ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА
GAS BURNER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к газовой горелке, содержащей горелочное устройство, к бытовому газовому прибору, содержащему одну или несколько таких газовых горелок, и к способу работы такой газовой горелки.
Уровень техники
Известные газовые кухонные плиты содержат участок приготовления пищи, включающий несколько зон приготовления пищи, например, две, три или четыре зоны приготовления пищи. Каждая из зон приготовления пищи содержит газовую горелку для нагревания расположенной на ней емкости для приготовления пищи, например, кастрюли, сковороды и т.п. Газовая горелка содержит входной трубопровод для подвода газа, смесительное устройство, например, в виде трубы Вентури, для смешивания подаваемого газа с окружающим воздухом, и множество канавок, выполненных в так называемом пламенном венце и образующих отверстия, предназначенные для выпуска газо-воздушной смеси и последующего ее сжигания. Кроме того, кухонные газовые плиты обычно снабжены запальной свечой для воспламенения газо-воздушной смеси, вытекающей из пламенного венца, а также опорным элементом, расположенным выше горелок и служащим для расположения на нем емкостей для приготовления пищи.
Газовая горелка, используемая в простых, традиционных зонах приготовления пищи, обычно управляется непосредственно с помощью ручного переключателя, который установлен на панели управления газовой кухонной плиты. Переключателем управляют для регулирования клапана с целью регулирования расхода газа горения, подводимого к газовой горелке через входной газовый трубопровод. Усовершенствованные в дальнейшем зоны приготовления пищи содержат дополнительный датчик температуры, служащий для измерения фактической температуры емкости для приготовления пищи. Термочувствительный элемент датчика может быть расположен в одной плоскости с верхней поверхностью опорного элемента так, что термочувствительный элемент находится в плотном контакте с расположенной на нем емкостью для приготовления пищи. В качестве альтернативы термочувствительный элемент датчика может удерживаться с помощью упругого элемента в позиции немного выше плоскости, положение которой соответствует верхней поверхностью опорного элемента. В результате - когда емкость для приготовления пищи расположена сверху опорного элемента - термочувствительный элемент датчика оказывается прижатым к этой емкости за счет ее собственного веса и сжимает упругий элемент. Таким образом, между емкостью и термочувствительным элементом датчика может быть обеспечен плотный контакт. Зона приготовления пищи, содержащая такой датчик температуры, не контролируется непосредственно с помощью вышеупомянутого переключателя, а контролируется с использованием устройства управления, которое регулирует расход газа горения с помощью клапана по результату сравнения целевой температуры, устанавливаемой с помощью переключателя, и фактической температурой, измеренной датчиком температуры. Зона приготовления пищи такого типа известна из документа GB 801207.
Количество и размеры канавок пламенного венца горелки, образующих отверстия для выпуска газа, приспособлены к максимальному расходу газа для обеспечения сконцентрированной максимальной мощности горелки. Однако, когда расход газа уменьшается с выходом за нижний критический предел, выпуск газо-воздушной смеси не может сохраняться равномерным по всем выпускным отверстиям. Соответственно, этот нижний критический предел определяет минимальную тепловую мощность, которая может быть выделена горелкой. Обычно соотношение между минимальной мощностью и максимальной мощностью находится в интервале от 1 до 6. Благодаря тому, что максимальная и минимальная мощность горелки зависят одна от другой, вряд ли можно создать горелку с широким диапазоном мощности, что позволяет горелке работать, как при очень высокой, так и при очень низкой мощности.
В связи с вышеприведенным описанием известного в уровне техники технического решения задача настоящего изобретения заключается в создании газовой горелки вышеупомянутого типа, которая может работать в широком интервале мощности. Кроме того, задача настоящего изобретения заключается в создании газовой кухонной плиты, содержащей, по меньшей мере, одну из таких газовых горелок, и способа работы такой газовой горелки.
