CN104011467B - 火焰点燃和控制系统 - Google Patents

Abstract

一种火焰点燃和控制系统，包括至少一个燃气燃烧器(1)，该至少一个燃气燃烧器(1)经由火焰控制装置(12)连接到燃气源(11)和通过由热电偶(2)组成的火焰传感器控制的安全阀(13)。该安全阀(13)具有：其中源将燃气供给到燃烧器的打开状态；和其中燃气流受到阻碍的关闭状态，从打开状态切换到关闭状态和从关闭状态切换到打开状态通过由热电偶产生的电信号控制。设置有点火器设备(3)，该点火器设备(3)由点火电极(31)及其电源装置(32)组成。此外，根据由热电偶产生的电信号的电流强度控制至少点火器设备的操作。

Description

火焰点燃和控制系统

技术领域

本发明涉及一种火焰点燃和控制系统，包括至少一个燃气燃烧器，所述燃气燃烧器经由火焰控制装置连接到燃气源和通过由热电偶组成的火焰传感器控制的安全阀。

安全阀具有：打开状态，在打开状态中燃气源将燃气供给到燃烧器；和关闭状态，在关闭状态中燃气流受到阻碍。

此外，设置有点火器设备，所述点火器设备由点火电极及其电源装置组成，使得所述电源装置将电流脉冲发送到点火电极以在燃烧器的喷嘴处产生火花。

热电偶包括第一导体元件和第二导体元件，所述第一导体元件和第二导体元件在一个被称为热接点的检测端处导电接触，通过结合所述第一导体元件的终端和所述第二导体元件的相应的终端获得所述检测端，以在被称为冷接点的每个导体元件的两个自由端处产生电势差，所述电势差是在所述检测端检测到的温度的函数。

所述两个导体元件中的每个的自由端被连接到相应的传输导体用于传输由所述电势差产生的电信号，所述电信号是使所述安全阀从打开状态切换到关闭状态和从关闭状态切换到打开状态的电信号。

背景技术

本领域已知在燃气燃烧器特别是诸如嵌入式灶具和烤炉的家用燃气燃烧器中使用热电偶用于火焰检测的系统。

如果有火焰，则热电偶在冷接点的端处产生电势差并因此产生电流强度，并且两端通常连接到电感器，所述电感器产生使安全阀的磁体移动的力用于接通和切断燃气供应。

常见的嵌入式灶具的用户通过将力施加到嵌入式灶具旋钮手动激励这种磁体来接通燃气供应，由此产生火焰，热电偶检测火焰并产生保持安全阀打开的电流，并且用户可以停止施加力。

如果火焰被吹灭，则热电偶停止产生电流并且安全阀关闭，从而切断燃气流。

该系统显然能够具有低的生产成本并且容易实现，但是只提供一个燃烧器的安全控制，即只能检查火焰是否存在。

在冷接点的端部处产生的电压取决于形成热电偶的材料，但永远不超过每摄氏度几微伏。因而，除非使用先进的放大系统和适当的校准，所产生的电压太低而不能读取。

作为结果，在现有技术的热电偶系统中，除了如上所述的简单的“开/关”安全检查之外的检查和控制功能的实现仍然是困难和昂贵的。

这阻碍热电偶系统被用于现代电器，尤其是烤炉，其中温度控制和定时是关键要求。

因此，仍然需要基于热电偶的火焰点燃和控制系统，其允许实现诸如温度和烹调时间控制的控制。

本发明通过提供如上所述的火焰检测系统满足了这种需要，在所述火焰检测系统中，根据电信号的电流强度控制至少所述点火器设备的操作。

这将允许点火器设备的操作通过读取控制信号被控制，所述控制信号是可测量的并且基于由热电偶产生的电信号的电流强度。

尽管低电势差值，即，每摄氏度几微伏，但是热电偶利用能够达到几百毫安的电流强度值提供最佳的电流可用性。

因此，电流强度可以是用于点火电极电源装置的控制信号，所述控制信号可以控制例如用于火焰点火的电流强度和电流脉冲传输。

应当注意的是，由于这样产生的电流强度与热量成正比因而与火焰的强度以及由其产生的温度成正比，因此本发明的火焰点燃和控制系统能够在所有的热能生成器中使用，并允许简单和及时的火焰检测和控制以及对火焰状态的断定，从而实现检查、控制和安全特征等。

