RU2541968C1

RU2541968C1 - Continuous burning heating stove

Info

Publication number: RU2541968C1
Application number: RU2013147389/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Илиодоров
Original assignee: Владимир Александрович Илиодоров
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2015-02-20

Abstract

FIELD: heating.SUBSTANCE: continuous burning heating stove includes housing with a flue gas outlet opening, loading and ash doors, an air duct and an air distributor with a movement mechanism, a damper driven from a temperature control, and an external heat-insulating screen. The air distributor includes two fixed vertical air ducts with longitudinal slots and plugged upper ends arranged inside the housing, each of which has a movable closed band with a drive opening, through which the band is engaged with a bracket with an opening driver. Air ducts are connected to each other with a transverse air duct arranged under the housing bottom. The movement mechanism is located above the centre of gravity of the opening carrier in a lifting mode and attached to it with a flexible element. In the housing there is the second flue gas outlet opening, in the branch pipe of which a damper is installed, which is controlled with the second temperature control arranged on this branch pipe. In each band there are the main and additional openings. The main opening is located below the drive opening, and the additional one is located above it. An air intake opening is made in a transverse air duct, and a damper installed in it is connected through a tie-rod passing along the housing and a yoke to the upper surface of the housing. The yoke axis is fixed on the heat-insulating screen that includes a frame with an inner heat-insulating coating having a mirror-like outer layer in an infrared range.EFFECT: simpler and cheaper design; improved efficiency of a stove, as well as increased fire safety.10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использовано для создания твердотопливных печей длительного горения.The invention relates to a power system, and in particular to solid fuel heating systems, and can be used to create solid fuel long-burning furnaces.

Известны отопительные печи с увеличенной продолжительностью горения (патент США №4230090, Европейский патент №0231424, заявка ФРГ № OS 3602285, патент РФ №2001352, 2001353, 2097660, полезная модель РФ №76702). В этих печах для повышения эффективности сжигания топлива используется принцип его газификации с последующим дожигом горючих газов. Однако такого рода печи имеют продолжительность горения, не превышающую 8-10 часов, причем на минимальной генерируемой тепловой мощности. Это обусловлено тем, что в камере сгорания все загруженное топливо находится в зоне высоких температур, поскольку его сжигание происходит снизу, одновременно при этом происходит его газификация. Причем пиролиз топлива будет тем интенсивней, чем больше производимая тепловая мощность, и, как следствие, более высокая температура в камере сгорания. А поскольку для дожига образующихся горючих газов подается ограниченный объем воздуха (определяемого заданной тепловой мощностью), то часть горючих газов из-за отсутствия достаточного объема кислорода не окисляется и выходит в дымоход, снижая эффективность (КПД) сжигания топлива. Этот фактор, а также возможность перехода в неуправляемый режим работы при большом объеме топлива ограничивает возможность увеличения продолжительности горения указанных печей за счет увеличения камеры сгорания и объема загружаемого в нее топлива. Также в указанных печах из-за противопожарных требований имеется ограничение на увеличение тепловой мощности за счет увеличения температуры корпуса печи, поэтому приходится наращивать теплообменную поверхность, что приводит к росту габаритов и массы печи. Кроме того, указанные печи из-за отсутствия регулировки температуры дымовых газов на мощностях больше минимальной, как правило, имеют сравнительно высокую температуру дымовых газов. Это снижает КПД печи на мощностях больше минимальной, а при длительной работе на большой мощности увеличивает пожароопасность таких печей. При этом интегральный КПД (например, за отопительный период) и, как следствие, экономичность печи оказываются существенно ниже потенциально возможных значений.Known heating furnaces with increased duration of burning (US patent No. 433,090, European patent No. 0231424, FRG application No. OS 3602285, RF patent No. 2001352, 2001353, 2097660, utility model of the Russian Federation No. 76702). In these furnaces, to increase the efficiency of fuel combustion, the principle of gasification with the subsequent burning of combustible gases is used. However, such furnaces have a burning duration not exceeding 8-10 hours, and at the minimum generated heat capacity. This is due to the fact that in the combustion chamber all the loaded fuel is in the high temperature zone, since it burns from below, while gasification occurs at the same time. Moreover, the pyrolysis of fuel will be the more intense, the greater the thermal power produced, and, as a result, the higher the temperature in the combustion chamber. And since a limited volume of air (determined by a predetermined heat output) is supplied to burn the resulting combustible gases, part of the combustible gases, due to the lack of sufficient oxygen, is not oxidized and goes into the chimney, reducing the efficiency (efficiency) of fuel combustion. This factor, as well as the possibility of switching to an uncontrolled mode of operation with a large volume of fuel, limits the possibility of increasing the duration of combustion of these furnaces by increasing the combustion chamber and the amount of fuel loaded into it. Also, in these furnaces, due to fire-fighting requirements, there is a restriction on the increase in thermal power due to an increase in the temperature of the furnace body; therefore, it is necessary to increase the heat-exchange surface, which leads to an increase in the dimensions and weight of the furnace. In addition, these furnaces due to the lack of regulation of the temperature of the flue gases at the capacities greater than the minimum, as a rule, have a relatively high temperature of the flue gases. This reduces the efficiency of the furnace at capacities greater than the minimum, and with prolonged operation at high power increases the fire hazard of such furnaces. At the same time, the integral efficiency (for example, during the heating period) and, as a consequence, the efficiency of the furnace are significantly lower than the potential values.

