RU2541971C1

RU2541971C1 - Continuous burning stove

Info

Publication number: RU2541971C1
Application number: RU2013137988/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Илиодоров
Original assignee: Владимир Александрович Илиодоров
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2015-02-20
Also published as: RU2013137988A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: continuous burning stove includes a housing with flue gas outlet openings, loading and ash doors, as well as a heat-insulating casing, an air distributor, and a damper driven from a temperature control. The air distributor includes two fixed vertical air ducts with longitudinal slots, each of which has a movable opening engaged with an opening driver, and an additional movable opening located above the main one. Air ducts are connected to each other with a transverse air duct. In the housing there is the second opening for outlet of flue gases, in the branch pipe of which a damper is installed, which is controlled with the second temperature control arranged on the same branch pipe, as well as vertical slots adjacent to the slots in air ducts fixed on the housing. On one open end of the vertical air duct there is a damper controlled with the temperature control, and the rest ends of the air ducts are plugged. Drivers of openings are connected to each other with a flexible coupling, and ends of their brackets inside the air ducts are connected to a lifting mechanism.

EFFECT: simpler and cheaper design; improved efficiency of a stove, as well as increased fire safety.

8 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 дожита 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. 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 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 given heat output) is supplied for the surviving combustible gases to be generated, some of the combustible gases, due to the lack of sufficient oxygen, are not oxidized and enter 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. 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, 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. Поэтому приходится обеспечивать требуемую температуру дымовых газов уже при минимальной тепловой мощности. При этом на больших 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 сравнительно высокая сложность распределителя воздуха, большая стоимость воздуховода, ограниченный срок его эксплуатации в условиях высоких температур и сравнительно высокая уязвимость от повреждений при нарушении правил эксплуатации.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, an air 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. Therefore, it is necessary to provide the required temperature of the flue gases already at a minimum thermal power. At the same time, at high capacities, 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 relatively high complexity of the air distributor, the high cost of the duct, its limited life at high temperatures and the relatively high vulnerability to damage in case of violation of the operating rules.

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 отверстиями для отвода дымовых газов, загрузочной и зольной дверцами, а также теплоизолирующий кожух, распределитель воздуха включает два неподвижных вертикальных воздуховода с продольными щелями, каждый из которых имеет подвижное окно, входящее в зацепление с водителем окна, и дополнительное подвижное окно, расположенное выше основного, а между собой воздуховоды соединены поперечным воздуховодом, при этом на одном открытом конце вертикального воздуховода размещена заслонка, управляемая терморегулятором, а остальные концы воздуховодов заглушены, водители окон соединены между собой гибкой сцепкой, а концы их кронштейнов внутри воздуховодов подсоединены к подъемному механизму, воздуховоды закрепляются на корпусе, при этом вертикальные щели воздуховодов сопрягаются с щелями, выполненными в корпусе, в патрубке верхнего отверстия для отвода дымовых газов установлена заслонка, управляемая через привод вторым терморегулятором, размещаемым на этом патрубке.This goal is achieved by the fact that the furnace contains a housing with openings for exhausting flue gases, loading and ash doors, as well as a heat insulating casing, the air distributor includes two stationary vertical ducts with longitudinal slots, each of which has a movable window that engages with the window driver , and an additional movable window located above the main one, and the air ducts are connected to each other by a transverse air duct, and a shutter is placed at one open end of the vertical air duct, controlled by the thermostat, and the other ends of the ducts are muffled, the window drivers are interconnected by a flexible coupler, and the ends of their brackets inside the ducts are connected to the lifting mechanism, the ducts are fixed to the housing, while the vertical slots of the ducts mate with the slots made in the housing, in the nozzle of the upper hole for the removal of flue gases, a damper is installed, controlled through the drive by a second temperature controller, placed on this pipe.

