АВТОМАТИКА БЕЗОПАСНОСТИ ГАЗОИСПОЛЬЗУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Заявляемая полезная модель автоматика безопасности газоиспользующих устройств относится к автоматизации теплоэнергетических процессов и может быть использована в сертифицированных с нею газоиспользующих установках (в том числе в отопительных водогрейных котлах и аппаратах отопительных, банных печей, саун, конвекторов), работающих на природном газе низкого давления. Автоматика безопасности газоиспользующих устройств обеспечивает безопасную работу газоиспользующей установки и автоматически поддерживает заданную температуру теплоносителя (воды или воздуха).
Из аналогов уровня техники известна «Автоматика серийного изготовления, типа АГК-2, содержащая блок безопасности и связанные с блоком безопасности датчики пламени и тяги.
К недостатку этой автоматики является то, что автоматическое регулирование отопительного агрегата осуществляется без учета температуры воздуха в отапливаемых помещениях, что зачастую приводит к перерасходу топлива.
Из аналогов уровня техники наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков - прототипом может быть принята автоматика для малометражных бытовых агрегатов типа РГУ-2, содержащая блок безопасности и связанные с ним датчики пламени и тяги (ТУ 25.02.012313-81 - Старая Русса, 1981., о котором также известно из описания изобретения к авторскому свидетельству №1721397 по заявке №4776622 от 03.01.1990 г. «Автоматика газофицированного отопительного агрегата, заявитель Украинский государственный проектный и научно-исследовательский институт по газоснабжению, теплоснабжению и комплексному благоустройству городов и поселков Украины, авторы Папуш Ефим Адольфович и др., опубликовано 23.03.1992).
Для исключения не безопасной работы автоматики розжиг запальника производится последовательно и при наличии устойчивого факела на нем возникает возможность включения блока безопасности и подачи газа на горелку. При нарушении параметров защиты агрегата срабатывает соответствующий датчик пламени или тяги, сбрасывая импульсный газ, что приводит к отсечке подачи газа.
К недостатку автоматики для малометражных бытовых агрегатов типа РГУ-2:
1. Большой расход топлива, так как автоматика не позволяет регулировать расход газа на запальнике и низкая надежность и безопасность работы газогорелочного устройства, так как элементы конструкции системы автоматики газоиспользующих устройств часто перегреваются.
2. Автоматика не имеет средств защиты при аварийных ситуациях.
3. Автоматика не обеспечивает возможность регулирования нагрева и поддержания температуры в помещении от 5 до 35 градусов по желанию потребителя.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является:
1. Топливо сбережение, улучшение надежности работы газогорелочного устройства, а также повышение безопасности газоиспользующих устройств.
2. Возможность обеспечения нагрева и поддержания температуры в помещении от 5 до 35 градусов.
3. Автоматика имеет несколько степеней защиты при аварийных ситуациях:
- при погасании пламени на запальной горелке;
- при отсутствии тяги;
- при негерметичности импульсной системы;
- при понижении давления газа в сети не ниже минимального рабочего значения.
Технический результат заявляемой полезной модели по сравнению с автоматикой для малометражных бытовых агрегатов типа РГУ-2, принятой за прототип, содержащей блок безопасности и связанные с ним датчики пламени и тяги, запальник, связанный с горелкой, в заявляемой полезной модели, в автоматике безопасности газоиспользующих устройств, достигается тем, что упомянутый блок безопасности снабжен дополнительным клапаном-отсекателем, входная полость которого через канал поступления газа подключена к сети подвода газа, а выходная полость сообщается с каналом выхода газа на газовый кран, причем автоматика содержит блок горелочных труб, коллектор с соплами и заслонками, упомянутый газовый кран, расположенный между упомянутыми клапаном-отсекателем и коллектором газогорелочного устройства и выполненный с возможностью регулирования посредством его поворота потребителем на горение мощности запальной горелки, на горение основных горелок, на полное его отключение, блок запальника, включающий расположенный на панели блока запальника упомянутый запальник, снабженный биметаллической пластиной, являющейся чувствительным элементом датчика пламени и соединен импульсной трубкой и трубкой запальника с клапаном-отсекателем, при этом упомянутый клапан-отсекатель содержит надклапанную полость, которая через трубку запальника сообщается с упомянутым запальником, среднюю полость, разделенную от упомянутой надклапанной полости стенкой и седлом, на которое опирается клапанный затвор, соединенный с подпружиненным штоком, жестко связанным с малой мембраной, с образованием пружинно-мембранного механизма, причем малая мембрана установлена над большой мембраной, закрепленной с нижней стороны блока безопасности нижней крышкой, образующей между большой мембраной и нижней крышкой нижнюю подмембранную полость, которая через упомянутые импульсные трубки сообщается с упомянутыми датчиками пламени и тяги, при этом упомянутая выходная полость через канал с дросселем соединена с упомянутой нижней подмембранной полостью, причем автоматика выполнена с возможностью регулирования закрытия клапана-отсекателя при понижении давления ниже минимального рабочего значения или кратковременном отключении подачи газа посредством упомянутого пружинно-мембранного механизма, обеспечивающего регулирование разности площадей большой и малой мембраны клапана-отсекателя, при этом на верхней крышке клапана-отсекателя выполнено отверстие, сообщающееся с отверстием в трубке запальника, в котором установлена регулировочная игла, выполненная с возможностью регулирования расхода газа на упомянутом запальнике путем изменения положения регулировочной иглы относительно отверстия в трубке запальника, с обеспечением улучшения огневой связи запальника с основными горелками газогорелочного устройства за счет потока пламени, разгоняющегося по каналу упомянутого блока запальника.