Раскрытие изобретения
Поставленная задача решена в газовой горелке описанной выше конструкции, имеющей, по меньшей мере, второе горелочное устройство, при этом первое горелочное устройство представляет собой горелочное устройство низкой мощности, а второе горелочное устройство представляет собой горелочное устройство высокой мощности, т.е. максимальная мощность первого горелочного устройства меньше максимальной мощности второго горелочного устройства.
Соответственно, диапазон мощности горелки определяется минимальной общей мощностью, которая соответствует минимальной мощности горелки низкой мощности (когда горелка низкой мощности работает лишь при минимальной мощности), и максимальной общей мощности, которая соответствует максимальной мощности горелочного устройства высокой мощности. Если соотношение между минимальной мощностью и максимальной мощностью каждого горелочного устройства составляет, например, от 1 до 6, и если максимальная мощность горелочного устройства с низкой мощностью соответствует минимальной мощности горелочного устройства высокой мощности, ширина интервала мощности для работы горелки может быть удвоена по сравнению с одной из известных горелок, содержащих только одно горелочное устройство.
Каждое горелочное устройство предпочтительно содержит входной газовый трубопровод, инжектор, трубу Вентури и множество отверстий для выпуска газа. Соответственно, каждое горелочное устройство может регулироваться независимо одно от другого.
Горелочное устройство с высокой мощностью предпочтительно содержит несколько инжекторов и несколько труб Вентури для обеспечения равномерного подвода газа.
Поперечные сечения отверстий для выпуска газа горелочного устройства с высокой мощностью предпочтительно больше, чем поперечные сечения отверстий для выпуска газа горелочного устройства низкой мощности. Соответственно, низкая минимальная мощность и, следовательно, низкая минимальная температура могут быть достигнуты с помощью горелочного устройства низкой мощности.
Газовая зона приготовления пищи предпочтительно содержит первый пламенный венец для горелочного устройства низкой мощности, второй пламенный венец для горелочного устройства высокой мощности и верхнюю крышку, которые расположены соосно один над другим и образуют трубы Вентури и отверстия для выпуска газа двух горелочных устройств. Пламенные венцы и верхняя крышка предпочтительно имеют по существу форму кругового диска. Газо-воздушная смесь, выходящая из верхних пламенных венцов горелочного устройства высокой мощности, может быть воспламенена с помощью язычков пламени нижнего пламенного венца горелочного устройства низкой мощности. Следовательно, необходимо обеспечить запальной свечой только горелочное устройство низкой мощности. Кроме того, вся газо-воздушная смесь, выходящая из верхнего пламенного венца горелочного устройства высокой мощности, поджигается автоматически пламенем горелочного устройства низкой мощности. Таким образом, неравномерное истечение газо-воздушной смеси из верхнего пламенного венца горелочного устройства высокой мощности не может привести к частичному затуханию язычков пламени. Помимо этого, тенденция язычков пламени горелочного устройства высокой мощности к подъему от верхнего пламенного венца предотвращается за счет наличия язычков пламени нижнего пламенного венца.
Для осуществления легкой сборки и разборки пламенные венцы и верхнюю крышку предпочтительно присоединяют друг к другу с возможностью разъединения с помощью, по меньшей мере, одного разъемного соединения.
Предпочтительно диаметр верхней крышки больше диаметров пламенных венцов, а на нижней поверхности верхней крышки имеется проходящий вниз периферийный кольцеобразный выступ или выпуклый рельеф. Этот рельеф стабилизирует горение газовоздушной смеси, выходящей из пламенного венца горелочного устройства высокой мощности. Это предотвращает незамедлительный подъем вверх, за счет естественной конвекции, газо-воздушной смеси, вытекающей из пламенного венца горелочного устройства высокой мощности.
Кроме того, пламенные венцы и верхняя крышка предпочтительно образуют, по меньшей мере, одну распределительную камеру для каждого горелочного устройства, служащую для распределения газо-воздушной смеси к отверстиям для выпуска газа.
