ЗВЕЗДООБРАЗНАЯ ГОРЕЛКА СО СТАБИЛИЗАЦИЕЙ ПЛАМЕНИ
STAR-SHAPED BURNER WITH FLAME STABILISATION

Область техники
Настоящее заявка относится к конструкции горелки для кухонной плиты. В частности, это заявка относится к крышке горелки и конфигурации канала подачи газа горелки, способствующей обеспечению стабильности пламени газовой горелки плиты или конфорки.
Уровень техники
Обычные бытовые или коммерческие плиты часто используют газ. Приготовление пищи на газе представляет собой эффективный метод варки, причем это обеспечивает также хороший температурный контроль варки. В некоторых обычных системах круглую газовую горелку использовали для обеспечения постоянного потока во все зоны горелки. Однако круглые газовые горелки подают тепло только на круглый периметр пламени горелки. Эта конструкция может привести к неравномерному распределению тепла и/или неравномерной варке. Разработаны альтернативные формы горелок, но обеспечение равномерного потока газа во все зоны горелки остается трудновыполнимым.
Кроме того, газовые горелки часто чувствительны к изменениям давления воздуха в связи с условиями окружающей среды, такими как открывание или закрывание дверцы буфета или духовки. Изменения давления могут привести к тому, что пламя горелки погаснет. Такие изменения давления особенно проблематичны при настройке низкой температуры, так как поток газа в горелку осуществляется с меньшей скоростью, чем при настройке высокой температуры, что делает пламя менее стабильным.
В соответствии с настоящим изобретением, предлагается узел горелки для бытовой газовой плиты. Узел горелки может включать в себя корпус горелки, который соединен с источником газа через основание горелки. Корпус горелки может включать в себя центральную зону и множество удлинений, проходящих радиально наружу от центральной зоны. Крышка горелки расположена сверху корпуса горелки, когда горелка собрана, и защищает внутреннюю часть узла горелки.
В одном конструктивном исполнении крышка горелки может иметь множество выступов, расположенных по внешнему периметру центральной зоны и между каждым из радиальных удлинений. Выступы образуют промежуток между наружной стенкой корпуса горелки и внутренней стенкой выступа. Этот промежуток или камера стабилизации пламени служит для сбора газов, что способствует воспламенению горелки, если пламя угрожает погаснуть.
Кроме того корпус горелки включает в себя множество отверстий в боковой стенке, расположенных вдоль боковой стенки корпуса горелки. Корпус горелки может включать в себя множество зон, причем параметры отверстий в боковой стенке в каждой зоне отличаются от параметров отверстий в боковой стенке в других зонах. Отверстия в боковой стенке могут включать в себя канавки или полуограниченные отверстия самых различных размеров и формы. Кроме того, отверстия в боковой стенке могут включать полностью ограниченные отверстия (полные отверстия).
Эти и другие раскрытые здесь признаки и преимущества изобретения будут пояснены более подробно в нижеследующем детальном описании.
Краткое описание чертежей
Лучшее понимание предшествующего краткого изложения изобретения, а также последующего детального описания примеров его осуществления обеспечивается при прочтении со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые приводятся в качестве примера и не имеют целью ограничить заявленное изобретение и на которых:
Фиг.1 - вид в перспективе узла горелки согласно одному конструктивному исполнению,
Фиг.2 - вид в перспективе горелки с фиг.1,
Фиг.3 - вид в поперечном разрезе крышки горелки и корпуса горелки узла горелки с фиг.1,
Фиг.4 - вид в перспективе корпуса горелки с фиг.1,
Фиг.5 - вид сверху корпуса горелки с фиг.1,
Фиг.6 - вид сбоку корпуса горелки с фиг.1.
Детальное описание
Нижеследующее изложение и прилагаемые чертежи раскрывают узел горелки, используемый для бытовой газовой плиты. Описанная конструкция узла горелки может быть использована в любой обычной газовой плите или конфорке. Для лучшего понимания описывается узел горелки, установленный на газовой плите. Следует добавить, что термин “газ” обычно относится к топливу для приготовления пищи, которое включает смесь природного газа и воздуха. В дополнение или как вариант, используемым топливом могут быть пропан, бутан, светильный газ и т.п.
