PL202449B1 - Sposób i układ do zapłonu strumienia gazu - Google Patents

Abstract

Nale zy opracowa c sposób i uk lad do zapa- lania strumienia gazu, w którym za pomoc a uruchomienia elektronicznego zespo lu steruj a- cego, które umo zliwiaj a zapalenie za pomoc a zdalnego sterowania. Ponadto wymagane zu- zycie pr adu powinno by c utrzymane na tak niskim poziomie, ze mo zna zastosowa c zinte- growane zród lo napi ecia. Uzyskuje si e to dzi eki temu, ze za pomoc a uruchamiania elektronicz- nego zespo lu steruj acego (5), zasilanego ze zród la napi ecia, otwiera si e termoelektryczny zawór bezpiecze nstwa zap lonu (17) i wyp lywa- j acy gaz zapala si e. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zapłonu strumienia gazu i układ do zapłonu strumienia gazu, do armatury do regulacji przepływu gazu w gazowych piecach grzewczych.

Armatury do regulacji przepływu gazu dla gazowych pieców grzewczych, lub tym podobnych urządzeń, są znane w wielu postaciach wykonania. Służą one do zapłonu i regulacji strumienia gazu dopływającego do palnika.

Z opisu GB 2351 341 A jest znane urzą dzenie zaworowe do sterowania zapł onem palnika gazowego. Wrzeciono uruchamiające jest przesuwane ręcznie w położenie zapłonu, przy czym otwiera się zawór zabezpieczający. Wrzeciono uruchamiające musi być utrzymywane w tym położeniu jedynie przez krótki czas, ponieważ przy przesuwaniu wrzeciona uruchamiającego jest włączany mikrowyłącznik, doprowadzający napięcie z sieci elektrycznej potrzebne do zadziałania elektromagnesu. Zapłon gazu realizuje się poprzez piezoelektyczny zapłon iskrowy. Napięcie zostaje odłączone, gdy wytworzony przez termoelement prąd termoelektryczny wystarcza do podtrzymania zaworu zabezpieczającego w położeniu otwarcia.

Niedogodnością tego rozwiązania jest to, że urządzenie zaworowe jest uruchamiane wyłącznie ręcznie, co jest niezadowalające, zwłaszcza w przypadku niekorzystnego położenia zabudowy lub w przypadku częstego uruchamiania. Ponadto konieczne są dodatkowe nakłady na przeprowadzenie piezoelektrycznego zapłonu iskrowego. Występuje także problem polegający na tym, że zwłaszcza w przypadku większej odległości przewodu między zaworem zabezpieczającym a otworem palnika, w czasie zapalania w otworze palnika nie ma jeszcze zdolnej do zapłonu mieszanki zapłonowej, ponieważ okres między otwarciem zaworu zabezpieczającego a zapłonem jest stosunkowo krótki.

W opisie DE 93 07 895 U jest przedstawiony zawór wieloczynnoś ciowy z termoelektrycznym zabezpieczeniem palnika do gazowych urządzeń grzewczych. Do uruchomienia wieloczynnościowego zaworu wykorzystuje się istniejący w pomieszczeniu prąd sieciowy. W celu zapłonu strumienia gazu, zawór elektromagnetyczny zostaje wzbudzony poprzez przycisk, dzięki czemu zostaje otwarty zawór zabezpieczający zapłon. Jednocześnie następuje zapłon strumienia gazu. Termoelement znajdujący się w obszarze zapalonego płomienia gazu zostaje ogrzany, co powoduje powstanie prądu termoelektrycznego doprowadzającego wkładkę magnesową do stanu wzbudzenia. Elektromagnes przytrzymuje w położeniu otwarcia zworę, a tym samym i połączony ze zworą zawór zabezpieczający. Teraz może być zwolniony przycisk, a zawór odwzbudzony.

Niedogodnością tego rozwiązania jest to, że przycisk musi być przytrzymywany aż do chwili, gdy przepływający prąd termoelektryczny utrzyma zawór zabezpieczający w położeniu otwarcia. Niedogodnością jest również to, że ze względu na to, że zawór elektromagnetyczny musi być w tym czasie w stanie wzbudzenia, a więc zasilany prądem z sieci, dlatego zużycie prądu jest stosunkowo duże.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu zapłonu strumienia gazu, który umożliwiałby zapalenie gazu za pomocą zdalnego sterowania, a niezbędne zużycie prądu powinno być utrzymane na tak niskim poziomie, aby można było zastosować zintegrowane źródło napięcia.

Zadanie to zostało rozwiązano dzięki temu, że za pomocą uruchomienia elektronicznego zespołu sterującego, zasilanego ze źródła napięcia, steruje się elektromagnesem zaworu zabezpieczającego zapłon, blokującego przepływ gazu i wytwarza się prąd podtrzymania do jego otwarcia i za pomocą impulsu napięcia tak wzbudza się krótkotrwale elektromagnes zespołu zabezpieczającego zapłon, że drążek uruchamiający przesuwa zworę do elektromagnesu otwierając zawór zabezpieczający zapłon i tak dł ugo ją przytrzymuje prą dem podtrzymania ze ź ródł a napię cia, aż po przeprowadzonym zapłonie strumienia gazu termoelement wytworzy prąd podtrzymania względnie, gdy upłynie określony czas podtrzymania.