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 - вертикальная щель в корпусе 1, 5 - вертикальные воздуховоды, 6 - поперечный воздуховод, 7 - теплоизолирующая прокладка, 8 - лента, 9 - обводные ролики, 10 - основное окно в ленте 8, 11 - дополнительное окно в ленте, 12 - водитель окна, 13 - кронштейн водителя окна, 14 - трос, 15 - трос провод, 16 - заслонка, 17 - терморегулятор, 18 - верхний патрубок для отвода дымовых газов, 19 - нижний патрубок для отвода дымовых газов, 20 - дымовая труба, 21 - заслонка дымохода, 22 - привод заслонки, 23 - второй терморегулятор, 24 - боковая часть теплоизолирующего кожуха, 25 - верхняя часть теплоизолирующего кожуха.The invention is illustrated in Fig.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 - vertical slot in the housing 1, 5 - vertical ducts, 6 - transverse duct, 7 - heat-insulating gasket, 8 - tape, 9 - bypass rollers, 10 - main window in the tape 8, 11 - additional window in the tape, 12 - window driver, 13 - window driver bracket, 14 - cable, 15 - wire rope, 16 - shutter, 17 - temperature controller, 18 - upper pipe for flue gas, 19 - lower pipe for flue gas, 20 - chimney, 21 - chimney damper, 22 - damper drive, 23 - second temperature regulator, 24 - side part of the insulating casing, 25 - upper part of the insulating casing.