Газовая горелка предпочтительно содержит запальную свечу, при этом первый пламенный венец, второй пламенный венец и верхняя крышка образуют канал подвода газо-воздушной смеси к запальной свече. Кроме того, газовая горелка предпочтительно снабжена термопарой, при этом, в частности, первый пламенный венец, второй пламенный венец и верхняя крышка образуют канал подвода газо-воздушной смеси и, следовательно, пламени к термопаре. В том случае, если горение неожиданно прекращается, непрерывное вытекание газо-воздушной смеси представляет опасность для человека и должно быть предотвращено путем остановки истечения газо-воздушной смеси или путем повторного зажигания выходящей газо-воздушной смеси. Термопара позволяет выявить горение газо-воздушной смеси за счет приема теплоты, выделяемой при сгорании смеси.
Кроме того, газовая горелка предпочтительно содержит датчик температуры для измерения фактической температуры емкости для приготовления пищи, нагреваемой в газовой зоне приготовления пищи. Соответственно, горелочные устройства могут регулироваться по результатам сравнения целевой температуры, устанавливаемой пользователем, с фактической температурой, измеряемой с помощью датчика температуры. С этой целью может быть использовано устройство управления, которое регулирует мощность двух горелочных устройств путем изменения расхода газа в соответствии с результатами сопоставления измеренных и заданных величин температуры.
Датчик температуры предпочтительно установлен в сквозном отверстии, которое проходит через центр первого пламенного венца, второго пламенного венца и верхней крышки. Для дальнейшего повышения точности измерения, осуществляемого датчиком температуры, верхняя крышка может быть выполнена с выступающим вверх кольцеобразным участком, окружающим датчик температуры и действующим в качестве теплового экрана для защиты датчика от теплового излучения, излучаемого горелочными устройствами.
Таким образом, может быть предпринято одно из вышеуказанных действий.
Кроме того, настоящее изобретение относится к кухонной газовой плите, содержащей, по меньшей мере, одну газовую горелку вышеупомянутого типа.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу работы такой газовой горелки, согласно которому горелочное устройство низкой мощности приводят в действие для обеспечения низких температур, а горелочное устройство высокой мощности приводят действие для достижения высоких температур. При работе газовой горелки горелочное устройство низкой мощности должно быть включено всегда, что отслеживается термопарой. По этой причине запальная свеча предназначена и расположена для зажигания пламени только горелочного устройства низкой мощности. Клапаном, регулирующим горелочное устройство низкой мощности, можно управлять для регулирования мощности в интервале между минимальным и максимальным значением. Горелочное устройство высокой мощности может быть по усмотрению включено или выключено. Как только включают горелочное устройство высокой мощности, его мощность может регулироваться в интервале между минимальным и максимальным значением путем управления клапаном, используемым для этого в соответствии с потребностями пользователя.
Газо-воздушную смесь, вытекающую из горелочного устройства высокой мощности, предпочтительно воспламеняют пламенем горелочного устройства низкой мощности. Соответственно, запальная свеча должна быть обеспечена только для горелочного устройства низкой мощности. Кроме того, язычки пламени горелочного устройства низкой мощности могут способствовать стабильному горению газо-воздушной смеси, выходящей из горелочного устройства высокой мощности, в особенности, когда горелочное устройство высокой мощности работает при минимальной мощности. Поскольку газо-воздушная смесь, вытекающая из выходного элемента верхнего горелочного устройства, автоматически воспламеняется язычками пламени горелочного устройства низкой мощности, неравномерное истечение газо-воздушной смеси из выходного элемента не приведет к частичному затуханию пламени верхнего горелочного устройства. Помимо этого, наличие язычков пламени нижнего пламенного венца горелочного устройства низкой мощности устраняет тенденцию подъема вверх язычков пламени верхнего пламенного венца горелочного устройства высокой мощности.
Краткое описание чертежей
Конструкция, особенности и преимущества настоящего изобретения станут ясными из нижеследующего описания со ссылками на сопровождающие чертежи.
