RU138737U1

RU138737U1 - HEATING AND COOKING FURNACE

Info

Publication number: RU138737U1
Application number: RU2013141054/03U
Authority: RU
Inventors: Сергей Андреевич Андреев; Юрий Александрович Судник; Елена Алексеевна Петрова; Константин Евгеньевич Бессонов; Андрей Генрихович Богаченков
Original assignee: Константин Евгеньевич Бессонов
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2014-03-20

Abstract

Отопительно-варочная печь, содержащая топливник с расположенными в его верхней части варочным настилом и дымоходом, а под ним - поддувалом с размещенным внутри него выдвижным зольным ящиком с находящимся под ним клапаном тонкой регулировки, за боковыми стенками - термоэлектрическим генератором, включающим термоэлементы, преобразователь напряжения и электровентиляторы, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена воздуховодом, соединяющим электровентиляторы с поддувалом, а термоэлектрический генератор - пороговым устройством, электрически связанным с выходом преобразователя напряжения и электровентиляторами.A heating and cooking stove containing a firebox with a cooking floor and a chimney located in its upper part, and under it a blower with a retractable ash box inside it with a fine adjustment valve located under it, behind the side walls there is a thermoelectric generator including thermocouples, a voltage converter and electric fans, characterized in that it is additionally equipped with an air duct connecting the electric fans with the blower, and the thermoelectric generator with a threshold device, electric ctrically connected to the output of the voltage converter and electric fans.

Description

Отопительно-варочная печь относится к бытовым теплоэлектрогенераторам. Отопительно-варочная печь может быть использована для обогрева внутреннего пространства небольших помещений, для приготовления и подогрева пищи, а также для одновременного получения электрической энергии посредством преобразования части произведенной тепловой энергии в электрическую.The heating and cooking stove belongs to household heat and power generators. A heating and cooking stove can be used to heat the interior of small rooms, to cook and heat food, and also to simultaneously receive electrical energy by converting part of the generated thermal energy into electrical energy.

Известна отопительно-варочная печь, содержащая топливник с расположенными в его верхней части варочным настилом и дымоходом, а под ним -поддувалом с размещенным внутри него выдвижным зольным ящиком с находящимся под ним клапаном тонкой регулировки, за боковыми стенками - термоэлектрическим генератором, включающим термоэлементы, преобразователь напряжения и электровентиляторы (см. Руководство по эксплуатации электрогенерирующей дровяной отопительно-варочной печи «Индигирка», серийно выпускаемой ЗАО «Термофор», г. Новосибирск).A heating and cooking stove is known, which contains a firebox with a cooking floor and a chimney located in its upper part, and underneath it is a blower with a retractable ash box inside it with a fine adjustment valve located under it, a thermoelectric generator including thermocouples behind the side walls, a converter voltage and electric fans (see the Operation Manual for the Indigirka electric-generating wood-burning heating and cooking stove, commercially available from Termofor CJSC, Novosibirsk).

Недостатком такой печи является низкий КПД и неудобство эксплуатации вследствие наличия следующих причин:The disadvantage of this furnace is its low efficiency and inconvenience of operation due to the following reasons:

1. Горение топлива в топливнике осуществляется при участии кислорода, содержащегося в воздухе, который поступает в топливник из поддувала естественным путем, за счет тяги. В процессе эксплуатации печи часто создается ситуация, при которой воздуха недостаточно (из-за свойств топлива, состояния атмосферного давления и т.д.). Это сопровождается слабым горением, повышенной задымленностью помещения и требует осуществления искусственного раздува. Перечисленные факторы определяют перерасход топлива, некомфортные условия и дополнительные трудозатраты.1. The combustion of fuel in the firebox is carried out with the participation of oxygen contained in the air, which enters the firebox from the blower naturally, due to traction. During operation of the furnace, a situation is often created in which there is not enough air (due to the properties of the fuel, the state of atmospheric pressure, etc.). This is accompanied by weak burning, increased smokiness of the room and requires the implementation of artificial inflation. The listed factors determine the excessive consumption of fuel, uncomfortable conditions and additional labor costs.

2. Часть тепловой энергии, образуемой при горении топлива, затрачивается на разогрев воздуха, поступающего в топливник из поддувала. При этом, чем ниже температура воздуха окружающей среды, тем большая часть теплоты будет затрачена. Следствием указанного обстоятельства является сложность растопки печи зимой.2. Part of the thermal energy generated during the combustion of fuel is expended in heating the air entering the firebox from the blower. At the same time, the lower the ambient temperature, the greater part of the heat will be expended. A consequence of this circumstance is the difficulty of kindling a furnace in winter.

