Нагреватель для отопительного котла

Авторы патента:

F23N5/24 - устройства, предупреждающие развитие ненормальных или нежелательных условий, т.е. предохранительные устройства (F23N 5/02-F23N 5/18 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2488744:

Виессманн Верке ГмбХ анд Ко. КГ (DE)

Изобретение относится к области энергетики. Нагревательное устройство для отопительного котла включает атмосферную газовую горелку (2), с которой сопряжены полуавтоматическое устройство воспламенения и контроля горения (5) и постоянно горящая, по крайней мере, при нормальной эксплуатации отопительного котла (1) сигнальная горелка (3) в готовности обеспечить факел зажигания, с устройством воспламенения и контроля горения (5) сопряжено электронное и герметично капсулированное регулирующее устройство (5.3) для нового воспламенения сигнального факела (3) после прерывания нормального режима эксплуатации. Устройство дополнительно содержит два клапана переключения (13, 14), установленные в трубопроводе подвода газа (12) к газовой горелке (2). Между клапанами переключения (13, 14) отводится газопровод (15), ведущий к сигнальной горелке (3). Устройство воспламенения и контроля горения (5), содержащее регулирующее устройство (5.3), выполненное электронным, дополнительно содержит приборы контроля давления газа (11) и/или отработанных газов (10), переключаемые посредством электронного регулирующего устройства (5.3). Изобретение позволяет обеспечить минимальные затраты на постоянный эксплуатационный контроль отопительного котла, снизить колебания магистрального давления газа в зависимости от времени года. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается нагревателя для отопительного котла, соответствующего общему понятию пункта 1 патентной формулы.

Нагреватель вышеназванного типа для отопительного котла, подлежащего эксплуатации в атмосферных условиях, достаточно известен и отличается своей надежностью и простотой. Это достаточно недорогое устройство состоит, по существу, из работающей при атмосферном давлении газовой горелки и полуавтоматического устройства для воспламенения и контроля процесса горения. Такие газовые нагреватели, оснащенные полуавтоматом, и оборудованные ими отопительные котлы, особенно широко применяются в восточно-европейских странах (например, в России), в которых сезонно необходимо рассчитывать на экстремально низкие температуры.

В указанных странах к нагревательным устройствам, используемым при атмосферном давлении, предъявляют следующие, достаточно высокие требования: надежность, эксплуатационная безопасность и благоприятная цена, поскольку таким требованиям все же не удовлетворяют господствующие в настоящее время в Западной Европе претенциозные и полностью автоматические системы управления для атмосферных нагревателей.

С другой стороны, с этим преимуществом полуавтоматически управляемых атмосферных нагревателей (или, соответственно, отопительных котлов) все-таки связаны следующие недостатки или проблемы: в некоторых районах названных стран возникают перебои с обеспечением газом, а это означает, что в период пиковых нагрузок часто падает ниже предельно допустимых значений давление в газовых магистралях. В зависимости от сезона необходимо частично рассчитывать на экстремально низкие температуры окружающей среды даже в самих отапливаемых помещениях, из чего вытекают повышенные требования к холодному пуску нагревателя. Кроме того, часто возникают большие перепады температур, что может привести к запотеванию деталей конструкции, которые являются критически чувствительными в этом отношении.

Кроме того, как правило, в распоряжении имеется только частично подготовленный специальный персонал, а также отсутствует всеохватывающая сеть запасных частей. И, наконец, длительные простои отопителей вследствие экстремальных зимних температур при часто неудовлетворительной теплоизоляции зданий ведут к замерзанию всей системы отопления.

С учетом всего вышесказанного, чтобы обеспечить надежную эксплуатационную безопасность, применяются сигнальные горелки с относительно высокой мощностью (от 350 до 500 Вт).

В целях определения понятий полуавтоматических и полностью автоматических устройств для воспламенения и контроля процесса горения нужно отметить, что надежные и умеренные в цене полуавтоматы, как уже упоминалось, располагают так называемой сигнальной горелкой, которая всегда горит в нормальном состоянии и имеет тем самым такое преимущество, что даже при низких температурах окружающей среды (и при холодном старте) всегда обеспечивается воспламенение собственного пламени горелки, не говоря уже о том, что постоянно горящая сигнальная горелка обеспечивает определенным теплом отопительный котел и собственно нагреватель. В случае, если сигнальная горелка погаснет, то посредством термического выключателя прерывается подача газа к сигнальной горелке и собственно нагревателю. Сигнальная горелка должна быть воспламенена вновь. При этом требуется предельное внимание специалиста, ответственного за эксплуатацию нагревателя, первейшей задачей которого является возвращение в рабочее состояние в максимально короткий срок потухшей вследствие колебаний давления газа в магистрали сигнальной горелки, с целью не допустить замерзания системы.

