулирующей загрузкой, размещенную у боковых стенок топки и в газоходе, а водонагреватель снабжен наклонной прямой трубой, один конец которой введен в боковую стенку бака, а другим концом через отверстие в стене топки она введена в топочное пространство, отличающаяся тем, что печь выполнена в виде металлической объемной конструкции, установленной на опорах, в нижней части которой смонтирована по оси зауженная по всей длине печи топка, разделенная на две части горизонтальной перегородкой с профилированными отверстиями, над которыми установлены удлиненные насадки газогорелочного устройства инжекторного типа, топка сверху ограничена сводом, а между сводом и задней стенкой печи образовано окно для выхода газообразных продуктов сгорания топлива, водонагреватель выполнен в виде емкости, ограниченной снизу сводом топки, с боков передней и боковыми стенками печи, сзади вертикальной и сверху горизонтальной перегородками, между горизонтальной перегородкой водонагревателя и верхней стенкой печи создана полость, в этой полости сбоку на вертикальной перегородке вырезано окно и диагонально противоположно ему на верхней стенке печи установлен патрубок для отвода газообразных продуктов сгорания топлива в дымоход, вмонтированный в кладку стены бани, камера с теплоаккумулирующей загрузкой установлена так, что между ее боковыми сторонами, стенками корпуса печи и вертикальной перегородкой водонагревателя образуется полое пространство, в которое установлено по периметру камеры с теплоаккумулирующей загрузкой не менее двух горизонтальных перегородок, каждая из которых имеет окно, причем окна расположены диаметрально противоположно, а между стенкой печи задней верхней , перегородкой вертикальной водонагревателя и боковыми стенками печи левой и правой создано газоходное пространство, в котором установлены дополнительно не менее двух укороченных по длине горизонтальных перегородок, каждая из которых с одной из боковых стенок печи образует окно, причем окна расположены диаметрально противоположно, а количество перегородок и размеры окон определяются из условия обеспечения разряжения в газоходном пространстве в пределах 3-30 Па, вертикальная стенка и поперечные перегородки водонагревателя с окнами образуют лабиринт, удлиняющий путь прохождения потока газообразных продуктов сгорания топлива и их турбулизацию, печь вмонтирована в стену парильно-моечного помещения в области расположения водонагревателя, боковые стенки печи над емкостью с теплоаккумулирующей загрузкой скошены в сторону парильно-моечного помещения, со стороны парильно-моечного помещения на печи установлен эквидистантно тепловой экран, который образует каналы направленного движения воздушного потока снизу вверх и сообщающийся с окружающим воздухом, а в не моечном помещении на печи установлены патрубок ввода холодной воды, патрубок отвода нагретой воды, патрубок слива, устройство для регулирования тяги в топочном пространстве, газогорелочное устройство с автоматикой безопасности.

2. Печь для бань по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена системой автоматического регулирования уровня нагреваемой воды в водонагревателе и установлена вне парильно-моечного помещения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тепловой технике и может быть использовано для индивидуальных и коллективных бань.

Известна печь для бань [1], работающая на природном газообразном топливе, предназначенная для обогрева парильно-моечного помещения и создания пара для парилок, содержащая корпус, топку, размещенную на крышке топки теплоаккумулирующую загрузку, дымовую трубу, газоход, водонагреватель. Для повышения эффективности печь выполнена с камерой, в которой размещена дополнительная теплоаккумулирующая загрузка, а камера соединена газоходом с топкой, выполнена с боковыми карманами, заполненными теплоаккумулирующей загрузкой. С целью улучшения микроклимата в банном помещении путем уменьшения возможности закипания воды, водонагреватель закреплен с наружи на задней стенке топки и газохода.