3. Эксплуатация известной печи возможна только при наличии достаточно высокого дымохода, поскольку величина естественной тяги зависит от его высоты. В то же время сооружение высокого дымохода не всегда возможно по эстетическим или экономическим соображениям.3. The operation of the known furnace is possible only if there is a sufficiently high chimney, since the amount of natural draft depends on its height. At the same time, the construction of a high chimney is not always possible for aesthetic or economic reasons.

4. Имеющийся в составе печи термоэлектрический генератор с подключенными к его выходу преобразователем напряжения и электровентиляторами представляют собой нагрузку по отношению к тепловой системе. Часть тепловой энергии, образуемой при горении топлива, преобразуется в электрическую энергию; при этом полезно может быть использована только малая ее доля, поскольку другая ее доля расходуется на питание двигателей электровентиляторов. В процессе растопки известной печи или при слабом горении топлива электрическая энергия образуется в недостаточном количестве. Это проявляется в низком напряжении на выходе термоэлектрического генератора и, соответственно, на выходе преобразователя напряжения. Образовавшегося напряжения оказывается недостаточно для создания тока, магнитного потока и, наконец, вращающего момента в двигателях электровентиляторов, который превышал бы момент сопротивления. Электровентиляторы остаются неподвижными, а противоЭДС в обмотках двигателей не образуется. Поскольку активные сопротивления обмоток двигателей малы, образовавшееся напряжение по существу закорачивается. Происходят бесполезные затраты энергии. К тому же отбор электроэнергии от термоэлектрического генератора увеличивает нагрузку на тепловую систему печи. В результате продолжительность периода растопки печи увеличивается, а срок службы термоэлементов уменьшается.4. The thermoelectric generator included in the furnace with the voltage converter and electric fans connected to its output represents a load with respect to the thermal system. Part of the thermal energy generated by the combustion of fuel is converted into electrical energy; however, only a small fraction of it can be used, since its other share is spent on powering the electric fan motors. In the process of kindling a known furnace or with weak burning of fuel, electrical energy is generated in insufficient quantities. This manifests itself in a low voltage at the output of the thermoelectric generator and, accordingly, at the output of the voltage converter. The resulting voltage is not enough to create a current, magnetic flux and, finally, a torque in the electric fan motors, which would exceed the moment of resistance. Electric fans remain stationary, and counter-EMF in the motor windings is not formed. Since the active resistances of the motor windings are small, the resulting voltage is essentially short-circuited. Wasteful energy costs occur. In addition, the selection of electricity from a thermoelectric generator increases the load on the thermal system of the furnace. As a result, the duration of the furnace kindling period is increased, and the life of thermocouples is reduced.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является снижение потребления топлива за счет интенсивной подачи в зону горения атмосферного воздуха, а также за счет предварительного подогрева этого воздуха. Кроме того, при использовании заявляемой полезной модели отпадает необходимость в установке высокого дымохода. При растопке отопительно-варочной печи или при слабом горении топлива образовавшееся небольшое электрическое напряжение на двигатели электровентиляторов не подается, не создавая условий для бесполезных энергозатрат. Термоэлементы термоэлектрического генератора не нагружаются, прогрев тепловой системы печи ускоряется, а срок службы термоэлементов продлевается.The technical result of the proposed utility model is to reduce fuel consumption due to the intensive supply of atmospheric air into the combustion zone, as well as by preheating this air. In addition, when using the claimed utility model, there is no need to install a high chimney. When the heating and cooking stove is fired up, or when the fuel is burned poorly, a small electrical voltage is not supplied to the electric fan motors, without creating conditions for useless energy consumption. Thermoelements of a thermoelectric generator are not loaded, heating of the furnace thermal system is accelerated, and the life of thermocouples is extended.

Такой технический результат достигается тем, что отопительно-варочной печь, содержащая топливник с расположенными в его верхней части варочным настилом и дымоходом, а под ним - поддувалом с размещенным внутри него выдвижным зольным ящиком с находящимся под ним клапаном тонкой регулировки, за боковыми стенками - термоэлектрическим генератором, включающим термоэлементы, преобразователь напряжения и электровентиляторы, дополнительно снабжена воздуховодом, соединяющим электровентиляторы с поддувалом, а термоэлектрический генератор - пороговым устройством, электрически связанным с выходом преобразователя напряжения и электровентиляторамм.This technical result is achieved in that a heating and cooking stove containing a firebox with a cooking floor and a chimney located in its upper part, and underneath it is a blower with a retractable ash box inside it with a fine adjustment valve located under it, and a thermoelectric behind the side walls a generator including thermocouples, a voltage converter and electric fans is additionally equipped with an air duct connecting electric fans with a blower, and a thermoelectric generator Ogove device electrically connected with the output of the voltage converter and elektroventilyatoramm.

