阅读说明：本技术 用于在釜式烤架中使用粒化燃料的系统和方法 (System and method for using granulated fuel in a kettle grill ) 是由 约瑟夫·普鲁特 杰弗里·布罗德里克 凯尔·阿斯尼斯 布兰登·威尔斯 于 2019-06-20 设计创作，主要内容包括：公开了一种粒化燃料输送和燃烧系统的示例性实施例。某些实施例被构造成可拆卸地安装到诸如但不限于韦伯<Image he="75" wi="283" file="DDA0002100753370000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>木炭烤架之类的釜式烤架的外部。当安装到釜式烤架上时,燃烧室位于釜的外部,并通过且穿过釜中的至少一个风门端口将热能和烟气送往釜的内部。以这种方式,该解决方案的实施例不需要为了让釜式烤架使用粒化燃料源而对釜式烤架进行大的改动(如果要改动的话)。实施例也可以包括温度回路控制和/或构造成设置在烤架的釜内的热能和烟气分配板。(Exemplary embodiments of a granulated fuel delivery and combustion system are disclosed. Certain embodiments are configured to be removably mounted to a device such as, but not limited to, a weber An exterior of a kettle grill such as a charcoal grill. When mounted on the kettle grill, the combustion chamber is located outside of the kettle and delivers heat and flue gases to the interior of the kettle through and through at least one damper port in the kettle. In this way, embodiments of the solution do not require major modifications (if any) to the kettle grill in order for the kettle grill to use a pelletized fuel source. Embodiments may also include temperature loop control and/or thermal energy and heat energy configured to be disposed within the kettle of the grillA flue gas distribution plate.)

用于在釜式烤架中使用粒化燃料的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2018年9月11日提交的名称为“用于在釜式烤架中使用粒化燃料的系统和方法”、申请号为62/729,751的美国临时申请的优先权。

技术领域

本发明涉及户外烧烤和烟气解决方案，更具体地，涉及一种使得能够在设计为使用木炭的釜式烤架中使用粒化燃料的新颖的系统。

背景技术

有利地，用木质燃料源烧烤或烟熏食物赋予了食物理想的风味。因此，用粒化木质燃料源而非气体燃料源或木炭块燃料源烹饪，在过去二十年中受到户外烧烤爱好者的欢迎。然而，与其他烧烤系统相比，设计成用于与粒状木质燃料一起使用的户外烧烤和烟熏系统相对昂贵，并且仅限于使用粒化燃料。相比之下，设计成用于与木炭块燃料源一起使用的釜式烤架，例如本领域熟知的典型韦伯烤架，则相对便宜且普遍存在。可以想象，釜式烤架的所有者可能希望可以选择在其烤架中使用粒化燃料源代替木炭块。

因此，本领域需要一种在釜式木炭烤架中使用粒化燃料的系统和方法。更具体地说，本领域需要这样一种系统：其构造成可拆卸地附接到釜式烤架，使得釜式烤架可以根据用户的选择与木炭块燃料源或与粒化燃料源一起使用。

发明内容

公开了粒化燃料输送和燃烧系统的示例性实施例。某些实施例被构造成可拆卸地安装到诸如但不限于韦伯木炭烤架之类的釜式烤架的外部。当安装在釜式烤架上时，燃烧室位于釜的外部，并且燃烧室通过釜中的至少一个风门端口向釜的内部输送热能和烟气。以此方式，本解决方案的实施例不需要为了让釜式烤架使用粒化燃料源而对釜式烤架进行大的改动(如果要改动的话)。实施例也可以包括温度回路控制和/或构造成设置在烤架的釜内的热能和烟气分配板。

根据本解决方案的粒化燃料输送和燃烧系统的示例性实施例包括：1)构造成用于粒化燃料的燃烧的燃烧室；2)与燃烧室连通并且可操作为以受控速率输送粒化燃料至燃烧室的粒化燃料输送子系统；3)与燃烧室连通、从而可操作为点燃燃烧室中的粒化燃料的加热元件；4)构造成储存粒化燃料并将粒化燃料输送到粒化燃料输送子系统的料斗；5)用于将粒化燃料输送和燃烧系统可释放地配合到烤架釜的外部的附接机构；6)与燃烧室连通的烟道部件，其中，烟道部件构造成在粒化燃料输送和燃烧系统与烤架釜配合时与烤架釜底部中的至少一个风门孔接合；7)与电子控制器电连通的温度传感器，电子控制器构造成改变通过粒化燃料输送子系统输送粒化燃料的速率；8)烟气和热能分配板，其构造成驻留在烤架釜的内部，其中，当烟气和热能分配板放置在烤架釜的内部时，在烟气和热能分配板和烟道部件下方限定出空间；以及9)可调节的脚部件，其构造成调节系统的高度。具体地，关于示例性实施例的烟气和热能分配板，其可以包括但不限于包括下述中的一者或多者：用于稳定的脚部件，倾斜的底部表面和位于倾斜的底部表面的下端处的副产物排放件(副产物排放件可以构造成与烤架釜的底部中的至少一个风门孔接合以排出烹饪过程的副产物)，以及具有一系列定位成用于从烟气和热能分配板下方的空间中分配烟气的狭缝或端口的边缘。

在根据本解决方案的粒化燃料输送和燃烧系统的另一个示例性实施例中，该系统包括用于储存粒化燃料的装置，用于点燃和燃烧粒化燃料的装置，用于以受控速率将粒化燃料从用于储存粒化燃料的装置输送至用于点燃和燃烧粒化燃料的装置的装置，用于将系统可释放地配合到烤架釜外部的装置，以及用于将系统与烤架釜底部中的至少一个风门孔相接合以使得由用于点火和燃烧的装置产生的热能和烟气散发到烤架釜中的装置。示例性实施例可以进一步包括用于基于温度测量来改变粒化燃料输送速率的装置，这种装置可选地包括比例-积分-微分控制算法。用于输送粒化燃料的装置可以包括螺旋推运器、皮带、搅拌器等。示例性实施例可以进一步包括用于在烤架釜的内部限定用于接收由系统产生的热能和烟气的空间的装置，这种装置可以包括但不限于包括：至少一个用于稳定的脚部件，用于捕获烹饪副产物的装置和用于从烤架釜排出副产物的装置，以及定位成用于从上述空间分配烟气的多个狭缝。用于从烤架釜排出副产物的装置可以与烤架釜的底部中的至少一个风门孔相接合。示例性实施例还可以包括用于调节系统的高度的装置。

附图说明

图1示出了根据本解决方案的粒化燃料输送和燃烧系统的示例性实施例，该粒化燃料输送和燃烧系统示出为安装在釜式木炭烤架上；

图2是图1中所示的示例性实施例的顶侧视图，其中，颗粒储存料斗是打开的；

图3是图1中所示的示例性实施例的顶侧视图，其中可以看到烟气和热能分配板在釜式烤架内安装在烹饪炉篦下方；

图4是图1中所示的示例性实施例的附加视图，示出的釜式烤架用虚线透明地描绘；

图5是图1中所示的示例性实施例的另一顶侧视图，其中，图4中示出的炉篦以及烟气和热能分配板已经移除以露出釜式烤架的内底部；

图6是图1的粒化燃料输送和燃烧系统的示例性实施例的右侧立体图，该系统示出为与釜式木炭烤架分开；

图7是图6的图示的附加视图，示出为用虚线透明地描绘粒化燃料输送和燃烧系统的部分以露出系统的内部部件；

图8是图3的图示中可见的烟气和热能分配板的俯视图。

图9是图3的图示中可见的烟气和热能分配板的底侧视图；以及

图10是图3的图示中可见的烟气和热能分配板的侧视图。

具体实施方式

本发明的各种实施例、方面和特征包括一种在釜式烤架(例如设计成与木炭块燃料一起使用的韦伯烤架)中使用粒化燃料(例如，木质颗粒)的系统和方法。如本领域中普通技术人员能够理解和认识到的，釜式烤架设计成用于与木炭一起使用。当按预期使用时，将木炭放入烤架的釜中并点燃。烹饪炉篦悬置在木炭的顶部上方。由木炭产生的热能朝炉篦向上辐射并烹饪放置在其上的任何食品。为了控制温度和燃烧速率，釜式木炭烤架通常包括稍微粗糙的手动风门式控制件。一些釜式烤架包括风门，风门位于配合至下部釜且在其上方的盖子的顶部。然而，其他釜式烤架，诸如通常所说的韦伯烤架，在釜的底部处包括风门(通常除了釜的盖上的风门之外)，从而提供用于控制直接到达木炭以及穿过木炭的风的装置。

本领域普通技术人员将理解，作为燃料源的木质颗粒不能简单地代替木炭在釜式烤架的底部进行堆积。木质颗粒燃料源要求受控地输送木质颗粒，以便高效地燃烧木质颗粒并管理热能产生和烟气产生。有利地，该解决方案的实施例被构造成可拆卸地集成到在釜的底部处具有风门的釜式烤架。如根据附图和以下描述能够更好地理解的，利用至少一个风门孔(在典型韦伯烤架中通常具有三个风门孔)传递来自有利地位于釜的外部及下方的燃烧室的热能(即，热)和烟气。

图1示出了根据该解决方案的粒化燃料输送和燃烧系统100的示例性实施例，其示出为安装在釜式木炭烤架200上。如从图1的图示中可以理解的，粒化燃料输送和燃烧系统100与烤架200的釜210并置，使得系统100位于釜210的下方及侧面。粒化燃料输送和燃烧系统100可以经由可调节的钩114可拆卸地配合至釜210，其中钩114构造成接合釜210的唇缘。为了适应高度可能不同的不同釜式炉篦，粒化燃料输送和燃烧系统100也可以包括脚部118，该脚部118经由诸如示例性机构110之类的调节机构能够(相对于地面)竖向地和/或水平地调节。

从随后的附图中将变得更加明显，粒化燃料输送和燃烧系统100可以经由釜210的底部中的一个或多个风门端口将热能和烟气输送到釜210的内部。可以想象，在其相应的釜的底部中不包括风门端口的釜式烤架可以改型为包括适于接收并接合粒化燃料输送和燃烧系统100的一个或多个端口，如此，应当理解的是，粒化燃料输送和燃烧系统100的各实施例不限于与那些特定品牌或类型的在釜的底部中具有手动风门端口的釜式烤架相集成。

回到图1，如通过阅览下面附图和相关描述将变得更清楚的，温度反馈回路包括可以放置在烤架200的烹饪炉篦300(在图1中未示出)上的传感器104(在图1中未示出)。此外，尽管在本公开中示出和描述的示例性实施例包括单个温度传感器，但可以想象的是，本解决方案的实施例可利用来自定位在多个位置中的多个温度传感器的温度传感器反馈。

如使用粒化燃料进行烧烤/烟熏的领域的普通技术人员所理解的，温度传感器向控制器102提供反馈，控制器102又控制包括马达驱动螺旋推运器或其他颗粒输送机构的粒化燃料输送子系统的致动。通过控制向燃烧室的颗粒输送的速度，控制器可使得烹饪温度保持在期望的温度设定。由用户决定的温度设定根据温度传感器信号通知控制器改变风扇和螺旋推运器马达的速度。控制器可利用比例-积分-微分(PID)控制算法，这是工艺控制领域中的普通技术人员将理解的。螺旋推运器马达使螺旋推运器旋转，螺旋推运器起到将木质颗粒从料斗106输送至燃烧室(在图1中未示出)的作用。与燃烧室连通的加热元件使燃烧室中的木质颗粒被点燃。如从以下附图中将更好理解地，在燃烧室中燃烧的木质颗粒产生热和烟气，所述热和烟气通过构造成与烤架釜的底部中的至少一个风门孔接合的烟道部件被传输。

有利地，当不使用时，本解决方案的实施例可以从釜式烤架200拆除。具体地参照示例性粒化燃料系统100，高度调节机构110使得能够在系统100附接至烤架200时，降低系统100的脚部118以使其与地面接触并稳定烤架200。此外，一对可释放钩114构造并定位成使系统100从烤架釜210的唇缘悬伸，如之前描述的。通过在系统100配合至烤架釜210时旋紧钩114以及降低脚部118以接触地面，整个烤架200与系统100的组合可以被稳定防止倾斜。本领域技术人员也会想到用于附接和稳定的其他装置，如此，本文中公开的解决方案的范围不以任何方式受到所示出的特定附接和拆卸装置的限制。

图2是图1中所示的示例性实施例100的顶侧视图，其中颗粒储存料斗106是打开的。如能够从图2的图示中理解的，料斗106可被填充木质颗粒，诸如但不限于橡木颗粒、苹果木颗粒等。在图2的图示中，没有粒化燃料被描绘为储存在料斗106中，即，出于图示的目的，料斗106是空的。

粒化燃料可以以受控的速率或变化的速率从料斗106经由马达驱动的螺旋推运器(图2中未示出)输送到燃烧室(图2中未示出)。根据随后的附图及其相关描述，示例性料斗106的形状和性质以及其与粒化燃料输送子系统的相互作用将变得更加明显。

在本公开中提供的粒化燃料输送和燃烧系统100的示例性实施例中，料斗106是单个大型料斗，但也可以想到的是本解决方案的其他实施例可以包括多个料斗或者再分为多个隔室的单个料斗。对于这种实施例，多种不同的粒化燃料可以同时储存在系统中，由此减少了为了使用不同类型的粒化燃料而从料斗中移除一种粒化燃料的需要。也能够想象的是，本解决方案的利用多个料斗或再分为多个隔室的单个料斗的实施例可以构造成向燃烧室输送按比例供给的多种粒化燃料以定制由来自多种燃料的烟雾产生的风味特征。对于这样的实施例，控制器可以构造成控制粒化燃料输送子系统，该子系统由多个螺旋推运器或者替代性地由进给单个螺旋推运器的多个“滑槽”的各开口组成。

图3是图1中所示的示例性实施例100的顶侧视图，其中，可以看到烟气和热能分配板300在釜式烤架200的釜210内安装在烹饪炉篦220下方。将结合对图3的说明来描述的图4用虚线透明地描绘了釜式烤架的釜210，使得能够更好地理解烟气和热能分配板300的定位和目的。将参照图8至图10示出和描述烟气和热能分配板300的细节。

回到图3和图4，烟气和热能分配板300可以构造成座置在釜210内，使得空间303限定在釜210内并且位于烟气和热能分配板300的下方。系统100可以将烟气和热能输送到空间303内。进而，板300可接收输送到空间303中的热能，并将所述热能经由传导和辐射均匀地向上分配至烤架200的烹饪表面，如热力学领域的普通技术人员所能理解的。有利地，由系统100燃烧粒化燃料产生的烟气也可以汇聚在空间303中，随后，经由烟气分配唇缘320被均匀地向上分配至烹饪表面，烟气分配唇缘320可包括多个狭缝或端口，烟气可通过所述狭缝或端口升起并离开空间303。

图5是图1中所示的示例性实施例的另一顶侧视图，其中在图3和图4的附图中示出的烧烤炉篦220以及烟气和热能分配板300已经被移除以露出釜式烤架200的釜210的内底部。如能够从图示中看到的，烟道部件108(如将参照图6至图7更详细描述的)在系统100机械地配合至烤架200时与釜210的底部中的风门端口机械地配合并穿过该风门端口。正是通过烟道部件108将热能和烟气输送到图4中描绘的空间303中。本解决方案的实施例的有利之处在于，粒化燃料可以在位于釜210的外部的燃烧室中燃烧，然后通过风门端口被输送到釜210中。

图6是图1的粒化燃料输送和燃烧系统100的示例性实施例的右侧立体图，示出为从釜式木炭烤架200上拆下。系统100的本体112可以被弯曲以适应釜式烤架200(在图6中未示出)中的釜的外部形状，并且如以上所描述的，利用可以通过紧固机构116被松开或紧固的一对钩114来将系统100可拆卸地固定至烤架釜210。可以经由脚部调节机构110来使脚部118上升或下降，并且在一些实施例中，脚部118可以操作为沿非竖直方向调节系统100。在燃烧室120(见图7)中燃烧的诸如木质颗粒之类的粒化燃料可以产生热能和烟气，所述热能和烟气经由烟道部件108离开燃烧室并进入限定在板300(见前面的图4)下方的空间303。如前所述，烟道部件108可以构造成与烤架200的釜210中的风门端口配合并穿过该风门端口。

图7是图6的图示的附加视图，示出为粒化燃料输送和燃烧系统100的本体112的部分用虚线透明地描绘以露出系统100的内部部件。如能够由本领域普通技术人员阅览图7的图示而清楚地理解的，料斗106构造成储存粒化燃料并允许燃料通过位于料斗106的下端处的开口107依靠重力进给。可以想象的是，解决方案的实施例也可包括机械致动的、或在替代性实施例中手动地致动的搅拌器以移开会变得暂存在开口107中的任何粒化燃料。粒化燃料可通过开口107输送到粒化燃料输送子系统中，该粒化燃料输送子系统包括构造成用于粒化燃料的物料处理的螺旋推运器135或等效部件。螺旋推运器可以由电动马达130驱动，该电动马达130可取决于实施例而被通以120V交流电源或其他电源。粒化燃料输送子系统也可包括电动风扇(在图7中未示出)，以将氧气送入燃烧室120中。如前所述，马达和风扇，如果存在的话，可以由控制器102控制以使得螺旋推运器和风扇的相应的速度可被改变，以精确地控制从粒化燃料的燃烧中产生的热能和烟气。

粒化燃料输送子系统还可以包括与燃烧室120连通的加热元件140。如本领域普通技术人员将理解的，加热元件140引起燃烧室120中的粒化燃料的点燃。一旦粒化燃料被点燃，由燃烧室120中的粒化燃料的燃烧产生的热能便可足以在后续燃料通过螺旋推运器135输送到燃烧室120中时将其点燃和燃烧。

图8是图3中所示的烟气和热能分配板300的俯视图。类似地，图9是图3中可见的烟气和热能分配板300的底侧视图，图10是其侧视图。将参照图8至图10的图示描述烟气和热能分配板300的示例性实施例。

如前所述，可以将烟气和热能分配板300的尺寸设定成使其能够坐落在烤架釜210的内部，位于烹饪炉篦220或其他烹饪表面的下方且在釜210的底部的上方，因而形成空间303。从燃烧室120发出的热能在位于烟道部件108上方的热分配区域315处接触烟气和热能分配板300的下表面。热能可以从分配区域315穿过板传导并朝向烹饪炉篦220向上辐射。

脚部件310可以定位和构造成“堵塞”烤架釜210的底部中未使用的风门孔。脚部件310还可以在烤架釜210内插入到位时稳定板300，由此防止烟气和热能分配板300倾斜或移位。此外，烟气和热能分配板300的内表面325可朝向副产物排放件306倾斜，其中副产物排放件306定位成收集任何滴下物或烧烤副产物并将其通过排放脚部305引导至烤架釜210外部的集污盆(未示出)。与前述烟道部件108类似，排水脚部305可定位成与烤架200的釜210中的风门孔配合。

热能和烟气分配板300还可以包括烟气分配唇缘320。有利地，从外部燃烧室120发出的烟气可以在分配区域315处撞击板300的下侧并且朝向烟气分配唇缘320向外辐射。随后，烟气可以向上传送并通过烟气分配唇缘320中的各端口与放置在烹饪炉篦上的食物接触。以这种方式，通过用粒化木质燃料源产生烟气，本解决方案的实施例可以用于在釜式木炭烤架200中“烟熏”食物。

已经使用作为示例提供的、并非意在限制本公开的范围的实施例的详细说明，描述了根据本解决方案的粒化燃料输送和燃烧系统。所描述的实施例包括不同特征，并非所有特征在根据本解决方案的粒化燃料输送和燃烧系统的所有实施例中都是需要的。本解决方案的一些实施例仅利用这些特征中的一些特征或这些特征的可能的组合。本领域技术人员会想到所描述的本解决方案实施例的变型以及包括所描述的实施例中提及的特征的不同组合的本解决方案实施例。

本领域技术人员将理解，根据本解决方案的粒化燃料输送和燃烧系统不受上文特别示出和描述的内容限制。相反，根据本解决方案的粒化燃料输送和燃烧系统的范围由所附权利要求限定。