Недостатком известной печи является то, что в неполной мере используются возможности по повышению эффективности теплообмена между продуктами сгорания газообразного топлива, водонагревателем, теплоаккумулирующей загрузкой и парильно-моечным помещением, так как эффективность теплообмена возрастает незначительно только за счет теплоотвода в дополнительную теплоаккумулирующую загрузку, размещенную в боковых карманах. Такой характер теплообмена не способствует обеспечению интенсивности нагрева парильно-моечного помещения и направленного распределения потока пара в нем. Кроме того, конструкция печи для бань является металлоемкой и сложной в изготовлении.

Из известных печей для бань, наиболее близких по технической сущности и достигаемым результатам, является печь для бань [2], включающая топку, теплоаккумулирующую загрузку, размещенную на крышке топки газоход, соединенный с топкой дымовой трубой, водонагреватель. Она дополнительно снабжена камерами с теплоаккумулирующей загрузкой, размещенными у боковых стенок топки и в газоходе, а водонагреватель снабжен наклонной прямой трубой, один конец которой введен в боковую стенку бака, а другим концом через отверстие в стене топки она введена в топочное пространство.

Недостатком известной печи для бань является низкая интенсивность процесса теплопередачи к теплоаккумулирующей загрузке и водонагревателю, а так же - нагрева парильно-моечного помещения и направленного распределения потока пара в нем.

Изобретение направлено: на повышение эффективности и интенсивности теплообмена между продуктами сгорания топлива и теплосъемными поверхностями конструкции печи, за счет увеличения площади конвективного теплообмена и турбулизации потока газообразных продуктов сгорания топлива; снижение массогабаритных параметров печи на единицу мощности; улучшение экологии в парильно-моечном помещении; повышение пожаробезопасности; исключение теплового травматизма; удобство обслуживания и т.д.

Эти качества достигаются тем, что известная печь для бань, содержащая топку, камеру с теплоаккумулирующей загрузкой, размещенную у боковых стенок топки и в газоходе, а водонагреватель снабжен наклонной прямой трубой, один конец которой введен в боковую стенку бака, а другим концом через отверстие в стенке топки она введена в топочное пространство, а предлагаемая печь выполнена в виде металлической объемной конструкции, установленной на опорах, в нижней части которой смонтирована по оси зауженная по всей длине печи топка. Топка разделена на две части горизонтальной перегородкой с профилированными отверстиями, над которыми установлены удлиненные насадки газогорелочного устройства инжекторного типа. Топка сверху ограничена сводом, а между сводом и задней стенкой печи образовано окно для прохода газообразных продуктов сгорания топлива. Водонагреватель выполнен в виде емкости, ограниченной снизу сводом топки, с боков передней и боковыми стенками печи, сзади вертикальной и сверху горизонтальной перегородками. Между горизонтальной перегородкой водонагревателя и верхней стенкой печи создана полость, в этой полости сбоку на вертикальной перегородке вырезано окно и диагонально противоположно ему на верхней стенке печи установлен патрубок для отвода газообразных продуктов сгорания топлива в дымоход, который вмонтирован в кладку стены бани. Камера с теплоаккумулирующей загрузкой установлена так, что между ее боковыми сторонами, стенками печи и вертикальной перегородкой водонагревателя образуется полое пространство, в которое установлено по периметру камеры с теплоаккумулирующей загрузкой не менее двух горизонтальных перегородок с окном. Окна расположены диаметрально противоположно друг относительно друга. В газоходном пространстве, образованном между вертикальной перегородкой водонагревателя и задней верхней стенкой печи, установлено дополнительно не менее двух укороченных по длине горизонтальных перегородок. Каждая перегородка с одной из боковых стенок печи образует окно. Причем окна расположены диаметрально противоположно, а количество перегородок и размеры окон определяются из условия обеспечения разряжения в газоходном пространстве в пределах (3-30) Па. Вертикальная стенка водонагревателя и поперечные перегородки с окнами образуют лабиринт, удлиняющий путь прохождения потока газообразных продуктов сгорания топлива и его турбулизацию. Печь вмонтирована в кладку стены парильно-моечного помещения бани в области расположения водонагревателя. Боковые стенки печи над емкостью с теплоаккумулирующей загрузкой скошены в сторону парильно-моечного помещения. Со стороны парильно-моечного помещения с трех боковых сторон печи установлен эквидистантно тепловой экран, который образует канал направленного движения воздушного потока снизу вверх, сообщающийся с окружающим воздухом. Вне парильно-моечного помещения на печи установлены патрубок ввода холодной воды, патрубок отбора нагретой воды, патрубок сливной, устройство для регулирования тяги в топочном пространстве и газогорелочное устройство с автоматикой безопасности.