Известна отопительная печь (патент РФ №2459145 от 25.11.2011 г.), выбранная в качестве прототипа, в которой длительность горения топлива увеличена до нескольких десятков часов за счет реализации способа сжигания топлива сверху вниз. В этой печи воздух в камеру сгорания подается в зону горения через воздухозаборное отверстие, выполненное в верхней поверхности корпуса, телескопический воздуховод и распределитель воздуха. А дымовые газы после дожига образующихся горючих газов выводятся через вторичную теплообменную камеру и отверстие, расположенное в нижней части корпуса. Недостатками известной конструкции являются зависимость эффективности сжигания топлива от производимой тепловой мощности. Это обусловлено избыточным образованием горючих газов при средних и больших мощностях и зависимостью температуры дымовых газов от производимой тепловой мощности. Для того чтобы обеспечить нормальную работу дымохода (без образования конденсата) температура дымовых газов должна быть не ниже требуемой во всем диапазоне генерируемых мощностей. В прототипе вывод уже охлажденных дымовых газов осуществляется через отверстие в нижней части корпуса. В этом случае теплообменную поверхность печи приходится выбирать такой, чтобы при минимальной тепловой мощности температура дымовых газов была не ниже требуемой. При этом на больших и средних мощностях температура дымовых газов возрастает, а КПД печи уменьшается. В целом интегральный КПД и экономичность печи, так же как в аналогах, оказываются существенно ниже потенциально возможных значений. Кроме того, к недостатку рассматриваемой печи нужно отнести необходимость организации дополнительной тяги в дымоходе при ее розжиге, что усложняет конструкцию. В указанной печи в качестве саморегулирующегося по высоте воздуховода использован гофрированный воздуховод, например, из силиконового армированного шланга. Недостатками такого технического решения являются большая стоимость воздуховода, ограниченный срок его эксплуатации в условиях высоких температур и сравнительно высокая уязвимость от повреждений при нарушении правил эксплуатации. В конструкции также использован сравнительно громоздкий и тяжелый распределитель воздуха. А вместе с воздуховодом, находящимся в сложенном состоянии, распределитель воздуха занимает значительный объем печи, уменьшая ее полезный объем.Known heating furnace (RF patent No. 2459145 from 11.25.2011), selected as a prototype, in which the duration of fuel combustion is increased to several tens of hours due to the implementation of the method of burning fuel from top to bottom. In this furnace, air is supplied to the combustion chamber in the combustion zone through an air intake hole made in the upper surface of the housing, a telescopic duct and an air distributor. And the flue gases after burning the resulting combustible gases are discharged through the secondary heat exchange chamber and the hole located in the lower part of the housing. The disadvantages of the known design are the dependence of the efficiency of fuel combustion on the generated heat output. This is due to the excess formation of combustible gases at medium and high capacities and the dependence of the temperature of the flue gases on the produced heat capacity. In order to ensure the normal operation of the chimney (without condensation), the temperature of the flue gases should not be lower than required in the entire range of generated capacities. In the prototype, the output of already cooled flue gases is carried out through an opening in the lower part of the housing. In this case, the heat exchange surface of the furnace has to be chosen so that, with a minimum thermal power, the temperature of the flue gases is not lower than the required one. At the same time, at large and medium powers, the temperature of the flue gases increases, and the efficiency of the furnace decreases. In general, the integrated efficiency and efficiency of the furnace, as well as in analogues, are significantly lower than the potential values. In addition, the disadvantage of this furnace should include the need to organize additional traction in the chimney during its ignition, which complicates the design. In this furnace, a corrugated duct, for example, of a silicone reinforced hose, is used as a self-adjusting height duct. The disadvantages of this technical solution are the high cost of the duct, the limited term of its operation at high temperatures and the relatively high vulnerability to damage in case of violation of the operating rules. The design also used a relatively bulky and heavy air distributor. And together with the duct, which is in the folded state, the air distributor occupies a significant volume of the furnace, reducing its usable volume.

Целью изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно упрощение и удешевление конструкции, увеличение эффективности печи за счет стабилизации температуры дымовых газов во всем диапазоне генерируемых тепловых мощностей, а также повышение тепловой производительности единицы объема корпуса и ее пожарной безопасности.The aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype, namely, simplifying and reducing the cost of the design, increasing the efficiency of the furnace by stabilizing the temperature of the flue gases in the entire range of generated heat capacities, as well as increasing the thermal productivity of a unit volume of the body and its fire safety.

