ГОРЕЛКА-ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
BURNER-ELECTRIC GENERATOR

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.