RU188910U1

RU188910U1 - WOODEN MINI OVEN

Info

Publication number: RU188910U1
Application number: RU2018109815U
Authority: RU
Inventors: Александр Валерьевич Демин
Original assignee: Александр Валерьевич Демин
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2019-04-29

Abstract

Полезная модель относится к области автономных источников тепловой энергии, в частности к дровяным мини-печам, предназначенным для использования в походных условиях, под которыми подразумевается туризм, активный отдых, длительные путешествия, кемпинг, рыбалка, загородный отдых с семьей.Сущность полезной модели состоит в том, что у дровяной мини-печи, содержащей наружный кожух в виде оболочки, внутри которой коаксиально и с зазором смонтирована топка в виде стакана с днищем, сверху герметично связанного с оболочкой, образуя из зазора канал, сообщающий верхнюю часть полости стакана с наружным пространством, для чего в этой части последнего и нижней части оболочки выполнен ряд отверстий, равномерно распределенных по их соответствующим периметрам, днище стакана выполнено сплошным, а над ним в стенке стакана имеется ряд равномерно распределенных отверстий, дополнительно сообщающих полость стакана через канал с наружным пространством, при этом подача воздуха через эти отверстия обеспечивает пиролизный режим горения топлива, размещаемого на днище стакана.Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в том, что днище топки выполнено сплошным, а над ней в стенке топки имеется ряд равномерно распределенных отверстий, дополнительно сообщающих полость топки через канал с наружным пространством, при этом подача воздуха через эти отверстия обеспечивает пиролизный режим горения топлива, размещаемого на днище топки. Таким образом, решается задача упрощения конструкции и уменьшения себестоимости изделия с сохранением его высоких эксплуатационных характеристик.The utility model relates to the field of autonomous sources of thermal energy, in particular, to wood-burning mini-furnaces intended for use in hiking conditions, which means tourism, active leisure, long journeys, camping, fishing, out-of-town rest with the family. The essence of the utility model is that in a wood-burning mini-stove containing an outer casing in the form of a shell, inside of which, a furnace with a bottom is mounted coaxially and with a gap in the form of a glass with a bottom, which is hermetically connected to the shell from above, forming a canal gap l, indicating the upper part of the cavity of the glass with the outer space, for which in this part of the last and lower part of the shell there are a number of holes evenly distributed along their respective perimeters, the bottom of the glass is solid, and above it in the wall of the glass there are a number of evenly distributed holes, additionally communicating the cavity of the glass through the channel with the outer space, while the air supply through these holes provides the pyrolysis mode of combustion of fuel placed on the bottom of the glass. The technical result The proposed utility model consists in that the bottom of the furnace is solid and there are a number of evenly distributed holes above the furnace wall, additionally reporting the furnace cavity through the channel with the outer space, while the air supply through these holes ensures the pyrolysis mode of fuel burning placed on the bottom of the furnace. Thus, the task of simplifying the design and reducing the cost of the product while maintaining its high performance characteristics is solved.

Description

Полезная модель относится к области автономных источников тепловой энергии, в частности к дровяным мини-печам, предназначенным для использования в походных условиях, под которыми подразумевается туризм, активный отдых, длительные путешествия, кемпинг, рыбалка, загородный отдых с семьей. Дровяные мини-печи предусматривают возможность сжигания твердого топлива, такого, как мелкие ветки, шишки, сосновые иголки, щепки, опилки, топливные брикеты и проч.The utility model relates to the field of autonomous sources of thermal energy, in particular, to wood-burning mini-furnaces intended for use in hiking conditions, which means tourism, active leisure, long journeys, camping, fishing, out-of-town rest with a family. Wood-burning mini-furnaces provide for the possibility of burning solid fuel, such as small branches, cones, pine needles, chips, sawdust, fuel briquettes, and so on.

Дрова - классический вариант твердого топлива в местности, богатой лесами. Сжигание древесины дает возможность получать тепловую энергию, при этом температура горения дров напрямую влияет на эффективность использования топлива. Многие известные печи недостаточно эффективны, что приводит к неполному сгоранию топлива и существенному дымовыделению.Firewood is the classic version of solid fuel in an area rich in forests. Burning wood makes it possible to obtain thermal energy, and the burning temperature of firewood directly affects the fuel efficiency. Many well-known furnaces are not effective enough, which leads to incomplete combustion of fuel and significant smoke emission.

Известна печка, работающая на твердом топливе, с улучшенным сгоранием [RU 2436015], предназначенная для приготовления пищи и выполненная с использованием принудительной циркуляции воздуха в топке.Known solid fuel stove with improved combustion [RU 2436015], designed for cooking and made using forced air circulation in the furnace.