Указанная цель достигается тем, что отопительная печь содержит корпус с верхним и нижним отверстиями для отвода дымовых газов, загрузочной и зольной газоплотными дверцами, а также теплоизолирующий экран, распределитель воздуха включает два неподвижных вертикальных воздуховода с продольными щелями и заглушенными верхними концами, размещаемыми внутри корпуса, каждый из которых имеет подвижную замкнутую ленту с приводным окном, через которое лента входит в зацепление кронштейном с водителем окон, а между собой воздуховоды соединены поперечным воздуховодом, размещенном под днищем корпуса, механизм перемещения расположен над центром тяжести водителя окон в режиме подъема и гибким элементом из жаропрочной проволоки или кремнеземного шнура крепится к нему, причем в патрубке верхнего отверстия для отвода дымовых газов установлена заслонка, управляемая вторым терморегулятором, размещаемым на этом патрубке, в каждой ленте выполнены основное и дополнительное окна, основное окно расположено ниже приводного окна, а дополнительное выше, при этом площадь основного окна составляет 65-75% от площади эффективного сечения вертикального воздуховода, а дополнительного окна - 25-35%, воздухозаборное отверстие выполнено в поперечном воздуховоде, а установленная над ним заслонка связана через тягу, проходящую вдоль корпуса, и коромысло с верхней поверхностью корпуса, при этом ось коромысла закреплена на теплоизолирующем экране, который содержит каркас с внутренним теплоизолирующим покрытием, имеющим зеркальный в инфракрасном диапазоне наружный слой.This goal is achieved by the fact that the heating furnace contains a housing with upper and lower openings for exhaust gases, loading and ash-tight gas-tight doors, as well as a heat-insulating screen, the air distributor includes two stationary vertical ducts with longitudinal slots and blanked upper ends located inside the housing, each of which has a movable closed tape with a drive window, through which the tape engages the bracket with the driver of the windows, and the air ducts are connected to each other a river duct located under the bottom of the housing, the movement mechanism is located above the center of gravity of the window driver in the lifting mode and is attached to it by a flexible element made of heat-resistant wire or silica cord, and a shutter installed in the upper flue gas outlet, controlled by a second thermostat, is placed on this pipe, in each tape, the main and additional windows are made, the main window is located below the drive window, and the additional one is higher, while the area of the main window is it accounts for 65-75% of the effective cross-sectional area of the vertical duct, and the additional window is 25-35%, the air intake hole is made in the transverse duct, and the damper installed above it is connected through a rod running along the body and the beam with the upper surface of the body, the axis of the rocker arm is mounted on a heat-insulating screen that contains a frame with an internal heat-insulating coating having a mirror layer in the infrared range of the outer layer.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1, 2, где показаны вид печи сверху и в разрезе и обозначено: 1 - корпус печи, 2 - загрузочная дверца, 3 - зольная дверца, 4 - патрубок верхнего отверстия для отвода дымовых газов, 5 - патрубок нижнего отверстия для отвода дымовых газов, 6 - вертикальные воздуховоды, 7 - продольные щели в вертикальных воздуховодах, 8 - замкнутые отрезки ленты, 9 - обводные ролики, 10 - приводное окно, 11 - основное окно, 12 - дополнительное окно, 13 - поперечный воздуховод, 14 - заслонка воздухозаборного отверстия, 15 - тяга заслонки, 16 - коромысло, 17 - осевой кронштейн, 18 - опорный кронштейн, 19 - регулировочный диск, 20 - водитель окон, 21 - кронштейн приводного окна, 22 - гибкий элемент механизма перемещения водителя окон, 23 - направляющая трубка, 24 - приводная петля, 25 - терморегулятор дымовых газов, 26 - заслонка выходного патрубка, 27 - привод заслонки, 28 - соединительная дымовая труба, 29 - боковой элемент теплоизолирующего экрана, 30 - верхний элемент теплоизолирующего экрана.The invention is illustrated in figure 1, 2, which shows a top view of the furnace and in section and is indicated: 1 - furnace body, 2 - loading door, 3 - ash door, 4 - pipe of the upper hole for exhaust flue gases, 5 - pipe of the lower openings for flue gas exhaust, 6 - vertical ducts, 7 - longitudinal slots in the vertical ducts, 8 - closed segments of the tape, 9 - bypass rollers, 10 - drive window, 11 - main window, 12 - additional window, 13 - transverse duct, 14 - flap of the air intake opening, 15 - thrust of the flap, 16 - rocker, 17 - an axial bracket, 18 - a support bracket, 19 - an adjusting disk, 20 - a window driver, 21 - a drive window bracket, 22 - a flexible element of a window driver movement mechanism, 23 - a guide tube, 24 - a drive loop, 25 - a flue gas temperature regulator 26 - a flap of the outlet pipe, 27 - a flap drive, 28 - a connecting chimney, 29 - a side element of a heat-insulating screen, 30 - an upper element of a heat-insulating screen.