火焰点燃和控制系统的应用包括在烹调、取暖、空调、生活用水、制冷和洗涤领域中的普通家庭使用的燃气燃烧器。

发明内容

因此，本发明的系统有利地使用稳定的控制信号，具有适当的电子值，这避免了需要特定的过滤器或绝缘和/或放大设备。

在一个实施例中，线圈与两个传输导体中的一个串联连接，由线圈产生的磁信号由至少一个传感器检测，所述至少一个传感器适于将磁信号转换成电信号，所述电信号的电流强度控制至少一个点火器设备的操作。

电信号的电流强度，即控制信号在这种情况下通过提供线圈和传感器被测量，所述传感器能够将由线圈产生的磁场转换成控制信号，所述控制信号是开/关信号或指示火焰状态的可变信号。

此外，本发明的火焰点燃和控制系统以非常简单的方式被制造，这是因为其仅仅需要增加与诸如热电偶和安全阀的已知设备串联连接的线圈，而无需其他变化。

线圈的添加提供在热电偶与检查和控制电路之间的自动安全绝缘，所述热电偶通常可由用户接近并直接连接到装置的接地，所述检查和控制电路直接连接到主体。因为检测传感器未电连接到热电偶，所以获得绝缘，因此与热电偶线圈电路分开。

最后，利用磁场和传感器允许本发明的系统在高温处操作，甚至在150℃操作，而无昂贵的布置，并且这样的温度不影响信号的传输和/或质量。

因此，传感器可以被连接到点火电极电源装置以例如控制用于火焰点火的电流脉冲传输和电流强度。

代替上述方案或除了上述方案之外，传感器可以被连接到电子接口，所述电子接口又被连接到本发明的火焰点燃和控制系统的一个或多个部件。

例如，如果需要温度控制，则传感器可被连接到火焰控制装置，以自动降低其强度增加。

在这种情况下，经由电子接口，由热电偶产生的电信号可以用来控制和获得所有在燃烧器中实现的特征和检查。

例如，其能够控制自动火焰点火系统或能够与火焰或其用户相关联的任何控制设备。

上述构造提供不能在使用燃气燃烧器的常用电器上实施的控制。

例如，本发明的系统能够提供用于低温燃气烤炉的自动点火和再点火系统，这允许在普通的燃气烤炉上操作以最小化燃烧器的功率并因此使烤炉的操作温度最低。

燃气烤炉燃烧器的最小功率通常被校准到确保即使是炉门被打开或者其被撞击关闭燃烧器也将保持打开的值。这个值通常是由燃烧器所提供的最小值的1.5倍到两倍。

在烤炉燃烧器中实施的自动点火和再点火系统允许操作功率的最小化，并且如果在门被关闭时火焰被吹灭则确保再点火。

电子接口可以被包含在系统的部件中的每一个或被设置在这样的部件的上游。

此外，电子接口可以具有将在后面进行处理以得到将被实现的检查和控制的用于控制信号的单个输入或者从相应的传感器获得的多个控制信号，使得每个控制信号标识将要实现的检查和/或控制。

因此，可以使用任何种类的现有技术的传感器，并且多个传感器可以被设置用于检测由线圈产生的磁场。

可以例如根据本发明的系统被期望进行的检查的类型选择要使用的传感器。

例如，在检查需要开/关控制信号的情况下簧片磁传感器可以被使用，而霍尔效应传感器，即电阻根据磁场变化的半导体，适合于获得由热电偶产生的电信号的成比例的读数。

在一个实现例中，线圈由绝缘支撑体支撑，并具有导电材料的匝，其截面不改变与线圈连接的传输导体的电阻。

线圈的主要目的是允许测量电流强度和产生用于打启/关闭安全阀的相应的控制信号，而不改变在冷接点的端部处的电势差。

因此，线圈可以在电路的任何点与传输导体中的一个串联连接，但优选的位置可以被认为是要被检测的值的函数。

此外，只要线圈串联连接，其能够被连接到传输导体中的任何一个，变型实施例包括线圈的匝是传输导体的绕组。

在磁场的现有技术中已知的构造改进能够被应用于线圈。

具体地，在一个实施例中，线圈具有磁通集中芯，用于集中由线圈产生磁场通量，从而提高由传感器进行的信号检测。

在一个改进中，校准构件与线圈结合使用，所述构件可以由磁体或额外的线圈组成并且在位于适当位置时允许减少和/或校准所需的磁通量并因而减少和/或校准由热电偶所产生的电流以控制传感器。

