Результат интеллектуальной деятельности: ПЕЧЬ ДЛЯ БАНИ

Изобретение относится к конструкции печей и способу генерации перегретого пара и может быть использовано при оборудовании бань стационарного и мобильного типов, а также для обогрева бытовых и производственных помещений.

Известны печи для бани, содержащие металлический корпус, топку, камеру с находящимися в ней камнями и дымовую трубу, установленную над камерой. При эксплуатации получают чистый пар, плеснув на камни горячую воду (Патент RU 2005263 C1, F24B 1/24, 07.03.1993).

Недостатком указанных печей является возможность попадания в парильню топочных газов и наличие в паре с относительной влажностью до 70% крупных капель доведенной до кипения воды. При этом невозможно получение перегретого пара с относительной влажностью менее 25%.

Известны способы получения перегретого пара из влажного пара высокого давления путем отделения жидкости от пара, дросселирования и перегрева за счет теплообмена с насыщенным паром и повышения тем самым экономичности (Патент SU 561048 A, F22G 1/10, 01.08.1977).

Недостатком способов является необходимость в дополнительном парогенераторе и трудность стабилизации температуры перегретого пара.

Известна печь «Гейзер» для получения пара, содержащая металлический корпус с топкой, дымоходом и открытый контейнер с теплообменным крупнодисперсным материалом, причем указанный открытый контейнер размещен в верхней части топки со стороны обогреваемого помещения, в топке помещена емкость повышенного давления с теплообменным крупнодисперсным материалом и установленным в ее верхней части влагораспределительным устройством, соединенным с баком для парообразующей жидкости посредством дозатора, в указанной емкости снизу вверх встроена дроссельная труба, проходящая через теплообменный крупнодисперсный материал и верхнюю часть топки в указанный открытый контейнер, обеспечивающая дополнительный перегрев образовавшегося в емкости повышенного давления перегретого пара в верхней части топки и за счет рекуперативного теплообмена с крупнодисперсным материалом. При этом дозатор жидкости может быть выполнен в виде дроссельного канала, или в виде вентиля с ручным управлением, или в виде электромагнитного клапана, соединенного с блоком управления подачей жидкости с заданной временной скважностью между включениями. Перегрев сдросселированного пара осуществляют в верхней части дроссельной трубы, проходящей через топку, и путем рекуперативного теплообмена с крупнодисперсным материалом в дополнительном контейнере (Патент РФ №2250417, МПК: F24B 1/24-прототип).

Указанная печь для бани "Гейзер" работает следующим образом.

В топку металлического корпуса рассматриваемой модификации печи через дверцу закладывается топливо и разжигается. Остатки от сгораемого топлива просыпаются через колосниковую решетку в поддувало. Горячий газ, образовавшийся от сгорания топлива, поднимается вверх топки, нагревает теплообменный крупнодисперсный материал в емкости и контейнере, а также пар в верхней части дроссельной трубы. Затем горячий газ, поднимаясь вверх в сквозной дымовой трубе, обогревает бак с водой. Постепенно теплообменный крупнозернистый материал разогревается до (350…450)°C, нагревая воздух в помещении до (60…100)°C.

Способ перегрева пара заключается в следующем.

Для получения перегретого пара парообразующая жидкость из бака через дроссельный канал с патрубком поступает во влагораспределительное устройство. Нагрев жидкости происходит при ее контакте с теплообменным крупнозернистым материалом. Образовавшийся насыщенный пар поднимается в верхнюю часть емкости и затем, по мере увеличения его объема, под собственным давлением просачивается через материал, еще больше нагревается свыше 100°C и поступает во входное отверстие дроссельной трубы в нижней части емкости. Далее перегретый пар нагревается на горизонтальном участке части дроссельной трубы в верхней части топки. Сдросселированный пар поступает в открытый контейнер и в процессе рекуперативного теплообмена с крупнодисперсным материалом перегревается свыше 110°C, осуществляя нагрев помещения.

Основным недостатком данного способа получения пара является следующее.

Парообразующая жидкость подается из влагораспределительного устройства в виде капель или дозированного потока жидкости прямо на разогретый крупнодисперсный материал. Такая подача приводит к тому, что часть жидкости испаряется, не попадая в дроссельную трубу, что приводит к снижению экономичности и нерасчетному режиму работы парообразующего устройства. Кроме этого наличие достаточно протяженного горизонтального участка в дроссельной трубе приводит к дополнительному сопротивлению при движении полученного пара горизонтально, при этом на выходе горизонтально движущийся пар должен преодолеть сопротивление тракта, образованного крупнодисперсным теплообменным материалом.

Задачей предложенного технического решения является создание печи с устройством, позволяющим получать пар с регулируемой температурой и влажностью, упрощение конструкции и повышение экономичности работы устройства для его получения.

