парообразователь

область техники

изобретение относится к средствам снабжения паром помещений различного назначения, например, бань, оранжерей и др.

предшествующий уровень техники

на практике широко распространены парообразователи в виде теплоаккумулирующей засыпки, как правило, в виде камней, расположенной таким образом, чтобы тепло к ней поступало непосредственно от его источника, например, печи.

чистый пар для парных процедур получают путем полива горячей водой теплоаккумулирующей засыпки. так, в известной русской банной печи, названной «кaмeнкoй», теплоаккумулирующую засыпку - камни размещают непосредственно на верхней горизонтальной поверхности топки.

известен парообразователь, для бань в форме теплоаккумулирующей засыпки, которая размещена на крышке топки, а также в специальных камерах, выполненных у боковых стенок топки [патент рф N« 2087806]. благодаря такой конструкции парообразователя можно получать больший объем пара в сравнении с обычной каменкой.

такая же теплоаккумулирующая засыпка в виде камней используется в саунах. например, известен парообразователь для сауны, выполненный в виде открытой корзины, наполненной камнями, ниже которой расположено электрическое средство обогрева, и в зависимости от различных режимов работы сауны,

таких как сухая сауна, паровая сауна, или био-паровая сауна, поддерживается соотношение температуры и влажности [европейский патент Ns 0343555].

парообразователи с теплоаккумулирующей засыпкой имеют низкий кпд, так как большое количество тепла расходуется на поддержание высокой температуры камней.

известен парообразователь, в котором вода нагревается в специальном резервуаре, а парообразование происходит на поверхности воды [патент германии Na 4132042]. такой способ получения пара также требует больших затрат тепла.

более интенсивное парообразование обеспечивают парообразователи из металла. известен, например, парообразователь для бань, который представляет собой выполненную из металла камеру для испарения воды, имеющую форму короба со слегка наклонным в сторону притока воды дном, и три части, из которых верхняя и нижняя, с целью увеличения поверхности нагрева, имеют снаружи ряд продольных ребер, а средняя часть имеет ряд поперечных ребер, образующих зигзагообразный путь для прохождения пара [патент ссср Ns 10556]. испарение воды происходит в нижней части камеры для испарения воды, а прохождение пара - по зигзагообразному пути, образованному внутри камеры поперечными ребрами.

описанный парообразователь металлоемок, сложен в изготовлении, поскольку его ребра изготавливаются литьем, неудобен в использовании, так как он размещается в топке или

дымовой трубе, а также имеет низкую эффективность парообразования, так как испарение осуществляется с поверхности воды.

раскрытие изобретения изобретение решает задачу создания парообразователя, имеющего простую конструкцию, низкую цену, высокую эффективность парообразования и удобного в использовании.

задача решается тем, что предлагается парообразователь для бани, вьшолненный из металла в форме камеры испарения, содержащей нагреваемую не менее, чем до температуры кипения воды стенку, сопрягающуюся с источником тепла, и, по меньшей мере, один профилированный элемент, соединяющийся с названной нагреваемой стенкой таким образом, что совместно они образуют, по меньшей мере, одну полость. с целью получения пара в большем объеме камера испарения может содержать несколько профилированных элементов, каждый из которых соединяется с названной нагреваемой стенкой, образуя отдельную полость, причем названные профилированные элементы установлены таким образом, чтобы вода из предыдущей полости поступала в последующую полость.

для того, чтобы вода из предыдущей полости камеры испарения поступала в последующую и чтобы излишки воды не задерживались в ней, профилированные элементы камеры испарения могут быть снабжены отверстиями. профилированный элемент может иметь в сечении любую форму, например, целесообразно выполнять его с сечением в форме

уголка с углом между сторонами не менее 90°. такие элементы устанавливаются последовательно один за другим, чтобы испаритель имел несколько полостей для испарения воды.

возможно также выполнение многополостного профилированного элемента. такой профилированный элемент в сечении имеет форму последовательно повторяющихся вогнутьгх участков, образующих отдельные полости, соединяющиеся между собой таким образом, чтобы вода из предыдущей полости поступала в последующую полость, причем каждая полость снабжена отверстиями для выхода пара. его можно изготовить из металлического листа штамповкой.

целесообразно в качестве металла для изготовления камеры испарения использовать нержавеющую сталь, поскольку она устойчива к агрессивной среде и имеет высокий коэффициент теплопередачи.