У так называемых полных автоматов типовыми являются два варианта, а именно, с одной стороны такие, которые работают без сигнальной горелки и при этом поджигают собственно нагреватель посредством запальной искры, осуществляя электронную регулировку в соответствии с потребностью. Так как подобные полные автоматы обходятся без сигнальной горелки, то у них нет и тепла для подогрева отопительного котла и нагревателя.

Но с другой стороны, имеются также полные автоматы с сигнальной горелкой. В этом случае говорят о т.н. пульсирующей воспламеняющей системе, при которой сигнальное пламя используется только в фазе воспламенения нагревателя, а это означает, что и в этом случае нельзя с полной уверенностью исключить возможность замерзания отопительного котла.

С учетом такой ситуации, при сохранении надежного и умеренного в цене полуавтоматического нагревательного устройства, работающего с сигнальной горелкой для используемого в атмосферных условиях отопительного котла, необходимо предусмотреть наблюдаемые у таких полуавтоматов недостатки, а именно: зависимые от времени года сильные перепады внешней температуры, колебания магистрального давления газа, а также должно быть уделено внимание минимизации затрат различных ресурсов на постоянный эксплуатационный контроль задействованного отопительного котла.

Поставленная задача в заявленном нагревательном устройстве отопительного котла, включающем атмосферную газовую горелку (2), с которой сопряжены полуавтоматическое устройство воспламенения и контроля горения (5) и постоянно горящая, по крайней мере, при нормальной эксплуатации отопительного котла (1), сигнальная горелка (3) в готовности обеспечить факел зажигания, в соответствии с изобретением решена посредством того, что с устройством воспламенения и контроля горения (5) сопряжено электронное и герметично капсулированное регулирующее устройство (5.3) для нового воспламенения сигнального факела (3) после прерывания нормального режима эксплуатации.

Зависимые пункты формулы раскрывают устройство, дополнительно содержащее два клапана переключения (13, 14), установленные в трубопроводе подвода газа (12) к газовой горелке (2), при между клапанами переключения (13, 14) отводится газопровод (15), ведущий к сигнальной горелке (3); кроме того, устройство воспламенения и контроля горения (5), содержащее регулирующее устройство (5.3), выполненное электронным, дополнительно может содержать приборы контроля давления газа (11) и/или отработанных газов (10), переключаемые посредством указанного электронного регулирующего устройства (5.3).

Другими словами, отныне полуавтомату придается электроника в качестве дополнительного регулирующего устройства, которое обеспечивает автоматическое восстановление сигнального пламени в случае его угасания при колебаниях давления газа в системе. Это осуществляется посредством повторяющихся попыток воспламенения, что означает: отопительная система при неполадках не отключается, а переходит в режим ожидания, при котором и осуществляются эти попытки воспламенения. Электроника, таким образом, получает другое по сравнению с электроникой полных автоматов задание, согласно изобретенной взаимосвязи. И теперь она больше должна заботиться не о разжигании нагревателя, как у полных автоматов, а о воспламенении или восстановлении сигнального пламени, которое, среди прочего, является важным для предотвращения замораживания устройства.

Изобретенная и подходящая для данных условий электроника, выполненная в форме регулировочного устройства для полуавтоматов, целенаправленно, из-за возможности причинения ущерба высокой влажностью, выполнена герметично, в капсуле, так как в рассматриваемой здесь области ее применения с экстремальными температурными условиями необходимо в значительной степени рассчитывать на сильное запотевание и увлажнение.

