Результат интеллектуальной деятельности: ВАРОЧНО-ОТОПИТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ С МАЛОИНЕРЦИОННЫМ РЕЖИМОМ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КОНФОРКИ

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано как для приготовления пищи, так и для отопления помещений различного назначения.

Известна многофункциональная походная печь по патенту РФ №2229657, МПК F24C 1/16, F24C 13/00, содержащая корпус, в нижней части которого расположена топка, установленные в корпусе над топкой решетку и камеру, и емкость для нагрева воды, дополнительно укомплектована съемной крышкой, камера выполнена с возможностью размещения в ней теплоаккумулирующей загрузки или решетчатых полок для копчения, установленная над топкой решетка выполнена полой, сообщающиеся полости решетки с одной стороны заглушены, а с другой стороны герметично соединены с внутренней полостью емкости для нагрева воды.

Известна плита-котел по авторскому свидетельству №126599 от 28 июля 1955 с совокупным применением жарочного настила, духовых шкафов, парового водотрубного котла и водонагревателей, обогреваемых топочными газами из одного топливника, снабженного устройством для секционной подачи воздуха под колосниковую решетку и раздельного направления топочных газов в котел и плиту, с целью осуществления независимой работы котла и плиты, топливник выполнен выносным по отношению к плите и снабжен передвижным сводом, регулирующим прямую отдачу топки.

Известна печь отопительно-варочная по патенту РФ №2282790, МПК F24B 7/02, которая состоит из корпуса с верхней плитой, дном, передней стенкой с дверцей, имеющей поддувало с дроссельной заслонкой, задней стенкой с вертикальным воздухопроводящим каналом, боковыми гофрированными в вертикальном направлении стенками, которые закрыты панелями с образованием между гофрированными стенками и панелями воздухопроводящих каналов, выходы которых объединены горизонтальным соплом, образованным краем верхней плиты и отбортовкой по верхнему краю панели. Воздухопроводящий канал, выполненный вдоль задней стенки, соединен с кожухом, охватывающим место соединения вытяжной трубы с верхней плитой. Под верхней плитой установлена перегородка в виде лотка, верхние края которой соединены непосредственно с верхней плитой, а непосредственно над перегородкой размещена подвижная пластина, поперечный профиль которой соответствует профилю перегородки, при этом стержень для передвижения пластины размещен внутри трубки подачи воздуха к форсункам. Технический результат: повышение теплосъема с топочной камеры и улучшение перемешивания воздуха в помещении.

Недостатками аналогов является сложность поддержания заданного температурного режима при приготовлении пищи за счет высокой тепловой инерции верхнего листа, снижение эффективности печи по обогреву помещения при рациональном нагреве варочной плиты, а также то, что возможность приготовления пищи является косвенной функцией, дополняющей основную функцию отопления помещения.

Наиболее близким по своей сущности является отопительно-варочная печь на твердом топливе по патенту РФ №2103612, содержащая корпус топки с передней, задней и боковыми стенками, днищем и верхней горизонтальной варочной плитой, примыкающие к корпусу щелевые воздуховодные калориферные каналы, воздушные форсунки, надтопочное пространство, отделенное от топки надтопочной перегородкой, дверцу, поддувало, дымоход с дроссельной заслонкой, надтопочная перегородка выполнена из двух отдельных частей, формирующих надтопочное пространство в виде двух параллельных каналов, примыкающих к боковым стенкам топки и к варочной плите и оставляющих между собой открытую для пламени центральную часть варочной плиты, при этом каналы соединены с дымоходом-коллектором, расположенным на задней стенке корпуса и соединенным дополнительно с топкой посредством шибера прямоточной растопки, кроме этого воздушные форсунки установлены на трубах, примыкающих к боковым стенкам корпуса внутри топки, а печь в отопительном режиме снабжена съемным экранирующим варочную плиту листом-экраном.

Недостатком способа-прототипа являются высокая тепловая инертность верхней плиты, неудобство использования в результате нагрева всего корпуса печи до высоких температур и, как следствие, высокий риск получения термических ожогов.

Техническим результатом заявленного изобретения является возможность создания оптимальных условий как по приготовлению пищи, так и по отоплению помещений, возможность малоинерционного изменения температуры конфорки и безопасной эксплуатации печи за счет внешнего мало нагреваемого корпуса.

Технический результат достигается тем, что варочно-отопительная печь с малоинерционным режимом изменения температуры конфорки содержит корпус топки с передней, задней и боковыми стенками, днищем и верхней горизонтальной варочной плитой, надтопочное пространство, дверцу, поддувало, дымоход с дроссельной заслонкой. Под верхней горизонтальной варочной плитой расположен теплоотражающий экран с отверстием под конфорку, корпус топки разделен колосниковой решеткой на топочную камеру и поддувальную камеру с зольным ящиком; печь снабжена внешней герметичной емкостью с охладителем, описывающей контуры печи; множеством элементов Пельтье, размещенных таким образом, что одна сторона элементов соприкасается с корпусом топки, а другая - с внешней герметичной емкостью с охладителем, выводы элементов Пельтье соединены последовательно и параллельно в батарею, которая двумя выводами соединяется с преобразователем низкого постоянного напряжения в высокое постоянное напряжение, и регулирующим резистором, средний вывод которого соединен с управляющим электродом конфорки, представляющий собой сетку; положительный высоковольтный выход преобразователя соединен с анодом, представляющим верхнюю пластину вакуумной камеры конфорки, отрицательный - с катодом, представляющим собой нижнюю пластину вакуумной камеры конфорки.

