Устройство обнаружения и восстановления пламени

 

еатвнтио-техничесиуеВ бяблееатвиа МЬА

Союз Советских

Социалмстммеских

Республнк ())) 657220 (6!) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 04.03.76 (2!) 2330234/28-28 (5!) М. Кл с присоединением заявки №

F 23 Q. Э/00

Государственный комитет

СССР оо девам нзооретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.79Бюллетень № 14 (53) УДК 683.882..7(088.8) Дата опубликования описания 18.04.7 (72) Авторы изобретения

P. П. Бурнусуэов, В. A.,Âîëêîü н В. Ф. Шибанов,(1онецкое научно-производственное объедннение

Гаэоаппарат (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ОБНАРУлЮНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ПЛАМЕНИ

Изобретение предназначено для обеспе- . чения безопасности бытовой н коммунальной газовой аппаратуры, но может быть применено н в промышленности при автоматизации процессов дистанционного восппа. менення газовоздушнои смеси и контроле 5 горения ее на выходе, включая жидкое топливо горелок широкого назначения.

Известно устройство обнаружения и

\ восстановления пламени, содержащее искрозапальную систему с цепями управле->О ния на переключателях типе неоновых ламп, датчики пламени и пусковые выключатели (1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, высокая. эффективностькоторого заключается в рациональном совмещении функций обнаружения и восстановления пламени применительно к нескольким газовым горелкам.

Устройство содержит искрозапальную систему воспламенения гаэовоздуш ной смеси многогорелочных по гребителей на

2 тнрнсторном коммутаторе зарядной цепи функционального конденсатора, датчики пламени, реостатно-емкостные кепи управ пения искрозапальной системой с переключающимися элементами типа неоновых ламп, включенных между входом нскрозапальной системы, датчиками пламени н пусковым выключателем (2).

Существенным .недостатком известных устройств, базнруюшнхся на ионнэационном принципе обеспечения безопасности (защиты) по горению является отсутствие взаимосвязанной блокировки залитого состояния ионнзационного датчика с операциями принудительного включения искрозапальной системы восстановления пламени. Последнее обстоятельство значительно снижает показатель эксплуатационной безопасности устройства, Белью изобретения является повышение эксплуатационной безопасности.

Бель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено первым делителем на двух сопротивлениях, включенным

657220 параллельно тиристорному коммутатору, зарядными цепочками иэ сопротивления и конденсатора по, числу датчиков пламени, включенными между средней точкой первого делителя -и общей шиной, последовательно соединенными неоновой лампой диодом, первым подвижным контактом пускового выключателя, сопротивлением, включенными между средней точкой каждой цепи заряда искроэапальной системы и щ обшей шиной, диодами по числу реостатно» емкостных цепей, включенными между срецней точкой этих цепей и непоцвижным контактом пускового выключателя, второй поцвижный контакт которого служит цля поцключения к ним цатчиков пламени, и вторым целителем иэ двух сопротивлений, средняя точка которого соединена с управляющим входом тиристорного коммутатора, один конец его подключен к общей шине, а Ю второй — к общей точке переключателей элементов искрозапальной системы, соединенной с землей.

На чертеже представлена принципиальная схема описываемого устройства. И

Стрелкой отмечено место и напрявление. подачи магистрального газа.

Устройство содержит. входные зажимы

1 и 2, однополупериодный выпрямитель на. полупроводниковом диоде 3 и ограничи- Зо тельном, сопротивлении 4> образующий с первичной обмоткой 5 индукционной катушки 6 токовый контур зарядной цепи функционального конденсатора 7 многокана п ной системы воспламенения газовоздушной З> смеси горелок 8-11 посредством электродов искровых запальников 12-15 соот- . ветственно, отделенных от горелок воздушным зазором 4-5 мм и соединенных

/ проводниками 1 6 19 с выводами вторич ных обмоток 20 и 21 индукционной катушки 6. Механические соединения трубопроводов 22-25 на линиях индивидуальной подачи газа к горелкам предполагают наличие соответствующих запорных органов

26-29, а также электрического соединения между ними и входным патрубком питающего газопровода 30, дополнительно соединенного проводником 31 с корпусом газового потребителя (на чертеже условно изображен в виде заземления).

Ионизационные датчики, 32-35 пламе-.

I ни помещены вблизи огневых отверстий (на чертеже не изображены) горелок и

5$ будучи отделенными от последних воздущ ными промежутками соединены проводниками 36-39 с коммутационными цепями пусковых выключателей 40-43. Механическая связь выключателей 40-43 с запорными органами 26-29 выполнена таким образом, что исходному (закрытому) положению газовых горелок соответсч вует размыкание цепей датчиков 32-35 пламени нормально открытыми контакта ми пусковых выключателей, тогда как с другой стороны нормально закрычъ1е контакты пусковых выключателей примыкают к узлу соединения ограничительного сопротивления 4 и первичной обмотки 5 индукционной катушки 6 посредством введения нагрузочных сопротивлений

44-47. Силовые электроды тиристорного . коммутатора 48 и параллельно подключенные к ним реостатно-емкостные цепи пламячувствительного управления на идентичных последовательных ветвях из сопротивлений 49-52 и времязадающих конденсаторов 53-56 помещены между узлами попарного соединения катода диода 3 с конденсатором 7 и сопротивления

4 с нижним выводом первичной обмотки

5 индукционной катуики 6 (проводник 57). количество цепей пламячувствительного управления выбирается в соответствии с численностью ионизационных датчиков органов 26-29, а также удвоенного количества полупроводниковых диодов 58-65 в цепях соединения их с провоцниками

66-69, общих узлов нормально открытых и нормально закрытых контактов пусковых выключателей 40-43. Аноды диодов

58-65 попарно присоединены к собствен-. ным выводам неоновых ламп 70-77, при« четные иэ них цополнительно примыкают к времязадающим конденсаторам 5356 и сопротивлениям 49-52. Свободные выводы неоновых ламп 70, 72, 74 и 76 накоротко соединены проводником 78 с корпусом газового потребителя и через сопротивление 79 присоединяются к управляющему электроду 80 тиристора 48, в свою очередь эащунтированного по цепи управления резистором 81. Правые по схеме выводы неоновых ламп 71, 73, 75 и 77 присоединены к индивидуальным для каждой иэ них узлам соединений накопительных конденсаторов 82-85 с сопротивлениями 86-89, системы аварийного уп1завления тиристорным коммутатором 48. Свободные выводы конденсаторов

82-85 обьединены проводником 57, тогда как сопротивления 86-89 накоротко примыкают к нагрузочному зажиму делителя, образованного последовательным соединением сопротивлений 90 и 91. Развернутая ветвь 90-91 подключена парал657220 лельно силовым зажимам тиристора 48, ! предполагая ориентацию сопротивления 91 к проводнику 57. Образованные таким образом две группы релаксационных генераторов попарно отделены одна от другой полупроводниковыми диодами.

58-65, дополнительно взаимоувязанными с общими для обеих нагруэочными сопротивлениями 44-47 проводниками

66-69., Включение устройства в действие достигается путем механического воздействия на запорные органы 27-29 любой иэ горелок и предполагает предварительное подключение входных зажимов 1 и 2 к источнику переменного напряжения промышленной частоты. Условно разбивая укаэанную операцию на подготовительную и рабочую, рассмотрим процессы подготовительной стадии, пока выбор какой-либо горелки еше пе произведеч.

Выпрямленное диодом 3, постоянное напряжение одновременно прикладывается к зарядным цепям функционального конденсатора 7, времязадаюшим конденсаторам 53-56 и накопительным конденсаторам 82-85. Продолжительность заряда конденсатора 7 через первичную обмотку

5 индукционной катушки 6 и ограничительное сопротивление 4 определяется незначительной величиной постоянной заряда 0,01 с, поэтому, принимая во внимание соиэмеритель высокоомных сопротивлений 49-52 и 86-89, значения которых выбираются в полтора- два раза больше величины сопротивления ионизированного пламенем воздушного промежутка между горелками и датчиками 32-35 пламени, мгновенное становление амплитуд питающего напряжения на силовых зажимах тиристора 48 . сопровождается умере ным накоплением электростатической эне гии на обкладках указанных конденсаторов.

Росс напряжения на обкладках конденсаторов 5,3-56 и 82-85 продолжается до момента установившихся значений граничных величин, которые для конденсаторов 53-56 определяются падением напряжений на нагрузочных сопротивлениях 44-47, в то время как для конденсаторов- 82-85 характеризуется потенциалом падения напряжения на сопротивлении 91.

Исходя иэ принятых значений номиналов сопротивлений 49-52 и 86-89, а также пренебрегая влиянием делителя

90-91 суммарное сопротивление кото рого значительно меньше, можно подсчитать, что стабилизация установившихся значений напряжения на аналогичных одИн другом конденсаторах 53-56 и 82-85 первой и второй групп произойдет через

0,8-1,5 с.

Условием нормального функционирования устройства является согласование величины потенциального барьера между

16 электродами неоновых ламп 71, 73, 75 и 77 подготовительной и рабочей стадии (преимущественно определяется сопротивлением нагрузочных сопротивлений 44-47, соизмеримых с ионизированными участками пламени датчиков 32»35) с критическими значением ., сопротивления ут чки,режима аварийной работы (характеризуется взаимоувязанным выбором номиналов сопротивления делителя 90- 91).

Другими словами, установивши.йся потенциал накопительных конденсаторов 82-85 может превышать или быть меньше запорного потенциала времязадаюших конденсаторов 53-56 на достаточную величину для гарантированного зажигания неоновых ламп 71, 73, 75 и 77 при аварийном снижении зависимого от сопротивле п ч утечки напряжения конденсаторов 53-56 до критической величины. @ Из вышеизложенного следует, что применение разделительных диодов 59, 31, 63 и 65 делителя 90-91 обусловJIeHo необходимостью обобщить всевозможные частные случаи использования

35 неоновых ламп первой и второй группы независимо от степени различия их конкретных характеристик или абсолютной величины напряжения зажигания. Статиы стическое равновесие подготовительных

40 операций продолжается до тех пор, пока не будет осуществлена подача газа из

P горелок. Предположим такой окажйтся горелка 11, поэтому, открывая к ней подачу газа посредством запорного органа 29, одновременно достигает размыкания нормально замкнутого контакта пускового выключателя 40, а также замыкания нормально открытого контакта в цепи проводников 66 и 36 ионизационного датчика 32 пламени. Разрыв шунтируюшего влияния нагрузочного сопротивления

44 снижает ограничение дальнейшего роста напряжения на конденсаторе 53, 55 которое продолжается до момента превы- шения его величины относительно напряжения зажигания неоновой лампы 70, Внутреннее сопротивление лампы 70 резко снижается, и конденсатор 53 формиру»

6572 ет управляющий импульс положительной полярности на электрод 80 тиристора 48.

Следующее за-е@км проводящее состояние тиристора 48 закорачивает полупроводниковый диод 3 на ограничительное сопротив ление 4, и кроме того, вызывает интенсивный разряд функционального конденсатора 7 на индуктивность первичной обмотки 5 индукционной катушки 6. Крутой фронт ударного тока в цепи обмотки 5 1О способствует возникновению высокого напряжения в магнитосвязанных искроэапальных цепях вторичных обмоток 20 и

21. Действующая величина индуктируемого напряжения обмоток 2Ь и 21 достигает

35-40 кВ и является более чем достаточной для безусловного дробоя двойного воздушного промежутка между электродами искровых запальников 12 - 15 и корпусами соответствующих горелок 8-11, Происходит воспламенение газовоздушной смеси открытой горелки 11. Если однако такого воспламенении не произойдет сразу после прохождения первого запального искрения, то работа системы восстановления пламени автоматически возобновится через 0,5-0,8 с (характеризуется постоянной заряда конденсатора 53 через резистор 49, от остаточной величины напряжения на конденсаторе

М

53 при погасании неоновой лампы 70 до значения напряжения ее очередного зажигания), так как шунтирующее влияние откры того тиристора 48 на выпрямитель диода

3 и зарядную цепочку времязадающего конденсатора 53 с,сопротивлением 49 прекращается сразу же после переэаряда (практически мгновенно) функционального конденсатора 7, когда напряжение на сйло вых электродах тиристора 48 меняет йолярность или становится близким йулю.

Возникновение:открытого пламени горелки 11 s зоне расположения электрода датчика 32 пламени сопровождается явно выраженным эффектом иониэации, что экви:валентно увеличению проводимости воз-. душного промежутка на участке между датчиком 32 и горелкой 11. Конденсатор

53 вновь оказы вается зашунтированным, но несколько по другой цепи, как так на этот раз снижение потенциала конденсатора 53 и соответственно примыкающего к нему через диоды 58- и 59 правого электрода неоновой лампы 71 происхо дит в результате гальванической связи датчика 32 пламени с массовым зажимом, проводника 78 через низкоомную цепь сопротивления 79 на управляющий пере

20 8 ход тиристора 48. Искрообразование на электродах искровых запальников 12-15 немедленно прекращатеся, а система восстановления пламени переходит в дежурный режим, когда любому погасанию горелки ll тут же соответствует автоматическое возобновление ее работы.

Аналогичным образом произойдет включение системы восстановления пламени, воспламение газовоздушной смеси и после дуюшее обеспечение бесперебойности горения на других горелках 8-10, открытых в любой очередности или работающих в любом сочетании.. Комплексное .решение вопросов безопасности по горению путем автоматического поджега несгорающего газа возможно благодаря использованию бездействующих до сих пор релаксационных генераторов на неоновых лампах

7l, 73, 75 и 77 системы аварийного управления тиристорным коммутатором

48. Предположим, что, в результате закипания продукта произошло заливание пламени горелки 11, причем поверхност ное сопротивление между электродом датчика 32 пламени и корпусом (массой) газового потребителя также понизилось.

Порядок такого сопротивления, особенно ввиду Свойственного пищевым продуктам . повышенного содержания кислот, солей и т. д. {явление электролитической диссоциации), может оказаться черезвычайно малым, достигая значения от сотен Ом . до полутора — двух десятков килоОм.:;

Канал пламячувствительного управления релаксационного генератора на неоновой лампе 70 получает ошибочную информацию о состоянии датчика 32 пламени, однако снижение потенциала проводника 66 и соответственно правого электрода Яеоновой лампы 71 оказывается ниже критической величины, характерной для нормального горения.

Разность потенциалов между электрода ми неоновой лампы 71. резко увеличивается и, достигая величины напряжения зажигания, способствует интенсивному paapsду ранее заряженного накопительного конденсатора 82 на последовательную цепь проводника 66 с поверхностным сопротив лением утечки между датчиком 32 пламени и корпусом (массой) газового потребителя, сопротивлением 79 и управляющим электродом 80 тирястора 48.

Диод 58 предотвращает разряд конденса тора 82 на конденсатор 53.

65722

9

Воспламенение газовоэдушной смеси горелки 11, в отличие от предшествуюшего режима пламячувствительного управления, не отражается на частоте дальнейшего формирования импульсов аварий 5 ного управления тиристорного коммутатора, поэтому продолжающееся воспроиэ водство тактового искрообразования на искровых эапальниках может успешно рассматриваться в аиде звуковой сигнали-,!6 запии, дополнительно свидетельствующей об аварийной ситуации.

Введение взаимосвязанной блокировки залитого состояния иониэационного дат- И чика в соответствии с операциями принудительного включения искрозапальной системы восстановления пламени существ венно повышает эксплуатационную безопасность устройства, которое сравнению 26 с известными устройствами аналогичного назначения дает возможность максимальЪ но сочетать высокие показатели надежности, низкой стоимости и веса искрокон денсаторных систем зажигания и автома- 25 тики контроля горения.

К числу...преимуществ, создаваемых устройством, дополнительно относятся безынерционность, отсутствие контактных цепей, высокая степень согласования 36 базисных компонетов.

Формула изобретения

ЭЭ

Устройство обнаружения и восстановления пламени, содержащее искроэапальную систему воспламенения газовоэдушной смеси многогорелочных потребителей на

40 тиристорном коммутаторе зарядной цепи функционального конденсатора, датчики пламени, реостатно-емкостные цепи управления искрозапальной системой с переключающимися элементами типа неоновых ламп, включенных между входом искр запальной системы, датчиками йламени и пусковым выключателем, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения

V эксплуатационной безопасности, оно снабжено первым делителем на двух сопротивлениях, включенным параллельно тиристорному коммутатору, зарядными пепочками йз сопротивлении и конденсатора по числу датчиков пламени, включенными между средней точкой первого делителя и обшей шиной, последовательно соединенными неоновой лампой диодом, первым подвижным ко Ьактом пускового выключателя, сопротивлением, включен-. ными между средней точкой каждой цепи заряда искроэапальной системы и обшей шиной, диодами по числу реостатно-емкостных цепей, включенными между средней точкой этих цепей и неподвижным контактом пускового выключателя, вто рой подвижный. контакт которого служит для подключения к ним датчиков пламе-в ни, и вторым делителем из двух сопротивлений, средняя точка которого соединена с управляющим входом тиристор ного коммутатора, одий конец его подключен к обшей шине, а второй - к обшей точке переключателей элементов искроэапальной системы, соединенной с землей, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент франции l4 2023714,, кл, Р 23 Я 11/00, 1970.

2. Патент Франции !4 2037895, кл. F. 23 Q 3/00, 1970.