ГОРЕЛКА-ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР Российский патент 2016 года по МПК F23D14/06 

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 инжекционная газовая горелка, состоящая из корпуса со смесительной камерой и головкой, над которой установлена крышка, с прямоугольными зубьями и пазами, которая надета на головку с образованием огневых отверстий в виде сегмента, которые перекрывают радиальные отверстия, причем радиальные отверстия и пазы расположены на одном уровне и сообщены между собой через кольцевую канавку, а по окружности головки выполнена кольцевая канавка и радиальные отверстия [Патент РФ №2035660 F23D 14/04, 1995].

Основными недостатками известной горелки являются низкие экономические и экологические показатели, обусловленные конструкцией элементов подвода воздуха, и невозможность генерации электрической энергии, что снижает ее экологическую и экономическую эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению является газовая горелка, содержащая чашеобразный корпус, сопряженный с газовой форсункой, зубчатый венец с множеством первых пламенных каналов, расположенных по окружности вдоль периферии венца, и верхнюю крышку, закрывающую горелку сверху, причем на части внешней поверхности зубчатого венца выполнена периферическая ступенька с радиальными канавками, выполненная ниже уровня первых пламенных каналов, и дополнительно, вдоль периферии венца по окружности расположены вторые пламенные каналы с уменьшенной площадью, размещенные на венце на равном расстоянии друг от друга, 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.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение экономической и экологической эффективности горелки-электрогенератора.

Технический результат достигается горелкой-электрогенератором, содержащей корпус, сопряженный с газовой форсункой, зубчатый венец, выполненный с радиальными канавками - пламенными каналами, верхнюю крышку, закрывающую горелку сверху, запальную свечу, размещенную в вертикальной канавке корпуса, теплоэлектрическую секцию, расположенную вокруг корпуса горелки, состоящую из термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых соединены между собой, образуя собой зигзагообразный ряд в форме разомкнутой окружности и кольцевой канал между вышеупомянутым рядом и наружной поверхностью корпуса, кольцевого экрана, разделяющего зигзагообразный ряд по горизонту на горячую и холодную зоны, с наружной стороны по воздуху, выполненного в виде конического кольца из материала-диэлектрика с высокой теплопроводностью, причем длина отрезков металлов М1 и М2 термоэлектрических преобразователей выбирается такой, чтобы верхние спаи зигзагообразного ряда были расположены в зоне основания факела, нижние спаи зигзагообразного ряда находились вблизи поверхности плиты, а токовыводы каждой теплоэлектрической секции присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными с преобразователем, где создаются требуемые напряжение и сила тока.

Предлагаемая горелка-электрогенератор изображена на фиг. 1-3 (на фиг.1 - общий вид, на фиг. 2, 3 - разрезы).

Предлагаемая горелка-электрогенератор включает: корпус 1, сопряженный с газовой форсункой 2; зубчатый венец 3, выполненный с радиальными канавками (пламенными каналами) 4; верхнюю крышку 5, закрывающую горелку сверху; запальную свечу 6, размещенную в вертикальной канавке 7 корпуса 1; расположенную вокруг корпуса 1 горелки теплоэлектрическую секцию (ТЭС) 8, состоящую из термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 9, каждый из которых состоит из пары отрезков 10, 11, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых соединены между собой пайкой или сваркой, образуя собой зигзагообразный ряд 12 в форме разомкнутой окружности и кольцевой канал 13 между рядом 12 и наружной поверхностью корпуса 1; кольцевого экрана 14, разделяющего ряд 12 по горизонту на горячую и холодную зоны 15 и 16 соответственно с наружной стороны по воздуху (кольцевой экран 14 выполнен в виде конического кольца из материала-диэлектрика с высокой теплопроводностью), причем длина отрезков металлов М1 и М2 выбирается такой, чтобы верхние спаи ряда 12 были расположены в зоне основания факела, нижние спаи ряда 12 находились вблизи поверхности плиты, а токовыводы 17 и 18 каждой теплоэлектрической секции 8 присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными с преобразователем, где создаются требуемые напряжение и сила тока (на рис. 1-3 не показаны).

В основу работы предлагаемой горелки-электрогенератора положено следующее. Так как ТЭС 8 изготовлена в виде зигзагообразных рядов 12, изготовленных из парных проволочных отрезков 10 и 11, выполненных из разных металлов М1 и М2, спаянных(сваренных) на концах между собой, то при нагреве одних спаянных концов проволочных отрезков 10 и 11 ТЭП 9 в основании факела у крышки 5 (горячей зоне14) и охлаждении противоположных им спаянных концов ТЭП 9, находящихся в холодной зоне15 у днища корпуса 1, на противоположных спаях парных проволочных отрезков 10 и 11 устанавливаются разные температуры, в зоне контакта (спае) металлов М1 и М2 происходит термическая эмиссия электронов, в результате чего в зигзагообразных рядах 12 ТЭС 8 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. - М: «Наука», 1970, с. 502-506].

