RU219354U1 - Модуль закрытой каменки электрический - Google Patents

Abstract

Устройство относится к области теплотехники, в частности к конструкции теплотехнического устройства, предназначенного для парообразования, и может быть использовано в качестве дополнительного оборудования печей для бань и саун. Представляет собой модуль каменки с теплоаккумулирующими элементами, включающий в себя металлический корпус с двойными боковыми стенками и дном с теплоизоляционным материалом, закрытым по наружному периметру теплогидроизоляционным материалом, на внутренней стенке корпуса, по ее наружному периметру, закреплена угловая планка, куда вставляется уплотнительный шнур, внутри корпуса установлена паровая трубка с отверстиями, датчик температуры и размещены две спирали нагревательного элемента в одном металлическом коробе с тремя ребрами жесткости, теплоизоляционный слой крышки корпуса закрыт с двух сторон и по периметру металлическими листами, на крышке выполнен ряд прорезей с соплом для выхода пара и закреплена воронка в виде чаши для подачи воды, патрубок которой входит в патрубок паровой трубки, воздушный зазор между крышкой корпуса и теплоаккумулирующими элементами составляет от 50 мм до 60 мм. Технический результат – создание конструкции устройства, обеспечивающей получение наилучшего режима парообразования за счет эффективности теплоотдачи и стабильного высокотемпературного режима нагрева теплоаккумулирующих элементов закрытой каменки. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Устройство относится к области теплотехники, в частности к конструкции теплотехнического устройства, предназначенного для парообразования, и может быть использовано в качестве дополнительного оборудования печей для бань и саун.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно устройство «Закрытая каменка с генерированием пара и устройство для подачи питательной воды для генерирования пара» (RU 2724821, опубл. 25.06.2020, бюл. № 18), включающая корпус, дымоход, верхнее основание, крышку, устанавливаемое на патрубок дымохода котла, с совмещением дымохода с патрубком, и устройство подачи питательной воды для генерирования пара. На боковых поверхностях корпус каменки в нижней части имеет как минимум одно отверстие, направленное на выход большей части объема перегретого пара. Известно, что холодный воздух тяжелее теплого, и пар, выходя через отверстия, расположенные в нижней части и, перемешиваясь с холодным, доходит до полок не таким перегретым, как на выходе из каменки, что ухудшает качество принятия процедур в помещении парной. В устройстве камни прогревают тепловыми потоками, идущими из печи и дополнительно от стенок дымохода, что затрудняет обеспечение равномерного высокотемпературного нагрева камней каменки.

Известно «Устройство для получения пара» (RU 211179, опубл. 24.05.2022, бюл. № 15), предназначенное для оборудования печей бань и саун, представляющее собой закрытый металлический корпус, внутрь которого укладывают теплоаккумулирующие элементы, а на верхней поверхности расположены два отверстия, куда вставляют выступающие наружу трубы с воронками для подачи воды. Внутри труб уложена скрученная в рулон мелкоячеистая металлическая сетка для предотвращения обратного выброса горячей воды, к нижним концам труб под некоторым углом приварены лопатки с отверстиями, обращенные к центру. Более короткая труба распределяет воду в верхней части теплоаккумулирующих элементов, более длинная - в нижней части. На боковой поверхности корпуса расположено отверстие со съемной крышкой, служащее для закладки внутрь теплоаккумулирующих элементов и обслуживания устройства. Для выхода мелкодисперсного пара из устройства съемная крышка имеет несколько небольших горизонтально расположенных узких прорезей, закрытых П-образным соплом. При интенсивном нагреве внешней каменки, использовании дров с высокой теплотой сгорания, с течением времени, возможно прогорание металлического дна и стенок закрытой каменки.

Известно также устройство «Печь электрическая» (RU 2792382, опубл. 21.03.2023, бюл. № 9), взятое за ближайший аналог, в частности модуль закрытой каменки, входящий в данное устройство. Модуль представляет собой металлический корпус с двойными стенками и дном, между которыми размещается теплоизоляционный материал, и крышкой, которая изнутри имеет теплоизоляционный слой, которым плотно прилегает к стенкам модуля каменки и имеет отверстие, через которое проходит патрубок. К патрубку снизу крепится конструкция из профильных труб с рядом небольших отверстий или прорезей в нижней части горизонтально расположенных труб конструкции. Конструкция из профильных труб опирается на кронштейны, закрепленные на внутренней стороне стенок модуля закрытой каменки. На дне каменки установлены не менее двух нагревательных элементов, в металлических коробах с ребрами жесткости по углам и внутри короба, заполненных электроизоляционным наполнителем, совокупная мощность которых составляет по меньшей мере 3 кВт, и термопарный датчик. В крышке закрытой каменки выполнен ряд прорезей с соплом над ними. Внутрь модуля укладывают теплоаккумулирующий материал, через патрубок вода попадает в конструкцию из профильных труб и затем, через отверстия в профильных трубах, на теплоаккумулирующие элементы закрытой каменки.