Узел 100 горелки согласно объекту раскрытия показан на фиг.1. Узел 100 горелки в целом содержит основание горелки (не показано), которое соединено с источником газа и клапаном. Основание горелки выступает через верх плиты и соединено с корпусом 104 горелки. В альтернативной конструкции юбка 102 горелки может быть установлена сверху плиты и основание горелки может выступать через них. Следует понимать, что горелка может использоваться, как правило, в одном из двух конструктивных вариантах. В первом, горелка снабжена металлической варочной поверхностью. В таком исполнении горелка закреплена сверху конфорки. Во втором конструктивном варианте, как описано, горелка крепится на юбку. Такая конструкция используется с неметаллической варочной поверхностью, такой как стеклянный верх плиты. Юбка горелки служит термоизоляционным экраном, который предохраняет стеклянную конфорочную поверхность.
Корпус 104 горелки включает в себя, как правило, центральную зону (202 на фиг.4), имеющую отверстие, через которое протекает смесь газа и воздуха. Дополнительно, корпус горелки содержит несколько радиальных удлинений 106, которые проходят наружу от центральной зоны. Радиальные удлинения 106 образуют боковую стенку корпуса 104 горелки и содержат ряд отверстий 108, через которые протекает газ, который поддерживает пламя горелки. В таком исполнении центральная зона и радиальные удлинения образуют звездообразную конфигурацию.
Далее, узел 100 горелки содержит крышку 120. Крышка 120 горелки имеет форму, которая обычно соответствует форме корпуса 104 горелки. Кроме того, в отдельном конструктивном исполнении крышка 120 горелки содержит несколько выступов 122, расположенных на центральной зоне 124 и между радиальными удлинениями 126. Хотя во многих приведенных примерах крышка горелки содержит по меньшей мере один выступ, крышка горелки может быть выполнена вовсе без выступов. Например, крышка может иметь в целом плоскопараллельную нижнюю поверхность. В таком случае крышка располагается сверху корпуса горелки без проходящих вниз выступов.
Как правило, газовые плиты и конфорки содержат несколько горелок, расположенных на конфорочной поверхности. Как было показано выше, конфорки могут быть изготовлены из различных материалов, в том числе из металлов, например, из нержавеющей стали и фарфора, покрытого малоуглеродистой сталью для эмалирования, или из стекла. Каждая горелка подключена к подаче газа. Газоснабжение горелки регулируется клапаном. Когда горелка включена, клапан управляется вводом пользователя, таким образом управляется расход газа, подаваемого в горелку. Этот ввод пользователя может включать в себя поворот ручки или выбор опций на сенсорной клавиатуре для управления клапаном. Такая система в общем известна из уровня техники. При настройке высокой температуры газ течет в горелку с большей скоростью и давлением, генерируя конус пламени, на который не могут влиять условия окружающей среды и изменения давления. Однако известно, что в режиме эксплуатации горелок при низкой температуре (то есть при минимальном потоке газа через клапан в горелку) происходит срыв пламени, вызванный изменениями давления. Чтобы избежать такого срыва пламени, узел горелки, показанный на фиг.1, имеет камеру стабилизации пламени, которая, расположена вокруг узла горелки.
На фиг.2 предлагается отдельно вид крышки 120 горелки, показанной на фиг.1. Крышка 120 горелки включает центральную зону 124 или “ступицу”. Крышка 120 горелки может быть по существу плоской. Как вариант, крышка 120 горелки может быть слегка выпуклой или по существу плоской в центральной зоне 124 и может отлого опускаться вниз по мере прохождения поверхности от центральной зоны 124. В собранном виде, центральная зона 124 крышки 120 горелки совпадает с центральной зоной корпуса 104 горелки. Крышка 120 горелки может быть неподвижно закреплена на корпусе 104 горелки. В альтернативном исполнении, крышка 120 горелки расположена сверху корпуса 104 горелки без закрепления на нем.
Кроме того, крышка 120 горелки содержит несколько удлинений 126, проходящих по радиусу наружу от центральной зоны 124. Эти радиальные удлинения 126, как правило, совмещены с радиальными удлинениями 106 корпуса 104 горелки в узле горелки.
