RU2541969C1

RU2541969C1 - Continuous burning stove

Info

Publication number: RU2541969C1
Application number: RU2013147004/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Илиодоров
Original assignee: Владимир Александрович Илиодоров
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2015-02-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: continuous burning stove comprises a housing with an upper and a lower holes for flue gas removal, a loading and ash doors, an air duct and air distributor with a mechanism of displacement, a valve driven by a thermostat, an external thermal insulating screen. The air distributor comprises two stationary vertical air ducts with longitudinal slits and the plugged upper ends, each of which has a movable ring tape with a drive window through which the tape engages the bracket with the driver of windows. The air ducts are interconnected by the transverse air duct located under the bottom of the housing. The mechanism of moving is located above the center of gravity of the driver of windows in the lifting mode, and is secured to it with a flexible element of heat-resistant wire. A second hole is made in the housing for flue gas removal, in the pipe of which a valve is installed, controlled by the second thermostat placed on this pipe, as well as vertical slits mating with the slits in the air ducts fixed on the housing. In each tape the main and secondary windows are made, the main window is located below the drive window, and the secondary is higher. The air-intake hole is formed in the transverse air duct, and the valve mounted on it is connected through the rod extending along the housing, and the rocker with the upper surface of the housing. The rocker axis is secured on the thermal insulating screen which comprises a frame with the inner thermal insulating coating having an outer layer mirror-like in the infrared band.

EFFECT: simplification and reduction of cost of the structure, increase in efficiency of the stove due to stabilisation of the temperature of flue gases in the entire range of the generated thermal capacities, improving its fire safety.

7 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, патенты 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 ограничивает возможность увеличения продолжительности горения указанных печей за счет увеличения камеры сгорания и объема загружаемого в нее топлива. При увеличении камеры сгорания возрастает вероятность перехода печи в неуправляемый режим. Кроме того, указанные печи из-за отсутствия регулировки температуры дымовых газов на мощностях больше минимальной, как правило, имеют высокую температуру дымовых газов и, как следствие, корпуса и дымохода. С одной стороны, это снижает КПД печи на мощностях больше минимальной, а с другой стороны, увеличивает пожароопасность таких печей.Known heating furnaces with increased burning time (US patent No. 433,090, European patent No. 0231424, Germany application No. OS 3602285, RF patents 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 limits the possibility of increasing the burning time of these furnaces by increasing the combustion chamber and the amount of fuel loaded into it. With an increase in the combustion chamber, the likelihood of the furnace becoming uncontrolled increases. In addition, these furnaces due to the lack of regulation of the temperature of the flue gases at the capacities above the minimum, as a rule, have a high temperature of the flue gases and, as a consequence, the body and chimney. On the one hand, this reduces the efficiency of the furnace at capacities greater than the minimum, and on the other hand, increases the fire hazard of such furnaces.

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 (и, как следствие, КПД) 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. Кроме того, к недостатку рассматриваемой печи нужно отнести необходимость организации дополнительной тяги в дымоходе при ее розжиге. 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.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 excessive formation of combustible gases at medium and high capacities and the dependence of the temperature of the flue gases (and, as a consequence, the efficiency) 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 addition, the disadvantage of this furnace should include the need to organize additional traction in the chimney during its ignition. 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.

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 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 its fire safety.

