RU226080U1 - Автономная переносная печь длительного горения - Google Patents

Abstract

Печное отопление относится к местным системам отопления, при которых получение, перенос и передача теплоты происходят в одном и том же обогреваемом помещении. Теплота генерируется при сгорании топлива в топливнике печи. Горячие дымовые газы нагревают внутреннюю и наружную поверхность канала, теплота через стенки каналов передается в отапливаемое помещение. Охладившиеся дымовые газы удаляются через дымовую трубу в атмосферу.

Техническое решение «Автономная переносная печь длительного горения для обогрева и приготовления пищи работающая на жидком топливе» относится к местным системам прямоточного отопления, при которых получение, перенос и передача теплоты происходят в одном и том же обогреваемом помещении. Теплота генерируется при сгорании топлива в камере сгорания печи. Горячие дымовые газы нагревают внутреннюю и наружную поверхность канала, теплота через стенки каналов передается в отапливаемое помещение. Охладившиеся дымовые газы удаляются через дымовую трубу в атмосферу.

Потоки воздуха, нагревающегося у поверхности печи, поднимаются к потолку помещения. Потоки воздуха, охлаждающегося у поверхности наружных ограждений, опускаются к полу. В помещении устанавливается циркуляция воздуха.

Description

Полезная модель относится к жидкотопливным отопительным устройствам с возможностью приготовления пищи, в частности преимущественно к печам для отопления палаток, землянок, гаражей, теплиц, мастерских, ангаров, сараев, вагончиков, садовых домиков, а также временного жилья в чрезвычайных ситуациях.

Похожих аналогов среди отопительных печей, использующих тот же (или похожий) принцип подготовки и сжигания жидкого топлива в общедоступных источниках найдено не было.

Поэтому при анализе уровня техники был осуществлен поиск аналогов отопительных устройств (печей), имеющих иные принципы подготовки и сжигания жидкого топлива, но удовлетворяющих максимальному количеству эксплуатационных характеристик из следующего списка:

Обязательные:

Применяемое топливо должно быть жидким, например дизельное топливо, солярка, керосин, чистое масло.

Энергонезависимость (автономность) - отсутствие электрических компонентов.

Не обязательные, но желательные:

Мобильность - простота разборки, перемещения и монтажа печи на новом месте.

Сгорание топлива без дыма и сажи.

Возможность приготовления пищи.

Возможность непрерывного длительного горения.

Возможность отведения дымовых газов наружу.

Пожаробезопасность.

Известны фитильные каталитические печи для обогрева и приготовления пищи, такие как Чудо-печь или Солярогаз [см. https://www.google.com/search?q=Чудо-печь+Солярогаз]. Эффект катализатора в таких печах достигается не за счет химического вещества, из которого сделан катализатор, а за счет его высокой температуры.

Принцип работы таких печей такой: дизельное топливо (солярка или керосин) из небольшого металлического бака самотеком поступает в фитильную чашу, затем при нагреве переходит в газообразную смесь, которая, попадает в камеру горения, представляющую из себя два коаксиальных цилиндра, перфорированных мелкими отверстиями. За счет конструкции и расположения элементов в раскаленной докрасна камере происходит практически беспламенное, каталитическое горение паров топлива, при этом дым и сажа отсутствуют. Данные печи способны использоваться для приготовления пищи, имеют малый вес и легко переносимы, полностью энергонезависимы, хотя и имеют сравнительно небольшие топливные баки, но так как имеют небольшую теплотворную мощность и как следствие малый расход топлива, то способны гореть довольно долго более 10 часов.

Недостатками таких печей являются невозможность отведения дымовых газов, и как следствие невозможность длительного комфортного и безопасного отопления жилых помещений. В силу особенностей конструкции, данные печи очень требовательны к точности их пространственного расположения (не допускают перекоса от горизонтального уровня) и в случае сильного наклона печи может произойти перелив топлива и возгорание топлива.

Известные автономные печи на отработанном масле [см. https://www.google.com/search?q=печи+на+отработанном+масле]. Данные печи широко известны и используются в основном для отопления производственных помещений и гаражей.

К преимуществам можно отнести простоту конструкции и возможность использования дешевого отработанного масла. В некоторых вариантах конструкций есть возможность приготовления пищи. Имеют возможность непрерывного длительного горения и возможность отведения дымовых газов наружу.

