ЗАПАЛЬНО-ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к запальным устройствам с электрическим поджигом топочных газов и контроля их поджига.
Известно запально-защитное устройство, содержащее запальник, источник высокого напряжения, электромагнитный клапан, фотодатчик (1).
В этом устройстве запальник состоит из ствола со штуцером для провода газа и центрального электрода. Газ в запальник поступает через штуцер, проходит ствол и воспламеняется на выходе из наконечника от электрической искры, создаваемой источником высокого напряжения.
Источник высокого напряжения содержит повышающий трансформатор, начало первичной обмотки которого, через последовательно соединенные зарядные первый диод и резистор соединены с клеммой сетевого питающего напряжения, конец первичной обмотки соединен с анодом разрядного диода, катод которого соединен с нулевой клеммой сетевого питающего напряжения и заземлен, зарядный конденсатор, первой обкладкой соединенный с началом первичной обмотки и анодом первого зарядного диода, разрядный диод и тиристор, причем анод тиристора и катод разрядного диода соединены со второй обкладкой зарядного конденсатора, а анод разрядного диода заземлен, катод тиристора соединен с концом вторичной обмотки и заземлен, начало вторичной обмотки соединено с запальным электродом, управляющий электрод тиристора через ограничительный резистор соединен с катодом второго зарядного диода, анод которого соединен с сетевой клеммой напряжения питания. Во время отрицательного полупериода зарядный конденсатор заряжается через зарядный резистор и зарядный диод до амплитудного значения сетевого напряжения. В начале положительного полупериода открывается тиристор, и зарядный конденсатор разряжается через него и первичную обмотку трансформатора. В этот момент во вторичной обмотке трансформатора индуцируется кратковременный высоковольтный импульс, который подается на запальник.
Для контроля работы защитно-запального устройства используется входящая в него схема на основе фотодатчика. Фотодатчик состоит из фоторезистора типа ФР1 - 3, закрытого крышкой с окном из кварцевого стекла, в которой выполнено отверстие для ввода проводов, уплотненное резиновым кольцом.
МПК7Н01Т 13/48
Для надежного отпирания тиристора величина сопротивления токоограничивающего резистора в цепи управления тиристора должна быть порядка 5 КОм, при таком номинале резистора на нем выделяется мощность порядка 1,6 Вт, что требует применения более мощного резистора, приводящего к ухудшению теплового режима источника высокого напряжения.
Частота выходных импульсов, снимаемых с вторичной обмотки трансформатора, равна частоте сети (50 Гц) и не может быть изменена, когда это необходимо по технологическим соображениям.
В известном устройстве информация от появления запального факела передается от фотодатчика на сигнализатор горения, где сигнал после усиления поступает на реле сигнализатора. Эксплуатационные условия работы запально-защитного устройства характеризуются действием помех - электрических и тепловых. Электрические помехи, присутствующие в питающей сети, действуют на цепи управления тиристора и приводят к несрабатыванию запальника при подаче газа или, наоборот, искра несанкционированно формируется в то время, когда электромагнитный клапан закрыт, и газ в запальник не поступил.
Фотодатчик, контролирующий работу запальника, одинаково реагирует на пламя запальника, пламя разжигаемой горелки и тепловые помехи, спектр которых находится в его области чувствительности. В силу указанных обстоятельств действие тепловых помех искажает выходной сигнал фотодатчика, что вызывает ложное срабатывание выходного реле сигнализатора запально-защитного устройства. Датчик запальника не должен реагировать на пламя основной горелки и температуру нагрева футеровки.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении надежности запально-защитного устройства и расширении его функциональных возможностей.
Это достигается тем, что в запально-защитное устройство, содержащее заземленный корпус запальника с соосно расположенным в нем запальным электродом, повышающий трансформатор, ограничительный резистор, зарядные резистор, диод и конденсатор, клеммы «фаза, «ноль напряжения сети питания, согласно полезной модели в него дополнительно введены коммутатор, имеющий два входа и четыре выхода, блок контроля и управления источником высокого напряжения и коммутатором , имеющий вход и два выхода, причем первый вход коммутатора соединен с концом вторичной обмотки повышающего трансформатора, второй вход коммутатора соединен через предохранитель с клеммой «фаза, первый вход коммутатора заземлен, контрольный
зонд, при этом второй выход соединен с контрольным зондом, третий выход коммутатора через ограничительный резистор и зарядный диод соединен с началом первичной обмотки повышающего трансформатора, четвертый выход коммутатора соединен с анодом зарядного диода блока контроля и управления, является его входом, а его первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым выводами обмотки реле коммутатора.