Технический результат заявляемой полезной модели топливо сбережение, повышение надежности и безопасности работы автоматики, достигается тем, что обеспечивается оптимизацией процесса сжигания топлива и оптимальная работа газогорелочного устройства и исключается перегрев газогорелочного устройства газоиспользующей установки, так как автоматика имеет несколько степеней защиты при аварийных ситуациях:
- при погасании пламени на запальной горелке;
- при отсутствии тяги;
- при негерметичности импульсной системы;
- при понижении давления газа в сети не ниже минимального рабочего значения.
Защита автоматики при аварийный ситуациях достигаются тем, что автоматика выполнена с возможностью регулирования закрытия клапана-отсекателя при понижении давления ниже минимального рабочего значения или кратковременном отключении подачи газа посредством пружинно-мембранного механизма, который обеспечивает регулирование разности площадей большой и малой мембраны клапана-отсекателя.
Технический результат топливо сбережение также достигается тем, что автоматика выполнена с возможностью регулирования расхода газа на упомянутом запальнике, определяемого положением регулировочной иглы, расположенной на верхней крышки и обеспечения улучшения огневой связи запальника с основными горелками газогорелочного устройства за счет потока пламени, разгоняющегося по каналу упомянутого блока запальника.
Технический результат, возможность обеспечения нагрева и поддержания температуры в помещении от 5 до 35 градусов, достигается тем, что упомянутый газовый кран, расположенный между упомянутым клапаном-отсекателем и газогорелочным устройством, выполнен с возможностью регулирования посредством его поворота потребителем на горение мощности запальной горелки, на горение основных горелок, на полное его отключение.
Дополнительный технический результат возможность регулировки вторичного воздуха, достигается тем, что автоматика выполнена с возможностью регулировки количества воздуха подаваемого в топочную камеру посредством расположенного в нижней части печи шибера.
Автоматики безопасности газоиспользующих устройств поясняются чертежами, на которых изображены:
Фиг.1. Общий вид устройства автоматики безопасности газоиспользующих устройств.
Фиг.2. Автоматики безопасности газоиспользующих устройств, вид спереди.
Фиг.3. Автоматики безопасности газоиспользующих устройств, вид сверху.
Фиг.4. Автоматики безопасности газоиспользующих устройств, вид сбоку.
Фиг.5. Устройство клапана-отсекателя, вид в разрезе.
Фиг.6. Датчик пламени (вид А на фиг.2).
Сущность полезной модели.