Указанная цель достигается тем, что 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, каждый из которых имеет подвижную ленту с приводным окном, через которое лента входит в зацепление кронштейном с водителем окон, а между собой воздуховоды соединены поперечным воздуховодом, размещенным под днищем корпуса, механизм перемещения расположен над центром тяжести водителя окон в режиме подъема и гибким элементом из жаропрочной проволоки крепится к нему, причем в патрубке верхнего отверстия для отвода дымовых газов установлена заслонка, управляемая вторым терморегулятором, размещаемым на этом патрубке, а в корпусе выполнены вертикальные щели, сопрягающиеся со щелями в воздуховодах, закрепляемых на корпусе, 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 поперечного сечения вертикального воздуховода, а дополнительного окна - 25-35%, воздухозаборное отверстие выполнено в поперечном воздуховоде, а установленная на нем 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 furnace contains a housing with upper and lower openings for flue gas exhaust, 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, each of which has a movable 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 by a transverse duct placed under the bottom of the housing, the movement mechanism is located above the center of gravity of the window driver in the lift mode and a flexible element of heat-resistant wire is attached to it, moreover, a damper is installed in the nozzle of the upper flue gas outlet, controlled by a second temperature regulator placed on this nozzle, and vertical slots are made in the case, mating with slots in air ducts mounted on the housing, 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 65-75% of the cross-sectional area of the vertical duct, and an additional window - 25-35%, the air intake hole is made in the transverse duct, and the damper installed on it is connected through a rod running along the body and the beam to the upper surface of the body, while the axis 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.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-2, где показаны вид печи сверху и в разрезе и обозначено: 1 - корпус печи, 2 - загрузочная дверца (зольная дверца расположена в нижней части корпуса на рисунках не показана), 3 - патрубок верхнего отверстия для отвода дымовых газов, 4 - патрубок нижнего отверстия для отвода дымовых газов, 5 - вертикальные щели в корпусе 1, 6 - вертикальные воздуховоды, 7 - продольные щели в вертикальных воздуховодах, 8 - замкнутые в кольцо отрезки гибкой 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 винт с приводным диском, 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 figures 1-2, which shows a top view of the furnace and in section and is indicated: 1 - furnace body, 2 - loading door (ash door is located in the lower part of the body in the figures not shown), 3 - pipe of the upper hole for flue gas exhaust, 4 - pipe bottom hole for flue gas, 5 - vertical slots in the housing 1, 6 - vertical ducts, 7 - longitudinal slots in the vertical ducts, 8 - closed in a ring pieces of flexible tape, 9 - bypass rollers, 10 - drive window, 11 - main window, 12 - optional e window, 13 - transverse air duct, 14 - air intake flap, 15 - air damper rod, 16 - rocker arm, 17 - axial bracket, 18 - support bracket, 19 - adjusting screw with a drive disk, 20 - window driver, 21 - drive bracket windows, 22 - a flexible element of the mechanism for moving the window driver, 23 - a guide tube, 24 - a drive loop, 25 - a flue gas temperature regulator, 26 - an outlet pipe flap, 27 - a damper drive, 28 - a connecting chimney, 29 - a side element of the heat-insulating screen , 30 - the upper element of the heat-insulating screen a.