Корпус печи 1 выполняется из стали с необходимой толщиной стенки и жаропрочностью, обеспечивающими требуемый срок службы печи. Для увеличения тепловой мощности печи при ограниченных габаритах на боковой и верхней поверхности корпуса может быть выполнено вертикальное оребрение и тем самым увеличена теплообменная поверхность. В верхней части корпуса выполнена загрузочная 2, а в нижней части зольная 3 дверцы. Дверцы должны быть выполнены газоплотными в закрытом положении. Воздуховоды 6 и 13 предназначены для канализации воздуха от воздухозаборного отверстия в зону горения печи. Два вертикальных воздуховода 6 соединены между собой поперечным воздуховодом 13, имеющим в верхней части, выступающей за корпус печи, воздухозаборное отверстие. Площадь сечения поперечного воздуховода 13 вдвое превышает площадь поперечного сечения вертикальных воздуховодов 6. При этом площадь сечения воздухозаборного отверстия выбирается исходя из максимальной тепловой мощности печи. Верхние концы вертикальных воздуховодов 6 выполняются заглушеными, а нижние входят в поперечный воздуховод 13. В вертикальных воздуховодах 6 выполнены продольные щели 7, обращенные внутрь камеры сгорания. Воздуховоды 6 изготавливаются из металла с такой же, как у корпуса, жаропрочностью, поскольку они находятся в зоне высоких температур. Воздуховод 13 изготавливается из обычного металла, поскольку не подвергается воздействию высоких температур. В каждом вертикальном воздуховоде 6 вплотную к щели на обводных роликах 9 устанавливается замкнутый отрезок ленты 8. Лента 8 выполняется из тонкой нержавеющей стали с достаточно высокой жаропрочностью или высокотемпературной газоплотной ткани. Толщина ленты выбирается исходя из упругих свойств материала с тем, чтобы исключить необратимую деформацию и старение материала при многократном его перемещении вокруг роликов 9. В ленте 8 выполнены несколько окон - приводное окно 10, основное окно 11 и дополнительное окно 12. Площадь основного окна 10 составляет 65-75% от площади сечения вертикального воздуховода в плоскости нижнего ролика, а дополнительного окна 12 - 25-35%. Расстояние между отверстиями приблизительно выбирается из соотношения r=а·в - 0,5 в, где а - размер узкой стороны окна 11, в - размер широкой (вертикальной) стороны окна 11. Основное 11 и дополнительное 12 окна могут выполняться в виде нескольких секций, расположенных одна над другой, для более равномерного распределения воздуха в камере сгорания печи. Лента 8 в каждом воздуховоде 6 приводится в движение водителем окон 20, который входит в зацепление с приводным окном 10 с помощью кронштейнов 21, закрепляемых на водителе окон 20 при монтаже. Водитель окон 20 изготавливается из жаропрочного материала, например из чугуна или жаропрочной стали. Масса водителя окон может не превышать несколько килограммов. Механизм перемещения водителя окон 20 включает гибкий элемент 22 и направляющую трубку 23. В качестве гибкого элемента 22 может быть использована тонкая проволока из жаропрочного металла или высокотемпературного кремнеземного шнура. Гибкий элемент 22 крепится к водителю окон в центре его тяжести в режиме подъема. То есть с учетом силы сопротивления подвижных лент 8 в воздуховодах 6. Однако, поскольку сила сопротивления лент 8, как правило, не превышает нескольких сот грамм, а масса водителя окон несколько килограмм, центр тяжести водителя окон 20 в режиме подъема практически будет совпадать с центром тяжести водителя окон 20. Противоположный конец гибкого элемента 22 заканчивается петлей 24, которая при поднятом водителе окон зацепляется за соответствующий крючок (не показан на рисунке) на теплоизолирующем экране 29 или корпусе 1. Направляющая трубка 23 снаружи корпуса огибает его до теплоизолирующего экрана, направляя проволоку с наружной стороны экрана. В этом месте под проволокой на экране может быть размещена (наклеена) мерная линейка, которая служит для индикации величины остатка топлива. В выступающей за корпус 1 верхней части воздуховода 13 выполнено воздухозаборное отверстие. Для управления объемом входящего в печь воздуха используется заслонка 14 в виде пластинки, которая управляется от терморегулятора. Терморегулятор включает тягу 15, равноплечное коромысло 16, осевой кронштейн 17, опорный кронштейн 18, регулятор тепловой мощности 19. Опорный кронштейн 18, опирающийся на корпус 1, выполнен с возможностью регулировки длины с помощью регулятора тепловой мощности 19 (например, в виде винта с приводным диском). Тяга 15 проходит вплотную к стенке корпуса 1 (с возможностью свободного смещения относительно него) и крепится к заслонке 14. Осевой кронштейн 17 с коромыслом 16 устанавливается на экране 29. В патрубке 4 установлена заслонка 26, управляемая терморегулятором 25 через привод 27. Верхний 4 и нижний 5 патрубки, дымовая труба 28 и заслонка 26 изготавливаются из металла с необходимой для подобного рода изделий прочностью. К жаропрочности указанных элементов высоких требований не предъявляется за исключение верхнего патрубка и заслонки, жаропрочность которых должна выбираться несколько выше, чем у остальных элементов. Привод 27 выполняется в виде шарнирного соединения, соединяющего заслонку 26 и терморегулятор 25. Привод 27 выполняется регулируемым по длине и начальному углу поворота заслонки для обеспечения возможности настройки устройства регулировки на требуемую температуру дымовых газов и диапазон ее изменения, в зависимости от теплотехнических свойств используемого дымохода и диапазона изменения тепловой мощности печи. Терморегулятор 25 может быть выполнен, например, из биметаллической пластины, огибающей патрубок 4 и закрепляемой другим концом на нем. Теплоизолирующий экран 29, 30 предназначен для повышения пожарной безопасности печи за счет снижения температуры наружной поверхности экрана до безопасного уровня (30-40°C). Кроме того, экран служит для формирования воздушного канала, повышающего эффективность конвективного теплосъема с корпуса 1 печи. Экран 29, 30 состоит из каркаса, изготовленного из тонкого металла, и теплоизолирующего покрытия с внутренней стороны каркаса. В качестве теплоизолирующего покрытия может быть использован, например, стекловойлок, толщиной несколько миллиметров, покрытый со стороны, обращенной к печи, алюминиевой фольгой, имеющей высокий коэффициент отражения в инфракрасном диапазоне. Теплоизолирующий экран также может состоять из нескольких панелей закрепляемых с воздушным зазором на корпусе. Для повышения пожарной безопасности печи патрубки 4 и 5 и дымовая труба 28 до теплоизолированного дымохода также могут быть закрыты дополнительным кожухом аналогичной конструкции или покрыты теплоизолирующим материалом (кроме места крепления терморегулятора 25). На части или всем канале между корпусом и экраном (сверху печи) может быть установлен колпак с воздуховодом, по которому нагретый воздух может канализироваться в другое помещение, например второй этаж отапливаемого жилища или из подвала на первый и другие этажи. Для регулировки объема канализируемого воздуха воздуховод может быть оснащен управляемой заслонкой. Если требуется подавать нагретый воздух в удаленное помещение, находящееся на уровне отопительной печи, то в воздуховод может быть установлен вентилятор, обеспечивающий принудительную канализацию нагретого воздуха. Для расширения функциональных возможностей печи она может быть оснащена навешиваемым на корпус баком для подключения к контуру горячего водоснабжения. К этому баку, для повышения безопасности, параллельно ему может подсоединяться (через термостат) радиатор, предотвращающий перегрев и закипание воды в баке.The furnace body 1 