Работа горелки-электрогенератора происходит следующим образом. Первичный воздух всасывается над рабочей поверхностью плиты через зазор (на фиг. 1-3 не показаны) между корпусом 1 и венцом 3. Корпус 1 сопряжен с форсункой 2, через которую подается газ, а первичный воздух, главным образом, всасывается внутрь венца горелки посредством трения со струей газа. Так как венец 3 горелки снабжен по своей окружности множеством радиальных канавок 4 (пламенными каналами), газовоздушная смесь, поджигаемая запальной свечей 6, выходит наружу в радиальном направлении с образованием кольцевого факела. Крышка 5 закрывает горелку сверху и совместно с венцом 3 горелки определяет размеры пламенных каналов 4. Для увеличения устойчивости пламени и качества горения вокруг корпуса 1 расположен кольцевой канал 13, образованный зигзагообразным рядом 12 ТЭП 9 ТЭС 8 и наружной поверхностью корпуса 1, через который из холодной зоны 15 в горячую зону 16 и далее в зону горения, всасывается подогретый вторичный воздух, который одновременно охлаждает нижние спаянные концы ТЭП 9 ТЭС 8 в холодной зоне 15. В тоже время, при нагреве одних спаянных концов проволочных отрезков 10 и 11 ТЭП 9 в основании факела у крышки 5 (горячей зоне 14) и охлаждении противоположных им спаянных концов ТЭП 9, находящихся в холодной зоне 15 у поверхности плиты (на фиг. 1-3 не показана), на противоположных спаях парных проволочных отрезков 10 и 11 устанавливаются разные температуры, в зоне контакта (спае) металлов М1 и М2 происходит термическая эмиссия электронов, в результате чего в зигзагообразных рядах 12 ТЭС 8 появляется термоэлектричество. Полученное термоэлектричество через токовыводы 17 и 18 зигзагообразного ряда 12 каждой ТЭС 8 поступает в коллекторы с одноименными зарядами, далее в преобразователи (на фиг. 1-3 не показаны), где создается требуемое напряжение и сила тока и подается потребителю.

Таким образом, предлагаемая горелка-электрогенератор позволяет улучшить качество горения и одновременно в процессе получения тепла генерировать электричество, что увеличивает ее экономическую и экологическую эффективность.

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. Горелка-электрогенератор содержит корпус, сопряженный с газовой форсункой, зубчатый венец, выполненный с радиальными канавками, верхнюю крышку, запальную свечу, вокруг корпуса горелки устроена теплоэлектрическая секция, состоящая из термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых соединены между собой, образуя собой зигзагообразный ряд в форме разомкнутой окружности и кольцевой канал между вышеупомянутым рядом и наружной поверхностью корпуса, кольцевого экрана, разделяющего зигзагообразный ряд по горизонту на горячую и холодную зоны, с наружной стороны по воздуху, выполненного в виде конического кольца из материала-диэлектрика с высокой теплопроводностью, причем длина отрезков металлов М1 и М2 термоэлектрических преобразователей выбирается такой, чтобы верхние спаи зигзагообразного ряда были расположены в зоне основания факела, нижние спаи зигзагообразного ряда находились вблизи поверхности плиты, а токовыводы каждой теплоэлектрической секции присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными с преобразователем, где создается требуемые напряжение и сила тока. Технический результат - повышение качества горения, генерация электричества в процессе получения тепла. 3 ил.

Горелка-электрогенератор, содержащая корпус, сопряженный с газовой форсункой, зубчатый венец, выполненный с радиальными канавками - пламенными каналами, верхнюю крышку, запальную свечу, отличающаяся тем, что вокруг корпуса горелки устроена теплоэлектрическая секция, состоящая из термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых соединены между собой, образуя собой зигзагообразный ряд в форме разомкнутой окружности и кольцевой канал между вышеупомянутым рядом и наружной поверхностью корпуса, кольцевого экрана, разделяющего зигзагообразный ряд по горизонту на горячую и холодную зоны, с наружной стороны по воздуху, выполненного в виде конического кольца из материала-диэлектрика с высокой теплопроводностью, причем длина отрезков металлов М1 и М2 термоэлектрических преобразователей выбирается такой, чтобы верхние спаи зигзагообразного ряда были расположены в зоне основания факела, нижние спаи зигзагообразного ряда находились вблизи поверхности плиты, а токовыводы каждой теплоэлектрической секции присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными с преобразователем, где создается требуемые напряжение и сила тока.