Кожух для удержания теплоаккумулирующей загрузки печи или дымохода - RU165835U1
Код документа: RU165835U1
Чертежи
Описание
КОЖУХ ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕЙ ЗАГРУЗКИ ПЕЧИ ИЛИ ДЫМОХОДА
Полезная модель относится к теплотехническому оборудованию и предназначена для удержания теплоаккумулирующей загрузки, контактирующей с нагреваемыми поверхностями печи или ее дымохода, и может быть использована в конструкции отопительных и банных печей.
Известно устройство для удержания теплоаккумулирующей загрузки банной печи (http://harvia.fi/content/en/40/4148/Harvia%20Legend%20150.html), представляющее собой жесткий каркас, выполненный из установленных вертикально стальных прутьев, охватывающий топливник печи, теплоаккумулирующая загрузка в виде камней укладывается в зазор между прутьями и топливником.
Приведенное техническое решение имеет следующие недостатки: во-первых, данная конструкция нетехнологична, поскольку ее сборка осуществляется вручную с применением монтажных операций; во-вторых, предъявляет повышенные требования к качеству камней: их гранулометрический состав должен быть однородным, размеры (по крайней мере, наружных слоев камней) должны превышать расстояние между прутьями ограждения. Между тем, использование камней разных размеров позволяет увеличить плотность их укладки и, соответственно, массу теплоаккумулирующей загрузки.
Известны также кожухи для удержания теплоаккумулирующей загрузки, изготовленные из металлических листов, в которых выполнены отверстия различной формы, такие конструкции могут быть изготовлены высокотехнологичными способами, например, вырубными штампами, плазменной или лазерной резкой.
Пример такого решения, принятый в качестве прототипа - модуль дымовой трубы (см. патент RU 91589, МПК E04H12/28, опубликован 20.02.2010 г.), в котором теплоаккумулирующая загрузка отбирает тепло от газоотводящего ствола печи, кожух для ее удержания представляет собой экран, выполненный из металла, повторяющий контур трубы и имеющий больший по сравнению с газоотводящим стволом диаметр, при этом газоотводящий ствол жестко соосно соединен с экраном, экран выполнен перфорированным, зазор между металлическим газоотводящим стволом и экраном заполняется теплоаккумулирующей загрузкой.
Указанное техническое решение имеет следующий недостаток: недоиспользование рабочего объема емкости теплоаккумулирующей загрузки при произвольной форме перфорации экрана (кожуха). Для максимального заполнения емкости необходимо использовать загрузку (камни) разных фракций, при этом необходимо, чтобы камень частично выступал через соответствующее отверстие перфорации и при этом соседствовал с камнем другого размера.
Такой принцип укладки камней можно организовать, чередуя отверстия разных размеров, выполненных в кожухе, однако, при этом возникает вопрос об алгоритме такого чередования, который должен учитывать наличие в загрузке камней размером от минимального до максимального, кроме того, указанный алгоритм должен служить управляющей программой для оборудования резки (или изготовления штампа), то есть иметь формальное математическое описание.
Одним из способов распределения отверстий на поверхности кожуха, отвечающим указанным условиям, является диаграмма Вороного - способ разбиения поверхности, описанный, например в: Ф. Препарата, М. Шеймос. Вычислительная геометрия: Введение. - М.: Мир, 1989. Стр. 295.
Задача заключается в создании кожуха для удержания теплоаккумулирующей загрузки печи или дымохода, обеспечивающего высокую плотность заполнения пространства между нагреваемым элементом печи (дымохода) и кожухом теплоаккумулирующей загрузкой, тем самым обеспечивая максимальную теплоемкость последней.
Технический результат заключается в решении поставленной задачи.
Технический результат достигается тем, что в кожухе для удержания теплоаккумулирующей загрузки печи или дымохода, представляющем объемную пустотелую конструкцию из листового металла с выполненными в ней отверстиями, расположенными на поверхности кожуха так, что каждое отверстие является частью области разбиения диаграммы Вороного, с точками, генерирующими области разбиения, заданными случайным образом, и расстоянием между двумя соседними точками, находящимся в интервале от минимального до максимального размера элемента теплоаккумулирующей загрузки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена схема, поясняющая принцип формирования диаграммы Вороного. Согласно определению, диаграмма Вороного - такое разбиение плоскости, при котором каждая область этого разбиения образует множество точек, более близких к одному из элементов множества, чем к любому другому элементу множества. Множество в данном примере представлено восемью точками. Если соединить ближайшие друг к другу точки (пунктирные линии), а через середину каждого такого отрезка провести перпендикуляр, то совокупность таких перпендикуляров образуют многоугольник вокруг каждой точки. В результате получается диаграмма Вороного, то есть совокупность элементов плоскости (многоугольников, в рассматриваемом примере изображено два таких элемента). Множество точек задается случайным образом, но при этом ограничивается расстояние между ними - оно должно находится в интервале от минимального до максимального размера элемента теплоаккумулирующей загрузки (камня).
На фиг.2 представлен элемент кожуха, соответствующий схеме фиг.1: основная площадь элемента разбиения представляет собой отверстие в листе металла, а грани элементов являются перемычками, отверстие вырезается или вырубается, в результате кожух представляет собой решетчатую структуру, представленную отверстиями разной площади. Пунктирными линиями на фиг.2 показаны отдельные камни, примыкающие к отверстиям.
На фиг.3 представлен пример теплоаккумулирующей печи, снабженный кожухом для удержания теплоаккумулирующей загрузки.
Печь включает топливник 1 и дымоход 2, теплоаккумулирующая загрузка 3 помещается по периметру в зазор между топливником и кожухом 4, отверстия 5 в котором соответствуют элементам диаграммы Вороного. Укладка элементов теплоаккумулирующей загрузки (камней) осуществляется селективно, причем, с учетом выступания камней за плоскость кожуха, может быть достигнута высокая плотность укладки, а, следовательно, получена высокая теплоемкость загрузки.
Формирование решетчатой структуры в поверхности кожуха на основе диаграммы Вороного позволяет получать максимальную плотность теплоаккумулирующей загрузки внутри него, что в свою очередь обеспечивает максимум теплоемкости. При этом, получение такой поверхности кожуха осуществляется автоматически управляющей программой, контролирующей работу соответствующего оборудования.
Реферат
Кожух для удержания теплоаккумулирующей загрузки печи или дымохода, представляющий объемную пустотелую конструкцию из листового металла с выполненными в ней отверстиями, отличающийся тем, что отверстия расположены на поверхности кожуха так, что каждое отверстие является частью области разбиения диаграммы Вороного, с точками, генерирующими области разбиения, заданными случайным образом, и расстоянием между двумя соседними точками, находящимся в интервале от минимального до максимального размера элемента теплоаккумулирующей загрузки.
Формула