is made of steel with the required wall thickness and heat resistance, providing the required furnace life. To increase the thermal power of the furnace with limited dimensions on the side and upper surface of the housing, vertical fins can be made and thereby increase the heat transfer surface. In the upper part of the casing, boot 2 is made, and in the lower part, ash 3 doors. Doors must be gas tight in the closed position. Air ducts 6 and 13 are designed for air drainage from an air inlet into the combustion zone of the furnace. Two vertical ducts 6 are interconnected by a transverse duct 13 having in the upper part protruding beyond the furnace body an air inlet. The cross-sectional area of the transverse duct 13 is twice the cross-sectional area of the vertical ducts 6. The cross-sectional area of the air inlet is selected based on the maximum heat output of the furnace. The upper ends of the vertical ducts 6 are muffled, and the lower ones enter the transverse duct 13. In the vertical ducts 6 there are longitudinal slots 7 facing the inside of the combustion chamber. Air ducts 6 are made of metal with the same heat resistance as the case, since they are in the high temperature zone. The duct 13 is made of ordinary metal, because it is not exposed to high temperatures. In each vertical duct 6, a closed section of tape 8 is installed close to the gap on the bypass rollers 9. The tape 8 is made of thin stainless steel with a sufficiently high heat resistance or high-temperature gas-tight fabric. The thickness of the tape is selected based on the elastic properties of the material in order to exclude irreversible deformation and aging of the material when it is repeatedly moved around the rollers 9. In the tape 8 there are several windows - a drive window 10, a main window 11 and an additional window 12. The area of the main window 10 is 65-75% of the cross-sectional area of the vertical duct in the plane of the lower roller, and the additional window 12 - 25-35%. The distance between the holes is approximately selected from the ratio r = a · in - 0.5 V, where a is the size of the narrow side of the window 11, c is the size of the wide (vertical) side of the window 11. The main 11 and additional 12 windows can be made in the form of several sections located one above the other, for a more uniform distribution of air in the combustion chamber of the furnace. The tape 8 in each duct 6 is driven by the driver of the windows 20, which engages with the drive window 10 using brackets 21, mounted on the driver of the windows 20 during installation. The driver 20 is made of heat-resistant material, such as cast iron or heat-resistant steel. The weight of the window driver may not exceed several kilograms. The mechanism for moving the driver of the windows 20 includes a flexible element 22 and a guide tube 23. As a flexible element 22, a thin wire of heat-resistant metal or a high-temperature silica cord can be used. The flexible element 22 is attached to the driver of the windows in the center of gravity in the lifting mode. That is, taking into account the drag force of the moving tapes 8 in the ducts 6. However, since the drag force of the tapes 8, as a rule, does not exceed several hundred grams, and the mass of the window driver is several kilograms, the center of gravity of the window driver 20 in the lift mode will practically coincide with the center gravity of the driver of the windows 20. The opposite end of the flexible element 22 ends with a loop 24, which, when the window driver is raised, hooks onto the corresponding hook (not shown in the figure) on the heat-insulating screen 29 or the housing 1. The guide tube 23 sn The body envelopes it to a heat-insulating screen, guiding the wire from the outside of the screen. In this place, under the wire on the screen, a measuring ruler can be placed (glued), which serves to indicate the amount of fuel remaining. In the upper part of the duct 13 that extends beyond the housing 1, an air inlet is formed. To control the volume of air entering the furnace, a damper 14 is used in the form of a plate, which is controlled by a temperature regulator. The temperature regulator includes a rod 15, an equal-arm rocker 16, an axial bracket 17, a support arm 18, a heat power regulator 19. The support arm 18, supported on the housing 1, is made with the possibility of adjusting the length using the heat power regulator 19 (for example, in the form of a screw with a drive disk). The rod 15 passes close to the wall of the housing 1 (with the possibility of free displacement relative to it) and is attached to the valve 14. An axial bracket 17 with a rocker 16 is installed on the screen 29. In the pipe 4 there is a valve 26 controlled by the temperature controller 25 through the actuator 27. Top 4 and the lower 5 nozzles, the chimney 28 and the damper 26 are made of metal with the necessary strength for such products. The heat resistance of these elements of high requirements is not imposed for the exception of the upper pipe and the damper, the heat resistance of which should be selected slightly higher than the rest of the elements. The actuator 27 is made in the form of a swivel connecting the damper 26 and thermostat 25. The actuator 27 is adjustable in length and in the initial angle of rotation of the damper to enable adjustment of the adjustment device to the required flue gas temperature and its variation range, depending on the thermal characteristics of the used chimney and range of variation of the thermal power of the furnace. The temperature controller 25 can be made, for example, from a bimetallic plate enveloping the pipe 4 and fixed to the other end on it. The heat-insulating screen 29, 30 is designed to increase the fire safety of the furnace by reducing the temperature of the outer surface of the screen to a safe level (30-40 ° C). In addition, the screen serves to form an air channel that increases the efficiency of convective heat removal from the furnace body 1. The screen 29, 30 consists of a frame made of thin metal, and a heat-insulating coating on the inside of the frame. As a heat-insulating coating can be used, for example, glass wool, a few millimeters thick, coated on the side facing the furnace with aluminum foil having a high reflectance in the infrared range. The heat-insulating screen may also consist of several panels fixed with an air gap on the housing. To increase the fire safety of the furnace, the nozzles 4 and 5 and the chimney 28 can also be closed to an insulated chimney with an additional casing of a similar design or coated with a heat insulating material (except for the mounting point of the thermostat 25). On part or the whole channel between the case and the screen (on top of the furnace), a hood with an air duct can be installed, through which heated air can be drained into another room, for example, the second floor of a heated dwelling or from the basement to the first and other floors. To adjust the volume of canalized air, the duct can be equipped with a controlled damper. If it is required to supply heated air to a remote room located at the level of the heating furnace, a fan can be installed in the duct, providing forced sewage of the heated air. To expand the functionality of the furnace, it can be equipped with a tank mounted on the housing for connection to a hot water supply circuit. To increase the safety of this tank, a radiator can be connected in parallel (via a thermostat) to prevent it from overheating and boiling water in the tank.