Корпус печи 1 выполняется из стали с необходимой толщиной стенки и жаропрочностью, обеспечивающими требуемый срок службы печи. Обычно для повышения срока службы печи увеличивают толщину стенки или выбирают сталь с более высокой жаропрочностью. Для увеличения тепловой мощности печи при ограниченных габаритах на боковой поверхности корпуса может быть выполнено вертикальное оребрение и тем самым увеличена теплообменная поверхность. На верхней части корпуса также может быть выполнено оребрение, в том числе радиальное относительно центра печи. В верхней части корпуса выполнена загрузочная 2, а в нижней части зольная дверцы. Дверцы должны быть выполнены газоплотными в закрытом положении для исключения подсоса воздуха при работе печи. На задней поверхности корпуса 1 выполнены два отверстия для вывода дымовых газов, к которым подсоединены верхний патрубок 3 и нижний 4. На фронтальной поверхности корпуса по его бокам выполнены вертикальные щели 5. Для предотвращения тепловой деформации металла вдоль щели (при использовании сравнительно тонкого металла) по ее бокам могут выполняться (устанавливаться) ребра жесткости. 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. Площадь сечения поперечного воздуховода 13 с воздухозаборным отверстием вдвое превышает площадь эффективного (в плоскости обводного ролика) поперечного сечения вертикального воздуховода 6. При этом площадь сечения воздухозаборного отверстия выбирается исходя из максимальной тепловой мощности печи, с учетом высоты подъема заслонки 14. Верхние концы вертикальных воздуховодов 6 заглушены, а нижние входят в поперечный воздуховод 13. На сторонах вертикальных воздуховодов 6, обращенных к корпусу, выполнены щели, сопрягающиеся по размерам со щелями 5 в корпусе 1. Между воздуховодами 6 и 13 и корпусом устанавливаются герметизирующие прокладки, предотвращающие подсос воздуха в камеру сгорания при работе печи. Воздуховоды 6 и 13 изготавливаются из обычного металла, поскольку не подвергаются 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 ею перемещении вокруг роликов. В ленте 8 выполнены несколько окон - приводное окно 10, основное окно 11 и дополнительное окно 12. Площадь основного окна 11 составляет 65-75% от площади эффективного (в плоскости ролика) поперечного сечения вертикального воздуховода, а дополнительного окна 5 - 25-35%. Расстояние r между основным и дополнительным отверстиями приблизительно выбирается из соотношения r=a·в-0.5в, где a - размер узкой стороны окна 11, в - размер широкой (вертикально расположенной) стороны окна 11. При недостаточных прочностных характеристиках материала ленты приводное окно 10 по периметру дополнительно упрочняется, поскольку через него осуществляется привод всего кольца ленты 8. Основное окно 11 может выполняться в виде нескольких секций, общая площадь которых должна быть равна требуемой площади для окна 11. Дополнительное окно 12 также может выполняться из нескольких секций, расположенных одна над другой, для более равномерного распределения дополнительного воздуха в камере сгорания печи. Лента 8 на роликах 9 устанавливается в воздуховодах 6 вплотную к щели так, чтобы практически исключить поступление воздуха в камеру сгорания между лентой 8 и стенкой воздуховода. При необходимости лента дополнительно прижимается к стенке воздуховода пружинящими пластинками или другими элементами. 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 гибкая проволока из жаропрочного металла. 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 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 на теплоизолирующем экране (не показан на рисунке). Направляющая трубка 23 снаружи корпуса огибает его до теплоизолирующего экрана 29, направляя проволоку с наружной стороны экрана. 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 не жестко крепится к заслонке 14. Осевой кронштейн 17 с коромыслом 16, имеющим одинаковые по длине плечи, устанавливается на экране 29. В патрубке 3 установлена заслонка 26, управляемая терморегулятором 25 через привод 27. Верхний 3 и нижний 4 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 3 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 фольгой, имеющей высокий коэффициент отражения в инфракрасном диапазоне. В зависимости от конфигурации оребрения на верхней поверхности корпуса в верхнем элементе экрана 30 выполняются одно или несколько отверстий, улучшающие циркуляцию воздуха. А в боковом элементе 29 напротив дверок корпуса в экране выполняются дверки. Для повышения пожарной безопасности печи патрубки 3 и 4 и дымовая труба 28 до теплоизолированного дымохода также могут быть закрыты дополнительным экраном аналогичной конструкции или покрыты теплоизолирующим материалом (кроме места крепления терморегулятора 25). На части канала 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. 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.The furnace body 1 is made of steel with the required wall thickness and heat resistance, providing the required furnace life. Typically, to increase the life of the furnace, increase the wall thickness or choose steel with higher heat resistance. To increase the thermal power of the furnace with limited dimensions, a vertical fins can be made on the side surface of the housing and thereby increase the heat transfer surface. On the upper part of the body can also be made ribbing, including radial relative to the center of the furnace. In the upper part of the housing boot 2 is made, and in the lower part of the ash door. Doors must be gas tight in the closed position to prevent air leaks during operation of the furnace. On the rear surface of the housing 1 there are two openings for exhausting flue gases, to which the upper pipe 3 and the lower 4 are connected. Vertical slots 5 are made on the front surface of the housing 5. To prevent thermal deformation of the metal along the gap (when using relatively thin metal) stiffening ribs can be installed on its sides. 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. The cross-sectional area of the transverse duct 13 with the air inlet is twice the area of the effective (in the plane of the bypass roller) cross-section of the vertical duct 6. The cross-sectional area of the air inlet is selected based on the maximum heat output of the furnace, s taking into account the height of the valve 14. The upper ends of the vertical ducts 6 are muffled, and the lower ones enter the transverse duct 13. On the sides of the vertical air uhovodov 6 facing to the housing are formed slits mating in size with the slots 5 in the housing 1. Between the ducts 6 and 13 and the housing sealing gaskets are installed to prevent air leak in the combustion chamber of the furnace. Ducts 6 and 13 are made of ordinary metal, as they are 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 with repeated movement around the rollers. Several windows are made in the tape 8 — a drive window 10, a main window 11 and an additional window 12. The area of the main window 11 is 65-75% of the effective cross-sectional area of the vertical duct (in the roller plane), and the additional window 5 is 25-35% . The distance r between the main and additional holes is approximately selected from the ratio r = a · in-0.5v, where a is the size of the narrow side of the window 11, c is the size of the wide (vertically located) side of the window 11. With insufficient strength characteristics of the tape material, the drive window 10 along the perimeter it is additionally hardened, since the entire ring of tape 8 is driven through it. The main window 11 can be made in the form of several sections, the total area of which should be equal to the required area for the window 11. Additional window 12 t kzhe can be made of several sections, arranged one above the other, for a more even distribution of additional air into the combustion chamber of the furnace. The tape 8 on the rollers 9 is installed in the air ducts 6 close to the slit so as to virtually eliminate the entry of air into the combustion chamber between the tape 8 and the wall of the duct. If necessary, the tape is additionally pressed against the wall of the duct with spring plates or other elements. 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 flexible wire made of heat-resistant metal 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 movable tapes 8 in the ducts 6. However, since the drag force of the tapes 8 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 of gravity of the window driver 20 The opposite end of the flexible element 22 ends with a loop 24, which, when the window driver is raised, is hooked to the corresponding hook on the heat-insulating screen (not shown in the figure). A guide tube 23 around the outside of the enclosure envelops it to a heat insulating screen 29, guiding the wire from the outside of the screen. 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 not rigidly attached to the shutter 14. An axial bracket 17 with a rocker 16 having the same length shoulders is installed on the screen 29. A shutter 26, controlled by thermostat 25 through the actuator 27. The upper 3 and lower 4 nozzles, chimney 28 and 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 range of variation depending on the thermotechnical properties of the used chimney and range changes in the thermal power of the furnace. The temperature controller 25 can be made, for example, from a bimetallic plate enveloping the pipe 3 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, for example, a glass millok a few millimeters thick can be used, coated with a foil having a high reflectivity in the infrared range facing the furnace. Depending on the configuration of the fins on the upper surface of the housing, one or more holes are made in the upper element of the screen 30 to improve air circulation. And in the side element 29 opposite the doors of the housing in the screen are doors. To increase the fire safety of the furnace, the nozzles 3 and 4 and the chimney 28 can also be covered with an additional screen of a similar design or covered with heat-insulating material up to the thermally insulated chimney (except for the attachment point of the thermostat 25). On the part of the 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. 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 safety, a radiator can be connected in parallel to this tank (via a thermostat).