Печка содержит: топку цилиндрической формы, имеющую сплошное дно и две группы равномерно распределенных по периметру стенки воздуховыпускных отверстий, в верхней и нижней части стенки соответственно. При этом рекомендуется, чтобы площадь отверстий в верхней части относилась к площади отверстий в нижней части как 3/1.The stove contains: a cylindrical furnace with a solid bottom and two groups of air outlets, evenly distributed around the perimeter of the wall, in the upper and lower parts of the wall, respectively. It is recommended that the area of the holes in the upper part refer to the area of the holes in the lower part as 3/1.

Между цилиндрической стенкой топки и корпусом печки образовано кольцевое пространство, которое действует как камера подогрева. Это кольцевое пространство заполнено воздухораспределителями, которые представляют из себя несколько металлических листов с выбитыми ребрами, поддерживающими разделение между листами для обеспечения прохода воздуха. Металлические листы направляют воздушный поток и отражают тепло обратно в топку, подогревая воздух, который поступает в топку через верхние воздуховыпускные отверстия.An annular space is formed between the cylindrical wall of the furnace and the body of the stove, which acts as a heating chamber. This annular space is filled with air distributors, which are several metal sheets with embossed ribs supporting the separation between the sheets to ensure the passage of air. The metal sheets direct the air flow and reflect the heat back into the firebox, heating the air that enters the firebox through the upper air vents.

Снизу, под дном топки, находится теплоизоляционная пластина, далее вниз термоэлектрический элемент, радиатор и дутьевой узел, состоящий из двигателя с крыльчаткой. На нижней части корпуса печки, имеющего ряд воздухозаборных отверстий, размещен электронный блок управления дутьевым узлом, содержащий аккумуляторную батарею и контроллер.Below, under the bottom of the furnace, there is a heat-insulating plate, then downwards a thermoelectric element, a radiator and a blowing unit consisting of a motor with an impeller. On the lower part of the stove body, which has a number of air intake openings, is placed an electronic control unit for the blower unit, containing a battery and a controller.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, увеличивающая вероятность выхода печки из строя и снижающая ее эксплуатационную надежность, а также ее высокая цена. Наличие в печке электроники и двигателя приводит к необходимости использования источника электрического тока, что, помимо усложнения конструкции, ограничивает возможности ее применения, в том числе, температурным диапазоном окружающей среды, допустимом для ее эксплуатации.The disadvantage of this device is the complexity of the design, which increases the probability of failure of the stove and reduces its operational reliability, as well as its high price. The presence of electronics and an engine in a furnace leads to the need to use an electric current source, which, in addition to complicating the design, limits its application possibilities, including the temperature range of the environment allowed for its operation.

Известна складная печка-кружка [RU 2527406], предназначенная для индивидуального приготовления пищи в походных условиях. Складная печка-кружка содержит топку, выполненную из донца и нескольких телескопических колец с окнами в верхнем и нижнем кольце для прохода газовоздушной смеси в печку-кружку. В рабочем положении емкость для приготовления пищи установлена над топкой, при этом она выполнена из телескопических колец и донца, диаметр которого больше диаметра верхнего кольца топки. На марше сложенная топка убирается в сложенную емкость.Known folding stove-mug [RU 2527406], designed for individual cooking in camping conditions. Folding stove-mug contains a furnace made of a bottom and several telescopic rings with windows in the upper and lower ring for the passage of the gas-air mixture into the stove-mug. In the working position, the cooking tank is installed above the firebox, while it is made of telescopic rings and a bottom plate, the diameter of which is larger than the diameter of the upper ring of the firebox. On the march, the folded firebox retracts into the folded container.

Предложенное устройство работает следующим образом, складная печка-кружка раскладывается, в загрузочное отверстие закладывается спиртовая таблетка, поджигается и в емкости готовится пища. После приготовления топка и емкость складываются, и внутрь емкости убирается топка.The proposed device works as follows, the folding stove-mug unfolds, an alcohol tablet is placed in the loading opening, the food is set on fire and in the container. After cooking, the firebox and container are folded, and the firebox is removed inside the container.

Недостатками ее являются: низкая теплоэффективность из-за отсутствия теплоизоляции топки, т.к. тепло рассеивается боковыми стенками, отсутствие возможности регулировки пламени при приготовлении пищи, а также ограниченность в выборе топлива.The disadvantages of it are: low thermal efficiency due to the lack of insulation of the furnace, because heat is dissipated by the side walls, the inability to adjust the flame when cooking, as well as the limitations in the choice of fuel.