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. В верхней части корпуса выполнена загрузочная 2, а в нижней части зольная 3 дверцы. Дверцы должны быть выполнены газоплотными в закрытом положении, а для уменьшения нагрева иметь теплоизолирующее покрытие (внутри и/или снаружи). На фронтальной поверхности корпуса по его бокам выполнены вертикальные щели 4. Для предотвращения тепловой деформации металла вдоль щели (при использовании сравнительно тонкого металла), по ее бокам могут выполняться (устанавливаться) ребра жесткости. Воздуховоды 5 и 6 предназначены для канализации воздуха в зону горения печи. Два вертикальных воздуховода 5 соединены между собой поперечным воздуховодом 6. Концы одного из вертикальных воздуховодов 5 заглушены, а на другом заглушен только один конец. При этом в качестве воздухозаборного отверстия может служить как верхний конец этого воздуховода (данный вариант показан на фиг.1-2), так и нижний конец. Площадь сечения воздухозаборного отверстия выбирается исходя из максимальной тепловой мощности печи. При этом площадь сечения воздуховода с воздухозаборным отверстием вдвое превышает площадь поперечного сечения второго воздуховода, а также поперечного воздуховода. На сторонах вертикальных воздуховодов 5, обращенных к корпусу, выполнены щели, сопрягающиеся по размерам со щелями 4 в корпусе 1. Между воздуховодами 5 и 6 и корпусом устанавливается теплоизолирующая прокладка 7, уменьшающая влияние нагрева корпуса на работу распределителя воздуха. В вертикальных воздуховодах 5 вплотную к щели на обводных роликах 9 устанавливается замкнутый отрезок ленты 8. Лента 8 выполняется из тонкой нержавеющей стати 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. В ленте 8 выполнено основное окно 10 и дополнительное окно 11. Через основное окно 10 воздух подается под водитель окна 12 и используется в реакции окисления топлива при его сжигании, а через дополнительное окно воздух подается над водителем окна и используется для дожига образующихся в процессе частичной газификации топлива горючих газов. Площадь основного окна 10 составляет 65-75% от половины площади воздухозаборного отверстия, а дополнительного окна 5-25 - 35%. Расстояние между отверстиями приблизительно выбирается из соотношения r=а·в - 0,5в, где а - размер узкой стороны окна 10, в - размер широкой (вертикально расположенной) стороны окна 10. При недостаточных прочностных характеристиках материала ленты окно 10 по периметру дополнительно упрочняется, поскольку через него осуществляется привод всего кольца ленты 8. По этим же причинам окно 10 может выполняться в виде нескольких секций, общая площадь которых должна быть равна требуемой площади для окна 10. Дополнительное окно 11 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 5 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 5 приводится в движение водителем окна 12, который входит в зацепление с окном 10 с помощью кронштейна 13. Водитель окна 12 изготавливается из жаропрочного материала, например из чугуна. Размер основания водителя окна 12 (поперек укладки дров в отопительном приборе) выбирается около половины поперечного размера печи, чтобы исключить значительные провалы водителя окна 12 при сжигании неоднородного (по влажности или укладке) топлива и, как следствие, неприемлемое повышение тепловой мощности. По этой же причине размер основания водителя окна в другой плоскости должен составлять также около половины продольного размера печи. Масса каждого водителя окна может не превышать несколько килограммов. Оба водителя окна связываются между собой гибкой сцепкой, чтобы исключить значительные провалы одного из водителей окон. К водителю окна 12 крепится кронштейн 13, который при монтаже устанавливается в окно 10 ленты 8. Кронштейн 13 крепится к водителю окна 12 не жестко, а с возможностью поворота в двух плоскостях на угол 10-20°. Противоположный конец кронштейна 13 упирается в заднюю стенку воздуховода 5. На этом же конце к кронштейну 13 крепится трос 14 подъемного механизма. Тросы 14 из каждого воздуховода 5 проходят через трос проводы 15, объединяются в один и заканчиваются петлей, за которую осуществляется подъем водителей окон 12. В верхнем положении водителей окон 12 поднимающий их трос фиксируется петлей за соответствующий крючок (не показан на рисунке) на кожухе 24. Для управления объемом входящего в печь воздуха используется заслонка 16 в виде пластинки, которая управляется от терморегулятора 17. Терморегулятор 17 может быть выполнен на основе биметаллической пластины или регулятора, использующего различие коэффициентов расширения корпуса печи и теплоизолирующего экрана. В корпусе 1 с тыльной стороны выполнены два отверстия для вывода дымовых газов, к которым крепятся верхний 18 и нижний 19 патрубки. Другие концы этих патрубков в свою очередь крепятся к дымовой трубе 20, которая подсоединяется к дымоходу. В верхнем патрубке 18 установлена заслонка 21, которая через привод 22 приводится в действие от терморегулятора 23, Верхний 18 и нижний 19 патрубки, дымовая труба 20 и заслонка 21 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 22 выполняется в виде шарнирного соединения, соединяющего заслонку 21 и терморегулятор 23. Привод 22 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 отопительного прибора. Терморегулятор 23 может быть выполнен, например, из биметаллической пластины, огибающей патрубок 18 и закрепляемой другим концом на нем. Теплоизолирующий кожух 24, 25 предназначен для повышения пожарной безопасности печи, за счет снижения температуры наружной поверхности кожуха до безопасного уровня (30-40°C). Кроме того, кожух служит для формирования воздушного канала, повышающего эффективность конвективного теплосъема с корпуса печи. Кожух 24, 25 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. Для повышения пожарной безопасности печи патрубки 18 и 19 и дымовая труба 20 до теплоизолированного дымохода также могут быть закрыты дополнительным кожухом аналогичной конструкции или покрыты теплоизолирующим материалом (кроме места крепления терморегулятора 23). На части канала между корпусом и кожухом (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, а также теплоизолированным с внешней стороны духовым шкафом с варочной панелью.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. In the upper part of the casing, boot 2 is made, and in the lower part, ash 3 doors. Doors should be made gas tight in the closed position, and to reduce heat, have a heat-insulating coating (inside and / or outside). On the front surface of the casing, vertical slots 4 are made on its sides. To prevent thermal deformation of the metal along the slit (when using relatively thin metal), stiffeners can be installed (installed) on its sides. Air ducts 5 and 6 are designed for air drainage into the combustion zone of the furnace. Two vertical ducts 5 are interconnected by a transverse duct 6. The ends of one of the vertical ducts 5 are plugged, and only one end is plugged on the other. In this case, both the upper end of this duct (this option is shown in FIGS. 1-2) and the lower end can serve as an air inlet. The cross-sectional area of the air inlet is selected based on the maximum heat output of the furnace. In this case, the cross-sectional area of the duct with the air intake hole is twice the cross-sectional area of the second duct, as well as the transverse duct. On the sides of the vertical ducts 5 facing the body, slots are made that are mating in size with the slots 4 in the body 1. A heat-insulating gasket 7 is installed between the ducts 5 and 6 and the body, which reduces the effect of heating the body on the operation of the air distributor. In the vertical ducts 5, close to the gap on the bypass rollers 9, a closed segment of the tape 8 is installed. The tape 8 is made of a thin stainless steel with a sufficiently high heat resistance or a 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. In tape 8, the main window 10 and the additional window 11 are made. Through the main window 10, air is supplied under the driver of the window 12 and used in the oxidation of the fuel during combustion, and through the additional window, air is supplied above the window driver and used to burn out the partial gasification fuel combustible gases. The area of the main window 10 is 65-75% of half the area of the air inlet, and the additional window 5-25 is 35%. The distance between the holes is approximately selected from the ratio r = a · b - 0.5v, where a is the size of the narrow side of the window 10, c is the size of the wide (vertically located) side of the window 10. With insufficient strength characteristics of the material of the tape, the window 10 around the perimeter is additionally hardened since the whole ring of tape 8 is driven through it. For the same reasons, window 10 can be made in the form of several sections, the total area of which must be equal to the required area for window 10. Additional window 11 can also be made from several sections located one above the other to more evenly distribute additional air in the combustion chamber of the furnace. The tape 8 on the rollers 9 is installed in the ducts 5 close to the slit so as to virtually eliminate the flow 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 5 is driven by the driver of the window 12, which engages with the window 10 using the bracket 13. The driver of the window 12 is made of heat-resistant material, such as cast iron. The size of the driver’s base for window 12 (across the stack of firewood in the heater) is chosen about half the transverse size of the stove to exclude significant failures of the driver of window 12 when burning non-uniform (in terms of humidity or styling) fuel and, as a result, an unacceptable increase in thermal power. For the same reason, the size of the window driver base in another plane should also be about half the longitudinal dimension of the furnace. The weight of each window driver may not exceed several kilograms. Both window drivers are interconnected by a flexible hitch to prevent significant failures of one of the window drivers. The bracket 13 is attached to the driver of the window 12, which, when installed, is installed in the window 10 of the tape 8. The bracket 13 is attached to the driver of the window 12 not rigidly, but can be rotated in two planes at an angle of 10-20 °. The opposite end of the bracket 13 abuts against the rear wall of the duct 5. At the same end, a cable 14 of the lifting mechanism is attached to the bracket 13. The cables 14 from each duct 5 pass through the cable wires 15, are combined into one and end with a loop, for which the drivers of the windows 12 are lifted. In the upper position of the drivers of the windows 12, the cable that lifts them is fixed with a loop for the corresponding hook (not shown in the figure) on the casing 24 To control the volume of air entering the furnace, a damper 16 is used in the form of a plate, which is controlled from the temperature regulator 17. The temperature regulator 17 can be made on the basis of a bimetallic plate or a regulator using a expansion factors of the furnace body and heat-insulating screen. In the housing 1 on the back side there are two openings for the output of flue gases, to which the upper 18 and lower 19 pipes are attached. The other ends of these pipes, in turn, are attached to the chimney 20, which is connected to the chimney. In the upper pipe 18, a damper 21 is installed, which through the actuator 22 is driven by a temperature controller 23, the Upper 18 and lower 19 of the nozzle, the chimney 20 and the damper 21 are made of metal with the strength necessary 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 22 is made in the form of a swivel connecting the damper 21 and thermostat 23. The actuator 22 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 the range of variation of the heat output of the heater. The temperature controller 23 may be made, for example, of a bimetallic plate enveloping the pipe 18 and fixed to the other end on it. The heat-insulating casing 24, 25 is designed to increase the fire safety of the furnace by reducing the temperature of the outer surface of the casing to a safe level (30-40 ° C). In addition, the casing serves to form an air channel that increases the efficiency of convective heat removal from the furnace body. The casing 24, 25 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, a glass millok a few millimeters thick, coated with a foil having a high reflectivity in the infrared range, facing the furnace. To increase the fire safety of the furnace, the pipes 18 and 19 and the chimney 20 can also be covered with an additional casing of a similar design or coated with a heat-insulating material up to the thermally insulated chimney (except for the mounting point of the temperature regulator 23). On the part of the channel between the casing and the casing (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 casing for connection to the hot water supply circuit, as well as an oven with a hob insulated from the outside.