附图说明

根据在附图中示出的一些实施例的下列描述，本发明的这些和其它特征和优点将变得更加显而易见，其中：

图1是现有技术的火焰检测系统的概略图。

图2a和2b是根据两个不同实施例的本发明的火焰点燃和控制系统的概略图；

图3和4是根据两个不同实施例的本发明系统的线圈的两个视图。

具体实施方式

图1是现有技术的火焰检测系统的概略图。

火焰检测系统包括：燃气燃烧器1，该燃气燃烧器1经由火焰控制装置12连接到燃气源11和通过由热电偶2组成的火焰传感器控制的安全阀13。

安全阀13具有：打开状态，在打开状态中燃气源11将燃气供给到燃烧器1；和关闭状态，在关闭状态中燃气流受到阻碍，以防止火焰形成和燃气从燃烧器1的喷嘴111泄漏。

此外，设置有点火器设备3，所述点火器设备3由点火电极31及其电源装置32组成，使得所述电源装置32将电流脉冲发送到点火电极31以在燃烧器1的喷嘴111处产生火花。

电源装置32也连接到主体。

所述热电偶2包括第一导体元件21和第二导体元件22，所述第一导体元件21和第二导体元件22在一个被称为热接点的检测端处导电接触，通过结合所述第一导体元件21的终端和所述第二导体元件22的相应的终端获得所述检测端，以在被称为冷接点的每个导体元件的两个自由端处产生电势差，所述电势差是在检测端处检测到的温度的函数。

两个导体元件21和22中的每一个的自由端被连接到相应的传输导体23和24用于传输由电势差产生的电信号。

传输导体23和24的终端被连接到电感器25，电信号流过电感器25并且产生电动势，所述电动势激励安全阀13的磁体，安全阀13的磁体的动作切断或接通燃气供应11。

因此，由热电偶2产生的电信号是使安全阀13从打开状态切换到关闭状态和从关闭状态切换到打开状态的控制信号。

火焰控制装置通常由控制旋钮组成，所述控制钮由用户按压和旋转以激励安全阀13的磁体用于使安全阀移动到打开状态，从而允许燃气供应到燃烧器1，以触发由用于火焰点燃的电源装置32供电的点火电极31并控制火焰强度。

一旦火焰打开，在热电偶2的检测头处的任何温度变化变成流入导体元件21和22以及传输导体23和24的电信号。

电信号在电感器25的端部处产生电势差，其使安全阀13的磁体保持打开，从而允许用户停止他/她在火焰控制装置12上的动作。

如果火焰被吹灭，则热电偶2检测在检测头处的温度降低，其变成允许安全阀13关闭的相应电信号。

图2a和2b是本发明的火焰点燃和控制系统的概略图。

具体地，图2a和2b中的系统相似于如图1所示的现有技术的火焰检测系统，其中至少点火器设备3的操作根据电信号的电流强度被控制。

具体地，参考图2a，线圈4与传输导体23串联连接，并且电信号流过线圈4以产生由连接到用于点火电极31的电源装置32的传感器41检测的磁场。

传感器41将这样检测的磁场转换成相应的电信号，所述电信号是用于控制点火器设备3的操作的控制信号。

在图2a中，传感器41被连接到电源装置32，以控制点火器设备3的操作，即通过确定电流脉冲如何被传输到电极31控制点火器设备3的操作。

根据所期望的火焰控制，各种连接可以被提供用于传感器41，例如，如果期望温度控制则传感器41可以被连接到火焰控制装置21。

因此，传感器41可以被连接到火焰点燃和控制系统的所有部件。

线圈4与传输导体23串联连接，但其能够被连接到两个传输导体23和24中的任何一个。

在另一个实施例中，对于每个传输导体23和24中的一个，两个线圈4可以设置有两个相应的传感器41，用于产生两个不同的控制信号，所述控制信号可以被传输到本发明的火焰点燃和控制系统的不同部件。

这里，需要具体的布置防止线圈的磁场干扰通过耦合到其它线圈的传感器41进行的检测，使得两个控制信号是不同的信号。

图2b示出本发明的火焰点燃和控制系统的变型实施例，其特征可以除了如参考图2a所述的特征之外被提供或代替如参考图2a所述的特征被提供。

在本实施例中，传感器41被连接到电子接口42，该电子接口被连接到本发明的系统的部件。

在图2b的具体情况下，接口控制器42将控制信号传输到火焰控制装置12和用于电极31的电源装置32两者，以检查和控制燃烧器1的温度以及打开和关闭状态两者。

此外，电子控制器42与本发明的系统的各个部件分离，但是可以被包含在这样的部件中，其直接从传感器41接收信号。

如果需要各种控制信号以提供不同的检查和控制，则每个控制信号可以具有输入和与其相关联的相应输出，或单个输入可以被提供用于单个信号，所述信号在接口控制器42中被处理，用于从所述信号中提取实现所期望的检查和控制所需的信息。