Известна пиролизная складная печка [RU 166386], предназначенная для приготовления пищи в полевых условиях. Пиролизная складная печка содержит несколько вертикальных телескопических секций и емкость для приготовления пищи. От печки-кружки она отличается, главным образом, тем, что в нижней и верхней секции топки реализована возможность регулировки подачи воздуха путем поворота специальных кольцевых шторок с отверстиями. Это уменьшает приток воздуха и позволяет понижать интенсивность горения и переводить печь в пиролизный режим.Known pyrolysis folding stove [RU 166386], designed for cooking in the field. Pyrolysis folding stove contains several vertical telescopic sections and capacity for cooking. It differs from a stove-cup, mainly in that the possibility of adjusting the air supply is realized in the lower and upper sections of the furnace by turning special ring-shaped blinds with holes. This reduces the flow of air and allows lowering the intensity of combustion and transfer the furnace to the pyrolysis mode.

Аналогично предыдущей модели, ее недостатком является низкая теплоэффективность из-за отсутствия теплоизоляции топки (тепло рассеивается боковыми стенками).Similar to the previous model, its disadvantage is low thermal efficiency due to the lack of thermal insulation of the furnace (heat is dissipated by the side walls).

В качестве прототипа выбрана печь Solo Stoves (https://www.solostove.com). Она выполнена с двойной стенкой - снаружи оболочка кожуха, а внутри коаксиально и с зазором смонтированная топка. Топка сверху герметично связана с оболочкой кожуха, а канал, образованный зазором между стенками, служит для подачи вторичного воздуха в верхние воздухозаборные отверстия стенки топки. Воздухозаборные отверстия в нижней части кожуха направляют наружный воздух через колосниковую решетку к дровам на дне топки и одновременно подают предварительно подогретый в кольцевом канале воздух в отверстия верхней части топки. Подача свежего воздуха в верхнюю часть топки вызывает вторичное горение пиролизных газов, что приводит к более эффективному сжиганию топлива и уменьшению количества дыма.The Solo Stoves furnace (https://www.solostove.com) was chosen as a prototype. It is made with a double wall - outside the casing shell, and inside the coaxially and with a gap mounted firebox. The top of the furnace is hermetically connected with the shell of the casing, and the channel formed by the gap between the walls serves to supply secondary air to the upper air inlets of the wall of the furnace. The air intake holes in the lower part of the casing direct the outside air through the grate to the wood at the bottom of the furnace and at the same time the air preheated in the annular channel is fed into the holes in the upper part of the furnace. The supply of fresh air to the upper part of the furnace causes the secondary combustion of pyrolysis gases, which leads to more efficient combustion of fuel and a reduction in the amount of smoke.

Недостатком прототипа является сложность конструкции печки, содержащей зольник и колосниковую решетку, приводящая к неоправданному для этого класса изделий увеличению себестоимости.The disadvantage of the prototype is the complexity of the design of the stove, containing the ashpit and grate, resulting in an unnecessary increase in the cost of this class of products.

Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции печки, увеличение ее технологичности, и как следствие - снижение себестоимости, с сохранением высоких эксплуатационных характеристик.The objective of this utility model is to simplify the design of the stove, increase its manufacturability, and as a result - cost reduction, while maintaining high performance characteristics.

Поставленная задача достигается за счет того, что у дровяной мини-печи, содержащей наружный кожух в виде оболочки, внутри которой коаксиально и с зазором смонтирована топка в виде стакана с днищем, сверху герметично связанного с оболочкой, образуя из зазора канал, сообщающий верхнюю часть полости стакана с наружным пространством, для чего в этой части последнего и нижней части оболочки выполнен ряд отверстий, равномерно распределенных по их соответствующим периметрам, днище стакана выполнено сплошным, а над ним в стенке стакана имеется ряд равномерно распределенных отверстий, дополнительно сообщающих полость стакана через канал с наружным пространством, при этом подача воздуха через эти отверстия обеспечивает пиролизный режим горения топлива, размещаемого на днище стакана.The task is achieved due to the fact that the wood-burning mini-furnace, containing the outer casing in the form of a shell, inside which is coaxially and with a gap mounted a furnace in the form of a glass with a bottom, from above tightly connected with the shell, forming from the gap a channel that informs the upper part of the cavity a glass with an outer space, for which in this part of the last and lower part of the shell there are a series of holes evenly distributed along their respective perimeters, the bottom of the glass is solid, and above it there is a p in the wall of the glass d uniformly distributed apertures, further reporting cup cavity via the passageway with the exterior, the air flow through the holes provides a pyrolysis combustion mode is arranged at the bottom of the cup.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в том, что днище топки выполнено сплошным, а над ней в стенке топки имеется ряд равномерно распределенных отверстий, дополнительно сообщающих полость топки через канал с наружным пространством, при этом подача воздуха через эти отверстия обеспечивает пиролизный режим горения топлива, размещаемого на днище топки. Таким образом решается задача упрощения конструкции и уменьшения себестоимости изделия с сохранением его высоких эксплуатационных характеристик.The technical result of the proposed utility model is that the bottom of the furnace is solid, and above it in the wall of the furnace there are a number of evenly distributed holes, additionally reporting the furnace cavity through the channel with the outer space, while the air supply through these holes provides the pyrolysis mode of fuel combustion, placed on the bottom of the furnace. Thus, the task of simplifying the design and reducing the cost of the product while maintaining its high performance characteristics is solved.