Печь для бань укомплектована системой автоматического регулирования уровня нагреваемой воды в водонагревателе, которая установлена вне парильно-моечного помещения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид спереди на печь для бань; на фиг.2 - продольное сечение печи для бань (В-В); на фиг.3 - вид сзади на печь (вид А); на фиг.4 - вид сверху на печь (вид Б).

Позиции на чертежах обозначают:

1. Топка печи.

2. Горизонтальная перегородка с профилированными отверстиями (пазами).

3. Нижняя часть топки.

4. Верхняя часть топки.

5. Газогорелочное устройство.

6. Насадки горелочные.

7. Факел пламени.

8. Свод печи.

9. Окно в своде печи.

10. Водонагреватель.

11. Стенка печи передняя.

12. Стенка печи боковая левая.

13. Стенка печи боковая правая.

14. Стенка печи задняя верхняя.

15. Стенка печи задняя нижняя.

16. Перегородка вертикальная водонагревателя.

17. Перегородка горизонтальная водонагревателя.

18. Полость для прохождения газообразных продуктов сгорания топлива.

19. Окно в перегородке вертикальной водонагревателя.

20. Патрубок отвода газообразных продуктов сгорания топлива.

21. Регулятор тяги (разряжения) в газоходном пространстве.

22. Кладка стены парильно-моечного помещения.

23. Камера с теплоаккумулирующей загрузкой.

24. Стенка боковая левая камеры с теплоаккумулирующей загрузкой.

25. Стенка боковая правая камеры с теплоаккумулирующей загрузкой.

26. Стенка боковая передняя камеры с теплоаккумулирующей загрузкой.

27. Стенка боковая задняя камеры с теплоаккумулирующей загрузкой.

28. Перегородка с окном нижняя.

29. Окно в нижней перегородке.

30. Перегородка с окном верхняя.

31. Окно в верхней перегородке.

32. Перегородка горизонтальная укороченная нижняя.

33. Перегородка горизонтальная укороченная верхняя.

34. Окно в укороченной горизонтальной нижней перегородке.

35. Окно в укороченной горизонтальной верхней перегородке.

36. Тепловой экран.

37. Канал направленного движения воздушного потока.

38. Пластина П-образная.

39. Патрубок ввода холодной воды.

40. Патрубок отбора нагретой воды.

41. Патрубок сливной, защитный от перенаполнения.

42. Газообразный поток продуктов сгорания топлива.

43. Опора печи.

44. Дверца печи.

45. Корень факела пламени.

46. Система автоматического регулирования уровня нагреваемой воды в водонагревателе.

47. Стенка печи верхняя.

Для улучшения технических показателей и свойств процесса теплопередачи печь для бань выполнена в виде объемной металлической конструкции, установленной на четырех опорах 43.

В нижней части по оси на всю длину печи между опорами 43 смонтирована зауженная топка печи 1 (фиг.1). Топка 1 (фиг.2 и 3) разделена на две части (нижнюю (3) и верхнюю (4)) горизонтальной перегородкой 2 с профилированными отверстиями. В верхней части 4 топки 1 над перегородкой 2 с профилированными отверстиями установлены удлиненные насадки 6 газогорелочного устройства 5 инжекторного типа. Топка печи 1 сверху ограничена сводом 8, а между сводом 8 и задней нижней стенкой печи 15 образовано окно 9 для выхода газообразных продуктов сгорания топлива 42. Водонагреватель 10 выполнен в виде емкости, ограниченной снизу сводом топки 8, а по периметру передней 11, боковыми стенками печи левой 12 и правой 13, перегородкой вертикальной 16 и сверху горизонтальной перегородкой 17 водонагревателя. Между горизонтальной перегородкой 17 водонагревателя и верхней стенкой печи 47 создана полость 18 для прохождения газообразных продуктов сгорания топлива из окна 19 (фиг.3) в перегородке вертикальной 16 водонагревателя 10 в патрубок отвода газообразных продуктов сгорания топлива 20. Патрубок 20 установлен диагонально противоположно окну 19 под дымоходом, образованным в кладке стены 22 парильно-моечного помещения, и сообщается с атмосферой.

