Электрогенерирующая приставка для инжекционной горелки

Предлагаемое изобретение относится к энергетике и может быть использовано в инжекционных горелках бытовых отопительных приборов (газовых плитах и т. п.) для совместной генерации тепла и электрической энергии.

Известна газовая горелка, содержащая чашеобразный корпус, сопряженный с газовой форсункой и запальной свечой, зубчатый венец с множеством первых пламенных каналов, расположенных по окружности вдоль периферии венца, и верхнюю крышку, закрывающую горелку сверху, причем на части внешней поверхности и зубчатого венца его периферии выполнены радиальные канавки ниже уровня первых пламенных каналов, вдоль периферии венца по окружности расположены вторые пламенные каналы, причем горелка содержит вертикальную мини-трубку Вентури, для осуществления первичной аэрации над рабочей поверхностью плиты [Патент РФ №2407949, F23D 14/06, 2010].

Основным недостатком известной газовой горелки являются отсутствие организованного подвода вторичного воздуха и невозможность генерации электрической энергии, что снижает ее экологическую и экономическую эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению является термоэлектрическое предохранительное устройство для газовой горелки бытового прибора, включающее электромагнит, термопару (термоэмиссионный преобразователь, состоящий из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2), опорную рамку, вспомогательные устройства, горелку, которое обеспечивает надежность ее работы [Патент РФ №2476773, F23N 5/10, 2013].

Основным недостатком известного термоэлектрического предохранительного устройства для газовой горелки является невозможность генерации электрической энергии, что снижает его экологическую и экономическую эффективность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение экономической и экологической эффективности электрогенерирующей приставки для инжекционной горелки.

Технический результат достигается электрогенерирующей приставкой для инжекционной горелки, включающей в себя опорное кольцо, выполненное из диэлектрического материала, с ножками, уложенную на вышеупомянутое кольцо теплоэлектрическую секцию, состоящую из термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, изогнутых снизу под прямым углом, концы которых соединены между собой пайкой или сваркой, образуя собой зигзагообразный ряд в форме разомкнутой окружности, кольцевой экран, выполненный в виде плоского кольца из диэлектрического материала, со стойками, примыкающего к ряду, при этом опорное кольцо, зигзагообразный ряд и кольцевой экран установлены ножками и стойками на рабочую поверхность газовой плиты вокруг инжекционной горелки, снабженной газовой форсункой, зубчатым венцом, верхней крышкой и запальной свечой, причем кольцевой экран разделяет зигзагообразный ряд по горизонту с наружной стороны на горячую и холодную зоны, длина изогнутых концов отрезков металлов М1 и М2 выбирается такой, чтобы верхние спаи зигзагообразного ряда были расположены в зоне основания факела, нижние спаи вышеупомянутого ряда находились вблизи рабочей поверхности плиты, а токовыводы теплоэлектрической секции присоединены к коллектору с одноименными зарядами, соединенными с преобразователем, где создается требуемые напряжение и сила тока.

Предлагаемая электрогенерирующая приставка для инжекционной горелки изображена на фиг. 1–2 (на фиг.1 – общий вид, на фиг. 2 – разрез).

Электрогенерирующая приставка для инжекционной горелки включает в себя опорное кольцо 1, выполненное из диэлектрического материала с ножками 2, уложенную на кольцо 1 теплоэлектрическую секцию (ТЭС) 3, состоящую из термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 4, каждый из которых состоит из пары отрезков 5, 6, выполненных из разных металлов М1 и М2, изогнутых снизу под прямым углом, концы которых соединены между собой пайкой или сваркой 7, образуя собой зигзагообразный ряд 8 в форме разомкнутой окружности, кольцевой экран 9, выполненный в виде плоского кольца из диэлектрического материала, со стойками 10, примыкающего к ряду 8, при этом опорное кольцо 1, зигзагообразный ряд 8 и кольцевой экран 9 установлены ножками 2 и стойками 10 на рабочую поверхность 11 газовой плиты (на фиг. 1, 2 не показана) вокруг инжекционной горелки 12, снабженной газовой форсункой 13, зубчатым венцом 14, верхней крышкой 15 и запальной свечой 16, причем кольцевой экран 9 разделяет зигзагообразный ряд 8 по горизонту с наружной стороны на холодную и горячую зоны 17 и 18, длина изогнутых концов отрезков 5, 6 металлов М1 и М2 выбирается такой, чтобы верхние спаи 7 ряда 8 были расположены в зоне основания факела, нижние спаи 7 ряда 8 находились вблизи рабочей поверхности 11 плиты (на фиг. 1, 2 не показана), а токовыводы 19 и 20 теплоэлектрической секции 3 присоединены к коллектору с одноименными зарядами, соединенными с преобразователем, где создается требуемые напряжение и сила тока (на фиг. 1, 2 не показаны).

