Устройство регулирования подачи воздуха в печи, работающие на твердом топливе

Описание полезной модели
- область техники, к которой относится полезная модель;
Полезная модель относится к области регулирования подвода воздуха или тяги (совместно с регулированием подачи топлива 1/00) с сервопроводом.
Уровень техники
Известен способ регулирования подвода воздуха в камеру сгорания твердого топлива и в камеру дожигания газов с помощью одновременного управления положения заслонки подачи топлива в топку и заслонки в месте дожита продуктов горения гибкой связью с дополнительным механизмом связи двух с главным приводом, основываясь на показаниях биметаллического термодатчика, расположенного непосредственно в топке в месте пересечения воздушных потоков, называемый термостатический регулятор воздушного потока (патент на изобретение №2119128 от 20.09.1998, патентообладатель Гульддал Бьорн Камп (DK)
Данный аналог наиболее близко отражает описываемую полезную модель в связи с совпадением следующих существенных признаков: осуществление контроля горения пламени в топке путем управления подачей кислорода с помощью управления заслонкой (заслонками), основываясь на показаниях термодатчика, сборочные единицы монтируются непосредственно на твердотопливной печи.
Свойства или явления оптимизированные при создании описываемой полезной модели:
- более точное измерение температуры с помощью высокоточного цифрового термодатчика;
- расположение термодатчика в непосредственной близости или непосредственно на патрубке выхода из печи теплоносителя, благодаря чему учитывается инерционность нагрева теплоносителя;
- возможность программирования устройства и возможность выбора программ в зависимости от видов топлива с учетом его влажности и теплотворности;
- благодаря тому, что регулирование процесса горения происходит посредством управления положения только одной заслонки для реализации устройства требуется меньшее число сборочных единиц, а также достигается более высокая точность поддержания температуры и надежность всего устройства.
- кроме того, предлагаемая конструкция, выполненная в виде моноблока, имеющего соединения только с термодатчиком и гибкой связью, скрепляемой с заслонкой регулирования воздуха, позволяет быть установленной на любом виде твердотопливной печи, имеющей заслонку регулирования подачи воздуха.
Раскрытие сущности полезной модели;
Техническим результатом полезной модели является поддержание постоянной температуры горения в течении длительного времени или программируемого изменения режима горения, благодаря чему достигается значительная экономия твердого топлива, соответственно увеличивается полезное время работы печи, устройство поддерживает заданный режим горения вплоть до полного прогорания твердого топлива и падения температуры теплоносителя до 35 градусов цельсия, что приводит к подаче сигнала на закрытие заслонки в целях сохранения температуры теплоносителя.
Полезная модель состоит из датчика температуры, расположенного на печи, сервопривода, соединенного гибкой связью с заслонкой подачи воздуха в топку печи, программируемого микрочипа, расположенного в контроллере и получающего сигнал от датчика температуры и герконов, панели управления и электродвигателя, поднимающего или опускающего заслонку.
Контроллер представляет из себя блок управления, состоящий из корпуса, в котором закрепляются посредством винтового соединения собственно плата с программируемым микроконтроллером и микросхемой силовых ключей, необходимых для управления шаговым двигателем. На лицевой стороне блока управления расположено цифровое светодиодное табло и всего 3 кнопки управления, которыми обеспечивается выбор необходимого режима работы заслонки. На контроллер поступают сигналы от геркона, получаемые посредством воздействия магнитного поля от магнита и стальной пластины, выполняющей роль магнитного экрана и изменяющей свое положения на гибкой связи в зависимости от положения заслонки. Геркон сигнализирует о ее крайних положениях. Главный воздействующий сигнал на контроллер вырабатывается цифровым термодатчиком, соединенным с помощью проводников и располагающимся у выходного патрубка печи. Контроллер соединен с сервоприводом обычным проводным соединением. Сервопривод получает сигнал с выхода устройства опторазвязки и усиления. Сервопривод состоит из электродвигателя, втулки, вращаемой валом электродвигателя и гибкой связи в виде прочной капроновой нити, металлической струны или цепочки, закрепленной одним концом на вращающейся втулке, а другим на заслонке подачи воздуха в топку печи, через промежуточное звено - цепочку, легко соединяемую с заслонкой. Блок контроллера и сервопривод получают питание от инверторного преобразователя, обеспечивающего устойчивое питание всей схемы в широком диапазоне напряжения сети.
Пример исполнения устройства с установкой непосредственно на твердотопливной печи указан на рис. 1
Полезная модель работает в трех режимах: «розжиг», «нагрев» и «регулирование». Выбор режима осуществляется непосредственно программой по алгоритму, представленному на блок-схемах, приведенных на рисунках 2, 3, 4. Для блок-схем приведенных на этих рисунках действует отношение 1°С=1% от максимального положения заслонки, т.е. программа воспринимает градусы и % положения заслонки в одной единичной системе.
0
Т
На рисунке 2 приводится алгоритм работы полезной модели в режиме «розжиг», где Т - начальная температура печи; Т - текущая температура печи; Time - время работы устройства;
На рисунке 3 приводится алгоритм работы полезной модели в режиме «нагрев», где
Где Tz - температура, заданная пользователем;
Tim - время; Т - температура; i=0.
Тm - текущая температура;
Тнн - температура начала нагрева (температура, при которой программа перешла в режим горения;
KOK
S - шаг изменения положения заслонки при изменении температуры на 1°С.
рег
Pol - расчетное положение заслонки при переходе в режим «регулирования».
p
м
T
Z
На рисунке 4 приводится алгоритм работы полезной модели в режиме «регулирование», где Pol - расчетное положение заслонки при заданной температуре; Pol - максимальное положение заслонки при заданной температуре; Т - текущая температура; T - заданная температура;
Возможность получения при помощи полезной модели технического результата была обоснована посредством испытания, результаты которых можно проиллюстрировать при помощи рисунков 5 и 6.
Для наглядности график изменения температуры в градусах цельсия и график положения заслонки в процентах совмещен на одной оси координат.