Указанная задача решается за счет того, что предложенная печь для бани согласно изобретению содержит корпус с крышкой и дверкой для загрузки топлива и с топкой, размещенной внутри указанного корпуса, при этом между корпусом печи и топкой установлены теплообменные элементы с развитой поверхностью теплообмена, дымовую трубу, соединяющую полость топки с окружающей атмосферой, контейнер с теплообменным крупнодисперсным материалом, размещенный внутри корпуса печи в непосредственной близости от зоны горения печи, при этом в указанном контейнере установлено устройство для парообразующей жидкости, содержащее емкость для парообразующей жидкости с каналом для заливки жидкости, клапаном сброса избыточного давления и трубопроводом отвода пара, причем упомянутый трубопровод установлен таким образом, что его входная часть соединяется с полостью емкости для парообразующей жидкости, а выходная часть открывается в нижнюю часть корпуса печи, ниже упомянутых теплообменных элементов, при этом в корпусе печи выполнены щели для выхода пара.

В варианте исполнения теплообменные элементы с развитой поверхностью теплообмена выполнены в виде гребенки, при этом зубья гребенки выполнены профилированными.

В варианте исполнения щели для выхода пара выполнены между верхней частью корпуса и крышкой.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана печь с устройством для подачи парообразующей жидкости, вид сбоку, на фиг. 2 показана печь с устройством для подачи парообразующей жидкости, вид спереди.

Предложенная печь для бани содержит корпус 1, с дверкой 2 для загрузки топлива и с топкой 3, размещенной внутри указанного корпуса 1. Между корпусом 1 печи и топкой 3 установлены теплообменные элементы 4 с развитой поверхностью теплообмена, выполненные, преимущественно, в виде гребенки. Дымовая труба 5 соединяет полость топки 3 с окружающей атмосферой. Контейнер 6 с теплообменным крупнодисперсным материалом 7, предпочтительно камнями природного происхождения, размещен внутри корпуса 1 печи в непосредственной близости от зоны горения печи. В контейнере 6 установлено устройство для парообразующей жидкости, содержащее емкость 8 для парообразующей жидкости с каналом 9 для заливки жидкости, клапаном 10 сброса избыточного давления и трубопроводом 11 отвода пара, причем упомянутый трубопровод 11 установлен таким образом, что его входная часть 12 соединяется с полостью емкости 8 для парообразующей жидкости, а выходная часть 13 открывается в нижнюю часть корпуса 1 печи предпочтительно между топкой 3 и корпусом 1, ниже теплообменных элементов 4. В корпусе 1 печи выполнены щели 14 для выхода пара. На корпус 1 сверху установлена крышка 15.

Предложенная печь работает следующим образом.

В топку 3 корпуса 1, через дверку 2 для загрузки топлива в топку 3, загружается топливо, например дрова, и поджигается. Продукты сгорания отводятся из зоны горения при помощи дымовой трубы 5, соединяющей полость топки 3 с окружающей атмосферой. При сгорании топлива в топке 3 выделяется тепло и теплообменные элементы 4, размещенные между корпусом 1 печи и топкой 3, начинают разогреваться и, по мере сжигания топлива в печи, достигают определенной температуры. Также при сгорании топлива нагревается контейнер 6 с теплообменным крупнодисперсным материалом 7, размещенный внутри корпуса 1 печи в непосредственной близости от зоны горения печи.

Устройство для парообразующей жидкости, содержащее емкость 8 для парообразующей жидкости с клапаном 10 сброса избыточного давления, установленное в контейнере 6, также начинает прогреваться.

Через канал 9 для заливки жидкости в емкость 8 для парообразующей жидкости заливается парообразующая жидкость. По мере прогревания емкости 8 жидкость начинает разогреваться и образовывать пар. Для сбрасывания давления образовавшегося пара служит клапан 10 сброса избыточного давления.

Образовавшийся пар, содержащий капли влаги, по трубопроводу 11, установленному таким образом, что его входная часть 12 соединяется с полостью емкости 8 для парообразующей жидкости, а выходная часть 13 открывается в нижнюю часть корпуса 1 печи предпочтительно между топкой 3 и корпусом 1, поступает к теплообменным элементам 4, к их развитым поверхностям теплообмена. Проходя за счет разности плотностей пара и подогретого воздуха сквозь поверхности теплообмена, пар окончательно осушается и разогревается до температуры, обеспечиваемой за счет контакта с разогретыми поверхностями теплообменных элементов. Полученный пар поступает в банное помещение/парную из щелей 14, выполненных в стенках корпуса 1 печи.

Таким образом, в парную поступает пар с требуемой влажностью и температурой, без крупных капель доведенной до кипения воды, что обеспечивает комфортные условия пребывания в парной.

В варианте исполнения теплообменный элемент 4 выполнен в виде гребенки с профилированными зубьями, преимущественно в виде буквы «Z». Такое решение позволяет увеличить площадь поверхности теплообменных элементов без увеличения их габаритных размеров.

В варианте исполнения щели 14 для выхода пара выполнены между верхней частью корпуса и крышкой 15. Такое решение позволяет упростить конструкцию корпуса печи и улучшить его дизайн за счет отсутствия видимых щелей на поверхности корпуса.

Проведенные автором и заявителем испытания предложенной печи подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений и предложенных критериев.

Использование предложенного технического решения позволит создать печь, обеспечивающую получение пара с регулируемой температурой и влажностью, упростить конструкцию и повысить экономичность работы устройства для его получения.