Кроме того, на крышке 120 горелки имеется по меньшей мере один выступ вниз 122. В конструкции, показанной на фиг.2, на крышке 120 горелки имеется несколько проходящих вниз выступов 122. Выступы 122 образованы на наружном периметре центральной зоны 124 и проходят вниз от верхней поверхности. Выступы 122 по существу перпендикулярны верхней поверхности корпуса 104 горелки. Выступы 122 расположены между каждым из радиальных удлинений 126 и имеют вогнутую наружную поверхность. Выступы 122 имеют также выпуклую внутреннюю поверхность, которая дополняет по форме соответствующую зону корпуса 104 горелки. Выступы 122 отстоят на небольшом расстоянии от корпуса 104 горелки, образуя промежуток между корпусом 104 горелки и выступом 122. В одном конструктивном варианте, расстояние от корпуса 104 горелки до выступа 122 может составлять от 0,10 дюйма до 0,30 дюйма. В специальном исполнении, расстояние между корпусом 104 горелки и выступом 122 может быть от 0,18 дюйма до 0,19 дюйма. В альтернативном варианте конструкции, расстояние между корпусом 104 горелки и выступом 122 может быть между 0,17 и 0,18 дюйма.
Выступы 122 обычно образуют наружный участок камеры стабилизации пламени (130 на фиг.3). Например, на фиг.3 показан поперечный разрез участка узла 100 горелки. Показан участок одного из радиальных удлинений 106 корпуса 104 горелки. Кроме того, показан также соответствующий участок крышки 120 горелки. Выступ 122 показан таким образом, что образует своего рода экран, который защищает центральную зону корпуса 104 горелки. Наружный периметр центральной зоны корпуса 104 горелки показан так, что он смещен назад относительно выступа 122. Этот промежуток, образованный наружной стенкой корпуса 104 горелки и внутренней стенкой выступа 122 может поддерживать пламя в варочном режиме горелки и способствовать предотвращению срыва пламени, когда горелка работает при низких температурах. В другом варианте конструкции, выступы могут быть длиной между 0,10 и 0,30 дюйма и шириной между 0,30 и 0,60 дюйма. Например, в приводимой в виде примера конструкции выступы могут быть длиной между 0,19 и 0,20 дюйма и шириной между 0,40 и 0,50 дюйма. И еще в одной приводимой в виде примера конструкции выступы могут быть длиной между 0,17 и 0,18 дюйма и шириной между 0,50 и 0,60 дюйма.
В низкотемпературном режиме работы изменения давления, вызванные факторами окружающей среды, или открывание дверцы духовки могут привести к тому, что в других конструкциях пламя может погаснуть. Камера стабилизации пламени 130, образованная промежутком между выступом 122 и наружной стенкой корпуса 104 горелки, позволяет аккумулировать газ, включая присутствие пламени, в варочном режиме горелки и способствует поддержанию пламени в случае изменения давления до тех пор, пока пламя не стабилизируется. Кроме того, выступ 122 обеспечивает защиту центральной зоны (202 на фиг.4) корпуса 104 горелки при любом уровне потока и, в частности, при медленном потоке. Например, движение на кухне, такое как открывание или закрывание дверцы буфета рядом с варочной поверхностью, может привести к задуванию пламени или к временному срыву пламени в других конструкциях. Выступы 122, как правило, предохраняют или экранируют поток газа или смеси газа с воздухом в центральной, внутренней зоне узла горелки при таких ситуациях, способствуя при этом предотвращению срывов пламени.
Кроме того, выступы 122 расположены таким образом, что способствуют совмещению крышки 120 горелки и корпуса 104 горелки и позволяют избежать случайного поворота крышки 120 горелки на корпусе 104 горелки. К крышкам на обычных круглых горелках, как правило, не предъявляется требование совмещения. Однако описываемая здесь звездообразования конструкция горелки может получить преимущества от механизма выравнивания, такого как выступы, для обеспечения адекватного позиционирования крышки сверху корпуса горелки. Чтобы способствовать дополнительному совмещению, по меньшей мере одно радиальное удлинение 106 корпуса 104 горелки может иметь по меньшей мере один проходящий наверх выступ. Этот проходящий наверх выступ может быть выполнен таким образом, что он взаимодействует с соответствующей выемкой в крышке 120 горелки. При сборке горелки проходящие наверх выступы могут быть использованы для адекватного совмещения крышки 120 горелки с корпусом 104 горелки путем совмещения проходящего наверх выступа с соответствующей выемкой в крышке 120 горелки.