Korzystnie po zapaleniu płomienia zapalającego przeprowadza się sterowane zespołem napędowym zwiększenie ilości gazu, przepływającego do palnika.

Zadaniem wyrazku jest również opracowanie układu do zapłonu strumienia gazu, który umożliwiając zdalne sterowanie pozwalałby na utrzymanie zużycia energii elektrycznej na niskim poziomie, a tym samym na zastosowanie zintegrowanego ź ródł a napię cia.

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że układ posiada elektroniczny zespół sterujący, zasilany ze źródła napięcia, połączony z termoelektrycznym zaworem zabezpieczającym zapłon, blokującym przepływ gazu, którego talerzyk zaworowy jest umieszczony na drążku zaworowym i obciążony w kierunku zamykania sprężyną powrotną a uzwojenie jego elektromagnesu jest połączone z jednej strony z obwodem elektrycznym, ogrzewanego przez pł omień zapł onowy, termoelementu,

PL 202 449 B1 a z drugiej strony z elektronicznym zespołem sterującym i którego zwora jest trwale połączona z drążkiem uruchamiającym, umieszczonym w jednej płaszczyźnie z zaworem zabezpieczającym zapłon i obciążonym w kierunku zamykania sprężyną powrotną, oraz z zespołu napędowego, wyposażonego w wyłącznik do sterowania iloś cią gazu przepł ywają cego do palnika gł ównego.

Korzystnie źródło napięcia stanowi ogniwo elektryczne. Zaletą obu wynalazków jest to, że udało się usunąć wyżej wymienione niedogodności stanu techniki. Zapłon strumienia gazu jest możliwy dzięki krótkotrwałemu uruchomieniu elektronicznego zespołu sterującego. Przy tym, dzięki impulsowemu uruchomieniu elektromagnesu, niezależnemu od czasu trwania uruchomienia zespołu sterującego, powstaje bardzo małe zużycie prądu. Ponadto, do wytworzenia iskry zapłonowej, możliwe jest wykorzystanie już istniejącego źródła napięcia, dzięki czemu można zrezygnować z dodatkowego nakładu na piezoelektryczne urządzenie zapłonowe.

Budowa układu i jego obsługa są uproszczone dzięki temu, że przy palącym się płomieniu zapłonowym następuje automatyczne zwiększenie ilości gazu płynącego do palnika głównego.

Z powodu niewielkiego zapotrzebowania na prą d okazał o się szczególnie korzystne stosowanie źródła napięcia wykonanego w postaci baterii, która może być tak niewielka, że razem z elektronicznym zespołem sterującym może znajdować się w układzie zdalnego sterowania.

Układ według wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.1 przedstawia armaturę do regulacji przepływu gazu, w przekroju, w położeniu zamknięcia, fig. 2 - armaturę według fig.1 przy aktywowanym uruchomieniu, fig. 3 - armaturę według fig.1 w położeniu zapłonu, a fig.4 - armaturę według fig.1 w położeniu otwarcia.

Przedstawiona na fig. 1 przykładowa armatura do regulacji przepływu gazu stanowi przyrząd włączający i regulujący, który jest przeznaczony korzystnie do wbudowania w ogrzewanym gazem piecu kominowym, lub w tym podobnym piecu. Umożliwia ona obsługę i kontrolę palnika, dzięki sterowaniu ilością gazu, wpływającego do palnika. W tym przykładzie wykonania, palnik składa się z palnika zapłonowego 42 i palnika głównego 44.

Armatura do regulacji przepływu gazu składa się z obudowy 1, która posiada wlot gazu 2, wylot gazu zapłonowego 3 i główny wylot gazu 4. W obudowie 1 są umieszczone poszczególne zespoły funkcjonalne.

Do sterowania służy elektroniczny zespół sterujący 5, który w tym przykładzie wykonania jest umieszczony razem ze źródłem napięcia w oddzielnej, niezależnej od miejsca zabudowy układu zdalnego sterowania 6 obudowie.

W przedstawionej armaturze do regulacji przepływu gazu są umieszczone następujące zespoły funkcjonalne:

- układ uruchamiający 7 z zabezpieczeniem zapłonu

- zespół sterujący 8 dla ilości gazu, przepływającego do głównego palnika 44.

Układ uruchamiający 7 posiada w obudowie 1, w miejscu łożyskowania 9, wyposażonym w pierścienie uszczelniające 12, prowadzony przesuwnie drążek uruchamiający 10, który poprzez umieszczony na obudowie 1 elektromagnes 11 jest uruchamiany za pomocą układu zdalnego sterowania 6.

Drążek uruchamiający 10 jest obciążony sprężyną powrotną13. Położenie wyjściowe, przyjmowane pod wpływem działania sprężyny powrotnej 13, uzyskuje się za pomocą tarczy oporowej 14, na której opiera się sprężyna powrotna 13, która w położeniu wyjściowym przylega do nie przedstawionego ogranicznika ruchu.