Заявленное устройство поясняется следующими чертежами:

фиг. 1 - схема варочно-отопительной печи (вид спереди);

фиг. 2 - схема варочно-отопительной печи (вид сбоку);

фиг. 3 - схема варочно-отопительной печи (вид сверху);

фиг. 4 - схема, поясняющая малоинерционность режима изменения температуры конфорки;

фиг. 5 - схема, поясняющая устройство вакуумной теплоэлектрической конфорки.

Заявленное устройство реализуется следующим образом.

Печь содержит (фиг. 1, 2, 3) корпус топки (1, фиг. 1, 2) с передней, задней и боковыми стенками (2, фиг. 1, 2), днищем (3, фиг. 1, 2), верхней горизонтальной варочной плитой (4, фиг. 1, 2, 3), надтопочное пространство, дверцу, поддувало, дымоход с дроссельной заслонкой. Под верхней горизонтальной варочной плитой расположен теплоотражающий экран с отверстием для конфорки. Корпус топки разделен колосниковой решеткой (5, фиг. 1) на топочную камеру (6, фиг. 1) и поддувальную камеру с зольным ящиком (7, фиг. 1). Кроме того, печь снабжена внешней герметичной емкостью (8, фиг. 1, 2, 3) с охладителем (9, фиг. 1, 2, 3), в простейшем случае - вода. Внешняя герметичная емкость нужна для того, чтобы другая сторона не нагрелась до температуры, соизмеримой с температурой топки. Чем выше разность температур, тем больше постоянное напряжение (принцип действия элементов Пельтье).

Верхняя горизонтальная варочная плита снабжена N количеством вакуумных теплоэлектрических конфорок (10, фиг. 1, 2, 3). Между корпусом топки и внешней герметичной емкостью с охладителем, описывающей контуры печи, размещено множество элементов Пельтье (11, фиг. 1, 2, 3), соединенных последовательно и параллельно в батарею. Батарея двумя выводами соединяется с преобразователем низкого постоянного напряжения в высокое постоянное напряжение и регулирующим резистором. Средний вывод регулирующего резистора соединен с управляющим электродом конфорки, представляющим собой сетку. Положительный высоковольтный выход преобразователя соединен с анодом, представляющим верхнюю пластину вакуумной камеры конфорки, отрицательный - с катодом, представляющим собой нижнюю пластину вакуумной камеры конфорки.

Часть топливной энергии, выделяющейся в процессе горения топлива, используется для получения постоянного напряжения с помощью элементов Пельтье, а также для разогрева катода вакуумной теплоэлектрической конфорки.

Принцип действия элементов Пельтье заключается в следующем: чем больше разность температуры у противоположных плоскостей элемента, тем больше напряжение на выводах элемента [Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике: для инженеров и студентов ВУЗов. - Изд. 4-е, перераб. - Наука. - Главная редакция Физико-математической литературы, 1968. - с. 417]. Одна сторона (касающаяся внешней герметичной емкости, описывающей контуры печи) не может иметь температуру более 100°C (в случае использования в качестве охлаждающего носителя воду), а вторая сторона нагревается до температуры стенок корпуса топки (сотни градусов).

Постоянное напряжение с элементов Пельтье (11, фиг. 2), соединенных последовательно и параллельно для получения требуемого напряжения и тока, подается на преобразователь низкого постоянного напряжения в высокое постоянное (12, фиг. 2) [Мустафа Г.М., Чистилин СВ., Ильинский А.Д., авторское свидетельство. №1707713]. Одновременно постоянное напряжение с элементов Пельтье поступает на резистивный регулятор (13, фиг. 2). Выходы преобразователя (12, фиг. 2) и резистивного регулятора (13, фиг. 2) соединены с вакуумной теплоэлектрической конфоркой (10, фиг. 2).

Теплоэлектрическая конфорка (Фиг. 3) представляет собой вакуумную камеру (14, фиг. 3) с тремя электродами, соединенными с пластинами анода и катода и сеткой; нижняя пластина - катод, верхняя пластина - анод, между ними сетка. На дне теплоэлектрической конфорки установлена пластина из тугоплавкого материала (например, вольфрам) (15, фиг. 3), обработанная по технологии катодов мощных электронных ламп [Батушев В. А. Электронные приборы: Учебник для вузов. - 2-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1980. - с. 302-303. - 383 с]. Верхняя пластина - анод, выполненный из тугоплавкого материала, верхняя часть теплоэлектрической конфорки покрыта слоем теплопроводящего диэлектрика (16, фиг. 3). Нижняя пластина теплоэлектрической конфорки соприкасается с пламенем в печи, а верхняя пластина опирается на верхнюю плоскость печи через теплоизолирующую прокладку. При этом верхняя пластина покрыта электроизолирующим материалом, но теплопроводным.

Катод вакуумной теплоэлектрической конфорки нагревается до рабочей температуры и начинает испускать электроны [Пипко А.И. и др. Основы вакуумной техники. - М.: Энергоиздат, 1981. - 411 с.].

Высокое положительное напряжение на аноде ускоряет поток электронов, испускаемых катодом вакуумной термоэлектрической конфорки, и разогревает анодную пластину, тепло которой выделяется на внешней поверхности конфорки. Степень нагрева регулируется с помощью резистивного регулятора (13, фиг. 2) путем изменения напряжения на управляющей сетке вакуумной термоэлектрической конфорки.

Таким образом, за счет внешней мало нагреваемой емкости, описывающей контуры печи, и работы теплоэлектрической конфорки достигается оптимум отопительного и нагревательного режимов, обеспечивается малоинерционность изменения температуры конфорки и безопасная эксплуатация печи, тем самым обеспечивается достижение технического результата.