В такой конструкции модуля закрытой каменки вода, попадая внутрь каменки, недостаточно равномерно распределяется по теплоаккумулирующим материалам, два нагревательных элемента в металлических коробах занимают много места, что не позволяет использовать весь тепловой потенциал закрытой каменки. Незащищенный внутренний теплоизоляционный слой крышки модуля под воздействием тепла и влаги постепенно теряет свои теплоизоляционные свойства, что влияет на технические характеристики закрытой каменки при создании избыточного давления, которое необходимо для генерации мелкодисперсного пара.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является улучшение потребительских свойств устройства за счет устранения описанных недостатков аналогичных конструкций.

Технический результат – создание конструкции устройства, обеспечивающей получение наилучшего режима парообразования за счет эффективности теплоотдачи и стабильного высокотемпературного режима нагрева теплоаккумулирующих элементов закрытой каменки.

Устройство представляет собой металлический корпус в виде, например, цилиндра или прямоугольной многогранной призмы, с двойными боковыми стенками и дном, между которыми проложен высокотемпературный теплоизоляционный материал, толщиной не менее 25 мм, например, керамическое волокно, физико-химические характеристики которого позволяют обеспечить легкость, прочность и износоустойчивость такой конструкции в условиях высокотемпературных режимов работы устройства, защищать внешнее пространство от инфракрасного излучения и не расходовать тепло на обогрев самого парильного помещения. Для защиты теплоизоляционного слоя от внешнего воздействия, например, от конденсата и, в качестве дополнительной защиты от инфракрасного излучения закрытой каменки, используется теплогидроизоляционный материал, например, в виде алюминиевой фольги, которая закрывает сверху теплоизоляционный слой по периметру корпуса. К внутренней стенке корпуса, по ее наружному периметру, крепится угловая планка, куда вставляют уплотнительный шнур. В верхней части корпуса с внутренней стороны на двух противоположных внешних стенках приварены выступающие наружу болты для крепления крышки устройства. Крышка устройства выполнена в виде сэндвич-панели, состоящей из двух металлических листов и теплоизоляционного слоя между ними, при этом нижний металлический лист по краям согнут и приварен к верхнему листу, закрывая теплоизоляционный слой от внешнего воздействия.

При помощи болтов в корпусе устройства и гаек-барашек крышка герметично прижимается к корпусу каменки, закрывая зазоры между двойными стенками корпуса устройства. Размеры крышки корпуса больше размеров сечения корпуса, и определяются размером корпуса отопительного устройства (печи), в которое устанавливается модуль устройства.

На дне устройства установлен нагревательный элемент в виде двух спиралей из токопроводящих материалов совокупной мощностью не менее 3 кВт, размещенных в одном узком металлическом коробе, заполненном электроизоляционным наполнителем, например, электротехническим периклазом, жестко закрепленном, например, с помощью фланца, на дне короба, с тремя ребрами жесткости в виде узких длинных пластин, толщиной не менее 2 мм, приваренных к внутренним стенкам короба. Пластины внутри короба обеспечивают жесткость конструкции со спиралями, обеспечивая устойчивость и безопасность конструкции. Теплоаккумулирующий материал уложен во внутреннем пространстве корпуса каменки, плотно охватывая корпус нагревательного элемента со всех сторон, но оставляя воздушный зазор между крышкой корпуса и теплоаккумулирующими элементами от 50 до 60 мм для обеспечения безопасной работы устройства при создании избыточного давления. Благодаря этому весь объем теплоаккумулирующего материала прогревается до высоких температур, что увеличивает количество и качество получаемого пара, возрастает эффективность использования закрытой каменки. Для контроля температурного режима на дне корпуса устройства расположен термопарный датчик.

На крышке корпуса устройства, в центре, выполнено отверстие, куда входит полый патрубок, приваренный изнутри к воронке в виде чаши, установленной на внешней стороне крышки и через которую подается вода внутрь устройства. Воронка также может служить емкостью для наружной каменки, куда укладывают теплоаккумулирующий материал в виде декоративных камней. На крышке корпуса устройства за пределами воронки выполнены узкие прорези овальной вытянутой формы для выхода мелкодисперсного пара. Прорези прикрыты соплом для обозначения направления выхода пара.