Кроме того, в источник высокого напряжения введены разрядный тиристор, разрядный резистор, управляющие диод, резистор и конденсатор, неоновая лампа, помехоподавляющие конденсатор и резистор, причем начало первичной обмотки соединено с катодом зарядного диода, первой обкладкой зарядного конденсатора и первым выводом разрядного резистора, анод зарядного диода соединен с катодом управляющего диода и первым выводом ограничительного резистора, второй вывод которого соединен с объединенными выводами помехоподавляющих конденсатора и резистора, вторые выводы которых заземлены, при этом анод управляющего диода соединен с первым выводом управляющего резистора, второй вывод которого соединен с первым электродом неоновой лампы и первой обкладкой управляющего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с управляющим электродом разрядного тиристора, анод которого соединен с концом первичной обмотки, а его катод соединен со вторым электродом неоновой лампы, вторым выводом разрядного резистора, второй обкладкой зарядного конденсатора и заземлен.
При этом блок контроля выполнен в виде электронной схемы, содержащей зарядный диод, ограничительный резистор, переключающий резистор, причем анод зарядного диода и первый вывод токового резистора объединены, второй вывод токового резистора соединен с катодом переключающего тиристора, анод которого через ограничительный резистор соединен с катодом зарядного диода, задающий и защитный стабилитроны, времязадающий конденсатор, токозадающий резистор, разрядный диод, причем катоды задающего и защитного стабилитронов объединены и соединены с анодом переключающего тиристора и положительной обкладкой времязадающего конденсатора, отрицательная обкладка которого через предохранитель соединены с клеммой «ноль и заземлена, катод задающего стабилитрона соединен с управляющим электродом переключающего тиристора и первым выводом токозадающего резистора, второй вывод которого соединен с катодом переключающего тиристора и катодом разрядного диода, причем аноды защитного стабилитрона и разрядного диода заземлены.
повышающего трансформатора, первый контакт первой группы заземлен, а второй контакт первой группы соединен с контрольным зондом, общий контакт второй контактной группы соединен через предохранитель с клеммой «фаза, первый контакт второй группы соединен через ограничительный резистор с анодом зарядного диода источника высокого напряжения, второй контакт второй группы соединен с анодом зарядного диода блока контроля и управления, первый вывод обмотки реле соединен с катодом переключающего тиристора, а второй вывод заземлен.
На чертеже приведена принципиальная функциональная электрическая схема запально-защитного устройства.
Устройство содержит три функциональных блока: источник высокого напряжения, блок коммутации, блок контроля и управления. Источник высокого напряжения 14 содержит повышающий трансформатор, имеющий первичную 1 и вторичную 2 обмотки. С началом первичной 1 обмотки соединены первый вывод разрядного резистора 7, первая обкладка зарядного конденсатора 6, катод зарядного диода 4. Конец первичной 1 обмотки соединен с анодом разрядного тиристора 3, катод которого соединен со вторым выводом разрядного резистора 7, второй обкладкой зарядного конденсатора 6 и заземлен. Анод зарядного диода 4 соединен с катодом управляющего диода 5 и первым выводом ограничительного резистора 11. Анод управляющего диода 5 через управляющий резистор 8 соединен с первым электродом неоновой лампы 10, второй электрод которой заземлен, и первой обкладкой управляющего конденсатора 9, вторая обкладка которого соединена с управляющим электродом разрядного тиристора 3. Второй вывод ограничительного резистора 11 соединен с первой обкладкой помехоподавляющего конденсатора 13, вторая обкладка которого заземлена, и первым выводом помехоподавляющего резистора 12, второй вывод которого заземлен.
Блок контроля и управления 33 содержит зарядный диод 24, катод которого соединен с первым выводом ограничительного резистора 26, второй вывод, которого соединен с катодом защитного стабилитрона 30, катодом задающего стабилитрона 32, анодом переключающего тиристора 27 и положительной обкладкой времязадающего конденсатора 29. Катод переключающего тиристора 27 соединен с первым выводом обмотки реле 22, вторым выводом токозадающего резистора 28, катодом разрядного диода 31. Первый вывод токозадающего резистора 28 и анод задающего стабилитрона 32 соединены с управляющим электродом переключающего тиристора 27, первый вывод токового резистора 25 соединен с анодом зарядного диода 24, а его второй вывод соединен с катодом переключающего тиристора 27. Анод защитного стабилитрона 30, отрицательная обкладка времязадающего конденсатора 29, анод разрядного диода 31 и
второй вывод обмотки реле 22 заземлены и через предохранитель 34 соединены с клеммой «ноль напряжения питающей сети.
