Печь внутреннего горения, в частности, усовершенствованного типа - RU2732095C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к печи внутреннего горения, в частности, усовершенствованного типа.

Известно множество типов печей для отопления, значительно отличающихся друг от друга по горючему материалу, на котором они работают, и по некоторым техническим особенностям, служащим для оптимизации горения определенного предназначенного для них горючего материала.

В последние десятилетия стали широко использоваться печи последнего поколения, предназначенные, в частности, для бытового потребления, использующие в качестве горючего материала биомассы и так называемые пеллеты.

Более конкретно, пеллеты представляют собой топливо, изготовленное из древесины, получаемое посредством прессования высушенной стружки; оно не содержит добавок и химических веществ, которые не являются частью самой древесины.

Таким образом, получается топливо, обеспечивающее высокую эффективность, тепловая мощность которого, принимая во внимание аналогичный объем, а не аналогичный вес, в два раза выше, чем для древесины традиционной формы в виде поленьев.

Кроме того, использование пеллетов обеспечивает ряд преимуществ в отношении экологических, энергетических и нагревательных характеристик управления систем по сравнению с традиционными печами, не говоря уже о преимуществах, связанных с сохранением окружающей среды, поскольку пеллеты изготавливают из отходов древесины.

С целью максимизации вышеописанных преимуществ, горение пеллет должно постоянно сопровождаться насыщением кислородом за счет принудительной вентиляции.

Следовательно, печи выполнены таким образом, что они содержат вентиляционный проход, в котором, с использованием аспиратора, расположенного в конце прохода:

- свежий воздух всасывается из окружающей среды,

- воздух достигает горелки, где происходит горение, причем горение, по возможности, активируют заранее посредством поджигающего средства, и в котором

- топочные газы, образующиеся при горении, принудительно всасываются в специальную газоотводную трубу, которая, в зависимости от геометрических характеристик печи, может иметь различную форму с целью дальнейшей оптимизации работы печи.

Поскольку, как правило, аспиратор относится к электрическим устройствам, использующие пеллеты печи не лишены недостатков, связанных с тем, что они совершенно не могут использоваться в удаленных районах, не имеющих электроснабжения, или в случае проблем с подачей электроэнергии.

Для устранения этого недостатка, единственное решение, предлагаемое в настоящий момент на рынке, заключается в полном отказе от использования электронных систем для удаления топочных газов, в результате чего печь будет работать так же, как традиционная печь, сжигая при этом пеллеты вместо древесины.

Как очевидно из вышесказанного, в таком решении устранена проблема, связанная с отведением топочных газов, но эффективность печи снижена.

Кроме того, такой подход требует конструктивных компромиссов в отношении размеров и формы отводных труб, что приводит к утрате характеристик, признаков и преимуществ, присущих классическим печам, использующим пеллеты.

Главная задача настоящего изобретения заключается в создании печи внутреннего горения, не имеющей перечисленных выше недостатков.

В рамках этой задачи, задача настоящего изобретения заключается в создании полностью автономной печи, которая, при сохранении рабочих характеристик, присущих печам с принудительной подачей воздуха, и, следовательно, при высокой эффективности горения биомасс или пеллетов, может быть использована в любых условиях, даже в отсутствии электроснабжения, с тем, чтобы обеспечивать работу без необходимости наличия внешних источников энергии.

Эта задача, а также аналогичные и другие задачи, которые будут более понятны из дальнейшего описания, решена посредством печи внутреннего горения, в частности, усовершенствованного типа, содержащей опорную конструкцию, ограничивающую собой по меньшей мере камеру горения горючего материала, предназначенную для генерации тепла, и по меньшей мере газоотводную трубу, предназначенную для внешнего отведения топочных газов, образующихся при горении указанного горючего материала, отличающейся тем, что она содержит двигатель внешнего сгорания, соединенный с указанной опорной конструкцией, горячая часть которого расположена вдоль указанной газоотводной трубы для передачи тепла указанных топочных газов к указанной горячей части, так чтобы обеспечивать преобразование по меньшей мере части тепловой энергии, которой обладают указанные топочные газы, в механическую энергию посредством работы указанного двигателя внешнего сгорания.