На фиг.1 показана газовая горелка со снятой верхней крышкой, вид сверху;
на фиг.2 - горелочное устройство высокой мощности, подробный вид в поперечном разрезе по линии II-II, показанной на фиг.1;
на фиг.3 - элементы горелочного устройства низкой мощности, подробный вид в поперечном разрезе по линии III-III, показанной на фиг.1;
на фиг.4 - поперечный разрез по линии IV-IV, показанной на фиг.1.
на фиг.5 - горелочное устройство, показанное на фиг.2, вид с пространственным разделением деталей;
на фиг.6 - горелочное устройство, показанное на фиг.3, вид с пространственным разделением деталей;
на фиг.7 - датчик температуры, показанный на фиг.2, 5 и 6, увеличенный вид;
на фиг.8 - нижний корпус газовой горелки, вид сверху;
на фиг.9 - пламенный венец горелочного устройства низкой мощности, вид сверху;
на фиг.10 - пламенный венец горелочного устройства высокой мощности, вид сверху.
Осуществление изобретения
Далее будет описан один вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. На фигурах одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными номерами позиций.
Газовая горелка 10, показанная на фигурах, является одной из нескольких газовых горелок газовой кухонной плиты 12, соответствующей настоящему изобретению. Газовая горелка 10 содержит горелочную конструкцию 13, которая установлена в несущей панели 14, образующей верхнюю стенку шкафа газовой кухонной плиты 12. Горелочная конструкция 13 образована горелочным устройством 16 высокой мощности и горелочным устройством 18 низкой мощности, которые расположены вокруг общей вертикальной оси 20. Кроме того, газовая кухонная плита 12 содержит опорный элемент 22, образующий плоскую горизонтальную верхнюю поверхность 24 для расположения на ней посуды 26 для приготовления пищи, как это показано на фиг.2.
Горелочные устройства 16 и 18 снабжаются газом горения из магистрального трубопровода (на фигурах не показан), который разветвляется на первое ответвление 28 трубопровода, подводящее газ к горелочному устройству 16 высокой мощности, и на второе ответвление 30 трубопровода, подводящее газ к горелочному устройству 18 низкой мощности. Каждое ответвление 28 и 30 трубопровода оборудовано соответствующим клапаном (не показан) для регулирования расхода протекающего через него газа горения. Первое ответвление 28 трубопровода заканчивается в распределительном трубопроводе 32, который соединен с двумя инжекторами 34А, 34В. Каждый из инжекторов 34А, 34В направляет газ в смесительную камеру 36А, 36В, в которую через входные отверстия 37А, 37В газ горения засасывает окружающий воздух.
Газ и воздух протекают затем через пару труб 38А, 38В Вентури, которые проходят через нижний пламенный венец 40 горелочного устройства 18 низкой мощности и пламенный венец 52 горелочного устройства 16 высокой мощности. После этого газовоздушная смесь поступает в распределительные камеры 42А, 42В, которые образованы между пламенным венцом 52 горелочного устройства 16 высокой мощности и верхней крышкой 11. Каждая из этих двух распределительных камер 42А, 42В соединена с различными радиальными канавками 44 пламенного венца 52, образующими отверстия 44 для выпуска газа. Газо-воздушная смесь проходит через указанные отверстия 44 для выпуска газа и выходит из пламенного венца 52 горелочного устройства 16 высокой мощности для последующего сжигания. Язычки пламени верхнего пламенного венца 52 остаются ниже верхней крышки 11, которая выступает в радиальном направлении за границы расположения верхнего пламенного венца 52 и снабжена по периферии окружности ее нижней поверхности выступом 45, придающим направление язычкам пламени.
Ответвление 30 трубопровода заканчивается в распределительной трубе 31, снабженной инжектором 46, который с увеличенной скоростью вводит газ в смесительную камеру 48 горелочного устройства 18 низкой мощности, расположенную выше инжектора 46. Действие трубы Вентури приводит к тому, что вводимый газ всасывает окружающий воздух через входное отверстие 49. Газ и воздух протекают затем через трубу 50 Вентури, образованную в пламенном венце 40 горелочного устройства 18 низкой мощности, где они смешиваются с образованием газо-воздушной смеси, предназначенной для последующего сжигания. После этого газо-воздушная смесь поступает в кольцевую распределительную камеру 54, которую лучше всего видно на фиг.9 и которая обеспечивает подвод газо-воздушной смеси к множеству радиальных канавок 56, образующих отверстия 56 для выпуска газа, с последующим прохождением смеси через каналы 58, имеющие в поперечном сечении U-образную форму, что приводит к снижению скорости подводимой газо-воздушной смеси. В результате газо-воздушная смесь в горелочном устройстве 18 низкой мощности непрерывно образует в кольцеобразном зазоре 57 ламинарное пламя при помощи отверстий 56 для выпуска газа, обеспечивающих создание однородного пламени с низкой тепловой мощностью. Как лучше всего видно из изображения с пространственным разделением деталей на фиг.5 и фиг.6, горелочная конструкция 13 содержит верхнюю крышку 11, пламенные венцы 40 и 52 и нижний корпус 59, который лучше всего показан на фиг.8. Другие детали конструкции выполнены заодно с этими элементами.
Нижняя поверхность верхней крышки 11 образует верхнюю часть распределительных камер 42А, 42В, которые образованы пламенным венцом 52 горелочного устройства 16 высокой мощности. Кроме того, верхняя крышка 11 опирается на эти распределительные камеры 42А и 42В. Нижняя поверхность пламенного венца 52 горелочного блока 16 высокой мощности образует верхнюю часть распределительной камеры 54, образованной пламенным венцом 52 горелочного устройства 18 низкой мощности. Кроме того, на нижней поверхности пламенного венца 52 сформованы два выступающих вниз штыря 60, которые вводят в соответствующие гнезда 61, сформованные в верхней поверхности пламенного венца 40. Штыри 60 и гнезда 61 образуют соединения для фиксации пламенного венца 52 относительно пламенного венца 40. Симметричная форма пламенного венца 52 горелочного блока 16 высокой мощности, штырей 60 и гнезд 61 обеспечивает также точную сборку горелочной конструкции 13. Пламенный венец 40 горелочного устройства 18 низкой мощности снабжен на его нижней поверхности установочными элементами 62, которые обеспечивают точное расположение этого пламенного венца 40 на нижнем корпусе 59. За счет этого инжекторы 34А, 34В и 46 и трубы Вентури 38А, 38В и 50 при сборке автоматически располагаются вдоль одной оси.
Датчик температуры 63 проходит в направлении вертикальной оси 20 и установлен в сквозном канале, который расположен в центре горелочной конструкции 13 и протянут через пламенные венцы 40 и 52 и через верхнюю крышку 11. Верхний конец датчика регулирования температуры образован термочувствительным элементом 64, который выступает над верхней поверхностью опорного элемента 22. Чувствительный элемент 64 подпружинен с помощью пружины (не показана), так что он отжимается вниз, когда емкость 26 для приготовления пищи располагают на верхней поверхности 24 опорного элемента 22. Таким образом, между чувствительным элементом 64 и емкостью 26 для приготовления пищи обеспечивается надлежащий контакт. Датчик 63 температуры измеряет фактическую температуру емкости 26 для приготовления пищи и передает результаты измерения электронному устройству управления (не показано).
Термочувствительный элемент 64 окружен снаружи трубчатым экранирующим элементом 65. Экранирующий элемент 65 выполнен заодно с верхней крышкой и служит для защиты термочувствительного элемента 64 от теплового излучения, излучаемого горелочными устройствами 16 и 18.
Запальная свеча 66, которую лучше всего видно на фиг.3, установлена сбоку от пламенных венцов 40, 52. К запальной свече 66 подводят газо-воздушную смесь посредством канала 68 подачи смеси к запальной свече. Канал 68 подачи смеси к запальной свече проходит от распределительной камеры 54 пламенного венца 40 горелочного устройства 18 низкой мощности через пламенный венец 52 горелочного устройства 16 высокой мощности и непосредственно к запальной свече 66.
Сбоку по отношению к пламенным венцам 40, 52 установлена термопара 70, которую лучше всего видно на фиг.4, подключенная к электронному устройству управления. Термопара 70 позволяет обнаружить, активировано ли зажигание горелок, и передает результат измерения устройству управления. Термопара 70 контактирует с пламенем, генерируемым с помощью газо-воздушной смеси, протекающей через канал 72 подвода смеси к термопаре 70, который проходит от распределительной камеры 54 пламенного венца 40 через пламенный венец 52 непосредственно к термопаре 70.
Два горелочных устройства 16 и 18 регулируются независимо с помощью электронного устройства управления. Горелочное устройство 16 высокой мощности предназначено для получения высоких температур, а Горелочное устройство 18 низкой мощности предназначено для получения низких температур. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения горелочное устройство 18 низкой мощности работает непрерывно, а горелочное устройство 16 высокой мощности работает дополнительно для получения температур, более высоких, чем температуры, которые могут быть получены за счет работы только горелочного устройства 18 низкой мощности. Работой двух этих горелочных устройств 16 и 18 управляет электронное устройство управления так, как это будет описано ниже.
Для того чтобы газовая горелка 10 начала работать, пользователь вручную устанавливает желаемую температуру приготовления пищи с помощью интерфейса пользователя или ручки управления, имеющейся на панели управления кухонной газовой плиты 12 (не показано). Заданная пользователем температура передается к электронному устройству управления в качестве целевой температуры. В соответствии с этим устройство управления открывает клапаны, установленные в ответвлениях 28 и 30 трубопровода, исходя из заданной целевой температурой для установления необходимого расхода. Кроме того, устройство управления воспламеняет с помощью запальной свечи 66 горелочное устройство 18 низкой мощности. Как только газо-воздушную смесь выпускают из пламенного венца 52 горелочного устройства 16 высокой мощности, т.е. когда с помощью устройства управления открывают клапан в ответвлении 28 трубопровода горелочного устройства 16 высокой мощности, газо-воздушная смесь автоматически зажигается от язычков пламени горелочного устройства 18 низкой мощности.
Устройство управления непрерывно контролирует данные, полученные с помощью термопары 70. Как только непрерывность горения выходящей газо-воздушной смеси нарушается, термопара 70 регистрирует результирующее снижение температуры. Соответственно, устройство управления позволяет избежать опасности, возникшей вследствие выпуска и отсутствия горения газо-воздушной смеси или посредством повторного воспламенения смеси или посредством закрытия регулирующих клапанов первого и второго ответвлений 28, 30 трубопроводов.
Датчик 63 температуры измеряет температуру емкости 26 для приготовления пищи, которая расположена на опорном элементе 22. При проведении измерений термочувствительный элемент 62 защищен с помощью экранирующего элемента 65. Поэтому на результат измерения не оказывает влияние тепловое излучение, излучаемое горел очными устройствами 16 и/или 18. Результат измерения передается устройству управления, которое сравнивает его с целевой температурой, установленной пользователем. Исходя из результата этого сравнения, устройство управления соответствующим образом изменяет расход газа горения, протекающего через первое ответвление 28 трубопровода, путем регулирования клапана управления горелочного устройства 16 высокой мощности.
В начале каждой операции по приготовлению пищи емкость 26 для приготовления пищи обычно охлаждают, и поэтому для ее быстрого нагрева необходима высокая мощность. Соответственно, в начале каждой операции приготовления пищи клапан управления горелочного устройства 16 высокой мощности должен быть полностью открыт с целью сокращения периода нагрева.