Камера с теплоаккумулирующей загрузкой 23 установлена так, что между ее боковыми стенками 24, 25, 26, 27 (фиг.2), и боковыми стенками корпуса печи левой 12, правой 13, задней нижней 15 и перегородкой вертикальной 16 водонагревателя образуется полое пространство. По периметру камеры с теплоаккумулирующей загрузкой 23 установлено не менее двух горизонтальных перегородок 28 и 30 с окнами 29 и 31. Причем окна 29 и 31 расположены диаметрально противоположно друг относительно друга.

Между стенкой печи задней верхней 14 перегородкой вертикальной 16 водонагревателя 10 (фиг.2, 3) и боковыми стенками печи левой 12, правой 13 создано газоходное пространство, в которое установлены дополнительно перегородки горизонтальные укороченные: нижняя 32 и верхняя 33. Перегородка горизонтальная укороченная нижняя 32 со стенкой печи боковой правой 13 образуют окно 34, а перегородка горизонтальная укороченная верхняя 33 со стенкой печи боковой левой 12 - окно 35. При этом окна 34 и 35 расположены диаметрально противоположно.

Свод печи 8 с окном 9 перегородки 28, 30, 32 и 33 с окнами 29, 31, 34 и 35, вертикальной перегородкой 16 с окном 19 и полостью 18 образуют лабиринт, удлиняющий путь прохождения потока и турбулизацию газообразных продуктов сгорания топлива. Количество горизонтальных перегородок и размеры окон 9, 29, 31, 34, 35, 19 определяются из условия обеспечения разряжения в газоходном пространстве в пределах (3-30) Па.

Печь для бань вмонтирована в кладку стены 22 парильно-моечного помещения в области расположения водонагревателя 10. Боковые стенки печи левая 12 и правая 13 над камерой 23 с теплоаккумулирующей загрузкой скошены в сторону парильно-моечного помещения (фиг.2). Со стороны парильно-моечного помещения у боковых стенок печи 12, 13 и задней нижней стенки 15 установлен эквидистантно тепловой экран 36, который образует канал 37 направленного движения воздушного потока снизу вверх и сообщающийся с окружающим воздухом парильно-моечного помещения. Вне парильно-моечного помещения на печи установлены: патрубок ввода холодной воды 39; патрубок отбора нагретой воды 40; патрубок сливной 41, защищающий от перенаполнения водонагреватель 10; регулятор тяги (разряжения) в газоходном пространстве 21; газогорелочное устройство 5 с автоматикой безопасности.

Для обеспечения надежности работы печи для бань и бесперебойного снабжения горячей водой парильно-моечного помещения печь укомплектована системой автоматического регулирования 46 уровня нагреваемой воды в водонагревателе 10, которая установлена вне парильно-моечного помещения.

Топочное пространство печи для бань имеет специфическую форму (фиг.2 и 3), зауженную по ширине и удлиненную по глубине печи. Такая конструкция топки позволяет применение удлиненных газогорелочных насадок 6. Зауженная топка печи 1 и горизонтальная перегородка с профилированными отверстиями 2 обеспечивают направленный интенсивный подвод воздуха к корням факелов пламени огневых каналов насадок 6 газогорелочного устройства 5. Большая длина насадки горелочной 6 дает возможность увеличить количество огневых каналов и снизить высоту факела пламени 7. Это обеспечивает более полное сгорание топлива, более интенсивный поток отходящих газообразных продуктов сгорания топлива, снижение массогабаритных параметров печи на единицу мощности за счет уменьшения высоты топки печи и повышает ее КПД.

