ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА
TWO-STAGE GAS BURNER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области энергетики, в частности к двухступенчатым газовым горелкам, и может быть использовано в устройствах для сжигания газообразного топлива в газогорелочных устройствах паровых и водогрейных котлов.
Уровень техники
Известна горелка бытовой газовой плиты, содержащая закрепленную на столе плиты смесительную трубу с диффузором-смесителем и огневым насадком, подпружиненным в сторону от стола пружиной с возможностью вертикального перемещения, при этом в зоне огневых отверстий горелки размещены биметаллические датчики, подвижные концы которых контактируют с упорами насадка, причем при увеличении расхода газа возрастает температура датчиков, что приводит к удалению огневого насадка от дна теплообменника, а при уменьшении расхода газа температура датчиков падает, а огневой насадок под действием пружины приближается к дну теплоприемника, в результате этого высокотемпературная зона пламени горелки всегда находится у дна теплоприемника, а на трубе перед диффузором-смесителем может быть установлен клапан с подпружиненным запорным элементом, шток которого при помощи рычага связан с насадком, при этом при погасании пламени, выкипании воды в посуде или ее снятии с решетки происходит закрытие клапана и прекращение подачи газа в горелку (см. а.с. SU №1779881, МПК F23D 14/04, опубл. 07.12.1992 г.).
Недостатком данной горелки является сложность конструкции, невысокая надежность при эксплуатации.
Известна запальная горелка, содержащая датчик пламени, установленный в корпусе с биметаллической пластиной, и датчик пламени, включающий нормально открытое сопло, импульсные трубки, систему управления газовым регулятором, при этом на корпусе датчика пламени над биметаллической пластиной установлен датчик сетевого газа с нормально закрытым клапаном и рычаг пуска газа, при этом датчик сетевого газа соединен с помощью импульсных трубок с корпусом датчика пламени, трубой, системой управления газового регулятора основной горелки (см. пат. RU №2319899, МПК F23N 5/04, от 21.07.2006 г.).
Недостатком данной горелки является длительность передачи сигнала для отключения газовых клапанов основной горелки.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятая автором за прототип является атмосферная газовая горелка, содержащая газовый регулятор, состоящий из блока регулирования, соединенного с датчиком температуры с помощью канала регулирования, блока контроля, соединенного с датчиком пламени, тяги, каналом контроля, при этом она снабжена вторым газовым регулятором, состоящим из блока регулирования, соединенного с датчиками температуры воды и наружного воздуха, блока контроля, при этом второй газовый регулятор установлен с возможностью параллельного подключения полостей блоков контроля и датчика температуры наружного воздуха путем соединения с блоком регулирования второго газового регулятора, причем процентное соотношение подачи газа в горелку обоими регуляторами устанавливается кранами (см. пат. RU №2196939, МПК F23N 1/00, F24D 14/60, опубл. 20.01.2003 г.).
Недостатками данной горелки являются длительность передачи сигнала для отключения газовых клапанов основной горелки, а также большой расход газообразного топлива, невысокая надежность.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является разработка двухступенчатой газовой горелки для газогорелочных устройств с мгновенным, в течение 2-3 сек, отключением газового клапана второй ступени при исчезновении напряжения в электросети и сохранение электронезависимости первой ступени мощностью до 100 кВт, что позволит сохранить электронезависимую мощность этой ступени и обеспечить потребителей теплом и горячей водой.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к мгновенному, в течение 2-3 сек, отключению газового клапана второй ступени при исчезновении напряжения в электросети и сохранению электронезависимости первой ступени мощностью до 100 кВт, высокой надежности обеспечения потребителей теплом и горячей водой.
Технический результат достигается с помощью двухступенчатой газовой горелки, содержащей газовые клапаны первой и второй ступени, запальную горелку, датчики рабочей и предельной температуры, датчики тяги, сетевого газа, первый и второй блоки управления, при этом газовый клапан второй ступени соединен со вторым блоком управления, последний соединен с датчиком тяги, а газовый клапан первой ступени соединен с первым блоком управления, который соединен с датчиком сетевого газа, датчиком предельной температуры, при этом блок управления второй ступени дополнительно снабжен электромагнитным клапаном последовательно соединенным с микропереключателем датчика рабочей температуры.
Таким образом, технический результат достигается за счет того, что в блок управления газовым клапаном второй ступени встроен электромагнитный клапан, открывающий сопло при исчезновении напряжения в электросети, что приводит к мгновенному, в течение 1 сек, закрытию газового клапана второй ступени и продолжению работы первой ступени с мощностью не более 100 кВт.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 дана двухступенчатая газовая горелка, пневматическая схема, общий вид.
На фиг.2 - то же, электрическая схема.
