УСТРОЙСТВО БЕЗОПАСНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ГОРЕНИЯ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ТИПА НА ЖИДКОМ ТОПЛИВЕ Российский патент 2018 года по МПК F24C5/02 

Область техники

Устройство относится к печным устройствам и способу обеспечения горения жидкого топлива. Изобретение более конкретно относится к устройствам с электронным контролем и управлением процессом горения топлива, такого как этанол.

Этанол является продуктом брожения пшеницы, картофеля и других пригодных сельскохозяйственных культур. В процессе сжигания этанола выделяется только водяной пар, углекислый газ и тепло. Этанол горит чистым оранжево-синим пламенем и считается декоративным и экологически чистым. Кроме того, установка устройства сжигания паров этанола не требует наличия дымохода в используемом помещении.

Устройство может применяться для обогрева помещения и создания декоративного эффекта живого огня в интерьерной или экстерьерной архитектурной композиции.

Также устройство предполагает наличие модулей: Wi-Fi, Bluetooth для подключения к системе «Умный дом» и глобальной компьютерной сети.

Уровень техники

Электронное управление топливной горелкой с возможностью воспламенения паров топлива, такого как этанол, использующееся для различных целей. В предшествующем уровне техники (патент RU 2560463 С9) уровень топлива в пластине испарения определялся уровнем топлива в основном баке. Что не позволяло управлять магнитудой и интенсивностью пламени в горелке, так как скорость испарения топлива во многом зависит от уровня топлива в топливном баке. Соответственно существует необходимость в создании автоматически контролируемой горелки, в которой величина пламени является одновременно управляемой и регулируемой, независимо от уровня топлива в баке.

Также в предшествующем уровне техники, существует проблема накопления значительного количества паров топлива во внутренних полостях. После выключения горелки пары топлива накапливаются во внутренних полостях и могут привести к взрыву при повторном включении горелки через 10-30 минут. Также интенсивное испарение паров может вызвать неудобство в виде запаха.

Также в предшествующем уровне техники отсутствует активный температурный контроль с возможностью как нагрева, так и охлаждения горелки.

Раскрытие изобретения

Изобретение относится к горелкам и способу обеспечения горения жидкого топлива. Технический результат - увеличенная продолжительность горения с постоянной интенсивностью, независимо от уровня топлива, возможность активного охлаждения горелки, а также возможность экстренного погашения. Устройство является более безопасным по сравнению с предыдущим уровнем техники, т.к. исключена возможность накопления паров. Жидкое топливо при сгорании выделяет тепло, служащее для отопления помещения, в котором оно установлено, а кроме того, может быть использовано для декоративных целей в различных помещениях, в том числе и общественных учреждений.

Объектом настоящего изобретения является обеспечение электронным управлением горелки, которая может быть потушена быстрее, чем в предыдущем уровне техники. А также немедленно перезапущена, после отключения.

Объектом изобретения также является более точный температурный контроль, а также возможность охлаждения горелки с помощью установленных термоэлектрических охладителей. Также в конструкцию введены вентиляторы для подачи наружного воздуха во внутреннюю полость корпуса горелки с целью более быстрого охлаждения камеры испарения после отключения, и тем самым исключить перегрев электронных компонентов, что повышает надежность изделия в целом.

Устройство и принцип работы

Устройство (фигуры 1; 2) состоит из одного или более: основного бака (1), камеры испарения (2), горелки (3). Подача топлива в камеру осуществляется подающим насосом (4) по топливопроводу (8). Подающий насос (4) является насосом перистальтического типа, это означает, что в каждый момент времени основной бак с топливом (1) и камера испарения (2) не имеют гидравлической связи друг с другом. Топливо в камеру испарения подается малыми порциями. Также в камере испарения предусмотрен перелив (9) в виде трубки, соединяющей камеру испарения с топливным баком, для удаления излишков топлива в основной бак (1). Перелив (9) оснащен обратным клапаном (не показан) для исключения возможности попадания топлива через него в камеру испарения. Камера испарения нагревается нагревателями (6) и охлаждается, при необходимости, термоэлектрическими охладителями (11), расположенными с обеих сторон камеры испарения. Пары топлива поднимаются из камеры испарения в горелку (3), через входные (14) и выходные (15) отверстия горелки (фигура 2), и выходят наружу, где поджигаются электрически безопасным керамическим поджигателем (7).

Топливный насос, регулируемый блоком управления, настроен на поддержание заданного уровня топлива в камере испарения, в зависимости от выбранного режима горения. Температура камеры испарения также регулируется блоком управления в зависимости от выбранного режима горения. Это дает возможность регулирования и поддержания заданной высоты пламени.