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 или в нижней части корпуса. Если в печи имеется избыточное количество золы, то она удаляется через зольную дверцу. Через загрузочную дверку 2 осуществляется загрузка топлива 31, в частном случае дров. Если печь находится в холодном состоянии, то заслонки 14 и 26 находятся в открытом положении. Затем топливо поджигается и после появления тяги 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 3 для отвода дымовых газов и через непродолжительное время прогревают его. После нагрева патрубка 3 терморегулятор 25 дымовых газов начинает прикрывать заслонку 26, тем самым уменьшая поток горячих дымовых газов через верхний патрубок 3. При этом за счет тяги дымохода настолько же увеличивается поток дымовых газов через нижний патрубок 4. 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. Вывод дымовых газов преимущественно через нижнее отверстие приводит к тому, что горячие газы, образующиеся в процессе сжигания топлива, будут находиться больше времени в верхней части корпуса, отдавая тепло стенкам печи. При этом создаются условия для более полного сжигания горючих газов. Этим обеспечивается практически максимально возможный отбор тепла от дымовых газов к корпусу печи (за счет увеличения времени и площади теплообмена). По мере сгорания топлива водитель окон 20 опускается, перемещая при этом ленту 8. Через основное отверстие 11 воздух постоянно поступает под водитель окон 20 непосредственно к топливу, обеспечивая устойчивость процесса его горения. При этом одновременно в камеру сгорания через дополнительное отверстие 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.The furnace operates as follows. Using the flexible element 22, the driver of the windows 20 rises to the upper position and is fixed in this position by the loop 24 for the corresponding hook on the screen 29 or in the lower part of the housing. If there is an excessive amount of ash in the furnace, then it is removed through the ash door. Through the loading door 2 is loading fuel 31, in the particular case of firewood. If the furnace is in a cold state, then the shutters 14 and 26 are in the open position. Then the fuel is ignited and after the appearance of traction, the window driver 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 predetermined thermal power, and if necessary, the drive 27 of the thermostat 25 of the flue gas at a predetermined 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 fuel combustion enter the upper pipe 3 to exhaust flue gases and warm it up after a short time. After heating the pipe 3, the flue gas temperature controller 25 begins to cover the shutter 26, thereby reducing the flow of hot flue gases through the upper pipe 3. At the same time, the flue gas flow through the lower pipe 4 also increases due to the draft of the chimney, but already 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. The exit of flue gases mainly through the lower opening leads to the fact that the hot gases generated in the process of burning fuel will be more time in the upper part of the body, giving off heat to the walls of the furnace. This creates conditions for a more complete combustion of combustible gases. This ensures almost the maximum possible heat removal from flue gases to the furnace body (by increasing the time and heat transfer area). As the fuel burns, the driver of the windows 20 drops, moving the belt 8. Through the main hole 11, air constantly flows under the driver of the windows 20 directly to the fuel, ensuring the stability of its combustion process. At the same time, part of the air enters the combustion chamber through an additional opening 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.