Патрубок воронки вставляют в паровую трубку, представляющую собой конструкцию из профильных труб в виде горизонтально расположенного вокруг нагревательного элемента замкнутого прямоугольного контура, куда сверху, с помощью двух вертикальных каналов, поступает вода через патрубок воронки, и, затем, через отверстия в нижней части прямоугольного контура распределяется равномерно по всей внешней поверхности теплоаккумулирующего материала внутри устройства. Для соединения с патрубком воронки, верхняя часть паровой трубки также имеет цилиндрический полый патрубок, диаметр которого больше, чем диаметр патрубка воронки, чтобы вода, поступающая из воронки внутрь паровой трубки, не вытекала из патрубка воронки на теплоаккумулирующие элементы. Дополнительно, в патрубок паровой трубки может быть уложена скрученная в рулон мелкоячеистая металлическая сетка или иной мелкоячеистый материал для предотвращения обратного выброса горячей воды. Для поддержания конструкции из профильных труб внутри корпуса можно использовать, например, кронштейны, закрепленные на внутренних стенках устройства, или иные приспособления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность технического решения поясняется следующими чертежами.

Фиг.1 – общий вид устройства.

Фиг.2 – крышка каменки.

Фиг.3 – паровая трубка с отверстиями.

Фиг.4 – паровая трубка с прорезями (вариант).

Как показано на фиг.1, устройство представляет собой металлический корпус, боковые стенки и дно которого собраны из панелей 1 с двойными стенками, между которыми проложен теплоизоляционный материал 2, толщиной не менее 25 мм. Сверху, по периметру корпуса, теплоизоляционный материал 2 закрыт теплогидроизоляционным материалом 3, например, алюминиевой фольгой. К внутренней стенке корпуса, по ее наружному периметру, крепится угловая планка 4, куда вставляют уплотнительный шнур 5.

Как показано на фиг.2, крышка каменки 6 (фиг.1) выполнена в виде сэндвич-панели, состоящей из двух металлических листов 7 и теплоизоляционного слоя 2 между ними, при этом нижний металлический лист по краям согнут и приварен к верхнему листу, закрывая теплоизоляционный слой 2 от внешнего воздействия. Крышка 6 прижата к корпусу с помощью гаек-барашков 8 (фиг.1), герметично закрывая зазоры боковых стенок корпуса.

Как показано на фиг.1, на дне устройства жестко закреплен, например, с помощью фланца, металлический короб нагревательного элемента 9 с внутренними ребрами жесткости 10, заполненный электроизоляционным наполнителем, и термопарный датчик температуры 11.

В центральное отверстие на крышке 6 (фиг.1) вставлен цилиндрический патрубок воронки 12 (фиг.2), нижний конец которого входит в цилиндрический патрубок 13 (фиг.3) паровой трубки 14 (фиг.1), которая, в свою очередь, располагается вокруг металлического короба нагревательного элемента 9 (фиг.1).

Для поддержания паровой трубки 14 внутри корпуса устройства на фиг.1 показан один из вариантов использования приспособления в виде кронштейнов 15, закрепленных на внутренних стенках корпуса устройства, например, с помощью сварки. Для выхода мелкодисперсного пара в крышке 6, рядом с воронкой 16, расположен ряд небольших, вытянутых горизонтально, овальных прорезей 17 с соплом 18 над ними.

Как показано на фиг.3 конструкция из профильных труб паровой трубки 14 выполнена в виде горизонтального замкнутого прямоугольного контура 19 и двух вертикальных каналов 20, соединенных сверху между собой. Верхняя часть конструкции паровой трубки 14 выполнена в виде цилиндрического патрубка 13. Для подачи воды на теплоаккумулирующие элементы устройства, по всей нижней части горизонтального замкнутого прямоугольного контура конструкции паровой трубки 14, выполнены отверстия 21.

Как показано на фиг.4 отверстия могут быть выполнены, например, в виде ряда параллельных прорезей 22 по всей нижней части горизонтального замкнутого прямоугольного контура конструкции из профильных труб 14.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Устройство работает следующим образом. Корпус закрытой каменки заполняют теплоаккумулирующим материалом до уровня кронштейнов, устанавливают паровую трубку на кронштейны, добавляют теплоаккумулирующий материал и герметично закрывают крышкой каменки при помощи гаек-барашков. На крышку каменки устанавливают воронку, которую заполняют декоративным термостойким материалом, например, декоративным камнем.