Топливный бак оборудован датчиком уровня жидкости, что позволяет блоку управления рассчитывать время горения, в зависимости от выбранного режима, и отображать это время на экране. Также в процессе заливки топлива в горелку, подается звуковой сигнал при наполнении бака.

Устройство оборудовано датчиками угарного и углекислого газа. Если концентрация в используемом помещении превышает допустимые нормы, горелка не запустится, либо прекратит работу, если была включена до момента фиксации датчиками превышения концентрации угарного и/или углекислого газа.

В топливный бак (1), через заливную горловину (12) заливается топливо. Заливная горловина закрывается крышкой и имеет концевой выключатель (не показаны), срабатывающий при открытии крышки, если в этот момент горелка работает, то блок управления (16) завершает ее работу, гася пламя.

Из топливного бака, жидкое топливо насосом (4) подается в камеру испарения (2). Камера испарения имеет перелив (9), ведущий обратно в основной бак, поэтому в каждый момент времени, в ней будет находиться строго заданное, расчетное количество топлива. Также перелив оснащен обратным клапаном, что исключает попадание топлива в камеру испарения через перелив из бака.

При запуске пользователем процесса горения с пульта управления (13), происходит нагрев камеры испарения (2) нагревателями (6), затем нагрев высокотемпературного поджигателя (7). Топливо начинает испаряться, пары поднимаются вверх через отверстия (14) в горелку (фигура 3), где они распределяются внутри горелки, затем через отверстия (15) выходят наружу. В зоне их распространения установлен поджигатель (7) (фигура 4). От контакта с поджигателем пары воспламеняются. Процесс запущен.

Горелка оборудована топливным баком (1), в который через заливную горловину (12) заливается топливо. Заливная горловина закрывается крышкой и имеет концевой выключатель (не показаны), срабатывающий при открытии крышки, если в этот момент горелка работает, то блок управления (16) завершает ее работу, гася пламя.

Из топливного бака, жидкое топливо насосом (4) подается в камеру испарения (2). Камера испарения имеет перелив (9), ведущий обратно в основной бак, поэтому в каждый момент времени, в ней будет находиться строго заданное, расчетное количество топлива. Также перелив оснащен обратным клапаном, что исключает попадание топлива в камеру испарения через перелив из бака.

Это является преимуществом, что излишек топлива, поданного насосом, будет выливаться через перелив обратно в топливный бак. Таким образом, в баке всегда будет точно отмеренный объем топлива.

Подающий насос, управляемый контроллером может работать в разных режимах, которые специально подобраны, что также является преимуществом.

Это является преимуществом, что блок управления может задавать насосу (4) режим обратного действия (отсоса). Этот режим предназначен для опорожнения полости камеры испарения. Он включается по сигналу от датчиков наклона, вибрации и температурных датчиков, следящих за превышением температуры в контрольных точках конструкции горелки. А также при выключении горелки.

Горелка имеет вытянутую прямоугольную форму и сконструирована таким образом, что вместе с камерой испарения является унифицированным элементом. Из этих элементов, можно набирать составные, протяженные по длине, линии горения огня (фигура 5).

Во время процесса горения контроллер отслеживает температуру, подачу топлива, сигналы от датчиков.

При поступлении команды на выключение горелки подача топлива прекращается, нагреватели отключаются, насос (4) выкачивает остатки топлива из камеры испарения обратно в бак, вентиляторы (5) обдувают камеру испарения, тем самым ускоренно понижая ее температуру. Контроллер отслеживает понижение температуры посредством датчиков и при остывании до безопасной температуры отключает все исполнительные механизмы. Происходит переход в спящий режим.

Это является преимуществом, что при необходимости понизить температуру камеры испарения во время работы устройства используются термоэлектрические преобразователи. Таким образом понижается шумность работы устройства.

Устройство имеет электронное управление, настроенное таким образом, что величина пламени имеет множество предопределенных уровней, так что пользователь устройства может задавать интенсивность горения и расход топлива в соответствии с конкретными требованиями. Это является особенно предпочтительным, так как пользователь горелки с электронным управлением может установить расход топлива до уровня, который меньше или равен 500 мл/час.

Это является преимуществом, что топливный бак может быть установлен как в корпус устройства, так и устанавливаться вне габаритов устройства (фигура 2б). Бак может располагаться за пределами здания, в котором расположено устройство. Топливный бак, устроенный в отдалении от устройства, и не зависимый от его уровня нахождения в пространстве, является преимуществом по отношению к предыдущему уровню техники и повышает безопасность изделия в целом.