Несмотря на применение изобретенного электронного регулирующего устройства, надежный полуавтомат остается практически без изменений, однако использование данного устройства позволяет избежать упомянутых в начале проблем при падении давления газа ниже границы стабильности сигнального пламени и ручного приведения в действие сигнальной горелки, так как в этом случае об этом заботится регулирующее устройство. При восстановлении нормального давления сигнальная горелка тотчас же будет самостоятельно воспламенена. Так как данная функция должна быть надежно обеспечена особенно во времена года с минусовыми температурами, равным образом важным является и то, что электронное регулирующее устройство, или же, соответственно, электронная плата, водонепроницаемо капсулирована. Для капсулирования плата просто обливается затвердевающей изоляционной массой, это, кроме того, имеет то преимущество, что манипуляции с платой возможны лишь при одновременном разрушении затвердевшего изоляционного корпуса.

Изобретенное нагревательное устройство подробнее поясняется при помощи графического изображения так называемой монтажной схемы подключения (см. фиг.1).

На фиг. 1 использованы следующие обозначения: 1 - отопительный котел, 2 - газовая горелка, 3 - сигнальная горелка, 4 - собственно регулировка, 5 - устройство воспламенения и контроля горения. Все обозначено только схематически, так как такие традиционные элементы не нуждаются в дальнейших пояснениях. В регулировании 4 далее обозначены поз.6 - сетевой выключатель, поз.7 - указатель температуры, 8 - выключатель с часовым механизмом и 9 - датчик отработанных газов.

К устройству воспламенения и контроля горения 5 относятся: прибор контроля отработанных газов 10 с выключателем и прибор контроля давления газа 11. В подводе газа 12 к нагревателю 2 находятся клапаны переключения 13 и 14, между которыми ответвляется газопровод 15, ведущий к сигнальной горелке 3. Клапаны переключения 13 и 14 с помощью шин управления 13.1 и 14.1 соединены с устройством воспламенения и контроля горения 5, и ведут к сигнальной горелке 3 провод высокого напряжения 5.1 и провод 5.2 для подачи сигнала ионизации, указанные провода соединяются с подходящим сюда регулирующим устройством 5.3, выполненным электронным.

Первичный запуск осуществляется путем приведения сетевого выключателя 6 в положение ВКЛ. Когда поступает внутренний сигнал на розжиг через регулятор 4 на устройство воспламенения и контроля горения 5, он включает клапан 13 и воспламенение, чтобы зажечь сигнальную горелку. Когда через провод 5.2 поступает сигнал ионизации, клапан переключения 14 открывается, и газовая горелка 2 загорается от сигнальной горелки 3. Когда исчезает необходимость в розжиге, устройство воспламенения и контроля горения 5 закрывает клапан переключения 14, что означает: сигнальная горелка 3 продолжает гореть, а при новом возникновении сигнала на розжиг клапан 14 просто снова открывается и, таким образом, речь идет об управляемом отключении.

При возникновении неисправности, например, прерывании сигнала ионизации, клапаны 13, 14 будут немедленно закрыты устройством воспламенения и контроля горения 5. То же произойдет, когда устройство воспламенения и контроля горения 5 получит сигнал через датчик отработанных газов 9. Устранение неисправности в данном случае возможно только путем нового включения сетевого выключателя (вкл/выкл) 6.

Если давление газа упадет настолько, что будет достигнута так называемая граница стабильности сигнальной горелки, то сигнальная горелка будет потушена в принудительном порядке, однако все должно быть восстановлено по возможности быстро. Отныне сопряженное с устройством воспламенения и контроля горения 5 электронное регулирующее устройство 5.3 более не допустит аварийного отключения нагревателя, а лишь переведет его в режим ожидания для нового воспламенения сигнальной горелки 3, при этом клапаны переключения 13, 14 через электронное регулирующее устройство 5.3 при повышении давления газа последовательно откроются, а сигнальная горелка 3 и газовая горелка 2 снова воспламенятся.