因此，处理单元应当在控制器42中提供，该单元具有用于执行逻辑程序的处理器装置，所述逻辑程序允许信号处理和燃烧器1的操作的编程两者，例如，用于打开和关闭燃烧器1的定时。

如下面更好地说明的那样，线圈4可以与各种传感器41相关联，所述各种传感器41的在类型和数量两方面不同，类型不同以允许差分信号检测，数量不同以实现任何数量的控制。

图3和图4示出根据两个可能的不同实施例的本发明的系统的线圈4的两个视图。

具体参考图3a和3b，线圈4由绝缘支撑构件43支撑并具有导电材料的匝44，该导电材料的匝44的截面不改变与线圈4连接的传输导体的电阻。

此外，磁通集中芯45和校准构件46结合图3a和3b的线圈4被设置，用于控制由传感器41检测的磁通量。

磁通集中芯45和校准构件46两者被线圈4的磁场穿透，但由于绝缘支撑构件43的存在导致不接触匝44。

在可能的变型实施例中，线圈4的匝44可以是与线圈4连接的传输导体23或24的绕组。

参考图3a，传感器41由簧片传感器组成，并且具体地设置有两个簧片传感器，所述两个簧片传感器如上所述实现两个不同的控制。

具体参考图3b，传感器41是如本领域已知的霍尔效应传感器。

Claims (9)

1.一种火焰点燃和控制系统，包括至少一个燃气燃烧器(1)，所述燃气燃烧器(1)经由火焰控制装置(12)连接到燃气源(11)和通过由热电偶(2)组成的火焰传感器控制的安全阀(13)，

所述安全阀(13)具有：打开状态，在所述打开状态中所述燃气源(11)将燃气供给到所述燃烧器(1)；和关闭状态，在所述关闭状态中燃气流受到阻碍，

进一步设置有点火器设备(3)，所述点火器设备(3)由点火电极(31)及其电源装置(32)组成，使得所述电源装置(32)将电流脉冲发送到所述点火电极(31)以在所述燃烧器(1)的喷嘴(111)处产生火花，

所述热电偶(2)包括第一导体元件(21)和第二导体元件(22)，所述第一导体元件(21)和第二导体元件(22)在一个被称为热接点的检测端处导电接触，通过结合所述第一导体元件(21)的终端和所述第二导体元件(22)的相应的终端获得所述检测端，以在被称为冷接点的每个导体元件(21、22)的两个自由端处产生电势差，所述电势差是在所述检测端处检测到的温度的函数，

所述两个导体元件(21、22)中的每一个的自由端被连接到相应的传输导体(23、24)用于传输由所述电势差产生的电信号，

所述电信号是使所述安全阀(13)从所述打开状态切换到所述关闭状态和从所述关闭状态切换到所述打开状态的控制信号，

其特征在于

至少所述点火器设备(3)的操作根据所述电信号的电流强度被控制，

线圈(4)与所述两个传输导体(23、24)中的一个串联连接，由所述线圈(4)产生的磁信号由至少一个传感器(41)检测，所述至少一个传感器(41)适于将所述磁信号转换成电信号，所述电信号的电流强度控制至少所述点火器设备(3)的操作。

2.根据权利要求1所述的火焰点燃和控制系统，其中，所述传感器(41)被连接到用于所述点火电极(31)的所述电源装置(32)。

3.根据权利要求1所述的火焰点燃和控制系统，其中，所述传感器(41)被连接到电子接口(42)，所述电子接口(42)被连接到所述火焰点燃和控制系统的部件中的一个或多个。

4.根据权利要求1所述的火焰点燃和控制系统，其中，所述线圈(4)由绝缘支撑构件(43)支撑并具有导电材料的匝(44)，所述匝(44)具有不改变与所述线圈(4)连接的所述传输导体(23、24)的电阻的截面。

5.根据权利要求1所述的火焰点燃和控制系统，其中，所述线圈(4)具有磁通集中芯(45)。

6.根据权利要求1所述的火焰点燃和控制系统，其中，设置有校准构件(46)，用于控制由所述传感器(41)检测的磁通量,并且所述校准构件(46)与所述线圈(4)相组合。

7.根据权利要求4所述的火焰点燃和控制系统，其中，所述线圈(4)的所述匝(44)是所述传输导体(23、24)的绕组。

8.根据权利要求1所述的火焰点燃和控制系统，其中，设置有一个或多个传感器(41)，所述一个或多个传感器(41)中的至少一个是簧片磁传感器。

9.根据权利要求1所述的火焰点燃和控制系统，其中，设置有一个或多个传感器(41)，所述一个或多个传感器(41)中的至少一个是霍尔效应磁传感器。