Блок коммутации 23 выполнен на реле и двух контактных группах. Первым входом блока коммутации является общий контакт 16 первой контактной группы, соединенный с концом вторичной обмотки 2. Первый заземленный 17 контакт первой группы является первым выходом блока коммутации. Вторым выходом блока является второй контакт 18 первой группы, соединенный с контрольным зондом 15. Вторым входом блока коммутации является общий контакт 19 второй контактной группы, соединенный через предохранитель 34 с клеммой «фаза напряжения сети питания. Третьим выходом блока является первый контакт 20 второй контактной группы, соединенный с первым выводом ограничительного резистора 11 источника высокого напряжения 14. Четвертым выходом блока коммутации 23 является второй контакт 21 второй группы, соединенный с анодом зарядного диода 24. Первый и второй выводы обмотки реле 22 соединены соответственно с катодом переключающего тиристора 27 и анодом разрядного диода 31.
Введенные новые элементы - управляющий диод 5, управляющий резистор 8, управляющий конденсатор 9, неоновая лампа 10 - образуют цепь управления разрядным тиристором 3. Функционально вместо неоновой лампы 10 в источниках высокого напряжения известных запально-защитных устройств используется динистор. Однако динисторы имеют большой разброс характеристик срабатывания, а с другой стороны свечение неоновой лампы 10 (типа ТП -0,3) во время генерации высокого напряжения свидетельствует о нормальной работе источника высокого напряжения. Что очень важно для контроля работы котла.
Контакты 16, 17, 18 первой контактной группы реле блока коммутации 23 обеспечивают соединение контрольного зонда 15 в режиме «контроль и отстыковку его от источника высокого напряжения в режиме «работа.
В режиме контроля факела контактами реле первой и второй контактных групп осуществляется гальваническая развязка контрольного зонда 15 от заземленных элементов электрической схемы, что обеспечивает метрологическую надежность контроля. Коммутация режимов «работа - контроль осуществляется элементом с низким рабочим напряжением, так как генерация высокого напряжения происходит только тогда, когда конец вторичной обмотки 2 соединен с землей. Это обстоятельство также повышает надежность защитно-запального устройства.
индицирующей своим свечением работу источника высокого напряжения, а также построение схемы коммутации таким образом, что переключение осуществляется элементом с низким рабочим напряжением, введение контрольного зонда 15, неподверженного влиянию тепловых полей, вместо фотоприемника позволяет достичь поставленной цели - повыщение надежности защитно-запального устройства и расщирение его функциональных возможностей за счет поджига и контроля пламени.
Защитно-запальное устройство работает следующим образом.
На клемму «фаза напряжения питающей сети переменного тока подается управляющее напряжение розжига 220 В и через предохранитель 34, контакты 19, 20 второй контактной группы поступает на анод зарядного диода 24 и через ограничительный резистор 26 поступает на анод переключающего тиристора 27, а через токовый резистор 25 - на обмотку реле 22. Времязадающий конденсатор 29 заряжается через зарядный диод 24, ограничительный резистор 26. При зарядке конденсатора 29 до напряжения величиной 25 В откроется переключающий тиристор 27 и времязадающий конденсатор 29 разрядится через обмотку реле 22. Время зарядки конденсатора 29 одна секунда. Это время определяется из технологических соображений, так как время розжига не более одной секунды.
Когда подано напряжение на обмотку реле 22, замыкаются контакты первой и второй контактных групп и остаются замкнутыми пока не разрядится времязадающий конденсатор 29 (около 0,1 с.). В этот период работа схемы источника высокого напряжения осуществляется следующим образом. В положительный полупериод зарядный конденсатор 6 заряжается до амплитудного значения напряжения (около 300 В) через зарядный диод 4 и ограничительный резистор И, управляющий резистор 8 и переход катод - управляющий электрод разрядного тиристора 3.
При заряде управляющего конденсатора 9 до напряжения поджига неоновой лампы 10 управляющий конденсатор 9 разряжается через неоновую лампу 10 и разрядный тиристор 3, открывая последний. Происходит быстрый разряд зарядного конденсатора 6 через первичную обмотку 1 повышающего трансформатора и разрядный тиристор 3. Па вторичной обмотке 2 появляется импульс высокого напряжения. После снятия сетевого напряжения зарядный конденсатор 6 разряжается через разрядный резистор 7.
Таким образом, при подаче управляющего напряжения 220 В на клемму «фаза и контакты первой и второй контактных групп блока коммутации 23 производится попеременная работа в режиме генерации высокого напряжения или в режиме контроля пламени. При снятии напряжения (до окончания розжига) источник высокого напряжения
14 защитно-запального устройства переходит в режим непрерывного контроля пламени через запальный электрод.
Введение новых элементов в защитно-запальное устройство в схемы источника высокого напряжения и контроля, организация связей между новыми элементами позволили повысить надежность защитно-запального устройства и расширить его функциональные возможности за счет обеспечения поджига и контроля пламени.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания полезной модели:
1. Запально-защитные устройства: Запально-защитное устройство ЗЗУ -6//ОАО Перловский завод энергетического оборудования, г. Мытищи, 2000г.