Список использованных обозначений

1 Отопительный котел

2 Газовая горелка

3 Сигнальная горелка

4 Регулятор

5 Устройство воспламенения и контроля горения

5.1 Провод высокого напряжения

5.2 Провод

5.3 Регулирующее устройство

6 Сетевой выключатель

7 Указатель температуры

8 Выключатель с часовым механизмом

9 Датчик отработанных газов

10 Прибор контроля отработанных газов

11 Прибор контроля давления газа

12 Трубопровод подвода газа

13 Клапан переключения

13.1 Шина управления

14 Клапан переключения

14.1 Шина управления

15 Газопровод

1. Нагревательное устройство для отопительного котла, включающее атмосферную газовую горелку (2), с которой сопряжены полуавтоматическое устройство воспламенения и контроля горения (5) и постоянно горящая, по крайней мере, при нормальной эксплуатации отопительного котла (1) сигнальная горелка (3) в готовности обеспечить факел зажигания, отличающееся тем, что с устройством воспламенения и контроля горения (5) сопряжено электронное и герметично капсулированное регулирующее устройство (5.3) для нового воспламенения сигнального факела (3) после прерывания нормального режима эксплуатации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит два клапана переключения (13, 14), установленные в трубопроводе подвода газа (12) к газовой горелке (2).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что между клапанами переключения (13, 14) отводится газопровод (15), ведущий к сигнальной горелке (3).

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что устройство воспламенения и контроля горения (5), содержащее регулирующее устройство (5.3), выполненное электронным, дополнительно содержит приборы контроля давления газа (11) и/или отработанных газов (10), переключаемые посредством указанного электронного регулирующего устройства (5.3).

Изобретение относится к области машиностроения. .

Противопожарное устройство для керосиновой печки // 2457403

Изобретение относится к устройству быстрого гашения керосиновой печки с неподвижным фитилем за счет перекрытия трубки подачи топлива, когда керосиновая печка переворачивается или при землетрясении, и обеспечивает отсутствие риска аварийной поломки.

Способ регулирования раздельной подачи топлива // 2449217

Изобретение относится к области энергетики. .

Горелка для хорошо коксующихся углей и газификатор // 2442818

Изобретение относится к области газификации твердого топлива. .

Устройство мониторинга смолистого вещества, способ измерения смолистого вещества и система газовой турбины // 2426947

Изобретение относится к устройству мониторинга смолистого вещества, способам измерения смолистого вещества и системе газовой турбины. .

Способ обнаружения виброгорения в камере сгорания газотурбинного двигателя // 2382945

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к способам обнаружения режима вибрационного горения (виброгорения), преимущественно, в низкотоксичных камерах сгорания газотурбинных двигателей.

Энергонезависимый газовый клапан // 2372559

Изобретение относится к энергетике, в частности к энергонезависимым газовым клапанам, используемым в устройствах для сжигания газообразного топлива, и может быть использовано в газогорелочных устройствах паровых и водогрейных котлов наружного размещения.

Автоматическая блочная горелка для сжигания топлива в виде газовоздушной смеси, горелочная головка и способ управления работой блочной горелки // 2360183

Изобретение относится к технике сжигания газовоздушных смесей, в частности шахтного метана, представляющего собой метановоздушную смесь переменного состава, каптируемого при дегазации шахтных выработок.

Двухступенчатая атмосферная комбинированная газовая горелка // 2324113

Изобретение относится к двухступенчатым атмосферным комбинированным газовым горелкам и может быть применено в газогорелочных устройствах паровых и водогрейных котлов.

Двухступенчатая атмосферная газовая горелка // 2309331

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для сжигания газообразного топлива, и может быть использовано в газогорелочных устройствах паровых и водогрейных котлов.

Способ диагностирования склонности камеры сгорания к гудению и способ управления газовой турбиной // 2548233

Способ диагностирования склонности камеры сгорания к гудению в рабочем состоянии, включающий следующие этапы: эксплуатацию камеры сгорания в рабочем состоянии; регистрацию термоакустической величины газового объема камеры сгорания и/или величины колебаний конструкции камеры сгорания в рабочем состоянии и определение параметрической величины по термоакустической величине и/или по величине колебаний; определение спектра параметрической величины в рабочем состоянии в виде ее амплитудной характеристики в зависимости от времени; идентификацию первого и второго резонансов параметрической величины с помощью спектра; определение амплитудного значения первого резонанса и амплитудного значения второго резонанса; расчет параметра стабильности в качестве функции амплитудного значения первого резонанса и амплитудного значения второго резонанса; определение нижнего и/или верхнего значения расстояния, на которое параметр стабильности лежит выше нижнего заданного порогового и/или ниже верхнего заданного порогового значения. Пороговые значения выбраны таким образом, что в случае эксплуатации камеры сгорания в рабочем состоянии с еще допустимо высокой склонностью к гудению параметр стабильности в этом рабочем состоянии имеет одно из пороговых значений. Определяют квантификацию склонности к гудению посредством нижнего и/или верхнего значения расстояния. При этом параметрической величиной является звуковое давление в камере сгорания, измеряемое с помощью, по меньшей мере, одного микрофона. Изобретение направлено на создание способа диагностирования, при котором камера сгорания может эксплуатироваться с достаточно низкой склонностью к гудению. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Датчик погасания пламени // 2553826