Предусмотренные опоры 43 печи позволяют поднять топочное пространство над уровнем пола. Это снижает тепловую нагрузку на пол, что повышает противопожарную безопасность и улучшает условия эксплуатации газогорелочного устройства.

Печь устанавливается в парильно-моечное помещение так, что в кладку стены 22 (фиг.2) замуровывается ее передняя часть, в зоне расположения водонагревателя 10, имеющая более низкую температуру чем остальные части печи. Это снижает термическую нагрузку на кладку стены, исключает ее растрескивание от перегрева. Кроме того кладка выполняет роль теплоизолятора в зоне водонагревателя и способствует снижению отвода теплоты в окружающее пространство.

Тепловой экран 36 со стенками печи 12, 13 и 15 образуют канал 37 (фиг.1 и 4), в котором создается направленное движение потока воздуха снизу вверх. Циркулирующий в канале 37 воздух охлаждает левую 12, правую 13 боковые и заднюю нижнюю 15 стенки печи. Это приводит к снижению температуры боковых стенок 12, 13 задней стенки 15 и теплового экрана 37, что практически исключает тепловой травматизм (ожоги) пользователей и одновременно возрастает интенсивность конвективной теплопередачи из канала 37 в парильно-моечное помещение. Такое перераспределение теплопередачи способствует быстрому прогреву парильно-моечного помещения и улучшает микроклимат в нем. Тепловой экран 36 закрывает большую часть поверхности печи. Это препятствует возможности пригорания на горячих стенках печи органических веществ, содержащихся в воздушной пыли, и снижает до минимума выделение газообразных углеводов вредных в гигиеническом отношении.

Лабиринт для прохождения газообразных продуктов сгорания топлива 42 (фиг.2, 3), образованный окном 9 в своде топки печи 8, окнами 29, 31 в поперечных перегородках 28 и 30, окнами 34 и 35 в горизонтальных укороченных перегородках 32, 33 окном 19 в вертикальной перегородке 16 водонагревателя 10 и полостью 18 для прохождения газообразного потока продуктов сгорания топлива 42 в патрубок 20 удлиняет путь прохождения продуктов сгорания топлива, увеличивает их турбулизацию, улучшает конвективную теплопередачу печи. Это способствует более эффективной теплопередаче от продуктов сгорания топлива к водонагревателю 10, наружным боковым поверхностям стенок 24, 25, 26, 27 камеры с теплоаккумулирующей загрузкой 23, снижает температуру отходящих газов, препятствует задуванию воздуха в топочное пространство и исключает загазованность помещений при обратной тяге, которая может образовываться при резких порывах ветра и перепадах давления. Предложенные технические решения способствуют эффективному использованию топлива и повышению КПД печи.