Осуществление изобретения
Двухступенчатая газовая горелка состоит из газового клапана 1 второй ступени, соединенного с блоком 2 управления, последний соединен с датчиком 3 тяги, электромагнитным клапаном 4, датчиком 5 рабочей температуры, который содержит микропереключатель 6, например МР-3, причем газовый клапан 1 второй ступени соединен с основной горелкой 7 посредством шарового крана 8, при этом двухступенчатая газовая горелка содержит также газовый клапан 9 первой ступени, соединенный с блоком 10 управления, а последний соединен с датчиком 11 сетевого газа, датчиком 12 предельной температуры, последний содержит микропереключатель 13, например МР-2, а блок 10 управления соединен с блоком 2 управления, при этом оба блока 10 и 2 управления содержат жиклеры 14, а двухступенчатая газовая горелка содержит также запальную горелку 15, газовый клапан 1 первой ступени соединен с основной горелкой 7 посредством шарового крана 16, при этом запальная горелка 15 содержит термобиметаллическую пластину 17 и микропереключатель 18, например МР-1, причем все элементы двухступенчатой газовой горелки соединены импульсными трубками (не обозначены).
Электрическая схема двухступенчатой газовой горелки состоит двух плат I и II, при этом плата I смонтирована внутри котла наружного размещения (не показан), плата II - у дежурного, причем плата I содержит автоматический выключатель F1, микропереключатель 6, например МР-3, микропереключатель 13, например МР-2, датчика предельной температуры 12, микропереключатель 18, например МР-1, под термобиметаллической пластиной 17, электрическая схема содержит также лампочки Л1, Л2.
Двухступенчатая газовая горелка работает следующим образом.
Включают автоматический выключатель F1, поднимают термобиметаллическую пластину 17, открывается сопло датчика 11 сетевого газа, газ из газопровода (не показан) до газового клапана 1 первой ступени поступает через датчик 11 сетевого газа в блоки 10 и 2 управления и запальную горелку 15, последнюю зажигают, после прогрева термобиметаллической пластины 17, последнюю отпускают, газ по импульсным трубкам поступает в блоки 10 и 2 управления в полости над жиклерами 14, при этом газ надтекает через жиклеры 14 в подмембранные полости газовых клапанов 1 и 9 второй и первой ступени соответственно, и, преодолевая сопротивление, открывает клапаны 1 и 9, причем открытие клапанов 1 и 9 возможно только при закрытых соплах датчика 12 температуры, датчика 3 тяги, электромагнитного клапана 4, последовательно открывают шаровой кран 16, включается в работу основная горелка 7 мощностью до 100 кВт, открывают шаровой кран 8, мощность горения основной горелки 7 возрастает до проектной величины, а при исчезновении напряжения в электросети сопло электромагнитного клапана 4 открывается, давление газа в подмембранной полости клапана 1 второй ступени резко падает, клапан 1 мгновенно, в течение 1 сек, закрывается, мощность газовой горелки становится менее 100 кВт, а согласно регламенту подобные горелки могут отключаться элементами управления в течение 30 сек, при открытии сопла датчик 12 предельной температуры газовый клапан 9 первой ступени закрываются, произошло аварийное отключение основной горелки 7, требуется вмешательство обслуживающего персонала, при устранении причин аварийного отключения и закрытии сопла датчика 12 предельной температуры, блок 10 управления снова включает в работу основную горелку 7, тепловая мощность которой составляет при этом менее 100 кВт, но эта мощность не зависит от электроснабжения, при этом при появлении напряжения сопло электромагнитного датчика 4 закрывается, давление газа под мембраной газового клапана 1 второй ступени возрастает и если контакты микропереключателя 6 МР-3 датчика 5 рабочей температуры замкнуты, мощность горения основной горелки 7 снова возрастает до проектной величины, при срабатывании датчика 12 предельной температуры, замыкаются контакты микропереключателя 13 МР-2, на плате II загорается лампочка Л2, при погасании запальной горелки 15 термобиметаллическая пластина 17 остывает, замыкает контакты микропереключателя 18 МР-1, загорается лампочка Л1, сигнализируя о необходимости вмешательства обслуживающего персонала.
Таким образом, обеспечивается надежная работа газовых горелок мощностью более 100 кВт с обеспечением всех элементов безопасной эксплуатации мощных атмосферных горелок, с сохранением энергонезависимости первой ступени горелок мощностью до 100 кВт.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- мгновенное, в течение 2-3 сек, отключение газового клапана второй ступени при исчезновении напряжения в электросети;
- сохранение электронезависимости первой ступени мощностью до 100 кВт;
- высокая надежность обеспечения потребителей теплом и горячей водой;
- повышение надежности работы запальной горелки;
- упрощение конструкции;
- качественное сжигание топлива.