В основу работы предлагаемой электрогенерирующей приставки для инжекционной горелки положен эффект термоэлектричества. Так как ТЭС 3 изготовлена в виде зигзагообразных рядов 8, изготовленных из парных проволочных отрезков 5 и 6, выполненных из разных металлов М1 и М2, спаянных(сваренных) на концах между собой, то при нагреве одних спаянных концов проволочных отрезков 5 и 6 ТЭП 4 в основании факела у крышки 15 (горячей зоне 18) и охлаждении противоположных им спаянных концов ТЭП 4, находящихся в холодной зоне 17 у рабочей поверхности 11, на противоположных спаях парных проволочных отрезков 5 и 6 устанавливаются разные температуры, в зоне контакта (спае 7) металлов М1 и М2 происходит термическая эмиссия электронов, в результате чего в зигзагообразных рядах 8 ТЭС 3 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. – М.: «Наука», 1970, с. 502–506].

Работа электрогенерирующей приставки для инжекционной горелки происходит следующим образом. Предварительно на инжекционной горелке 12 монтируются элементы приставки. Вначале на рабочую поверхность 11 газовой плиты (на фиг. 1,2 не показана) устанавливают опорное кольцо 1 таким образом, чтобы корпус горелки 12 находился строго посредине кольца 1 и фиксируют его с поверхностью 11 (узлы крепления на фиг.1, 2 не показаны). Далее на кольцо 1 устанавливают ТЭС 3, на ТЭС 3 одевают кольцевой экран 9, устанавливают его стойками 10 на рабочую поверхность 11 и фиксируют их (узлы крепления на фиг.1, 2 не показаны).

Первичный воздух всасывается над рабочей поверхностью плиты через зазор между корпусом горелки 12 и венцом 14. Корпус горелки 12 сопряжен с форсункой 13, через которую подается газ, а первичный воздух, главным образом, всасывается внутрь венца горелки посредством трения со струей газа. Так как зубчатый венец 14 горелки снабжен по своей окружности множеством радиальных канавок (пламенными каналами), газовоздушная смесь, поджигаемая запальной свечей 16, выходит наружу в радиальном направлении с образованием кольцевого факела. Крышка 15 закрывает горелку сверху и совместно с венцом 14 горелки определяет размеры пламенных каналов, расположенных на нем. Увеличение устойчивости пламени и качества горения вокруг корпуса горелки 12 происходит за счет кольцевого канал, образованного зигзагообразным рядом 8 ТЭП 4 ТЭС 3 и кольцевым экраном 9, через который из холодной зоны 17 в горячую зону 18 и далее в зону горения всасывается подогретый вторичный воздух, который одновременно охлаждает нижние спаянные концы 7 ТЭП 4 ТЭС 3 в холодной зоне 17. В тоже время, при нагреве одних спаянных концов проволочных отрезков 5 и 6 ТЭП 4 в основании факела у крышки 15 (горячей зоне 18) и охлаждении противоположных им спаянных концов ТЭП 4, находящихся в холодной зоне 17 у поверхности 11 плиты (на фиг. 1–2 не показана), на противоположных спаях парных проволочных отрезков 5 и 6 устанавливаются разные температуры, в зоне контакта (спае 7) металлов М1 и М2 происходит термическая эмиссия электронов, в результате чего в зигзагообразном ряду 8 ТЭС 3 появляется термоэлектричество. Полученное термоэлектричество через токовыводы 19 и 20 зигзагообразного ряда 8 каждой ТЭС 3 поступает в коллекторы с одноименными зарядами, далее в преобразователи (на фиг. 1–2 не показаны), где создается требуемое напряжение и сила тока и подается потребителю.

Таким образом, предлагаемая электрогенерирующая приставка для инжекционной горелки позволяет улучшить качество горения и одновременно в процессе получения тепла генерировать электричество, что увеличивает ее экономическую и экологическую эффективность.