Работает печь следующим образом. С помощью гибкого элемента 22 водитель окон 20 поднимается в верхнее положение и фиксируется в этом положении петлей 24 за соответствующий крючок на экране 29. Если в печи имеется избыточное количество золы, то она удаляется через зольную дверцу 3. Через загрузочную дверку 2 осуществляется загрузка топлива 31, в частном случае дров. Затем топливо поджигается и после появления тяги в дымоходе водитель окон 20 опускается на топливо, а загрузочная дверца 2 закрывается. Управляющий винт 19 терморегулятора заслонки 14 устанавливается на заданную тепловую мощность, а при необходимости - привод 27 терморегулятора 25 дымовых газов на заданную температуру этих газов. После закрытия дверцы 2 воздух в камеру сгорания будет поступать через воздуховоды 13 и 6, основные окна 11. Образующиеся в процессе горения топлива дымовые газы поступают в верхний патрубок 4 для отвода дымовых газов и через непродолжительное время прогревают его. После нагрева патрубка 4 терморегулятор 25 дымовых газов начинает прикрывать заслонку 26, тем самым уменьшая поток горячих дымовых газов через верхний патрубок 4. При этом за счет тяги дымохода настолько же увеличивается поток дымовых газов через нижний патрубок 5. Но через этот патрубок будут выводиться уже остывшие дымовые газы, отдавшие свое тепло корпусу печи. В процессе горения терморегулятор 25 будет поддерживать температуру дымовых газов, близкой к минимально необходимой (обеспечивающей нормальную работу дымохода), автоматически изменяя соотношение горячих и остывших дымовых газов, выходящих в дымоход через верхнее и нижнее отверстия на различных тепловых мощностях печи. По мере нагрева печи и выхода ее на заданную мощность заслонка 14 прикрывает воздухозаборное отверстие, обеспечивая поступление необходимого для генерации заданной тепловой мощности объема воздуха. Поскольку в начале цикла работы печи источник тепловой энергии находится в верхней части печи, то нагревается именно эта часть корпуса. При этом происходит интенсивный нагрев воздуха в канале между корпусом 1 и термоизолирующим экраном 29. Нагретый воздух поднимается вверх, увлекая за собой холодный воздух, поступающий в канал снизу. Тяга в таком канале пропорциональна высоте канала и градиенту температур на входе и выходе. В предлагаемой конструкции этот показатель будет существенно выше, чем в известных аналогах. Это обеспечивается большей высотой печи (1,5-2 м) и высокой температурой верхней части корпуса печи. Дополнительное повышение температуры верхней части корпуса происходит за счет отражения радиационного излучения от внутренней поверхности экрана обратно на корпус. При этом тепловой поток через теплоизолирующее покрытие экрана 29 будет составлять лишь несколько процентов от падающего излучения, тем самым обеспечивается приемлемая температура наружной поверхности экрана. За счет достаточно интенсивного потока воздуха, проходящего в канале между корпусом печи и экраном, нижняя часть корпуса не нагревается до высоких температур. Это обусловлено тем, что через материал корпуса тепловой поток оказывается сравнительно не большим (небольшое теплопроводящее сечение), нижняя часть корпуса контактирует с наиболее холодным воздухом и охлаждается им, а дымовые газы внутри корпуса сравнительно быстро остывают, опускаясь в нижнюю часть корпуса печи. При этом в зоне горячих газов оказывается небольшой объем топлива ниже зоны горения, за счет этого оно хорошо прогревается, и тем самым улучшаются условия его сгорания и частичного пиролиза. По мере выгорания топлива зона горения опускается вниз, и также вниз смещается наиболее нагретая часть корпуса, но при этом верхняя часть корпуса остается горячей за счет поднимающихся вверх горячих дымовых газов (в том числе за счет дожига горючих газов, образующихся при пиролизе топлива), тем самым обеспечивается высокий теплосъем на всех этапах работы печи и при различной производимой тепловой мощности. По мере сгорания топлива водитель окон 20 опускается, перемещая ленту 8. Через основное окно 11 воздух постоянно поступает под водителя окон 20 непосредственно к топливу, обеспечивая устойчивость процесса его горения. При этом одновременно в камеру сгорания через дополнительное окно 12 поступает часть воздуха, которая используется для дожига горячих горючих газов, образующихся в процессе реакции окисления топлива. Тем самым обеспечивается наиболее полное использование его теплотворного потенциала. Лучшему сгоранию топлива способствует также то обстоятельство, что воздух, проходя через воздуховоды 6, находящиеся в зоне высоких температур, поступает в камеру сгорания хорошо нагретым. Кроме того, в воздуховодах 6 за счет нагрева воздуха возникает дополнительная тяга воздуха, которая позволяет либо уменьшить высоту дымохода, либо уменьшить сечение воздуховодов 6 и 13.The furnace operates as follows. Using a flexible element 22, the window driver 20 rises to the upper position and is fixed in this position by a loop 24 for the corresponding hook on the screen 29. If there is an excessive amount of ash in the furnace, it is removed through the ash door 3. Through the loading door 2, fuel 31 is loaded , in the particular case of firewood. Then the fuel is ignited and after the draft in the chimney, the driver of the windows 20 lowers onto the fuel, and the loading door 2 closes. The control screw 19 of the thermostat of the shutter 14 is installed at a given heat output, and if necessary, the drive 27 of the thermostat 25 of the flue gas at a given temperature of these gases. After closing the door 2, air will enter the combustion chamber through air ducts 13 and 6, the main windows 11. The flue gases generated during the combustion of the fuel enter the upper pipe 4 to exhaust the flue gases and warm it up after a short time. After heating the pipe 4, the flue gas thermostat 25 starts to cover the shutter 26, thereby reducing the flow of hot flue gases through the upper pipe 4. At the same time, the flue gas flow through the lower pipe 5 also increases due to the draft of the chimney, but cooled pipes will be discharged through this pipe flue gases that give their heat to the furnace body. During combustion, the temperature controller 25 will maintain the temperature of the flue gases close to the minimum necessary (ensuring the normal operation of the chimney), automatically changing the ratio of hot and cooled flue gases leaving the chimney through the upper and lower openings at various thermal capacities of the furnace. As the furnace heats up and reaches its predetermined power, the shutter 14 covers the air intake opening, ensuring the supply of the volume of air necessary for generating the set thermal power. Since at the beginning of the furnace cycle the heat source is located in the upper part of the furnace, it is this part of the housing that is heated. When this occurs, intense heating of the air in the channel between the housing 1 and the heat-insulating screen 29. The heated air rises up, dragging along the cold air entering the channel from below. The thrust in such a channel is proportional to the height of the channel and the temperature gradient at the inlet and outlet. In the proposed design, this indicator will be significantly higher than in the known analogues. This is ensured by the greater height of the furnace (1.5-2 m) and the high temperature of the upper part of the furnace body. An additional increase in the temperature of the upper part of the housing occurs due to the reflection of radiation from the inner surface of the screen back to the housing. In this case, the heat flux through the heat-insulating coating of the screen 29 will be only a few percent of the incident radiation, thereby ensuring an acceptable temperature of the outer surface of the screen. Due to the rather intense flow of air passing in the channel between the furnace body and the screen, the lower part of the body does not heat up to high temperatures. This is due to the fact that the heat flux through the material of the furnace turns out to be relatively small (a small heat-conducting section), the lower part of the case contacts and cools the coldest air, and the flue gases inside the case cool relatively quickly, falling into the lower part of the furnace body. At the same time, in the zone of hot gases there is a small amount of fuel below the combustion zone, due to this it warms up well, and thereby the conditions for its combustion and partial pyrolysis are improved. As the fuel burns out, the combustion zone goes down, and the warmest part of the body also shifts down, but the upper part of the body remains hot due to rising hot flue gases (including due to the burning of combustible gases generated during fuel pyrolysis), the highest heat removal is ensured at all stages of the furnace operation and at different heat output. As the fuel burns, the driver of the windows 20 lowers, moving the belt 8. Through the main window 11, air constantly flows under the driver of the windows 20 directly to the fuel, ensuring the stability of its combustion. At the same time, part of the air enters the combustion chamber through an additional window 12, which is used to burn hot combustible gases generated during the oxidation of the fuel. This ensures the most complete use of its calorific value. Better fuel combustion is also facilitated by the fact that the air passing through the ducts 6 located in the high temperature zone enters the combustion chamber well heated. In addition, in the ducts 6 due to the heating of the air there is an additional draft of air, which allows you to either reduce the height of the chimney, or to reduce the cross section of the ducts 6 and 13.