Автоматика безопасности газоиспользующих устройств содержит блок безопасности 1 (фиг.1-4), содержащий клапан-отсекатель 2 (фиг.1-5) с мембранным механизмом и связанные с клапаном-отсекателем 2 (фиг.1-5) датчики пламени 3 (фиг.6) и тяги 4 (фиг.1, 3, 4). Автоматика содержит блок горелочных труб 5 (фиг.1-3), коллектор 6 (фиг.1, 3, 4) с соплами 7 (фиг.3) и заслонками 8 (фиг.1, 3, 4), газовый кран 9 (фиг.4), расположенный между клапаном-отсекателем 2 (фиг.1-5) и коллектором 6 (фиг.1, 3, 4) газогорелочного устройства, блок запальника 10 (фиг.1-4), содержащего запальник 11 (фиг.2, 3), снабженный биметаллической пластиной 12 (фиг.6), являющейся чувствительным элементом датчика пламени 3 (фиг.6). Запальник 11 (фиг.2, 3) соединен с трубкой запальника 13 (фиг.1, 3, 4). Газовый кран 9 (фиг.4) выполнен с возможностью регулирования посредством его поворота потребителем на горение мощности запальника 11 (фиг.2, 3), на горение основных горелок (на чертеже не показаны), на полное его отключение. Датчик пламени 3 (фиг.6) и датчик тяги 4 (фиг.1, 3, 4) соединены с клапаном-отсекателем 2 (фиг.1-5) импульсными трубками 14(фиг.1-4). Выходная полость 15 (фиг.5) клапана-отсекателя 2 (фиг.5) сообщается с каналом 16 (фиг.5) выхода газа на газовый кран 9 (фиг.4), а затем на коллектор 6 (фиг.1, 3, 5) газогорелочного устройства. Входная полость 17 (фиг.5) через канал поступления газа 18 (фиг.1, 2, 5) подключена к сети подвода газа. Клапан-. отсекатель 2 (фиг.1-5) содержит клапанный затвор 19 (фиг.5), надклапанную полость 20 (фиг.5), которая через трубку запальника 13 (фиг.1, 3, 4) сообщается с запальником 11 (фиг.2, 3), нижнюю подмембранную полость 21 (фиг.5), которая через импульсные трубки 14 (фиг.1-4) сообщается с датчиками пламени 3 (фиг.6) и тяги 4 (фиг.1, 3, 4), а также содержит стенку 22 (фиг.5) и седло 23 (фиг.5), на которое опирается клапанный затвор 19 (фиг.5), соединенный с подпружиненным штоком 24 (фиг.5), жестко связанным с малой мембраной 25 (фиг.5), с образованием пружинно-мембранного механизма, установленной над большой мембраной 26 (фиг.5), закрепленной с нижней стороны блока безопасности 1 (фиг.1-4) нижней крышкой 27 (фиг.5), образующей между большой мембраной и нижней крышкой 27 (фиг.5) нижнюю подмембранную полость 21 (фиг.1). Выходная полость 15 (фиг.5) клапана-отсекателя 2 (фиг.1-5) через канал с дросселем 28 (фиг.5) соединена с нижней подмембранной полостью 21 (фиг.5). Клапан-отсекатель 2 (фиг.1-5) также содержит среднюю полость 29 (фиг.5), разделенную от надклапанной полости 20 (фиг.5) стенкой 22 (фиг.5) и седлом 23 (фиг.5). Клапанный затвор 19 (фиг.5) имеет основание 30 (фиг.5), жестко связанное подпружиненным штоком 24 (фиг.5). В верхней крышке 31 (фиг.5) клапана-отсекателя 2 (фиг.1-5) выполнено отверстие 32 (фиг.5), сообщающееся с отверстием в трубке запальника 13 (фиг.1-4), в котором установлена регулировочная игла 33 (фиг.5), выполненная с возможностью регулирования расхода газа на запальнике 11 (фиг.2, 3) путем изменения положения регулировочной иглы 33 (фиг.5) относительно отверстия в трубке запальника 13 (фиг.5), с обеспечением улучшения огневой связи запальника 11 (фиг.2, 3) с основными горелками горелочной трубы 5 (фиг.1-3) газогорелочного устройства за счет потока пламени, разгоняющегося по каналу (на чертеже не обозначен) блока запальника 10 (фиг.1-4). На панели 34 (фиг.1-4) газогорелочного устройства имеется смотровое окно 35 (фиг.1) для наблюдения за работой запальника 11 (фиг.2, 3). В нижней части печи расположен шибер 36 (фиг.1), выполненный с возможностью регулирования вторичного воздуха. На верхней крышке 31 (фиг.5) в отверстие 32 (фиг.5) установлен винт 37 (фиг.5), сопряженный с регулировочной иглой 33 (фиг.5), которая положением на верхней крышке 31 (фиг.5), путем изменения положения регулировочной иглы 33 (фиг.5) относительно отверстия 13 (фиг.5), в трубке запальника 11 (фиг.5), регулирует расход газа на запальнике 11 (фиг.2, 3), что обеспечивает топливо сбережение и улучшение огневой связи запальника 11 (фиг.2, 3) с основными горелками (на чертеже не показана) горелочной трубы 5 (фиг.1-3) за счет потока пламени, разгоняющегося по каналу блока запальника 10 (фиг.1-4). Автоматика обеспечивает нагрев и поддержания температуры в помещении от 5 до 35 градусов путем регулирования температуры газовым краном 9 (фиг.4), выполненным с возможностью регулирования посредством поворота газового крана 9 (фиг.4) потребителем на горение запальника 11 (фиг.2, 3), на горение основных горелок горелочной трубы 5 (фиг.1, 3) и на полное его отключение.