для того, чтобы вода при получении пара использовалась эффективно и не проливалась, профилированные элементы целесообразно располагать горизонтально, либо под углом к горизонтали. камера испарения может также быть снабжена одной или двумя торцевыми стенками, которые могут быть выполнены либо в виде отдельных элементов, либо как продолжение соответствующих стенок топки. в таком случае полости камеры испарения имеют четыре ограничивающие стенки, что приводит к увеличению площади поверхности камеры испарения и повышению температуры в ней, а в конечном итоге - к повышению

эффективности парообразования. следует отметить также, что если все места соединении между собой стенок камеры испарения и профилированных элементов выполнить герметичными, можно получать перегретый пар. в качестве источника тепла может быть открытый огонь, получаемый в топке печи при сжигании топлива, например, дров, а также электрический нагреватель соответствующей мощности, или другие известные средства, пригодные для этой цели.

на фигурах 1 и 2 показан вариант выполнения парообразователя, установленного на внешней поверхности стенки топки банной печи, которая также является нагреваемой стенкой камеры испарения 2. камера испарения содержит несколько профилированных элементов 3 в форме установленных горизонтально уголков, одна сторона которых расположена вертикально, а другая - под острым углом к нагреваемой стенке, и образующих совместно с нею несколько полостей, расположенных одна под другой.

профилированные элементы камеры испарения снабжены в нижней части отверстиями 4, обеспечивающими перетекание воды из верхней ее полости в нижние. входом в камеру испарения служит вход в верхнюю открытую полость 5.

этот парообразователь работает следующим образом. топка печи предварительно нагревается не менее, чем до температуры кипения воды, но предпочтительно до более высоких температур, например до 300 ⁰ C - такую температуру имеет и сопряженная с источником тепла металлическая стенка

топки. поскольку профилированные элементы выполнены также из металла и соединяются с названной нагреваемой стенкой, например, посредством сварки, а также за счет инфракрасного излучения, их температура также поднимается до указанного уровня. в верхнюю часть камеры 1, сверху в открытую верхнюю полость, через вход 5 подается вода, которая по большей части попадает на нагреваемую стенку 2, а частично - на профилированный элемент 3, и испаряется, а затем полученный пар проходит вдоль профилированного элемента камеры испарения, дополнительно еще нагревается и после этого поступает в помещение. следует отметить, что пар может дополнительно поступать в помещение через имеющиеся щели, если камера испарения выполнена негерметичной. излишки воды, которые не испарились в верхней полости камеры испарения, через отверстия 4 в профилированном элементе 3 первой по ходу воды полости поступают во вторую полость, расположенную ниже первой полости камеры испарения, в которой также происходит испарение части воды, а полученный пар поступает в помещение. далее остатки воды поступают в третью по ходу воды полость камеры, где происходят аналогичные процессы и образуется пар. если вода не испарилась полностью, она выходит из камеры испарения через отверстия в нижнем профилированном элементе. таким образом, парообразование происходит на всех поверхностях камеры испарения.

для предотвращения вытекания воды с концов профилированных элементов 3 могут быть установлены торцевые стенки камеры испарения (не показаны). варьируя ширину профилированных элементов и форму их сечения, величину, количество и форму отверстий в них, а также и количество подаваемой в камеру испарения воды можно получать различные параметры пара - от влажного до перегретого. перегретый пар наиболее эффективно получать в камере испарения, имеющей торцевые стенки, и при выполнении всех швов камеры герметичными. в этом случае также герметичными следует выполнять места соединения вертикальных стенок профилированных элементов, имеющих форму уголка. при этом образуется передняя стенка камеры испарения, а задней стенкой камеры испарения является нагреваемая стенка 2, боковыми стенками камеры испарения - упомянутые торцевые стенки. внутренний объем такой камеры испарения включает несколько сообщающихся полостей. при таком выполнении камеры испарения в ней поддерживается высокая температура, благодаря чему вода в ней интенсивно испаряется, а пар быстро нагревается и поднимается через отверстия 4 вверх, в первую по ходу воды полость и поступает в помещение.

на фигурах 3 и 4 показан вариант выполнения парообразователя, установленного на внешней поверхности стенки топки банной печи, которая также является нагреваемой стенкой камеры испарения 2. камера испарения содержит профилированный элемент 3, который в сечении имеет форму

последовательно повторяющихся вогнутых участков, образующих отдельные полости, соединяющиеся между собой таким образом, чтобы вода из предыдущей полости поступала в последующую полость по соединяющим их каналам 7, причем каждая полость испарителя снабжена отверстиями для выхода пара 6.