Если в процессе горения топлива внутри него будут встречаться места с повышенной влажностью или плотностью, то в этом месте замедляется выгорание топлива, водитель окон 20, опираясь на эту не сгоревшую часть топлива, наклоняется больше в сторону лучше выгорающей части топлива. При этом поступающий под водителя окон 20 воздух, нагретый в воздуховодах 6, будет подниматься в сторону поднятой части водителя окон 20. Конструкция водителя окон 20 позволяет наклоняться ему в двух плоскостях на угол 15-30°. За счет этого создаются условия для выгорания вышерасположенной части более влажного или плотного участка топлива. И после его сгорания водитель окон 20 опять выравнивается, а топливо продолжает гореть в прежнем режиме. Тем самым обеспечивается сравнительно равномерное горение топлива, имеющего различные неоднородности. Пропорционально производимой тепловой мощности будет прогреваться корпус печи (температура поверхности может достигать значений 200-300°C). Соответственно пропорционально температуре корпуса 1 вследствие температурного расширения будет изменяться его длина и длина тяги 20, проходящей вдоль корпуса. Если температура корпуса превысила заданную температуру (задается длиной опорного кронштейна 18), то длина корпуса и длина тяги увеличатся пропорционально этой разности температур и заслонка 14 опустится на удвоенную величину изменения длины корпуса. Это обусловлено тем, что коромысло 16 осевым кронштейном 17 опирается на экран 29, который практически не нагревается, и, следовательно, его длина в процессе нагрева печи существенно не меняется. При опускании заслонки 14 она прикрывает воздухозаборное отверстие, тем самым уменьшая поступление воздуха в зону горения. Как следствие, уменьшается выделяемая тепловая мощность и постепенно снижается температура корпуса печи. Размещение воздухозаборного отверстия в нижней части котла позволяет практически вдвое повысить чувствительность терморегулятора и соответственно точность его работы (по сравнению известными терморегуляторами, принцип действия которых основан на использовании удлинения корпуса отопительного прибора).If during the combustion of fuel inside it there will be places with increased humidity or density, then fuel burnup will slow down, the driver of windows 20, leaning on this unburned part of the fuel, will lean more toward the better burning part of the fuel. At the same time, the air heated in under the window driver 20, heated in the air ducts 6, will rise towards the raised part of the window driver 20. The design of the window driver 20 allows it to be tilted in two planes by an angle of 15-30 °. Due to this, conditions are created for the burning of the upstream part of a wetter or denser area of fuel. And after its combustion, the driver of the windows 20 is again leveled, and the fuel continues to burn in the previous mode. This ensures a relatively uniform combustion of fuel having various inhomogeneities. In proportion to the heat output, the furnace body will warm up (surface temperature can reach 200-300 ° C). Accordingly, in proportion to the temperature of the housing 1 due to thermal expansion, its length and the length of the rod 20 passing along the housing will change. If the body temperature has exceeded a predetermined temperature (set by the length of the support bracket 18), then the body length and the length of the rod will increase in proportion to this temperature difference and the shutter 14 will fall by twice the change in the length of the body. This is due to the fact that the beam 16 with the axial bracket 17 rests on the screen 29, which practically does not heat up, and, therefore, its length does not change significantly during the heating of the furnace. When lowering the shutter 14, it covers the air intake hole, thereby reducing the flow of air into the combustion zone. As a result, the heat output is reduced and the temperature of the furnace body gradually decreases. Placing the air intake hole in the lower part of the boiler allows almost double the sensitivity of the thermostat and, accordingly, the accuracy of its operation (in comparison with the well-known thermostats, the principle of which is based on the use of an extension of the heater casing).