При подаче электропитания к спиралям нагревательного элемента происходит нагревание их до температуры не менее 700°С, которые, в свою очередь, через электроизоляционный материал, заложенный в короб нагревательного элемента, нагревают стенки металлического короба. Теплоаккумулирующий материал внутри устройства при этом нагревается до температуры не менее 500°С. Термопарный датчик температуры, расположенный внутри устройства, позволяет контролировать температуру нагрева теплоаккумулирующих элементов.

Для получения мелкодисперсного пара воду подают в воронку, откуда вода попадает через цилиндрический патрубок воронки в цилиндрический патрубок паровой трубки, затем, распределяясь по каналам паровой трубки, через отверстия в нижней части горизонтально расположенного прямоугольного контура труб конструкции, равномерно распределяется по теплоаккумулирующим материалам устройства. Дополнительно, в патрубок паровой трубки может быть уложена скрученная в рулон мелкоячеистая металлическая сетка или иной мелкоячеистый материал для предотвращения обратного выброса горячей воды. Благодаря герметичному соединению крышки каменки с корпусом устройства, внутри устройства образуется избыточное давление, которое способствует догреву пара и генерации мелкодисперсного пара. Вода, попадая на разогретые до высокой температуры теплоаккумулирующие элементы устройства, окружённые нагретыми внутренними стенками корпуса, взрывается с характерным хлопком. Горячий пар с каплями воды устремляется вверх, но, в закрытом пространстве, сталкиваясь с горячей поверхностью внутренних стенок устройства, дополнительно раскаляется от них и воздуха между теплоаккумулирующими элементами, при этом производя повторные «микрохлопки». За счет высокой температуры нагревания теплоаккумулирующих элементов водяные частицы становятся все более мелкими и образуется, так называемый, легкий, мелкодисперсный пар.

Мелкодисперсный пар, находясь под давлением внутри устройства с большой скоростью вылетает через прорези, расположенные на крышке устройства, поступает в помещение парильного помещения, создавая при этом дополнительно особый характерный звук, напоминающий звук кипящей воды, льющийся на раскаленную поверхность, переходящий в звук, напоминающий звук «вьюги», и создающий особую релаксирующую атмосферу в парном помещении.

Конструкции устройства позволяет обеспечивать стабильный высокотемпературный режим нагрева теплоаккумулирующих элементов внутри. Качество получаемого в устройстве 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.

Claims (5)

1. Модуль каменки с теплоаккумулирующими элементами, включающий в себя металлический корпус с крышкой, двойными боковыми стенками и дном с теплоизоляционным материалом, с расположенной внутри корпуса паровой трубкой с отверстиями, датчик температуры, ряд прорезей с соплом в крышке и воронку в виде чаши для подачи воды с патрубком, отличающийся тем, что на внутренней стенке корпуса, по ее наружному периметру, закреплена угловая планка, куда вставляют уплотнительный шнур, теплоизоляционный слой по периметру корпуса закрыт теплогидроизоляционным материалом, теплоизоляционный слой крышки каменки закрыт с двух сторон и по периметру металлическими листами, две спирали нагревательного элемента размещены в одном металлическом коробе с тремя ребрами жесткости внутри него, толщиной не менее 2 мм, воздушный зазор между крышкой корпуса и теплоаккумулирующими элементами составляет от 50 мм до 60 мм, паровая трубка выполнена в виде горизонтального замкнутого прямоугольного контура и двух вертикальных каналов, соединенных сверху между собой, верхняя часть паровой трубки имеет цилиндрический патрубок, в который входит цилиндрический патрубок воронки, отверстия в паровой трубке выполнены по всей нижней части горизонтального замкнутого прямоугольного контура.

2. Модуль каменки с теплоаккумулирующими элементами по п.1, отличающийся тем, что мощность нагревательного элемента составляет 3 кВт.

3. Модуль каменки с теплоаккумулирующими элементами по п.1, отличающийся тем, что конструкция из профильных труб закрытой каменки опирается на кронштейны, закрепленные на внутренней стороне стенок модуля закрытой каменки.

4. Модуль каменки с теплоаккумулирующими элементами по п.1, отличающийся тем, что толщина зазора между двойными стенками корпуса, дна и крышки, составляет не менее 25 мм.

5. Модуль каменки с теплоаккумулирующими элементами по п.1, отличающийся тем, что в патрубок паровой трубки уложена скрученная в рулон мелкоячеистая металлическая сетка.