Недостатком всех подобных печей является то, что для более или менее полного сгорания топлива таким печам необходима сильная тяга, а это можно обеспечить только высоким (минимум 5 метров) утепленным дымоходом, поэтому мобильными (переносными) такие печи, никогда не бывают. Дымоход и печь приходится чистить довольно часто. Грязь в помещении, шум в процессе работы и неприятный запах. Возможность возгорания, если камера сгорания переполняется топливом.

Известна печь отопительная жидкотопливная [Патент RU №31159 МПК F24C 05/04, опубл. 20.07.2003], состоящая из системы питания жидким топливом, фитильных горелок с насадком дожигания, камеры сбора продуктов сгорания, корпуса, бачков питания, системы отводящих труб, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения экологической чистоты помещения и улучшения эксплуатационных характеристик корпус печки выполнен с проточной внешней стенкой, что увеличивает теплосъем от камеры сбора продуктов сгорания, делает печку менее пожароопасной и практически исключает возможность ожогов при соприкосновении с открытыми частями человеческого тела.

К недостаткам данной печи можно отнести то, что во время горения в любом случае будет образовываться сажа, вследствие чего, печь будет требовать периодической чистки. Также конструкция данной печи весьма требовательна к точности ее пространственной установки относительно горизонта, то есть не допускает перекоса от горизонтального уровня и в случае сильного наклона печи может произойти либо перелив и возгорание топлива, либо неравномерное распределение пламени на фитиле, что вызовет ускоренное отложение сажи.

Задачей полезной модели является разработка энергонезависимой печи, упрощенной конструкции, работающей на различных видах топлива, а также, обеспечивающей возможность приготовления пищи на ней.

Технический результат - повышение эффективности теплоотдачи.

Технический результат достигается за счет того, что печь включает раму с установленной на ней камерой сгорания со съемной варочной пластиной, к камере сгорания присоединены внутренний и наружный короба конвектора, к которым присоединены соответственно патрубок внутреннего короба и патрубок крепления дымохода. В камере сгорания своей частью установлена съемная горелка и съемная испарительная трубка.

Через штуцер подачи топлива к печи подключен топливный резервуар. Через патрубок крепления дымохода подсоединена дымовая труба. Над испарительной трубкой может быть установлена ветрозащитная решетка.

Энергонезависимость в печи характеризуется отсутствием электрических насосов и вентиляторов нагнетания воздуха. Энергонезависимость дает преимущества в тех областях применения, где трудно обеспечить стабильное снабжение электричеством, что в свою очередь повышает универсальность и мобильность печи.

Работа печи не зависит от силы тяги в дымоходе, для отведения дымовых газов наружу можно использовать дымоход любой высоты. Это значительно упрощает конструкцию печи, снижает вес, расширяет области применения, увеличивает мобильность.

Печь является пожаробезопасной - невозможно превысить максимальную расчетную мощность печи, корпус печи никогда не раскаляется докрасна.

Печь экономична, так как имеет высокий КПД теплоотдачи и как следствие низкую температуру дымовых газов не превышающих 100°С.

В качестве дымохода может быть использован гибкий алюминиевый воздуховод.

В процессе работы испарительная трубка, как правило, раскаляется докрасна, что заведомо горячее температуры кипения любого жидкого углеводородного топлива, следовательно, в качестве топлива можно использовать любые чистые жидкие топлива, и легкокипящие, такие как спирт и бензин, и топлива, имеющие высокие температуры кипения, такие как солярка и масло.

За счет того, что топливный резервуар находится выше топки печи, жидкое топливо, поступающее в печь самотеком, уже имеет некоторое гидростатическое давление, и этого давления вполне достаточно для нормального функционирования печи, и поэтому дополнительного создания избыточного давления в топливном резервуаре не требуется. Следовательно, можно пополнять топливный резервуар в любое время. Также нет необходимости в электрическом топливном насосе. При этом изменяя высоту подъема топливного резервуара, изменяется и давление топлива на входе в печь, а это в свою очередь, пропорционально изменяет расход топлива, то есть регулирует мощность печи. Применять регулировочные краны нет необходимости.

При расчетной максимальной мощности печи никакие поверхности печи, выполненные из черного не жаропрочного металла, не раскаляются докрасна, то и высокотемпературной эрозии в печи не происходит, а это дает возможность сделать печь максимально тонкостенной и легкой.