Пример выполнения полезной модели.
Максимальное давление газа в сети, кПа
1,8
Номинальное давление газа в сети, кПа
1,3
Минимальное рабочее давление кПа
0,6
Номинальная тепловая мощность, кВт
15±0,15
Стабилизированное давление в коллекторе при входном давлении сети от 1,5 до 3 кПа, кВт 0,9±0,15
Требования безопасности. Инерционный период прекращения подачи газа автоматикой, сек.
- при отсутствии тяги в дымоходе, в пределах 10-60
- при погасании запальной горелки, в пределах 30-60
- при неплотности в импульсной системе, - не более 2 сек.
Инерционный период включения автоматики при зажигании запальной горелки, сек, не более,
60 сек.
Масса комплекта, кг, не более.
7
Разрежение в топке печи,
Па 5-25
Работа автоматики осуществляется следующим образом.
Проветрить помещение, в котором установлена автоматика в течение 10-15 минут. Проверить работу приточно-вытяжной вентиляции помещения путем поднесении к воздушным каналам полоски бумаги. Проверить, закрыт ли кран 9 на опуске газопровода к печи и на коллекторе 6 газогорелочного устройства. Проверить наличие тяги в дымоходе(на чертеже не показан) путем поднесения к запальному отверстию газогорелочного устройства полоски бумаги. Проветрить топливник и газоходы печи (на чертеже не показаны) в течение 10 мин., открыв полностью заслонку 8 подвода воздуха (дверка поддувала должна быть открыта на величину, обеспечивающую нормальную тягу), расположенную на панели 34 газогорелочного устройства. После проветривания прикрыть заслонку 8 в соответствии с рабочим положением.
Розжиг запальника 11 и горелочных труб 5 осуществляется следующим образом. Открыть газовый кран 9. При розжиге запальника 11 газовый кран 9 автоматики должен быть закрыт! Открыть заслонку смотрового окна 35, внести в окно 35 горящий бумажный жгут или лучину, затем нажать рычаг(на чертеже не обозначен) клапана-отсекателя 2 вниз и удерживать его в этом положении не менее 60 секунд. После воспламенения газа на запальнике 11 бумажный жгут вынуть и загасить. Проверить, хорошо ли пламя омывает торец биметаллической пластины 12 датчика пламени 3 и закрыть запальное отверстие заслонкой (на чертеже не показана). Если пламя запальника 11 плохо прогревает биметаллическую пластину 12 или газ по всему запальнику 11 не загорается, прекратить розжиг. После прекращения подачи газа проверить на запальнике 11 огневые отверстия и отверстие сопла на трубке запальника 13. При необходимости сопло запальника 11 прочистить проволокой (иглой) ⌀0,8 мм, затем розжиг повторить в указанной выше последовательности. Через 60 сек. после розжига запальника 11 убедиться в устойчивом горении газа на запальнике 11. При сильной тяге в дымоходе горелочные трубы 5 начинает "гудеть". В этом случае прикройте заслонку 8 печи, обеспечив нормальный факел горелки 5 согласно п.7.5.7. Открыть газовый кран 9 газогорелочного устройства автоматики и проследить, чтобы газ воспламенился на горелочных трубах 5. Отрегулировать подачу первичного воздуха к горелочным трубам 5 путем вращения заслонок 8 на соплах 7 коллектора 6 до появления голубого, устойчивого пламени на горелочных трубах 5 без отрыва и проскоков. При работе автоматики следует вести периодическое наблюдение за горением газа и тягой печи. При необходимости произвести регулировку подачи вторичного воздуха с помощью шибера 36 или поддувала печи. После нагрева печи до необходимой температуры автоматику необходимо выключить. Для выключения автоматики необходимо последовательно закрыть краны (на чертеже не показаны) перед основной горелкой горелочных труб 5 и газовый кран 9 на опуске газопровода к автоматике. Через 5-10 минут после выключения автоматики прикрыть заслонку (на чертеже не показана) дымохода печи. Давление поддерживается за счет дросселирования газа через кольцевую щель между плоскостью клапана и отверстием (на чертеже не показано) в корпусе крышки 27.