Это является преимуществом, что насос или насосы имеют возможность работать в прямом и реверсивном режимах так, что насос или насосы могут использоваться для перекачки топлива между топливным баком и камерой испарения и между камерой испарения и топливным баком.

Это является преимуществом, повышающим безопасность устройства, что помимо датчика наклона, устройство оснащено также датчиком вибрации. При срабатывании датчика вибрации горелка гаснет.

Это является преимуществом, повышающим безопасность устройства, что в системе контроля используется датчик обнаружения пламени. В случае если при запуске горелки через определенное время датчик не зафиксирует появление пламени, процесс генерации паров будет остановлен. Для предотвращения образования над горелкой облака из большого количества не воспламененных паров топлива.

Это является преимуществом, что по сравнению с предыдущим уровнем техники, в качестве поджигателя паров используется электрически безопасный, керамический нагреватель, а не нить накаливания или калильная свеча для дизельных двигателей. Данные элементы, в отличие от керамических нагревателей, нагреваются непосредственно электрическим током и имеют открытые части, находящиеся под напряжением, что представляет собой опасность поражения электрическим током.

Это является преимуществом, что по сравнению с предыдущим уровнем техники в конструкции горелки не используется гигроскопичный материал, так как накопление им топлива и его паров неконтролируемо, и может представлять опасность.

Это является преимуществом, что по сравнению с предыдущим уровнем техники в конструкции горелки электрически безопасный керамический поджигатель (7) вынесен за габариты самой горелки (фигура 4).

Это является преимуществом, что по сравнению с предыдущим уровнем техники размер топливного бака не ограничен размерами самого изделия, т.к. он может быть расположен отдельно от горелки и иметь с ней только гидравлическую связь (топливопровод).

Это является преимуществом, что камера испарения изготавливается методом литья, имеет толстые стенки и сама по себе служит теплоаккумулирующим элементом. Этим достигается уменьшение температурных перепадов во время работы, тем самым повышается стабильность процесса горения.

Это является предпочтительным, что блок управления выполнен с возможностью дистанционного управления с пульта, либо со смартфона/планшетного компьютера с предустановленным на нем приложением. Имеет возможность подключения к централизованному блоку, для управления сразу несколькими горелками с одной панели управления, что удобно для использования в общественных и иных учреждениях.

Изобретение относится к печным устройствам и способу обеспечения горения жидкого топлива. Технический результат - увеличенная продолжительность горения с постоянной интенсивностью, независимо от уровня топлива, возможность активного охлаждения горелки, а также возможность экстренного погашения. Устройство безопасного автоматического горения испарительного типа на жидком топливе содержит топливный бак (1), который может быть установлен, как в корпусе устройства, так и за его пределами, горелку (3) с камерой испарения (2), которая выполнена с возможностью получения длинной (от 1,5 метров и более) линии огня, топливный насос (4), с возможностью работы в реверсивном режиме, топливный перелив (трубка) с обратным клапаном (9), задающий точный объем топлива в камере испарения, блок управления с подобранными программными алгоритмами работы горелки (16), электрически безопасный керамический поджигатель (7), вынесенный за габарит самой горелки, активную систему охлаждения в виде термоэлектрических преобразователей (11) и вентиляторов охлаждения (5), модули Wi-Fi, Bluetooth для беспроводного подключения к системе «Умный дом» и глобальной компьютерной сети, датчик обнаружения пламени в системе контроля, датчики угарного и углекислого газа в системе контроля. 5 ил.

Устройство безопасного автоматического горения испарительного типа на жидком топливе характеризуется тем, что содержит топливный бак (1), который может быть установлен как в корпусе устройства, так и за его пределами, горелку (3) с камерой испарения (2), которая выполнена с возможностью получения длинной (от 1,5 метров и более) линии огня, топливный насос (4), с возможностью работы в реверсивном режиме, топливный перелив (трубка) с обратным клапаном (9), задающий точный объем топлива в камере испарения, блок управления с подобранными программными алгоритмами работы горелки (16), электрически безопасный керамический поджигатель (7), вынесенный за габарит самой горелки, активную систему охлаждения в виде термоэлектрических преобразователей (11) и вентиляторов охлаждения (5), модули Wi-Fi, Bluetooth для беспроводного подключения к системе «Умный дом» и глобальной компьютерной сети, датчик обнаружения пламени в системе контроля, датчики угарного и углекислого газа в системе контроля.