В испарительной трубке имеется узкий кольцевой периферийный канал, протекая по которому, жидкое топливо начинает интенсивно испаряться и, вырвавшись через форсунку скоростной струей, горячий топливный пар устремляется в инжектор, где интенсивно перемешиваясь с воздухом, образовывает готовую горючую смесь, которая в свою очередь, выходя из горелки через специальные прорези, попадает в зону горения (топку печи), где и сгорает, выделяя тепло и одновременно подогревая при этом, испарительную трубку.

Подсос необходимого количества воздуха в инжекторе осуществляется только за счет скорости струи пара, а скорость струи пара обеспечивается только гидростатическим давлением топлива и высокой температурой испарительной трубки, а не за счет тяги в дымоходе, поэтому требование к высоте дымохода отсутствует, а также отсутствует необходимость в принудительном нагнетании воздуха в печь электрическим вентилятором.

Съемная варочная пластина находится прямо над топкой и имеет максимальную для внешнего корпуса печи температуру. Поэтому готовить пищу удобно.

После топки раскаленные газы поступают в конвектор, представляющий из себя конструкцию, труба в трубе, в узком зазоре между которыми, раскаленные газы движутся вверх в сторону дымоходной трубы. Раскаленные газы передают свое тепло внешней трубе, которая в свою очередь передает тепло окружающему воздуху, а также сквозной внутренней трубе, внутри которой создается поток горячего воздуха, движущийся вверх, и выходящий через боковой выходной патрубок. Данная конструкция конвектора очень эффективна и имеет очень высокий КПД теплоотдачи, вследствие чего дымовые газы на выходе имеет низкую температуру. Это позволяет использовать гибкий и легкий алюминиевый воздуховод в качестве дымохода.

Регулировка мощности осуществляется изменением высоты топливного резервуара. Это улучшает воспроизводимость процесса настройки расхода топлива. Иными словами, установка топливного резервуара на одну и ту же высоту всегда настраивает печь на один и тот же расход топлива.

На фиг. 1 представлена печь, установленная в помещении (схема).

На фиг. 2 изображен общий вид печи.

На фиг. 3 изображена печь в разрезе.

На фиг. 4 изображена горелка в разрезе.

Печь в сборе (фиг. 1) состоит из нескольких отдельных основных узлов: корпуса печи (на фигуре не обозначен), съемной горелки (на фигуре не обозначена), съемной испарительной трубки (на фигуре не обозначена), резервуара с топливом (на фигуре не обозначен) и дымовой трубы (на фигуре не обозначена).

Корпус печи (фиг. 3) представляет собой неразборную конструкцию, состоящую из: рамы 1, к которой присоединен корпус 2 камеры сгорания 16 со смотровым окошком 3 и съемной варочной пластиной 4. К корпусу 2 камеры сгорания 16 (топки) присоединены внутренний короб 5 конвектора и наружный короб 6 конвектора, к которым присоединены соответственно патрубок 7 внутреннего короба и патрубок 8 крепления дымохода.

Горелка (фиг. 4) состоит из корпуса 9 горелки, к которому присоединены инжектор 10 и перегородка 15 с прорезями. В состав горелки также входит съемная испарительная трубка (на фиг. 4 не обозначена) и съемная ветрозащитная решетка 11. Ветрозащитная решетка 11 лежит на разделительной перегородке 15. Камера сгорания 16 (топка) представляет собой внутреннее пространство под ветрозащитной решеткой 11.

Испарительная трубка (фиг. 4) состоит из корпуса 17 испарительной трубки, на которую прикручиваются штуцер 18 подачи топлива и форсунка 14. Внутрь корпуса 17 испарительной трубки вставляются стержень 13 и сетчатый фильтр 12.

В качестве топливного бака используется открытый резервуар, который для создания необходимого гидростатического давления топлива, должен находиться несколько выше, чем камера сгорания 16 (топка), при этом принудительно создавать в нем дополнительное избыточное давление не требуется.

Используемый внутри испарительной трубки сетчатый фильтр 12, служит для устранения внезапного забивания форсунки 14 изнутри неиспарившимися примесями.