На фиг.4 предлагается общий вид корпуса горелки с фиг.1. Как показано, корпус 200 горелки содержит центральную зону 202, включающую отверстие или впуск 204 для газа, через который газ течет от источника газа в горелку. Кроме того, корпус 200 горелки содержит несколько удлинений 206, проходящих по радиусу наружу от центральной зоны 202. Радиальные удлинения 206 расположены под одинаковым углом относительно друг друга вокруг центральной зоны 202. В некоторых конструкциях варочного устройства корпус 200 горелки может быть расположен на юбке (102 на фиг.1) горелки, которая соединена с варочной поверхностью. Юбка горелки может служить для предотвращения попадания частиц отходов в часть плиты ниже варочной поверхности. Кроме того, юбка горелки служит в качестве термоизоляционного барьера в моделях со стеклянным верхом. Более того, юбка может обеспечить крепежную поверхность для установки корпуса горелки на стеклянной конфорке.
Как показано на фиг.4-6, каждый радиальный удлинитель 206 корпуса 200 горелки содержит множество отверстий 208а, 208b, 210 в боковой стенке, через которые проходит смесь газа и воздуха или через которые смесь газа и воздуха может поддерживать пламя горелки. Отверстия 208а, 208b, 210 в боковой стенке могут отличаться размерами и формой. В одном конструктивном варианте отверстия на боковой стенке могут иметь множество круглых портов, через которые может проходить пламя горелки. Круглые порты, как правило, представляют собой полностью ограниченные или полные отверстия в боковой стенке, то есть отверстия проходят через всю боковую стенку и полностью окружены боковой стенкой. В другом конструктивном исполнении полные отверстия в боковой стенке могут иметь радиус между 0,7 и 1,1 мм. Например, в приводимой в виде примера конструкции полного отверстия в боковой стенке могут иметь радиус 0,9 мм. В варианте, показанном на чертежах, полные отверстия в боковой стенке имеют в основном по существу одинаковый размер. Тем не менее, могут быть использованы другие конструктивные исполнения, в которых полные отверстия в боковой стенке содержат отверстия различных размеров в рамках предусмотренных типоразмеров. Как вариант или дополнительно, радиальные удлинения 206 могут иметь множество канавок 208а, 208b, через которые может проходить пламя горелки. Канавки могут быть образованы в верхней части боковой стенки и могут включать открытый конец, который образует участок верхней поверхности корпуса горелки. В другом варианте конструкции, комбинация канавок 208а, 208b и полных отверстий 210 могут быть использованы для поддержания пламени горелки. В одном из вариантов исполнения, канавки могут лежать в диапазоне от 0,10 до 3,30 мм по высоте и 0,03-0,12 мм в ширину на открытом конце. Наконец, радиус закрытого конца каждой канавки может находиться в пределах 0,30 и 1,00 мм.
Звездообразная конструкция корпуса 200 горелки и узла горелки в целом способствуют улучшенному распределению тепла, чтобы обеспечить более равномерную варку. Например, обычные круглые горелки на газовой плите или конфорке снабжают теплом лишь внешний периметр горелки. Это может препятствовать равномерному распределению тепла по поверхности дна приспособления для варки, такого как горшок, и может снизить эффективность варки. Описанная звездообразная конструкция улучшает распределение тепла от центральной внутренней зоны горелки вдоль радиальных удлинений в наружную зону, распределяя таким образом тепло на более обширный участок приспособления для варки.