в верхнюю открытую полость камеры испарения через вход 5 подают воду, которая, попадая на нагретый металл, частично испаряется, и далее по каналам 7 поступает в следующую полость, где также частично испаряется, а образовавшийся водяной пар через отверстия 6 выходит в помещение. далее аналогично - остатки воды поступают в следующую по ходу полость, где частично испаряются, и так далее.

таким образом, предлагаемый парообразователь имеет простую конструкцию, несложен в изготовлении, например, профилированные элементы могут выполняться гнутьем из листовой стали без сложной операции литья, просто, например, с помощью сварки, монтируется на стенке печи или топки, в общем случае не требует герметичности. низкая материалоемкость конструкции парообразователя способствует его низкой стоимости. в то же время парообразователь характеризуется высокой эффективностью парообразования, поскольку вода контактирует практически со всей поверхностью камеры испарения, все элементы которой имеют температуру, достаточную для интенсивного испарения воды. кроме того, этот парообразователь удобен в эксплуатации, так как он

обеспечивает испарение практически всей подаваемой в него воды, а остатки выливаются из его полостей, не застаиваясь.

печи, оснащенные таким парообразователем, могут изготавливаться как с местом для термоаккумулирующей засыпки (камней), так и без него. они имеют меньшую инерционность по сравнению с традиционной печью, снабженной термоаккумулирующей засыпкой, так как не требуется нагревания камней. практически, чем тоньше металл конструкции печи, тем быстрее нагреваются поверхности камеры испарения и тем быстрее можно получать пар, причем испарение воды с металлических поверхностей за счет большей теплопроводности металла происходит более интенсивно. также значительно снижается материалоемкость и вес печи. при выполнении швов камеры герметичными, парообразователь позволяет получать перегретый пар.

краткое описание фигур чертежей

на фигуре 1 приведен фронтальный вид парообразователя, имеющего несколько профилированных элементов в форме уголков, установленного на боковой поверхности топки печи, в которой источником тепла является огонь. на фигуре 2 приведен вид парообразователя, установленного на боковой поверхности топки печи, в разрезе A-A, показанного на фигуре 1.

на фигуре 3 приведен фронтальный вид парообразователя, имеющего один профилированный элемент с вогнутыми участками, установленного на боковой поверхности топки печи, в которой источником тепла является огонь. на фигуре 4 приведен

вид парообразователя, установленного на боковой поверхности топки печи, в разрезе B-B, показанного на фигуре 3.

на названных фигурах показано:

1 - камера испарения; 2 - нагреваемая стенка камеры испарения;

3 - профилированный элемент камеры испарения;

4 — отверстие в профилированном элементе для соединения соседних полостей;

5 - вход в камеру испарения; 6 — отверстие в профилированном элементе для выхода пара;

7 - каналы, соединяющие соседние полости.

лучший вариант выполнения изобретения парообразователь для бань выполнен в виде камеры испарения 1 из нержавеющей стали. плоская стенка топки печи 2 расположена вертикально вблизи от источника тепла - пламени, таким образом, чтобы она могла нагреваться горячими газами и инфракрасным излучением, идущим от пламени. на внешней стороне стенки топки установлены горизонтально посредством сварки три профилированных элемента 3 в форме одинаковых уголков, имеющих угол между сторонами 120°, образуя со стенкой топки три полости. профилированные элементы расположены один под другим, при этом они установлены таким образом, что одна сторона каждого уголка расположена вертикально, а вторая - под острым утлом к поверхности нагреваемой стенки 2. вертикальные стенки уголков соединены

между собой сваркой, образуя совместно переднюю стенку трехполостной камеры испарения.

с каждого торца камера испарения снабжена боковыми стенками, которые выполнены как элементы (продолжение) передней и задней стенок топки печи.

задней стенкой камеры испарения является, соответственно нагреваемая стенка топки печи.

в нижней части профилированные элементы - уголки снабжены отверстиями 4, позволяющими воде перемещаться из верхней полости камеры испарения в нижние полости, а пару, наоборот - из нижней полости в верхние.

входом в камеру испарения является верхняя открытая полость 5, образованная верхним профилированным элементом - уголком и нагреваемой задней стенкой камеры испарения. промышленная применимость

изобретение может быть использовано в индивидуальных и коллективных банях, саунах, душах, стационарных и передвижных, для получения пара, где названный пар применяется как в гигиенических целях, так и для отдыха, релаксации и восстановления здоровья людей, а также в оранжереях и теплицах для поддержания определенной температуры и влажности.