Ветрозащитная решетка 11, помимо функции защиты пламени от сквозняка во время розжига, также имеет функцию катализатора, эффективно дожигающего несгоревшие пары топлива и также функцию концентратора тепла в области варочной пластины 4, благодаря которой варочная пластина 4 нагревается сильнее и эффективнее излучает тепло через лучистую энергию.

Процесс регулирования расхода топлива за счет изменения высоты топливного резервуара обладает свойством регулятора с отрицательной обратной связью, это значит что, чем сильнее разогревается испарительная трубка, тем больше увеличивается в объеме испаренное топливо, и тем большее противодавление создается внутри испарительной трубки, которое начинает снижать поступление топлива в испарительную трубку и тем самым уменьшает мощность печи и температуру нагрева испарительной трубки; иными словами печь защищена от превышения допустимого расчетного расхода топлива.

Испарительная трубка имеет небольшой уклон, который несколько притормаживает поток топлива вдоль нее во время первоначального пуска топлива при розжиге, что улучшает процесс розжига.

Корпус 9 горелки имеет небольшой уклон, благодаря которому постоянно образовывающийся внутри корпуса 9 горелки топливный конденсат, всегда стекает в сторону топки, где температура всегда выше температуры испарения топлива, последнее предотвращает накапливание сконденсированного жидкого топлива внутри горелки.

Трубка инжектора 10 имеет небольшой уклон, благодаря которому постоянно образовывающийся внутри инжектора топливный конденсат, всегда стекает внутрь горелки.

Печь работает следующим образом:

Жидкое топливо из топливного резервуара самотеком через штуцер 18 затекает в предварительно раскаленную испарительную трубку, к которой на входе прикручен штуцер 18 подачи топлива, а на выходе прикручена форсунка 14. Внутри испарительной трубки имеется стержень 13, задачей которого, является создание узкого кольцевого зазора (канала) между стержнем 13 и корпусом 17 испарительной трубки. В конце испарительной трубки после стержня 13 перед форсункой 14 находится сетчатый фильтр 12. Внутри раскаленной испарительной трубки жидкое топливо проходит вдоль узкого кольцевого зазора, где интенсивно испаряется, после чего пройдя сквозь сетчатый фильтр 12 и форсунку 14, разогретая струя топливного пара с высокой скоростью вдувается в инжектор 10, где смешивается с воздухом, далее готовая горючая смесь внутри корпуса горелки 9 движется в сторону перегородки с прорезями 15 и через прорези просачивается в камеру сгорания 16, где сгорает бездымным синим пламенем, разогревая при этом испарительную трубку. Если установлена ветрозащитная решетка 11, то раскаленные газы проходят сквозь прорези ветрозащитной решетки 11, раскаляя последнюю докрасна, далее раскаленные газы проходят под варочной пластиной 4, и устремляются в узкий зазор между наружным коробом 6 конвектора и внутренним коробом 5 конвектора, эффективно передавая им тепло, нагревая окружающее пространство вокруг печки и воздух внутри сквозного внутреннего короба 5 конвектора. Горячий воздух из сквозного внутреннего короба 5 конвектора выходит наружу через патрубок 7. Пройдя зазор между трубами, уже охладившиеся, дымовые газы отводятся за пределы помещения через гибкую дымоходную трубу, присоединенную к патрубку 8 крепления дымохода. Смотровое окошко 3 используется в процессе розжига печи газовой горелкой, а также для наблюдения за процессом горения.

За счет того, что внутренний короб 5 конвектора создает постоянный поток теплого воздуха, эффективно отбирающий тепло от внутреннего короба 5, обеспечивается высокая эффективность теплоотдачи.

Claims (1)

1. Автономная переносная печь длительного горения, включающая раму с установленной на ней камерой сгорания со съемной варочной пластиной, к камере сгорания присоединены внутренний и наружный короба конвектора, к которым присоединены, соответственно, патрубок внутреннего короба и патрубок крепления дымохода, причем в камере сгорания своей частью установлена съемная горелка и съемная испарительная трубка, горелка состоит из корпуса горелки, к которому присоединены инжектор и перегородка с прорезями, испарительная трубка состоит из корпуса испарительной трубки, на которую прикручены штуцер подачи топлива и форсунка, внутри испарительной трубки расположен стержень, с образованием кольцевого зазора между стержнем и корпусом испарительной трубки, и сетчатый фильтр.