Работает печь следующим образом. С помощью троса 14 водители окон 12 поднимаются в верхнее положение и фиксируются в этом положении. Если в печи имеется избыточное количество золы, то она удаляется через зольную дверцу 3. Через загрузочную дверку 2 осуществляется загрузка топлива 26, в частном случае дров. Если печь находится в холодном состоянии, то заслонки 16 и 21 находятся в открытом положении. Затем топливо поджигается, водители окон 12 опускаются на топливо, а загрузочная дверца 6 закрывается. Терморегулятор 17 устанавливается на заданную тепловую мощность, а терморегулятор 23 на заданную температуру дымовых газов. После закрытия дверцы 2 воздух в камеру сгорания будет поступать через воздуховоды 5 и 6, основные окна 10. Образующиеся в процессе горения топлива дымовые газы поступают в верхний патрубок 18 для отвода дымовых газов и через непродолжительное время прогревают его. После нагрева патрубка 18 терморегулятор 23 дымовых газов прикрывает заслонку 21, тем самым уменьшая поток горячих дымовых газов через верхний патрубок 18. При этом за счет тяги дымохода на столько же увеличивается поток дымовых газов через нижний патрубок 19. Но через этот патрубок будут выводиться уже остывшие дымовые газы, отдавшие свое тепло корпусу печи. В процессе горения терморегулятор 23 дымовых газов 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.The furnace operates as follows. Using a cable 14, the drivers of the windows 12 rise to the upper position and lock in this position. If there is an excessive amount of ash in the furnace, then it is removed through the ash door 3. Through the loading door 2, fuel 26 is loaded, in particular, firewood. If the furnace is in a cold state, then the flaps 16 and 21 are in the open position. Then the fuel is ignited, the drivers of the windows 12 are lowered onto the fuel, and the loading door 6 is closed. The temperature controller 17 is set to a predetermined heat output, and the temperature controller 23 to a predetermined temperature of flue gases. After closing the door 2, air will enter the combustion chamber through air ducts 5 and 6, the main windows 10. The flue gases generated during the combustion of the fuel enter the upper pipe 18 to remove flue gases and warm it up after a short time. After heating the pipe 18, the flue gas temperature regulator 23 covers the shutter 21, thereby reducing the flow of hot flue gases through the upper pipe 18. Moreover, due to the draft of the chimney, the flow of flue gases through the lower pipe 19 is increased by the same amount. But already cooled pipes will be discharged through this pipe flue gases that give their heat to the furnace body. During combustion, the flue gas thermostat 23 will maintain the flue gas temperature close to the minimum required (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.