Таким образом, введение в конструкцию печи системы поддержания минимально допустимой температуры дымовых газов и повышение эффективности теплосъема позволяют обеспечить максимально возможный КПД при различных тепловых мощностях, а также при сжигании топлива с неоднородной плотностью, а также повышенной и неоднородной влажностью. Тем самым достигается существенное повышение экономичности печи и расширение диапазона условий ее эксплуатации. Кроме того, наличие системы регулировки и стабилизации температуры дымовых газов позволяет адаптировать печь к дымоходам различного качества (с различной теплоизоляцией), обеспечив при этом высокую пожарную безопасность печи.Thus, the introduction of the system of maintaining the minimum permissible temperature of flue gases into the furnace design and increasing the efficiency of heat removal can provide the highest possible efficiency at various thermal capacities, as well as when burning fuel with a non-uniform density, as well as increased and non-uniform humidity. Thus, a significant increase in the efficiency of the furnace and the expansion of the range of conditions for its operation are achieved. In addition, the presence of a system for regulating and stabilizing the temperature of flue gases allows you to adapt the stove to chimneys of various quality (with different thermal insulation), while ensuring high fire safety of the stove.

Предлагаемое техническое решение системы подачи подогретого воздуха в зону горения в печах верхнего горения позволяет существенно упростить и удешевить их конструкцию, уменьшить объем и массу. За счет этого увеличивается полезный объем в печи относительно его габаритных размеров и, как следствие, возрастает тепловая производительность единицы объема корпуса. Это позволяет при равных с прототипом габаритах печи увеличить продолжительность ее горения, одну из основных эксплуатационных характеристик.The proposed technical solution of the system for supplying heated air to the combustion zone in the upper combustion furnaces can significantly simplify and cheapen their design, reduce the volume and weight. Due to this, the useful volume in the furnace increases relative to its overall dimensions and, as a consequence, the thermal productivity of a unit volume of the body increases. This allows for equal dimensions of the furnace with the prototype, to increase the duration of its combustion, one of the main operational characteristics.

Уровень разработки находится в стадии разработки рабочих чертежей печи с целью организации серийного производства печей длительного горения с различной тепловой мощностью.The level of development is at the stage of development of working drawings of the furnace in order to organize mass production of long-burning furnaces with different heat output.

Claims

1. A long-burning heating furnace, comprising a housing with an opening for exhausting flue gases, loading and ash doors, an air duct and an air distributor with a movement mechanism, a damper driven by a temperature controller, an external heat-insulating screen, characterized in that the air distributor contains two stationary vertical ducts with longitudinal slots and muffled upper ends placed inside the housing, each of which has a movable closed tape with a drive window through which the tape enters meshing the bracket with the driver of the windows, and the air ducts are connected to each other by a transverse duct located under the bottom of the case, the movement mechanism is located above the center of gravity of the window driver in the lifting mode and is attached to it by a flexible element, and the second hole for flue gas removal is made in the case, in the nozzle of which has a flap controlled by the second temperature controller placed on this nozzle, in each tape there are main and additional windows, the main window is located below the drive window, and the additional window is higher, while the area of the main window is 65-75% of the cross-sectional area of the vertical duct, and the additional window is 25-35%, the air inlet is made in the transverse duct, and the damper installed on it is connected through a rod running along the body, and the rocker arm with the upper surface of the housing, while the axis of the rocker arm is mounted on a heat-insulating screen, which contains a frame with an internal heat-insulating coating having a mirror layer in the infrared range of the outer layer.

2. A long-burning heating furnace according to claim 1, characterized in that a heat-resistant wire is used as a flexible element of the lifting mechanism.

3. A long-burning heating furnace according to claim 1, characterized in that a silica cord is used as a flexible element.

4. The long-burning heating furnace according to claim 1, characterized in that the heat-insulating screen contains several panels, fixed with an air gap on the housing.

5. The long-burning heating furnace according to claim 1, characterized in that the length of the chimney between the flue gas exhaust openings is provided with a heat-insulating casing or screen.

6. A long-burning heating furnace according to claim 1, characterized in that from the outside of the screen under the flexible element there is a measured ruler of the remaining fuel.

7. A long-burning heating furnace according to claim 1, characterized in that it comprises an air duct with a damper and a cap placed above the furnace.

8. A long-burning heating furnace according to claim 7, characterized in that a fan is built into the duct.

9. The long-burning heating furnace according to claim 1, characterized in that it is equipped with a hinged tank with inlet and outlet pipes.

10. A long-burning heating furnace according to claim 9, characterized in that the hinged tank is equipped with a radiator connected to it through a thermostat.