На фиг.5 и 6 показаны соответственно вид сверху и вид сбоку корпуса 200 горелки. Корпус 200 горелки может быть выполнен с отверстиями, т.е. включать в себя боковую стенку с отверстиями, которые варьируют в зависимости от расположения отверстия в корпусе 200 горелки. Например, корпус 200 горелки может содержать несколько зон, в которых параметры отверстий боковой стенки в каждой зоне отличаются от параметров отверстий боковой стенки в других зонах. Вариант конструкции, показанный на фиг.5, представляет три различные зоны 220, 222, 224 на корпусе 200 горелки. Например, зона А 220 может быть определена в целом как наиболее близкая зона относительно центральной зоны 202 корпуса 200 горелки. В приводимой в виде примера конструкции, зона 220 может иметь в длину от 0,6 до 0,9 дюйма. Кроме того, зона 220 может включать 15-25% корпуса горелки между ближайшей от центральной зоны точкой и наиболее удаленной от центральной зоны точкой на каждом радиальном удлинении.
В одном конструктивном варианте, параметры отверстий боковой стенки в пределах одной зоны могут отличаться от параметров отверстий боковой стенки в двух других зонах. Обозначение этих трех зон делается с целью иллюстрации и является чисто условной. Возможны дальнейшие изменения формы, размера и типа отверстий в боковой стенке. Более того, параметры отверстий в боковой стенке, включая распределение, размер, форму и т.п., могут отличаться в большей или меньшей степени, чем эти три зоны.
Три означенные зоны 220, 222, 224 обеспечивают различные уровни потока смеси газа и воздуха для поддержания пламени варки. В одном из вариантов исполнения каждая зона содержит канавки 208а, 208b и/или полные отверстия 210 в боковой стенке, которые отличаются по размеру и/или конфигурации от других зон. Например, зона А 220 может включать мелкие канавки 208а, которые обеспечивают сквозное протекание газа. В примере исполнения, показанном на фиг.5, зона А 220 расположена за выступами (122 на фиг.2) крышки горелки для образования камеры стабилизации пламени. Мелкие канавки 208а в зоне А обеспечивают протекание газа в камеру стабилизации пламени (130 на фиг.3) и аккумулирование там, как сказано выше. Зона В 222 также может включать несколько мелких канавок 208а. Мелкие и глубокие канавки 208а, 208b могут иметь разные формы. В одном исполнении мелкие и глубокие канавки 208а, 208b имеют чередующиеся формы. В приводимом в виде примера исполнении глубокие канавки могут быть в 5-9 раз большими, чем мелкие канавки. В другом приводимом в виде примера варианте исполнения, более глубокие канавки могут быть в 3-10 раз большими, чем мелкие канавки.
Канавки 208а, 208b расположены в боковой стенке корпуса 200 горелки и имеют верхний открытый конец, который образует участок верхней поверхности корпуса 200 горелки. Когда крышка (120 на фиг.1) горелки расположена наверху корпуса 200 горелки, канавки 208а, 208b обеспечивают проход из внутреннего части горелочного устройства в наружную часть, чтобы поддержать пламя горелки.
Мелкие канавки 208а расположены в боковой стенке корпуса 200 горелки и включают верхний открытый конец, который образует участок верхней поверхности корпуса 200 горелки. Мелкие канавки 208а предусмотрены, как правило, чтобы обеспечить протекание газа или смеси газа и воздуха через корпус 200 горелки для поддержания пламени варки. Кроме того, мелкие канавки способствуют переходу пламени во время зажигания и в режиме эксплуатации. Например, мелкие канавки, расположенные между глубокими канавками, могут способствовать подаче пламени в пространство между глубокими канавками для обеспечения более равномерного зажигания горелки. Глубокие канавки 208b обычно предусмотрены, чтобы обеспечить протекание газа и могут быть предусмотрены также для поддержания пламени варки. Например, пламя варки может выступать из каждой глубокой канавки 208b. Такая конструкция позволяет распределять пламя варки по длине каждого радиального удлинения на каждой глубокой канавке 208b для обеспечения относительно равномерного нагрева приспособления для варки. Эта конструкция, содержащая комбинацию мелких и глубоких канавок, обеспечивает более равномерно зажигание и тепло для горелки. Кроме того, конструкция более эффективно использует вторичный воздух за счет создания дополнительных отверстий, в которые воздух может заходить и смешиваться с природным газом для обеспечения горючей смеси газа и воздуха.