Другие признаки и преимущества изобретения будут более понятны из описания предпочтительного, но не исключительного варианта осуществления печи внутреннего горения, в частности, усовершенствованного типа, проиллюстрированного посредством пояснительного и не ограничивающего примера на прилагаемых чертежах, на которых:

- фиг. 1 представляет собой вид спереди печи внутреннего горения согласно настоящему изобретению;

- фиг. 2 представляет собой продольное сечение печи, проиллюстрированной на фиг. 1, в плоскости сечения II-II.

Ссылаясь на данные чертежи, печь внутреннего горения, в частности, усовершенствованного типа, обозначенная в целом номером позиции 1, содержит опорную конструкцию 2, ограничивающую собой по меньшей мере одну камеру 3 горения горючего материала, предназначенную для генерации тепла, и по меньшей мере одну газоотводную трубу 4, предназначенную для внешнего отведения топочных газов, образующихся при горении горючего материала.

Более подробно, в проиллюстрированном варианте осуществления печь 1 обладает, по меньшей мере частично, признаками печи традиционного типа, использующей пеллеты.

Фактически, она образована передней частью, ограничивающей собой камеру горения, внутри которой расположена горелка 5, в которую падает под действием силы тяжести горючий материал, т.е. пеллеты, через загрузочный канал 6, и к которой подведен аспирационный канал 7, забирающий свежий воздух с задней стороны печи 1.

Начинаясь от передней части, газоотводная труба 4 простирается вверх, а затем вблизи верхнего конца опорной конструкции 2 изгибается примерно на 180°, возвращаясь вниз через заднюю часть печи 1 к основанию печи 1, где расположено аспирационное устройство 8, например, электрического типа, открывающееся в направлении выпускного трубопровода 9 с тем, чтобы принудительно обеспечить удаление топочных газов.

Согласно изобретению, предусмотрен двигатель 10 внешнего сгорания, соединенный с опорной конструкцией 2, горячая часть которого расположена вдоль указанной газоотводной трубы 4 для передачи тепла топочных газов к горячей части, с тем, чтобы обеспечивать преобразование по меньшей мере части тепловой энергии, которой обладают топочные газы, в механическую энергию посредством работы двигателя 10 внешнего сгорания.

Предпочтительно также предусмотрено средство 11 для генерации электрического тока, соединенное с двигателем 10 внешнего сгорания для преобразования по меньшей мере части механической энергии, которой обладают подвижные части двигателя 10 внутреннего сгорания, в электрическую мощность.

Аспирационное устройство 8 может предпочтительно приводиться в действие электрическим образом посредством по меньшей мере источника энергии, выбранного из группы, включающей в себя: электрический аккумулятор, установленный на печи 1, электрическую сеть, предусмотренную снаружи печи 1, и средство 11 для генерации электрического тока.

В проиллюстрированном варианте осуществления двигатель 10 внешнего сгорания представляет собой двигатель Стерлинга в бета-конфигурации, который известен и, следовательно, подробно не описан.

Как было упомянуто ранее, двигатель 10 внешнего сгорания предпочтительно установлен на опорной конструкции 2, так что его горячая часть расположена в точке газоотводной трубы 4.

В проиллюстрированном варианте осуществления горячая часть введена в горячую камеру 12, образованную в месте коленчатого изгиба газоотводной трубы 4 в верхней части опорной конструкции 2.

Таким образом, образуется точка, в которой концентрируются топочные газы, что максимизирует теплообмен между ними и горячей частью двигателя 10 внешнего сгорания.

С целью дальнейшей максимизации описанных выше эффектов, обеспечиваемых замедлением топочных газов, вдоль газоотводной трубы 4 размещено средство 13 для замедления потока в точке, расположенной выше по потоку относительно горячей части двигателя 10 внешнего сгорания вдоль направления движения указанных топочных газов в газоотводной трубе 4.

Таким образом, может быть увеличено время, в течение которого топочные газы находятся вблизи горячей части, что соответствующим образом увеличивает теплообмен между горячей частью и топочными газами.

Для завершения печи 1 может быть предусмотрено средство теплообменника, соединенное с холодной частью указанного двигателя 10 внешнего сгорания для передачи по меньшей мере части тепла от двигателя 10 внешнего сгорания к охлаждающей текучей среде, циркулирующей в системе охлаждения, расположенной снаружи печи 1.

