Устройство зажигания и контроля горения

О П И АН-И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик 1 1) 729417 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл,2 Г 23 Я 5/00 Государственный кемнтет СССР по делам нзобретений и открытнй(72) Авторы изобретения Р.-Э. П. Бурнусузов, В. А. Волков и В. Ф. Шибанов Донецкое научно-производственное объединение по разработке и выпуску газовой аппаратуры Газоаппарат(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 от состояния степени ионизации воздушного промежутка между горелкой и контрольным электродом, установленным в зоне открытого пламени 11.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, авуогенераторную систему обнаружения и восстановления пламени с ограничительным резистором и первичной обмоткой индукционной катушки 12 . Целью изобретения является повышениебезопасности устройства.Это достигается тем, что устройство снабжено интегратором из последовательно соединенных диода в направлении проводимости выпрямителя блока питания, резистора иконденсатора, подключенных параллельнопервичной 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 чертежене показан) промышленной частоты прикладывается к входным зажимам проводников 1 и 2. В разрыв любого, например 1 проводника, вмонтировано последовательное соединение нормально-замкнутой 3 и разомкну 2 о той 4 кнопок, образующих с однополупериодным выпрямителем на полупроводниковом диоде 5, ограничительным резистором 6, функциональным конденсатором 7 и первичной обмоткой 8 индукционной катушки 9 не152025 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 соответственйо 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 блокировочногореле 18, нормально открытые контакты 20, которого шунтируют цепь разомкнутой кнопки 4, помещен тиристор 21 чувствительногоэлемента деблоки ровки газоэлектроснабжения. Ориентация тиристора 21 относительнопроводника 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 время- задающей 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 самоблокировку электроснабжения, определяя при этом продолжительность пускового (принудительно-замкнутого) состояния кнопки 4.5Таким 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 3, а с другой стороны, автоматически нормируется время- задающей 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 - 30 кВ, 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 фиксированЬного интервала, установленного релаксационным интегратором, истечение которого приводит к автоматическому отключению устройства от питающих цепей газо- и электроснабжения. Повторное включение устройства возможно при очередном начатиикнопки 4.Работа релаксационного интегратора базируется на порционном накоплении электростатической энергии между обкладками времязадающего конденсатора 36 в резульотате периодического суммирования зарядных посылок функционального конденсатора 7. Такое накопление становится возможным благодаря тому, что любому искрообразованию на электроде запальника 24 однозначно соответствует подготовительная йстадия, заключающаяся в появлении экспоненциально падающего броска зарядного тока цепей у функционального и времязадающего конденсаторов 7 и 36. Абсолютные величины этих посылок преимущественно опрец 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 неразветвленз ной цепи проводящей лампы 33, резистора 34и управляющего электрода 35 переключает тиристор 21 в открытое состояние.Это приводит к шунтированию обмоткивозбуждения 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, чрезмерном загряз ненни огневых отверстий горелки 13 иликонструктивных 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 30Составители В. СафоноТехред К, БуфричТираж 619 Редак Заказ р Д, Народная4 О(33ЦИНИПИ Госупо делам13035, Москва,иал ППП Пате Стен КорректорПодяисноР а СССытийаб., д, 4/5Проектная, 4 дарственного изобретений Ж - 35, Рау нтъ, г. Ужго ком ите и откр ская н од, ул. 7сопротивлением обратной связи последовательно соединенной цепи резистора 22 и ионизированного участка горелки 13 (исчисляется 4 - 10 мОм) 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 10 снабжено интегратором из последовательносоединенных диода в направлении проводимости выпрямителя блока питания, резистора и конденсатора, подключенных параллельно первичной обмотке индукционной катушки, а точка соединения резистора и кон денсатора подключена к цепи управленияэлектромагнитного запорного органа. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 26 1. Патент США3632285,кл. 431 - 264, 1969. 2. Патент США3520645,кл. 431 - 78, 968.