Датчик погасания пламени предназначен для непрерывного контроля факела горелок котельного оборудования и печей, при сжигании твердого, жидкого, газообразного топлива для разогрева сырья и теплоносителей. Непрерывный контроль необходим для работы систем безопасности горелок печи, котла, осуществляющих отключение подачи топлива на горелку при непоявлении ее факела в течение заданного времени, при розжиге или исчезновении факела горелки в режимах растопки печи, котла при работе на различных нагрузках. Датчик позволяет: компенсировать влияние внешней фоновой засветки (естественного и искусственного освещения, раскаленных стенок печи, камер сгорания котла), осуществлять самобалансировку по мере старения фотоприемника и загрязнения оптических узлов продуктами горения (сера, сажа, конденсат), обеспечивать на одном выделенном канале измерения распределенной системы управления (РСУ) одновременную регистрацию наличия факела горелок, отказа датчиков погасания пламени, стабильность горения, проводить самодиагностику, без использования различных имитаторов, электромеханических шторок, обтюраторов, сложных микропроцессорных алгоритмов коррекции. Технический результат - повышение надежности датчика. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Система отопления и способ автоматического наполнения трубопровода // 2604465

Изобретение относится к энергетике. Система отопления включает устройство отопления, снабженное системой обнаружения пламени, находящийся в гидравлическом соединении с устройством отопления дозировочный насос, так что топливо может подаваться к устройству отопления по меньшей мере в одном процессе наполнения трубопровода, и устройство управления для управления устройством отопления и дозировочным насосом. Способ автоматического наполнения трубопровода в системе отопления, работающей на топливе, снабженной системой обнаружения пламени, включает в себя этапы: запуск процесса наполнения трубопровода, управление системой отопления, так что во время процесса наполнения трубопровода осуществляются разогрев или попытки воспламенения топлива, и окончание процесса наполнения трубопровода при обнаружении пламени. Изобретение позволяет повысить надежность распознавания степени наполнения жидкостных трубопроводов системы отопления без необходимости наличия дополнительных сенсоров или отдельного программирования различных вариантов системы отопления в устройстве управления. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ контроля вибрационного горения в камере сгорания газотурбинного двигателя // 2618774

Изобретение относится к области двигателестроения. Технический результат: обеспечение надежного обнаружения вибрационного горения для предотвращения нерасчетной работы и поломки двигателя. Регистрацию изменения частот колебаний параметров газодинамического движения производят датчиком, чувствительным к электромагнитному излучению продуктов горения в камере сгорания, определяют спектральную плотность в спектре мощности временной реализации этого сигнала, сравнивают с эталонным значением спектральной плотности и в случае превышения определяемого параметра заданного эталонного значения определяют частоту, на которой произошло превышение, сравнивают эту частоту со значениями частот вибрационного горения данной камеры сгорания и вырабатывают сигнал в систему контроля двигателя о наличии вибрационного горения. 2 ил.

Способ диагностики виброгорения в камере сгорания газотурбинного двигателя // 2639597

Изобретение относится к области диагностики газотурбинных двигателей. В способе диагностики виброгорения в камере сгорания газотурбинного двигателя предварительно определяют частоты собственных колебаний деталей камеры сгорания и режимы диагностики, соответствующие резонансным колебаниям, возбуждаемым ротором, одновременно с вибрацией корпуса измеряют пульсации давления в камере сгорания, строят амплитудно-частотные спектры, при появлении в спектрах вибрации и пульсаций на одном из режимов диагностики составляющей на частоте, некратной частоте вращения ротора, причем она размыта у основания, делают вывод о наличии виброгорения в камере сгорания. Техническим результатом изобретения является расширение области использования и повышение надежности способа диагностики за счет прямого измерения параметров колебательного процесса в камере сгорания газотурбинного двигателя независимо от его типа и вида виброгорения без необходимости выполнения дополнительного запуска двигателя.3 ил.