Система охлаждения предпочтительно может быть соединена с системой водоснабжения и канализации помещений, в которых установлена печь 1, так что охлаждающая текучая среда может быть водой, циркулирующей в указанной системе водоснабжения и канализации.

Наконец, предусмотрен перепускной клапан 14, размещенный вдоль газоотводной трубы 4 в точке, расположенной выше по потоку относительно горячей части двигателя 10 внешнего сгорания вдоль направления движения топочных газов в газоотводной трубе 4, и выполненный с возможностью переключения между первым положением, в котором топочные газы проходят через газоотводную трубу 4 по всему ее протяжению, и вторым положением, в котором топочные газы перехватываются и перенаправляются в точку газоотводной трубы 4, расположенную ниже по потоку относительно указанной горячей части также вдоль направления движения топочных газов в газоотводной трубе 4.

Печь 1 внутреннего горения согласно изобретению функционирует следующим образом.

Вначале печь 1 работает как использующая пелеты печь традиционного типа: пеллеты поджигаются в горелке 5, возможно, с использованием электрического поджигателя, и аспирационное устройство 8 создает пониженное давление, необходимое для выпуска топочных газов в выпускной трубопровод 9.

Предполагая, что перепускной клапан переключен в свое первое положение, топочные газы занимают горячую камеру 12, и, благодаря ручному запуску посредством рукоятки или запуску двигателя 10 внешнего сгорания посредством электричества с использованием средства 11 для генерации электрического тока, которое может содержать совершенно обычный электрический генератор, для питания аспирационного устройства 8 вырабатывается достаточный электрический ток, такой что устраняется необходимость, при работе в стандартном режиме, использования внешних источников энергии, а также питания других электрических приспособлений, находящихся снаружи печи 1.

В то же время, нагревается вода, циркулирующая в системе водоснабжения и канализации, соединенной с системой охлаждения двигателя 10 внешнего сгорания.

В обратном случае, когда выработка электроэнергии не требуется, при переключении перепускного клапана 14 в его второе положение горячая камера 12 изолирована от циркуляции топочных газов, так что двигатель 10 внешнего сгорания не работает, и в этой ситуации печь 1 функционирует как использующая пеллеты печь традиционного типа.

На практике было замечено, что печь внутреннего горения, в частности, усовершенствованного типа, согласно изобретению, обеспечивает полную реализацию поставленных целей и задач, поскольку она обеспечивает отопление окружающего пространства без использования электрического тока от сети.

Фактически, предполагая, что печь снабжена аккумулятором, питание от аккумулятора может использоваться на этапах запуска, а энергия, вырабатываемая электрическим генератором, может использоваться для питания аспирационного устройства и перезарядки самого аккумулятора.

Таким образом, печь может функционировать в любом месте, располагаясь там, где в ней имеется наибольшая потребность.

Если же печь подсоединена к сети и/или системе водоснабжения и канализации, электрический ток может подаваться в сеть, и, в то же время, он может использоваться для нагревания воды для устройств водоснабжения.

Печь внутреннего горения, в частности, усовершенствованного типа, согласно изобретению, может иметь значительное количество модификаций и вариантов, все из которых попадают в объем правовой охраны изобретения.

Кроме того, все детали могут быть заменены другими эквивалентными элементами.

На практике, используемые материалы, а также их размеры и формы, могут быть различного типа, в зависимости от предъявляемых требований и уровня техники.

Реферат

Настоящее изобретение относится к печи внутреннего горения, в частности, усовершенствованного типа, содержащей опорную конструкцию, образующую по меньшей мере одну камеру горения горючего материала, предназначенную для генерации тепла, и по меньшей мере одну газоотводную трубу, предназначенную для внешнего отведения топочных газов, образующихся при горении горючего материала. Особенность изобретения состоит в том, что оно содержит двигатель внешнего сгорания, соединенный с опорной конструкцией, горячая часть которого расположена вдоль указанной газоотводной трубы для передачи тепла топочных газов к указанной горячей части, так чтобы обеспечивать преобразование по. меньшей мере части тепловой энергии, которой обладают топочные газы, в механическую энергию посредством работы двигателя внешнего сгорания. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула