УСТРОЙСТВО ИМИТАЦИИ ПЛАМЕНИ И ДЫМА

Область техники
Настоящая полезная модель относится к устройствам электрических каминов и, в частности, к устройству имитации пламени при горении твердого топлива и/или имитации дыма, образующегося при горении твердого топлива.
Уровень техники
Электрические камины являются заменителями традиционных каминов, которые основаны на сжигании топлива, и имеют недостаток, выражающийся в необходимости выполнять их чистку. Тепло от электрического камина создается при его включении и не требует никакой чистки. В процессе выполнения новых разработок в области каминов основным усовершенствованиям подлежат элементы, имитирующие горение топлива с выделением пламени и дыма. Имитация мерцания пламени осуществлялась путем использования полосок легкого материала (лент), колеблющихся под воздействием потока направленного на них воздуха. Однако такая имитация далека от реального восприятия.
Другим конструктивным решением имитации мерцания пламени является проецирование на экран света, исходящего от источника света и проходящего через вращающиеся лопасти вентилятора, при этом указанные лопасти изогнуты по эвольвенте, что позволяло отображать подвижный фронт горения топлива. Такое решение описано в патенте Великобритании GB 512481, кл. F24C 7/00, опубл. 1939-09-18. Основными элементами конструкции раскрытого в патенте камина является решетка, на которой размещается имитатор топлива, источник света, экран и вентилятор.
Более совершенная конструкция камина с оптической имитацией пламени отображена в патенте Великобритании GB 2395550, кл. F24C 7/00, опубл. 2006-08-30. Где свет подается от источников света на световой фильтр, выполненный в виде гребенки, а над ним установлен вращающийся вал с насаженными на него элементами в форме лепестков. Свет, попадая на вращающийся вал с лепестками, приобретает эффект движения. А при попадании на светлые и темные участки светового фильтра создается эффект прерывистого движения. Передний экран с протравленными участками служит дифракционной решеткой, и свет получается размытым, более реальным.
Последнее время появились камины, в которых имитируется не только пламя, но и поднимающийся от топлива дым. Так в публикации WO 2006027272, кл. F24C 7/00, опубл. 2006-03-16 для имитации пламени и дыма использовался пар, полученный посредством парогенератора, путем испарения жидкости, типа гликоля. Поднимающийся пар, проходящий через отверстия в решетке и имитаторе топлива, освещался источниками света, что создавало эффект поднимающегося дыма и пламени. В данной конструкции предусмотрена регенерация пара. Он проходит между стенками камина и возвращается во входное отверстие, где опять нагревается и поднимается вверх. Патент Великобритании GB 2460453 также раскрывает устройство электрического камина с эффектом пламени и дыма, который включает парогенератор, который функционально обеспечивает пар для получения эффекта пламени и дыма.
Наиболее близким аналогом заявляемого решения можно назвать патент США 8,413,358, кл. F24C 7/00, опубл. 2013-04-09, в котором представлена конструкция камина, включающая основной и дополнительный резервуары с жидкостью, генератор аэрозоля, источник(и) света, вентилятор, подложку с имитатором топлива. Генератор аэрозоля может включать один или несколько ультразвуковых преобразователей, которые могут управляться контроллером, для регулирования объема получаемого аэрозоля. Ультразвуковые преобразователи могут быть установлены на дно резервуара с жидкостью.
Основным недостатком указанных конструкций камина можно назвать потери пара для имитации дыма, т.к. часть образовавшегося пара оседает на части поверхности подложки имитатора топлива, не имеющей каналов для выхода пара, тем самым снижается КПД генератора пара.
Следовательно, существует необходимость создания усовершенствованной конструкции устройства имитации пламени и дыма в камине, с высоким КПД получения пара (аэрозоля) и его ориентированного направления для имитации пламени и дыма.
Краткое существо
Заявляемая полезная модель предназначена для улучшения динамичности процесса имитации пламени и дыма.
Предлагаемое устройство включает:
имитатор топлива с отверстиями, источник света, генератор аэрозоля, включающий, по меньшей мере, одну систему подачи жидкости, соединенную с системой каналов для подачи жидкости, и ультразвуковые преобразователи, отличающееся тем, что, по меньшей мере, каждый упомянутый ультразвуковой преобразователь соединен с соответствующим каналом для подачи жидкости, с возможностью образования аэрозоля на выходе упомянутого канала, а, по меньшей мере, каждый канал для подачи жидкости совмещен с соответствующим отверстием, выполненным в имитаторе топлива, с возможностью образования канала для выхода аэрозоля через упомянутый имитатор топлива.
Система подачи жидкости обеспечивает заданное давление и расход жидкости в каналах для подачи жидкости для того, чтобы частицы жидкости выходили из системы подачи жидкости только в виде аэрозоля (пара). Конструктивно система подачи жидкости может быть выполнена в виде электромагнитного клапана, подключенного к источнику жидкости, либо в виде других систем, известных из уровня техники.
Когда жидкость поступает в зону действия ультразвукового преобразователя, происходит процесс кавитации, в результате которого жидкость измельчается и превращается в аэрозоль. Частота колебаний и мощность ультразвукового преобразователя согласуется с давлением и расходом жидкости в канале для подачи жидкости таким образом, чтобы частицы жидкости выходили из системы подачи жидкости только в виде аэрозоля.
Каждый канал для подачи жидкости совмещен с соответствующим отверстием, выполненным в подложке с имитатором топлива и, таким образом, формируется канал для выхода образовавшегося аэрозоля через подложку и далее через имитатор топлива. Такое совмещение позволяет избежать потерь образовавшегося аэрозоля, который мог бы скапливаться на поверхности подложки в том случае, если бы каналы для подачи жидкости и отверстия в подложке были расположены в хаотичном порядке.
Проходящий через отверстия в общей подложке и отверстия в имитаторе топлива аэрозоль подсвечивается системой подсветки, создавая эффект языков пламени и дыма от горящего топлива.
За счет работы системы управления, регулирующей очередность включения/выключения ультразвуковых преобразователей и источников света можно создать эффект восходящих/нисходящих потоков аэрозоля для имитации мерцания пламени и дыма.
Возможно использование системы создания восходящего потока воздуха, увлекающего за собой полученный аэрозоль. Система создания восходящего потока воздуха может быть выполнена либо в виде вентилятора, либо в виде нагревательного элемента, создающего конвективные потоки, либо с помощью других систем, известных из уровня техники.
Возможно использование нескольких средств генерирования аэрозоля (пара), работающих независимо. При этом система подачи жидкости может быть как единая для нескольких систем генерации пара, так и индивидуальной для каждой системы генерирования пара. В случае использовании единой системы подачи жидкости каналы для подачи жидкости от соответствующих систем генерации пара объединяются в один общий канал и подсоединяются к соответствующей системе подачи жидкости.
Возможно использования системы подачи жидкости, выполненной в виде резервуара с жидкостью, соединенного с каналами для подачи жидкости, образуя при этом систему сообщающихся сосудов. Уровень жидкости в конечной части канала подачи жидкости должен совпадать с уровнем жидкости в резервуаре. В этом случае требование поддержания заданного давления и расхода жидкости сводится к поддержанию заданного уровня жидкости в резервуаре пополнения жидкости в системе.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен схематический вид, иллюстрирующий устройство имитации пламени и дыма, где
11 - клапан системы подачи жидкости
12 - канал для подачи жидкости
13 - жидкость
14 - уровень жидкости
15 - датчик уровня жидкости
16 - ультразвуковой преобразователь
17 - аэрозоль (пар)
18 - языки пламени и дыма
21 - имитатор топлива
22 - поленья
23 - угли
24 - подложка
25 - отверстия (щели) в подложке
26 - отверстия (щели) в элементах топлива
31 - источник света
32 - система проводников подсветки
33 - источник питания
34 - система проводников ультразвуковых преобразователей
35 - генератор сигнала
36 - система управления
Существо заявленного решения
Работа устройства для имитации пламени и дыма будет далее описана со ссылкой на фиг. 1.
Из резервуара пополнения жидкости в систему (на фиг. не показан) жидкость 13 через клапан 11 поступает в каналы 12 для подачи жидкости. Объем жидкости в системе поддерживается постоянным путем срабатывания датчика 15 регулировки уровня 14 жидкости между min и max значениями. Возможно использование нескольких автономно работающих систем подачи жидкости. Каналы 12 для подачи жидкости расположены под имитатором топлива 21, который содержит элементы, имитирующие поленья 22, угли 23. Указанные элементы имитации топлива могут быть расположены на общей подложке 24 или представлять с ней единый блок. Подложка 24 выполнена с отверстиями (щелями) 25. Элементы, имитирующие поленья 22 и угли 23 также могут быть выполнены с отверстиями 26.
Указанные каналы 12 снабжены ультразвуковыми преобразователями 16. Когда жидкость 13 поступает в зону действия ультразвукового преобразователя 16, происходит процесс кавитации, в результате которого жидкость измельчается и превращается в аэрозоль (пар) 17. Частота колебаний и мощность ультразвукового преобразователя 16 согласуется с давлением и расходом жидкости в канале 12 для подачи жидкости таким образом, чтобы частицы жидкости выходили из системы подачи жидкости только в виде аэрозоля 17. При этом каждый канал 12 для подачи жидкости совмещен с соответствующим отверстием 25, выполненным в подложке 24 и, таким образом, формируется канал для выхода образовавшегося аэрозоля 17 через подложку 24 и далее через имитатор топлива 21.
Проходящий через отверстия 25 в общей подложке 24 и отверстия 26 в имитаторе топлива 21 аэрозоль 17 подсвечивается источниками света 31, создавая эффект языков 18 пламени и дыма от условно горящего топлива.
Ультразвуковые преобразователи 16 посредством системы проводников 34 подключены к генератору сигнала 35. При этом генератор сигнала 35 формирует высокочастотное колебание на частоте, соответствующей оптимальной работе ультразвукового преобразователя 16. Для независимого управления ультразвуковыми преобразователями 16 генератор сигнала 35 может иметь несколько независимых каналов.
Источники света 31 посредством системы проводников 32 соединены с источником питания 33. Для независимого управления отдельными источниками света 31 источник питания 33 может быть многоканальным.
От системы управления 36 поступают управляющие сигналы на клапан 11, генератор сигнала 35 и источник питания 33.
Системы управления 36 регулирует очередность включения/выключения ультразвуковых преобразователей 16 и источников света 31 и тем самым создается эффект восходящих/нисходящих потоков аэрозоля 17 для имитации мерцания языков 18 пламени и дыма.
Для создания восходящего потока воздуха, увлекающего за собой полученный аэрозоль 17 можно использовать вентилятор, либо нагревательный элемент, создающий конвективные потоки, либо использовать иные системы, известные из уровня техники.
Заявляемое устройство имитации пламени и дыма с направленными потоками образующегося аэрозоля (пара) позволяет получить более реалистичное восприятие «горения» топлива в камине, с высоким КПД работы генератора аэрозоля.