На фиг. 1 представлен общий вид отопительно-варочной печи.In FIG. 1 shows a General view of the heating and cooking stove.

Отопительно-варочная печь содержит топливник 1, представляющий собой топливную камеру для горения топлива. Топливник 1 выполнен, например, из жаростойкой высоколегированной нержавеющей стали толщиной 2 мм и содержанием хрома не менее 11%. В верхней части топливника 1 расположен варочный настил 2, представляющий собой, например, металлическую поверхность с закрывающимися прорезями, и дымоход 3, выполненный в виде вертикально расположенной трубы, соединяющей топливник 1 с окружающей средой. Под топливником 1 расположено поддувало 4, отделенное от топливника 1, например, колосниковой решеткой. Внутри поддувала 4 расположен выдвижной зольный ящик 5, а под ним - клапан 6 тонкой регулировки. За боковыми стенками топливника 3 (снаружи боковых стенок) находится термоэлектрический генератор 7.The heating and cooking furnace contains a firebox 1, which is a fuel chamber for burning fuel. Firebox 1 is made, for example, of heat-resistant high-alloy stainless steel with a thickness of 2 mm and a chromium content of at least 11%. In the upper part of the firebox 1 there is a hob 2, which is, for example, a metal surface with lockable slots, and a chimney 3 made in the form of a vertically arranged pipe connecting the firebox 1 with the environment. Under the firebox 1 there is a blower 4, separated from the firebox 1, for example, with a grate. Inside the blower 4 there is a drawer ash drawer 5, and under it there is a fine adjustment valve 6. Behind the side walls of the firebox 3 (outside the side walls) is a thermoelectric generator 7.

Термоэлектрический генератор 7 включает в себя термоэлементы 8, установленные непосредственно на боковой стенке топливника 1, преобразователь 9 напряжения (инвертор), пороговое устройство 10 и электровентиляторы 11. При этом выход термоэлементов 8электрически связан со входом преобразователя 9 напряжения, выход преобразователя 9 напряжения - со входом порогового устройства 10 (представляющего собой электронное устройство с релейной статической характеристикой), а выход порогового устройства 10 - с электровентиляторами 11. Электровентиляторы 11 посредством воздуховода 12 соединены с поддувалом 4.The thermoelectric generator 7 includes thermocouples 8 mounted directly on the side wall of the firebox 1, a voltage converter 9 (inverter), a threshold device 10, and electric fans 11. The output of the thermocouples 8 is electrically connected to the input of the voltage converter 9, the output of the voltage converter 9 to the input threshold device 10 (which is an electronic device with a static relay characteristic), and the output of threshold device 10 is with electric fans 11. Electric fans 11 through the duct 12 are connected to the blower 4.

Отопительно-варочная печь работает следующим образом. Твердое топливо, например, дрова, закладываются в топливник 1 и поджигаются. При этом за счет естественной тяги воздух через слегка приоткрытый выдвижной зольный ящик 5 и, частично, через клапан 6 тонкой регулировки поступает в топливник 1 и вместе с продуктами сгорания удаляется в атмосферу через дымоход 3. Происходит постепенный прогрев поверхности топливника 1 и варочного настила 2. По мере образования режима устойчивого горения тяга усиливается, и выдвижной зольный ящик 5 должен быть закрыт (вдвинут до упора в поддувало 4).Heating and cooking stove operates as follows. Solid fuels, such as firewood, are laid in firebox 1 and set on fire. At the same time, due to natural draft, air through the slightly open drawer ash drawer 5 and, partially, through the fine adjustment valve 6 enters the firebox 1 and, together with the combustion products, is vented into the atmosphere through the chimney 3. The surface of the firebox 1 and the cooking deck 2 are gradually heated. With the formation of a regime of sustainable combustion, the thrust intensifies, and the drawer ash drawer 5 must be closed (pushed into the blower 4 as far as it will go).