Поскольку источник тепловой энергии находится в верхней части печи, то нагревается именно эта часть корпуса. При этом происходит интенсивный нагрев воздуха в канале между корпусом и термоизолирующим кожухом 24, 25. Нагретый воздух поднимается вверх, увлекая за собой холодный воздух, поступающий в канал снизу. Поскольку тяга в таком канале пропорциональна высоте канала и градиенту температур на входе и выходе, то 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 кожуха обратно на корпус. При этом одновременно уменьшается (более чем на порядок) тепловой поток через теплоизолирующее покрытие кожуха, тем самым обеспечивается приемлемая температура наружной поверхности кожуха. За счет достаточно интенсивного потока воздуха, проходящего в канале между корпусом печи и кожухом, 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 интенсивно охлаждается им, а дымовые газы внутри корпуса сравнительно быстро остывают, опускаясь в нижнюю часть корпуса печи. При этом в зоне горячих газов оказывается сравнительно небольшой объем топлива ниже зоны горения, за счет этого оно хорошо прогревается, и тем самым улучшаются условия его сгорания и частичного пиролиза. При увеличении производимой мощности зона горячих газов в небольших пределах будет смещаться вниз, а при уменьшении подниматься вверх. 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, тем самым обеспечивается высокий теплосъем на всех этапах работы печи и при различной производимой тепловой мощности.Since the source of thermal energy is located in the upper part of the furnace, it is this part of the housing that is heated. In this case, intense heating of the air occurs in the channel between the housing and the thermally insulating casing 24, 25. Heated air rises, entraining the cold air entering the channel from below. Since 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 casing back to the housing. At the same time, the heat flux through the heat-insulating coating of the casing decreases (by more than an order of magnitude), thereby ensuring an acceptable temperature of the outer surface of the casing. Due to the sufficiently intense air flow passing in the channel between the furnace body and the casing, 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 the coldest air and is intensively cooled by it, and the flue gases inside the case cool relatively quickly, falling into the lower part of the furnace body. At the same time, a relatively small amount of fuel is below the combustion zone in the hot gas zone, due to this it warms up well, and thereby the conditions for its combustion and partial pyrolysis are improved. With an increase in the produced power, the zone of hot gases within small limits will shift down, and with a decrease, it will rise up. As the fuel burns out, the combustion zone drops down, and the warmest part of the body also shifts down, but the upper part of the body remains hot due to the rising hot flue gases, thereby providing high heat removal at all stages of the furnace operation and at different heat output .