На прилагаемом к описанию чертеже показана дровяная мини-печь в разрезе (фиг. 1).The accompanying drawing shows a sectional wood-burning mini-oven (FIG. 1).

Мини-печь 1 содержит наружный кожух 2, имеющий в нижней части ряд равномерно распределенных по периметру отверстий 3 и топку 4, состоящую из сплошного днища 5 и стенки 6, в которой выполнены два ряда равномерно распределенных отверстий: снизу 7 и сверху 8. Между кожухом 2 и стенкой 6 топки 4 находится кольцевой канал 9. Над топкой 4 установлен защитный экран 10, имеющий ряд отверстий 11.Mini-oven 1 contains an outer casing 2, having in the lower part a row of holes 3 uniformly distributed around the perimeter and a furnace 4 consisting of a solid bottom 5 and a wall 6 in which two rows of evenly distributed holes are made: bottom 7 and above 8. Between the casing 2 and the wall 6 of the furnace 4 there is an annular channel 9. A protective shield 10 is installed above the furnace 4, which has a number of holes 11.

Отверстия 3 в кожухе 2, служат для подачи наружного воздуха в топку 4. Через отверстия 7, расположенные в нижней части стенки 6, в топку 4 проникает первичный воздух, служащий для поддержания горения дров, находящихся на днище топки. Вторичный воздух проходит через отверстия 3 кожуха 2 и попадает в кольцевой канал 9, по которому поднимается вверх, к отверстиям 8, нагреваясь при этом от горячей стенки 6. Он обеспечивает дожиг пиролизных газов и, как следствие, более высокий КПД работы изделия. Защитный экран 10 служит в качестве опоры посуды для приготовления пищи и защищает пламя от задувания.Holes 3 in the casing 2, are used to supply outside air to the furnace 4. Through the holes 7 located in the lower part of the wall 6, the primary air penetrates into the furnace 4, which serves to maintain the burning of firewood located at the bottom of the furnace. The secondary air passes through the openings 3 of the casing 2 and enters the annular channel 9, through which it rises upwards, to the openings 8, while heating from the hot wall 6. It provides afterburning of the pyrolysis gases and, as a result, a higher efficiency of the product. The protective screen 10 serves as a support for cooking utensils and protects the flame from blowing.

Процесс горения дров в мини-печи 1 можно разделить на несколько этапов:The process of burning wood in a mini-oven 1 can be divided into several stages:

1. Разогрев. Участок древесины необходимо нагреть внешним источником огня до температуры воспламенения. При нагреве до 120-150 градусов дерево начинает обугливаться, при этом образуется уголь, способный к самовоспламенению. При нагреве до 250-350 градусов стартует процесс термического разложения древесины (пиролиз) с выделением жидких и газообразных составляющих и образованием твердого остатка - древесного угля. Верхний, обуглившийся слой тлеет (горит без образования пламени), при этом выделяется дым белого или бурого цвета - смесь водяного пара с продуктами пиролиза.1. Warming up. The area of wood must be heated by an external source of fire to the ignition temperature. When heated to 120-150 degrees, the tree begins to char, while forming coal, capable of self-ignition. When heated to 250-350 degrees, the process of thermal decomposition of wood (pyrolysis) starts with the release of liquid and gaseous components and the formation of a solid residue - charcoal. The upper, charred layer smolders (burns without flame formation), and white or brown smoke is emitted - a mixture of water vapor with pyrolysis products.

2. Возгорание пиролизных газов. Дальнейший разогрев приводит к усилению термического разложения, и сконцентрировавшиеся пиролизные газы вспыхивают. После вспышки возгорание постепенно начинает охватывать всю зону разогрева. При этом образуется устойчивое пламя светло-желтого цвета.2. Ignition of pyrolysis gases. Further heating leads to increased thermal decomposition, and the concentrated pyrolysis gases flash. After the outbreak, the fire gradually begins to cover the entire heating zone. This forms a steady flame of light yellow color.