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 несгоревшую часть топлива, наклоняется больше в сторону лучше выгорающей части топлива. При этом поступающий под водитель окон 20 воздух будет подниматься преимущественно в сторону поднятой части водителя окон 20. Конструкция водителя окон 20 позволяет наклоняться ему в двух плоскостях на угол 20-30°. 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. При этом производимая тепловая мощность будет колебаться в небольших пределах (по сравнению с аналогами). Пропорционально производимой тепловой мощности будет прогреваться корпус печи (температура поверхности может достигать значений 200-300°C и более). Соответственно пропорционально температуре корпуса 1 вследствие температурного расширения будет изменяться его длина и длина тяги 15, 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 с известными терморегуляторами, принцип действия которых основан на использовании удлинения корпуса отопительного прибора). Как известно, при работе печи ее корпус нагревает находящийся вокруг него воздух путем конвективного теплообмена, эффективность которого возрастает с ростом температуры. Однако из-за требований пожарной безопасности температура печи не должна быть слишком высокой, в том числе из-за роста доли радиационного излучения. В предлагаемой конструкции печи для повышения эффективности процесса теплосъема снаружи печи размещен теплоизолирующий экран 29, 30 с зеркальным (в инфракрасном диапазоне) внутренним покрытием. Радиационное излучение печи, отражаясь от этого покрытия, дополнительно нагревает корпус печи. При этом тепловой поток через зеркальное покрытие ослабляется 10-13 раз (через весь экран еще больше), вследствие чего наружный каркас экрана не будет нагреваться выше безопасных температур 30-40°C. В образованном между корпусом 1 печи и экраном 29 воздушном канале нагретый воздух поднимается вверх, засасывая снизу холодный воздух. Тяга в этом воздушном канале пропорциональна температуре нагретого воздуха (зависящего от температуры корпуса печи) и высоты канала. Наличие экрана с отражающими и теплоизолирующими свойствами позволяет повысить допустимую температуру корпуса печи (по сравнению с аналогами) и за счет этого (наряду с оребрением корпуса) увеличить теплосъем с корпуса печи при обеспечении высокой ее пожарной безопасности.If in the process of burning 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 entering under the window driver 20 will rise mainly towards the raised part of the window driver 20. The design of the window driver 20 allows it to be tilted in two planes at an angle of 20-30 °. 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. At the same time, the produced thermal power will fluctuate within small limits (in comparison with analogues). The furnace body will be heated proportionally to the heat output (the surface temperature can reach 200-300 ° C and more). Accordingly, in proportion to the temperature of the housing 1 due to thermal expansion, its length and the length of the rod 15 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 in the lower part of the boiler allows almost double the sensitivity of the thermostat and, accordingly, the accuracy of its operation (compared to the well-known thermostats, the principle of which is based on the use of the extension of the heater). As you know, during operation of the furnace, its body heats the air around it by convective heat transfer, the efficiency of which increases with increasing temperature. However, due to fire safety requirements, the temperature of the furnace should not be too high, including due to an increase in the proportion of radiation. In the proposed furnace design, to increase the efficiency of the heat removal process, a heat-insulating screen 29, 30 with a mirror (in the infrared range) inner coating is placed outside the furnace. The radiation from the furnace, reflected from this coating, additionally heats the furnace body. In this case, the heat flux through the mirror coating is attenuated 10-13 times (through the entire screen even more), as a result of which the outer frame of the screen will not heat above safe temperatures of 30-40 ° C. In the air channel formed between the furnace body 1 and the screen 29, the heated air rises, sucking in cold air from below. The thrust in this air duct is proportional to the temperature of the heated air (depending on the temperature of the furnace body) and the height of the duct. The presence of a screen with reflective and heat-insulating properties allows you to increase the permissible temperature of the furnace body (compared to analogues) and due to this (along with the ribbing of the case) increase the heat removal from the furnace body while ensuring its high fire safety.