Зона В 222 может также содержать несколько полных отверстий 210 в боковой стенке. Полные отверстия 210 в боковой стенке могут быть любой адекватной формы, которая обеспечивает прохождение газа через отверстия 210 для поддержания пламени варки. Например, полные отверстия 210 в боковой стенке могут быть круглыми, квадратными, прямоугольными и т.п. В показанной на фиг.4-6 конструкции, полные отверстия 210 в боковой стенке круглые и расположены ниже глубоких канавок 208b. Кроме того, полные отверстия 210 в боковой стенке выровнены с глубокими канавками 208b и расположены в боковой стенке корпуса 200 горелки. Полные отверстия 210 в боковой стенке обеспечивают дополнительный путь для утечки газа из внутренней части горелочного устройства. Размещение полных отверстий 210 в боковой стенке ниже глубоких канавок 208b обеспечивает функцию, аналогичную выполняемой мелкими канавками. Например, полные отверстия 210 в боковой стенке могут способствовать переходу пламени для более равномерного зажигания горелки и более равномерного распределения тепла. Далее, полные отверстия 210 в боковой стенке обеспечивают дополнительное отверстие, через которое вторичный воздух может протекать во внутреннюю зону горелки для смешения с природным газом. Более того, полные отверстия 210 в боковой стенке способствуют предотвращению отрыва пламени, которое может случиться, если скорость газа превышает скорость пламени, то есть отрыв пламени от горелки. В конструкции, показанной на фиг.4-6, полное отверстие 210 в боковой стенке предусмотрено ниже каждой глубокой канавки 208b. Хотя дополнительные полные отверстия 210 в боковой стенке могут быть предусмотрены в зоне В 222, может быть достаточно отдельного полного отверстия 210 в боковой стенке для обеспечения описанных функциональных преимуществ.
Зона С 224 также может содержать канавки. В одной конструкции зона 224 содержит глубокие канавки 208b. Кроме того, зона С может содержать несколько полных отверстий 210 в боковой стенке. В одной конструкции полные отверстия 210 в боковой стенке могут быть выровнены с глубокими канавками 208b зоны С 224 и могут быть расположены ниже глубоких канавок 208b. Аналогично конструкции на фиг.2, расположение полных отверстий 210 в боковой стенке ниже глубоких канавок 208b способствует переходу пламени во время заживания и способствует созданию более равномерного распределения тепла.
Конструкция на фиг.4-6 содержит два полных отверстия 210 в боковой стенке, расположенных ниже каждой глубокой канавки 208b в зоне С. Использование двух полных отверстий 210 в боковой стенке является чисто иллюстративным. Может быть использовано любое число полных отверстий 210 в боковой стенке в зависимости от длины пространства, в котором можно разместить отверстия. В одной конструкции два полных отверстия 210 в боковой стенке используются для обеспечения более равномерного пламени на наиболее удаленной точке горелки.
Изменение системы отверстий в боковой стенке корпуса 200 горелки способствует улучшенному потоку в различные зоны горелки. Например, добавление дополнительных полных отверстий 210 в боковой стенке в зоне горелки, наиболее удаленной от центральной зоны, обеспечивает протекание газа к наружным точкам горелки. В зонах, в которых газ проходит меньшее расстояние, например в зоне В, может быть использовано меньшее число полных отверстий 210 в боковой стенке. Конструкция и число отверстий в боковой стенке, используемых в различных зонах, могут обеспечить дополнительный поток газа в некоторых зонах и меньший поток в других соответствующих зонах.
Кроме того, конструкция корпуса горелки, имеющая описанную систему отверстий в боковой стенке, может быть использована с любым типом крышки горелки. Например, крышка горелки может иметь форму в соответствии с корпусом горелки. Корпус горелки может иметь по существу плоскопараллельную нижнюю поверхность без выступов вниз. В другой же конструкции крышка горелки может иметь по меньшей мере один проходящий вниз выступ.
В свете изложенного описания различных вариантов конструкций специалисты в этой области техники сразу же поймут, что могут быть осуществлены различные изменения и адаптации, которые не выходят за пределы объема и сущности изобретения. Подразумевается, что все такие изменения и адаптации защищены нижеследующей формулой изобретения.