3. Воспламенение. Дальнейший разогрев приводит к воспламенению дров. Температура воспламенения в естественных условиях колеблется в промежутке от 450 до 620 градусов. Древесина воспламеняется под влиянием внешнего источника тепловой энергии, который обеспечивает нагрев, необходимый для резкого ускорения термохимической реакции. Для воспламенения требуется хорошая, но не избыточная тяга - необходим достаточный приток кислорода и минимальное рассеивание тепловой энергии горения - она нужна для прогрева соседних участков древесины.3. Inflammation. Further warming up causes firewood to ignite. The natural ignition temperature ranges from 450 to 620 degrees. Wood ignites under the influence of an external source of thermal energy, which provides the heating necessary for a sharp acceleration of the thermochemical reaction. For ignition, a good, but not excessive, thrust is required - an adequate supply of oxygen and a minimal dissipation of the thermal energy of combustion are needed - it is needed to warm up the adjacent areas of wood.

4. Горение. При условиях, близких к оптимальным, первоначальная вспышка пиролизных газов не затухает, от возгорания процесс переходит в устойчивое горение с постепенным охватом всего объема топлива.4. Burning. Under conditions close to optimal, the initial outbreak of pyrolysis gases does not fade, the process turns into steady burning from ignition with a gradual coverage of the entire volume of fuel.

Горение древесины состоит из двух стадий: пламенное горение и беспламенное тление угля. Пламенное горение обеспечивается за счет сгорания пиролизных газов, при этом горячие газы движутся наружу. Стадия пламенного горения занимает достаточно короткий промежуток времени, но при этом выделяется около 55-60% всей энергии. Тление подразумевает сгорание угля - твердого продукта процесса пиролиза. Скорость тления определяется скоростью поступления воздуха к поверхности угля. В процессе тления воздух проникает вглубь древесины, за счет чего расширяется площадь охвата. Тление может происходить и за счет кислорода воздуха, и за счет кислорода, содержащегося в порах и химической структуре материала.The burning of wood consists of two stages: fiery burning and flameless smoldering of coal. Flaming combustion is ensured by the combustion of pyrolysis gases, with the hot gases moving outwards. The fiery burning stage takes a rather short period of time, but about 55-60% of the total energy is released. Smoldering involves the combustion of coal, a solid product of the pyrolysis process. The rate of smoldering is determined by the rate at which air reaches the surface of the coal. In the process of smoldering the air penetrates deep into the wood, thereby expanding the area of coverage. Smoldering can occur at the expense of air oxygen, and at the expense of oxygen contained in the pores and chemical structure of the material.

Уголь, образующийся на поверхности древесины в период пламенного горения, не горит, хотя и находится в накаленном состоянии, так как его горению в этот период препятствует горение газообразных продуктов разложения, в результате чего кислород не имеет доступа к поверхности угля. Последний горит тогда, когда завершается пламенное горение со значительным выделением газообразных продуктов. Небольшой период времени оба вида горения древесины протекают одновременно. Затем выделение газообразных продуктов прекращается, и горит только уголь.Coal formed on the surface of wood during the period of fiery burning does not burn, although it is in a heated state, since its burning during this period is hampered by the burning of gaseous decomposition products, as a result of which oxygen does not have access to the surface of coal. The latter burns when fiery burning is completed with a significant release of gaseous products. A short period of time, both types of burning wood occur simultaneously. Then, the release of gaseous products is stopped, and only coal burns.

Горение поддерживается, пока имеются условия для огня - наличие несгоревшего топлива, поступление кислорода и сохранение требуемого уровня температуры.Combustion is maintained as long as there are conditions for the fire - the presence of unburned fuel, the supply of oxygen and the maintenance of the required temperature level.

5. Затухание. При несоблюдении одного из условий процесс горения прекращается и пламя гаснет.5. Fading. If one of the conditions is not observed, the combustion process stops and the flame goes out.

Claims

A wood-burning mini-stove containing an outer casing in the form of a shell, inside of which a furnace with a bottom is mounted coaxially and with a gap. parts of the last and lower part of the shell are made of a series of holes evenly distributed along their respective perimeters, characterized in that the bottom of the glass is solid, and above it in the wall of the glass there are a number of evenly distributed holes, additionally reporting the cavity of the glass through the channel with the outer space, while the air supply through these holes provides the pyrolysis mode of combustion of fuel placed on the bottom of the glass.