Поверхность термоэлементов 8, находящаяся в непосредственном контакте с боковой стенкой топливника 1, прогревается, а их внешняя поверхность остается холодной. В соответствии с явлением Зеебека термоэлементы 8, находясь в разнотемпературной среде, преобразуют часть тепловой энергии в электрическую, что проявляется в появлении постоянного напряжения на их выходе. Это напряжение подается на вход преобразователя 9 напряжения. В преобразователе 9 напряжения происходит преобразование постоянного напряжения в переменное, которое затем с его выхода подается на вход порогового устройства 10. В режиме растопки отопительно-варочной печи или при слабом горении топлива величина напряжения, образуемого на входе порогового устройства 10, оказывается недостаточной для появления напряжения на его выходе. Электровентилятора 11 остаются обесточенными и не составляют нагрузку по отношению к термоэлектричекому генератору 7. По мере увеличения температуры внутри топливника 1 поверхность термоэлементов, контактирующая с боковой поверхностью топливника 1, интенсивно прогревается, и величина электрической энергии на выходе термоэлементов 8 и на выходе преобразователя 9 (соответственно на входе порогового устройства 10) - увеличивается. Пороговое устройство 10 срабатывает, и на его выходе появляется напряжение, которое подается на электровентиляторы 11.The surface of the thermocouples 8, which is in direct contact with the side wall of the firebox 1, warms up, and their outer surface remains cold. In accordance with the Seebeck phenomenon, thermocouples 8, being in a different-temperature medium, convert part of the thermal energy into electrical energy, which manifests itself in the appearance of a constant voltage at their output. This voltage is supplied to the input of the voltage Converter 9. In the voltage converter 9, the DC voltage is converted to alternating voltage, which is then fed from its output to the input of the threshold device 10. In the mode of kindling of a heating and cooking stove or when the fuel burns poorly, the voltage generated at the input of the threshold device 10 is insufficient for voltage to appear at his exit. The electric fans 11 remain de-energized and do not constitute a load with respect to the thermoelectric generator 7. As the temperature inside the firebox 1 increases, the surface of the thermocouples in contact with the side surface of the firebox 1 intensely warms up, and the amount of electric energy at the output of the thermocouples 8 and at the output of the converter 9 (respectively at the input of the threshold device 10) - increases. The threshold device 10 is triggered, and a voltage appears on its output, which is supplied to the electric fans 11.

Электровентиляторы 11 выполняют три функции: во-первых, обдувая внешнюю поверхность термоэлементов 8 термоэлектрического генератора 7, они их охлаждают, обеспечивая разность температур между внутренней поверхностью термоэлементов (контактирующих с боковой стороной топливника 1) и их внешней поверхностью, во-вторых, прогретый воздух с внешней стороны термоэлементов 8 через воздуховод 12 подается в поддувало 4, откуда он поступает в топливник 1, экономя тепловую энергию на прогрев, а, в-третьих, электровентиляторы 11 создают искусственную тягу, обеспечивая стабильные благоприятные условия для горения топлива.Electric fans 11 perform three functions: firstly, by blowing the outer surface of thermoelements 8 of thermoelectric generator 7, they cool them, providing a temperature difference between the inner surface of thermoelements (in contact with the side of the firebox 1) and their outer surface, and secondly, heated air with the outer side of the thermocouples 8 through the duct 12 is fed into the blower 4, from where it enters the firebox 1, saving heat energy for heating, and, thirdly, the electric fans 11 create artificial traction providing stable favorable conditions for fuel combustion.

В дальнейшем ручная регулировка режимом горения осуществляется с помощью клапана 6 тонкой регулировки, который позволяет менять соотношение производительностей естественной и искусственной тяги.Subsequently, manual adjustment by the combustion mode is carried out using the fine adjustment valve 6, which allows you to change the ratio of the performance of natural and artificial traction.

Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет:Thus, the claimed utility model allows:

1. Улучшить условия горения топлива, что проявляется в экономии топлива, улучшении состава продуктов сгорания и исключении задымления отапливаемого помещения.1. Improve the combustion conditions of the fuel, which is manifested in fuel economy, improving the composition of the combustion products and eliminating smoke in the heated room.

2. Повысить эффективность работы отопительно-варочной печи за счет подачи в зону горения подогретого воздуха.2. To increase the efficiency of the heating and cooking stove by supplying heated air to the combustion zone.

3. Снизить высоту дымохода за счет использования искусственной тяги.3. Reduce the height of the chimney through the use of artificial traction.

4. Стабилизировать работу термоэлектрического генератора за счет подключения электровентиляторов только при достаточном прогреве топливника, а также продлить срок службы термоэлементов.4. To stabilize the operation of the thermoelectric generator by connecting electric fans only with sufficient heating of the firebox, as well as to extend the life of thermocouples.

Claims

A heating and cooking stove containing a firebox with a cooking floor and a chimney located in its upper part, and under it a blower with a retractable ash box inside it with a fine adjustment valve located under it, behind the side walls there is a thermoelectric generator including thermocouples, a voltage converter and electric fans, characterized in that it is additionally equipped with an air duct connecting the electric fans with the blower, and the thermoelectric generator with a threshold device, electric ctrically connected to the output of the voltage converter and electric fans.