Печь для бань работает следующим образом. Предварительно заполняется водой емкость водонагревателя 10. Затем включают подачу газообразного топлива в газогорелочное устройство 5. В газогорелочном устройстве 5 образуется газовоздушная смесь. Полученную газовоздушную смесь поджигают и начинается процесс горения и образование высокотемпературного газообразного потока 42 продуктов сгорания топлива (фиг.2 и 3). Газообразный поток 42 передает часть теплоты своду печи 8 и при выходе из окна 9 делится на две части. Одна часть потока 42 поступает в канал, образованный между сводом печи 8, перегородкой нижней 28, боковыми стенками задней 27, левой 24, передней 26 камеры с теплоаккумулирующей загрузкой 23 и левой боковой стенкой печи 12, задней нижней стенкой печи 15, перегородкой вертикальной 16 водонагревателя 10. Другая часть потока 42 поступает в канал, образованный между сводом печи 8, перегородкой нижней 28, боковыми стенками камеры с теплоаккумулирующей загрузкой задней 27, правой 25, передней 26, и боковой стенкой печи правой 13, задней нижней стенкой печи 15, перегородкой вертикальной 16 водонагревателя 10. Поток 42 омывает боковые стенки камеры с теплоаккумулирующей загрузкой 23 и водонагревателя 10. Части потока 42 в канале, образованном перегородкой вертикальной 16, боковой передней стенкой 26 камеры с теплоаккумулирующей загрузкой 23, сводом топки 8 и перегородкой нижней 28, движутся навстречу друг друга. Части потока 42 сходятся в центре этого канала, проходя через окно 29, смешиваются и вновь делятся на два части. Одна часть потока 42 проходит по каналу, образованному передней 26, боковой левой 24, задней 27 стенками камеры с теплоаккумулирующей загрузкой 23; перегородкой вертикальной водонагревателя 16, стенками печи боковой левой 12 и задней 15; нижней 28 и верхней 30 перегородками. Другая часть потока 42 проходит по каналу, образованному передней 26, боковой правой 25, задней 27 стенками камеры с теплоаккумулирующей загрузкой 23; перегородкой вертикальной водонагревателя 16, стенками печи боковой правой 13 и задней 15; нижней 28 и верхней 30 перегородками. Части потока 42 встречаются в центре канала перед окном 31, проходя через него, смешиваются и снова делятся на два потока, перемещающиеся в противоположные стороны. Части потока 42 омывают камеру с теплоаккумулирующей загрузкой 23, расположенную между перегородкой верхней 30 и П-образной пластиной 38, вертикальную перегородку 16 водонагревателя 10 и частично боковые стенки печи левую 12 и правую 13. Части потока 42 объединяются и суммарный поток проходя через окна 34, 35 (фиг.3), разворачивается на 180 градусов, омывает перегородку 16 водонагревателя 10 и частично стенки печи 12, 13, 14. Поток газообразных продуктов сгорания топлива 42 проходя через окно 19 меняет свое направление на обратное и через полость 18 поступает в патрубок отвода газообразных продуктов сгорания топлива 20.

Газообразный поток 42, проходя по лабиринту, нагревает камеру 23 с теплоаккумулирующей загрузкой до температуры выше температуры кипения воды. При поливе водой теплоаккумулирующей загрузки образуется пар, который направленно поступает в парильно-моечное помещение благодаря скошенным боковым стенкам печи 12 и 13.

Такая конструкция печи для бань и ее работа обеспечивают наиболее эффективную теплопередачу от продуктов сгорания топлива к теплоаккумулирующей загрузке, водонагревателю и парильно-моечному помещению.

Забор воздуха для сжигания газообразного топлива производится не из парильно-моечного помещения. Газообразные потоки продуктов сгорания топлива надежно изолированы от атмосферы парильно-моечного помещения. Это создает лучшие экологические условия в парильно-моечном помещении.

Использование новых элементов в печи для бань выгодно отличает предлагаемую печь от известных, так как позволяет:

- интенсифицировать теплообмен в топочном и газоходном пространствах путем улучшения условий теплопередачи от продуктов сгорания топлива к нагреваемым элементам;

- повысить скорость циркуляции теплоносительной среды;

- снизить габариты и расход материалов на единицу мощности печи благодаря созданию сложного лабиринта для перемещения продуктов сгорания топлива, увеличения пути их прохождения и площади смывания теплосъемных поверхностей;

- повысить КПД печи для бань;

- повысить надежность работы печи за счет исключения задувания газогорелочного устройства при резких изменениях потока атмосферного воздуха;

- улучшить условия обслуживания в процессе эксплуатации;

- обеспечить экологически чистую атмосферу в парильно-моечном помещении;

- повысить комфортность и безопасность людей в парильно-моечном помещении.

Источники информации

1. Патент РФ № 2011121, 5 F 24 B 9/04, F 24 H 7/02. БИ № 7, 1994.

2. Патент РФ № 2087806, 6 F 24 B 9/04, БПИТЗ № 23, часть II, 1997.