Устройство зажигания и контроля горения

Устройство зажигания и контроля горения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП И АН-ИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

< 729417

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.03.76 (21) 2328739/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.2

F 23 Q 5/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 53.084.

876 (088 8) Опубликовано 25.04.80. Бюллетень №! 5

Дата опубликования описания 05.05.80 (72) Авторы изобретения

P.-Э. П. Бурнусузов, В. А. Волков и В. Ф. Шибанов

Донецкое научно-производственное объединение по разработке и выпуску газовой аппаратуры «Газоаппарат» (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЗАЖИГАНИЯ И КОНТРОЛЯ ГОРЕНИЯ

Изобретение предназначено для обеспечения безопасности бытовой и коммунальной газовой аппаратуры, но может быть применено и в промышленности при автоматизации процессов дистанционного воспламенения газовоздушной смеси и контроле горения ее на выходе горелок широкого назначения.

Известно устройство зажигания и контроля горения, использующее взаимосвязанные системы обнаружения и восстановления пламени для автоматического воздействия на запальные электроды горелки в зависимости ог состояния степени ионизации воздушного промежутка между горелкой и контрольным электродом, установленным в зоне открытого пламени (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, содержащее блок питания, блок коммутации, электромагнитный запорный орган на линии подачи газа с целью управления, автогенераторную систему обнаружения и восстановления пламени с ограничительным резистором и первичной обмоткой индукционной катушки 12).

Целью изобретения является повышение безопасности устройства.

Это достигается тем, что устройство снабжено интегратором из последовательно соединенных диода в направлении проводимости выпрямителя блока питания, резистора и конденсатора, подключенных параллельно первичной обмотке индукционной катушки, а точка соединения резистора и конденсатора подключена к цепи управления электромагнитного запорного органа.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема (стрелкой отмечено место и направление подачи магистрального газа).

Напряжение блока питания (на чертеже не показан) промышленной частоты прикладывается к входным зажимам проводников

1 и 2. В разрыв любого, например 1 проводника, вмонтировано последовательное соединение нормально-замкнутой 3 и разомкнутой 4 кнопок, образующих с однополупериод ным выпрямителем на полупроводниковом диоде 5, ограничительным резистором 6, функциональным конденсатором 7 и первичной обмоткой 8 индукционной катушки 9 не729417

46

Составные-элементы времязадающего релаксационного интегратора командных посылок функционального конденсатора 7 выступают в качестве ограничителя временной разветвленный контур зарядной цепи функционального конденсатора 7.

Гальванически развязанная вторичная обмотка 10 индукционной катушки 9 последовательно соединена а разделительным конденсатором 11, другой вывод которого электрически объединен с трубопроводом 12 на линии подачи газа к горелке 13.

Механическое соединение трубопровода

12 с горелкой 13 предполагает наличие электрического контакта и надежного заземления 14. Границей раздела между входным патрубком 15 трубопровода 12 и горелкой 13 является электромагнитный запорный орган 16.

Обмотка 17 возбуждения соленоида электромагнитного запорного органа 16 последовательно соединена с обмоткой возбуждения блокировочного реле 18. Свободные выводы обмотки 17 и обмотки реле 18 соответственНо присоединены к выводам сглаживающего конденсатора 19, помещенного в диагональ между зажимами попарно соединенных ветвей катода диода 5 с проводником 2 источника питающей сети и ограничительного резистора 6 с общим для проводника 2 выводом первичной обмотки 8 индукционной катушки 9.

Параллельно обмотке блокировочного реле 18, нормально открытые контакты 20, которого шунтируют цепь разомкнутой кнопки 4, помещен тиристор 21 чувствительного элемента деблоки ровки газоэлектроснабжения. Ориентация тиристора 21 относительно проводника 2 выполнена так, что анод тиристора 21 соединен с узлом соединения обмоток 17 и 18.

Образование автогенераторной системы обнаружения и восстановления пламени достигается на базе указанных элементов зарядной цепи функционального конденсатора 7 путем использования резистора 22, взаимоувязанного гальванической связью тиристорного коммутатора 23 и запального электрода 24 в цепи искрообразования вторичной обмотки 10 индукционной катушки 9.

Объединение катода тиристорного коммутатора 23 с нижним выводом первичной обмотки 8, индукционной катушки 9 (проводник 2) предполагает соединение управляющего электрода 25, тиристора 23 с узлом соединения резисторов 26,27, где для повышения защитных свойств входа и температурной стабильности коммутатора резистор 26 шунтирует управляющий переход, тогда как резистор 27 через переключающийся элемент типа неоновой лампы 28 примыкает к узлу реогтатно-емкостной времязадающей цепи резистора 29 и конденсатора

30, а также резистора 22. продолжительности процесс а искрообразования системы восстановления пламени. Представляя собой смешанное соединение из двух участков последовательно параллельной ветви, каждый из них соответственно подключен к выводам первичной обмотки 8 индукционной катушки 9 со стороны узлов соединения ее с функциональным конденсатором 7 и общего привода 2. Первый, т.е. последовательный участок образован полупроводниковым диодом 31 и резистором 32, причем полярность диода 31 однозначно выбирается в направлении проводимости диода

5 (анод диода 31 присоединен к узлу конденсатора 7 и обмотки 8).

Участок параллельных ветвей релаксационного генератора примыкает к резистору

32 и образован двумя цепями, где одна, например, неоновая лампа 33 последовательно соединена с резистором 34 канала управления чувствительного элемента деблокировки газоэлектроснабжения по промежутку управляющий электрод 35 — катод тиристора

21, тогда как другая образована накопительным конденсатором 36.

Исключая установку искрового запальника 24, одновременно выступающего в качестве датчика наличия пламени и расположенного в непосредственной близости от газовой горелки 13, а также обмотку !7 возбуждения соленоида, размегценную с целью упрощения кинематических звеньев вблизи запорного органа 16 подачи газа, расположение других комплектующих элементов принципиальной электрической схемы устройства относительно друг другу практически не ограничено и в каждом конкретном случае может выбираться исходя из соображений удобства проведения профилактических работ, допустимых температур в местах предполагаемого встраивания, конструктивной целесообразности и т.п.

Вкл юче ние устройства в действ ие достигается кратковременным замыканием кнопки управления 4. Выпрямленное диодом 5 и частично сглаженное фильтрующим конденсатором 19 постоянное напряжение положительной полярности прикладывается к времязадающим элементам 29 — 30 тиристорного коммутатора 23 зарядной цепи 6 — 8 функционального конденсатора 7 автогенераторной системы обнаружения и восстановления пламени, а также узлами последовательно соединенных обмоток 17 и 18 возбуждения соленоида электромагнитного запорного органа 16 и блокировочного реле.

Результатом последующего срабатывания запорного органа 16 является подключение питающего трубопровода 12 горелки !3 к входному патрубку 15 магистрального газа, тогда как замыкание контактов 20 реле

18 осуществляет с амобл о ки ровку эл ектроснабжения, определяя при этом продолжительность пускового (принудительно-замкнутого) состояния кнопки 4.

729417

Таким образом, открытое положение запорного органа 16 находится в непосредственной зависимости от электроснабжения устройства, нарушение которого,с одной стороны, искусственно выбирается оператором посредством нажатия .кнопки отключения 3 исходя из условий объективной продолжительности работы горелки 13, а с другой стороны, автоматически нормируется времязадающей цепочкой резистора 32 и конденсатора 36 релаксационного интегратора неоновой лампы 33 благодаря управляющему воздействию на тиристор 21 деблокировки реле

18 при накоплении безуспешных попыток восстановить горение.

Появление положительного напряжения на выходе выпрямителя 5 сопровождается протеканием зарядного тока в цепи функционального и времязадающего конденсаторов

7 и 30. Если постоянная времени конденсатора 7 исчисляется долями секунды, то значение постоянной заряда конденсатора выбирается на один порядок больше(значение номинала резистора 29 устанавливается в пределах 15 — 20 мОм) . Накопление электростатической энергии в конденсаторе 7 предполагает более раннее становление анодного напряжения на силовых электродах тиристора 23 по сравнению с установившимися критическими значениями напряжения на обкладках конденсатора 30, когда оно достигает величины зажигания неоновой лампы 28.

Разряд конденсатора 30 через зажженную лампу 28 и резистор 27 на управляющий электрод 25 тиристора 23 приводит к лавинообразному открыванию последнего (состояние близкое к короткому замыканию) и характеризуется интенсивным разрядом ранее заряженного функционального конде нс атора 7 на инду ктив ность первично Й обмотки 8 индукционной катушки. Возникновению апериодического колебательного процесса препятствует четырехслойная структура тиристора 23 (смена полярности на электродах анод-катод приводит к его закрытию).

Однако, принимая во внимание коэффициент трансформации индукционной катушки 9 и незначительный импеданс первичной обмотки 8, действующее значение искрозапального напряжения на выходе вторичной обмотки 10. достигает значений 25 — 30кВ, что оказывается достаточным для гарантированного пробоя воздушного промежутка (4 — 6 мм) между электродом искрового запальника 24 и горелкой 13.

Ограничение допустимой величины тока выпрямителя 5 в момент открытого состояния тиристора 23 дополнительно осуществляется резистором 6. Описанная последовательность процесса искрообразования системы восстановления пламени автоматически возобновляется с частотой 0,5 в 1,5 Гц и при отдельных условиях аварийного характера может продолжаться в течение фиксированЬ ного интервала, установленного релаксационным интегратором, истечение которого приводит к автоматическому отключению устройства от питающих цепей газо- и электроснабжения. Повторное включение устройства возможно при очередном начатии кнопки 4.

Работа релаксационного интегратора базируется на порционном накоплении электростатической энергии между обкладками времязадающего конденсатора 36 в резуль отате периодического суммирования зарядных посылок функционального конденсатора 7. Такое накопление становится возможным благодаря тому, что любому искрообразованию на электроде запальника 24 однозначно соответствует подготовительная

13 стадия, заключающаяся в появлении экспоненциально падающего броска зарядного тока цепей у функционального и времязадающего конденсаторов 7 и 36. Абсолютные величины этих посылок преимущественно onpegg деляются соотношением номинала резистора 32 и реактивного сопротивления обмотки

8. Диод 31 предотвращает возможность самопроизвольного разряда конденсатора 36 на сопротивление первичной обмотки 8 индукционной катушки 9 в период прохожде ния паузы между смежными посылками командных импульсов. Ступенчатое повышение напряжения на конденсаторе 36 продолжается до зажигания неоновой лампы 33. Разрядный ток конденсатора 36 в неразветвлензз ной цепи проводящей лампы 33, резистора 34 и управляющего электрода 35 переключает тиристор 21 в открытое состояние.

Это приводит к шунтированию обмотки возбуждения реле 18, что сопровождается размыканием блокировочных контактов 20. з Питание обмотки соленоида 17 электромагнитного запорного органа 16 и других элементов устройства автоматически прекрашается, поэтому горелка 13 отключается от газовых коммуникаций патрубка 15.

Фактическое воспламенение газовоздушной смеси происходит на первом-втором искрообразовании и, если горение не наблюдается, то это свидетельствует о наличии объективных причин, а именно об отсутствии магистрального газа, черезмерном загряз т ненни огневых отверстий горелки 13 или конструктивных дефектах в цепи искрозапального контура вторичной обмотки 10.

В результате устранения отмеченных причин повторное включение кнопки 4 приводит к ответному воспламенению газовоздушной смеси. Возникновение открытого пламени в зоне расположения электрода искрового запальника 24 мгновенно сопровождается иокизацией указанного промежутка, после чего проводимость участка запальник 24 — гол релка 13 увеличивается более чем в 10 раз.

Готовность системы обнаружейия пламени определяется этим моментом, так как автоматическое шунтирование конденсатора 30

729417

Формула изобретения

Составители В. Сафонов

Редактор Jl. Народная Техред К. нуфрич 1(орректор й. Стен

Заказ 1240/33 Тираж 619 Подяисиое

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПП П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 сопротивлением обратной связи последовательно соединенной цепи резистора 22 и ионизированного участка горелки 13 (исчисляется 4 — 10мОм) стабилизирует уровень напряжения на конденсаторе 30 ниже значения зажигания лампы 28.

Система восстановления пламени автоматически переходит в дежурный режим, искрообразование на запальнике 24 прекращается. Такое состояние не является устойчивым и продолжается до тех пор, пока существует горение. Достаточно пламени погаснуть, как система восстановления пламени автоматически возобновляет искрообразование и, воспламеняя газ, отключается до поступления новой информации о состоянии горения.

Использование зарядных посылок функционального конденсатора для регистрации временной продолжительности работы искроконденсаторной системы зажигания способствует значительному расширению области применения изобретения, дает возможность максимально сочетать высокие показатели надежности, низкой стоимости и веса искроконденсаторных систем зажигания с реализацией новых качеств эксплуатационной безопасности по горению.

Устройство зажигания и контроля горения газа, содержащее блок питания, блок коммутации, электромагнитный запорный орган на линии подачи газа с целью управления, автогенераторную систему обнаружения и восстановления пламени с ограничительным резистором и первичной обмоткой индукционной катушки, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности, оно

1в снабжено интегратором из последовательно соединенных диода в направлении проводимости выпрямителя блока питания, резистора и конденсатора, подключенных параллельно первичной обмотке индукционной катушки, а точка соединения резистора и кон15 денсатора подключена к цепи управления электромагнитного запорного органа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3632285, кл. 431 — 264, 1969.

2. Патент США № 3520645, кл. 431 — 78, !968.