Если топливо равномерное (по плотности, влажности, укладке), то выгорание топлива будет происходить равномерно до основания камеры сгорания. При этом водители окон 12 будут опускаться под действием силы тяжести, в выгоревшую часть топлива, увлекая за собой окна 10 и 11. Если в процессе горения топлива внутри него будут встречаться места с повышенной влажностью или плотностью, то в этом месте замедляется выгорание топлива, водители окон 12, опираясь на эту не сгоревшую часть топлива, наклоняются больше в сторону лучше выгорающей части топлива. За счет этого создаются условия для выгорания вышерасположенной части более влажного или плотного участка топлива. И после его сгорания водители окон 12 опять выравниваются, и без их провалов топливо продолжает гореть в прежнем режиме. Тем самым обеспечивается сравнительно равномерное горения топлива, имеющего различные неоднородности.If the fuel is uniform (in density, humidity, styling), then the fuel will burn out evenly to the base of the combustion chamber. In this case, the drivers of the windows 12 will fall under the influence of gravity into the burnt part of the fuel, dragging the windows 10 and 11 behind them. If during the combustion of the fuel inside it there are places with high humidity or density, then the burnout of the fuel slows down, drivers windows 12, relying on this unburned part of the fuel, lean more toward the better burning part of the fuel. 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 drivers of the windows 12 are again leveled, and without their failures the fuel continues to burn in the previous mode. This ensures a relatively uniform combustion of fuel having various inhomogeneities.

Таким образом, введение в конструкцию печи системы поддержания минимально допустимой температуры дымовых газов и эффективной системы теплосъема позволяет обеспечить максимально возможный КПД при различных тепловых мощностях, а также при сжигании топлива с повышенной и неоднородной влажностью. 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 системы отопления. Пожарная безопасность повышается также за счет эффективной системы экранировки и теплоизоляции печи, исключающей пожароопасное воздействие интенсивного радиационного излучения корпуса печи и контактной теплопередачи от теплоизолирующего кожуха на окружающие предметы. Наличие в предлагаемой конструкции энергозависимых систем автоматического поддержания тепловой мощности и температуры дымовых газов, существенно повышающих безопасность печи, позволяет увеличить размеры печи и объем загружаемого топлива и за счет этого повысить продолжительность горения до нескольких сот часов на минимальной мощности и до нескольких десятков часов на максимальной. Упрощение и удешевление конструкции по сравнению с прототипом и другими техническими решениями достигается за счет отказа от достаточно дорогих, сложных и громоздких телескопического или гофрированного воздуховода и распределителя воздуха, совмещения функций воздуховода и распределителя воздуха в одном устройстве и выполнение его из менее дорогих материалов.Thus, the introduction into the furnace design of a system for maintaining the minimum permissible temperature of flue gases and an effective heat removal system allows us to provide the highest possible efficiency at various thermal capacities, as well as when burning fuel with high and inhomogeneous humidity. 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 heating system. Fire safety is also enhanced by an effective screening system and thermal insulation of the furnace, eliminating the fire hazard of intense radiation from the furnace body and contact heat transfer from the heat-insulating casing to surrounding objects. The presence in the proposed design of energy-dependent systems to automatically maintain the thermal power and temperature of the flue gases, which significantly increase the safety of the furnace, allows you to increase the size of the furnace and the amount of fuel loaded and thereby increase the burning duration to several hundred hours at minimum power and up to several tens of hours at maximum. Simplification and cheaper construction compared to the prototype and other technical solutions is achieved by eliminating the expensive, complex and bulky telescopic or corrugated air duct and air distributor, combining the functions of the air duct and air distributor in one device and making it from less expensive materials.

Уровень разработки находится в стадии разработки рабочих чертежей печи с целью организации серийного производства печей длительного горения.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.

Claims

1. Long-burning furnace, comprising a housing with an opening for exhausting flue gases, loading and ash doors, an air distributor, a damper driven by a thermostat, an external heat-insulating casing, characterized in that the air distributor contains two stationary vertical ducts with longitudinal slots, each which has a movable window that engages with the driver of the window, and an additional movable window located above the main one, and the air ducts are interconnected by a transverse duct, m in the housing there is a second hole for exhausting flue gases, in the nozzle of which there is a damper controlled by a second temperature controller placed on this nozzle, as well as vertical slots mating with slots in the air ducts fixed to the housing, while at one open end of the vertical duct the damper controlled by the thermostat, and the other ends of the ducts are muffled, the drivers of the windows are interconnected by a flexible coupling, and the ends of their brackets inside the ducts are connected to the lifting m to the mechanism.

2. The long-burning furnace according to claim 1, characterized in that the casing is provided with an external vertical finning.

3. The long-burning furnace according to claim 1, characterized in that the ducts are fixed to the housing through a layer of thermal insulation.

4. 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.

5. 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.

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

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

8. The long-burning furnace according to claim 1, characterized in that it is equipped with a hinged insulated oven with a hob.