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 повышенной и неоднородной влажностью. Тем самым достигается существенное повышение экономичности печи в широком диапазоне 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 make it possible to ensure the highest possible efficiency at various thermal capacities, as well as when burning fuel with high and inhomogeneous humidity. Thus, a significant increase in the efficiency of the furnace is achieved in a wide range of operating conditions. 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 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 ее габаритных размеров и, как следствие, возрастает тепловая производительность единицы объема корпуса. Это позволяет при равных с прототипом (и другими аналогами) габаритах печи увеличить продолжительность ее горения, одну из основных эксплуатационных характеристик.The proposed technical solution of the system for supplying air to the combustion zone in the upper combustion furnaces can significantly simplify and reduce the cost of 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 result, the thermal productivity of a unit volume of the body increases. This allows for equal dimensions of the furnace with the prototype (and other analogues) to increase the duration of its burning, 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 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 regulator, an external heat-insulating screen, characterized in that the air distributor contains two stationary vertical ducts with longitudinal slots and muffled upper ends, each of which has a movable annular tape with a drive window, through which the tape engages the bracket with the window driver, and the air ducts are connected to each other by a transverse air 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 made of heat-resistant wire, and the second hole for flue gas removal is made in the case, with a damper installed in its nozzle controlled by the second thermostat placed on this pipe, as well as vertical slots mating with slots in the ducts fixed to the housing, each tape is made mainly e and an additional window, the main window is located below the drive window, and the additional one is higher, while the area of the main window is 65-75% of the effective 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 beam with the upper surface of the body, while the axis of the beam is mounted on a heat-insulating screen that contains a frame with an internal heat-insulating coating m, the mirror having infrared outer layer.

2. The long-burning furnace according to claim 1, characterized in that between the ducts and the casing are installed gaskets.

3. The long-burning 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.

4. The long-burning furnace according to claim 1, characterized in that it contains an air duct with a damper and a cap placed above the furnace.

5. The long-burning furnace according to claim 4, characterized in that a fan is built into the duct.

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

7. The long-burning furnace according to claim 6, characterized in that the hinged tank is equipped with a radiator connected to it through a thermostat.