Wnętrze obudowy 1 jest podzielone za pomocą przegrody 15 na różne komory. Naprzeciwko drążka uruchamiającego 10 przegroda 15 posiada otwór 16, w którym jest umieszczony zawór zabezpieczający zapłon 17. Zawór zabezpieczający zapłon 17 jest wyposażony w elektromagnes 18, umieszczony gazoszczelnie w obudowie 1, który znajduje się poniżej wlotu gazu 2. Elektromagnes 18 oddziaływuje na zworę 19, która jest sztywno połączona z drążkiem zaworowym 20, na którym jest zamocowany talerzyk 21 zaworu zabezpieczającego zapłon 17. Elektromagnes 18 jest wzbudzany przez elektroniczny zespół sterujący 5, jak również przez termoelement 22, wystawiony na działanie płomienia zapłonu.

Budowa i sposób działania termoelektrycznego elektromagnesu 18 są znane specjalistom tak, że można zrezygnować z opisu dalszych szczegółów. Należy jeszcze zwrócić uwagę na to, że zwora 19 jest obciążona sprężyną powrotną 23 opierającą się o talerzyk zaworowy 21.

W kierunku przepływu, za układem uruchamiającym 7, wewnątrz obudowy 1 jest usytuowany wyłącznik 24. Wyłącznik 24 posiada sprężynę 25 mającą na jednej powierzchni podwójną szczelinę, która z jednej strony swoimi obydwoma zewnętrznymi końcami, opiera się w pierwszym miejscu łoży4

PL 202 449 B1 skowania 26, znajdującym się w obudowie, a z drugiej strony swoja powierzchnia nie zaopatrzoną w szczeliny jest połączona ze sprężyną lirową 27. Na powierzchni zwróconej do sprężyny lirowej 27, umieszczony jest pierwszy element zamykający 30 przyporządkowany do pierwszego zaworu 29, którego gniazdo zaworowe 31, znajdujące się w przegrodzie 15 w pierwszym otworze prowadzącym. Ponadto, na sprężystym języczku sprężyny 25, znajdującym się między obydwoma zewnętrznymi końcami, jest umieszczony drugi element zamykający 33, przyporządkowany do drugiego zaworu 32, którego gniazdo zaworowe 34 jest umieszczone w drugim otworze prowadzącym w przegrodzie 15. Na języczek sprężyny 25 oddziaływuje swoim drugim końcem dźwignia 35, której pierwszy koniec styka się z popychaczem 36 zespołu napędowego 40. Skok wyłącznika 24 jest ustalany przez nie przedstawione zderzaki, ograniczające ruch sprężyny 25.

Wyłącznik 24 jest tak wykonany, że modulowane sterowanie uzyskuje się poprzez drugi zawór 32, o skokowym włączaniu i wyłączaniu w zakresie częściowego obciążenia, za pośrednictwem zaworu 29. Przy tym wpływ częściowego obciążenia jest ograniczony przez przekrój poprzeczny otworu 37, usytuowanego w przegrodzie 15.

Przesuwny wzdłużnie popychacz 36, połączony z zamknięciem siłowym z wyłącznikiem 24, jest w obudowie 1, w miejscu łożyskowania 38 uszczelniony za pomocą pierścienia uszczelniającego 39.

Sterowanie zespołem napędowym 40 realizuje się za pomocą układu zdalnego sterowania 6 poprzez elektroniczny zespół sterujący 5.

W przypadku już palącego się płomienia zapłonowego, za pomocą elektronicznego zespołu zapłonowego 5 następuje natychmiastowe sterowanie zespołem napędowym 40. Dzięki temu, w sposób, który będzie jeszcze objaśniony poniżej, zostaje podwyższona ilość gazu, przepływającego do palnika głównego 44.

Gdy płomień zapłonowy jeszcze nie jest zapalony, ze względów bezpieczeństwa, przed zapaleniem przez elektroniczny zespół sterujący 5, zespół napędowy 40 zostaje jeszcze dodatkowo skontrolowany, czy oba zawory 29, 32 są zamknięte, względnie jest on tak sterowany, żeby oba zawory 29, 32 zostały zamknięte. Następnie elektromagnes 11 zostaje uruchomiony za pomocą impulsu elektrycznego w taki sposób, że drążek uruchamiający 10 zostaje przesunięty w kierunku zaworu zabezpieczającego zapłon 17 i otwiera go na tyle, ze zwora 19 przylega do elektromagnesu 18 (fig. 2), który poprzez elektroniczny zespół sterujący 5 zostaje wzbudzony, dzięki czemu od chwili zetknięcia się zwory 19 z elektromagnesem 18, zwora 19 jest utrzymywana przez płynący prąd podtrzymania w tym położeniu, to znaczy w położeniu otwarcia zaworu zabezpieczającego zapłon 17, natomiast drążek uruchamiający 10, z powodu wzbudzenia elektromagnesu 11 do zakończenia impulsu i pod wpływem działania sprężyny powrotnej 13, ponownie przyjmuje położenie wyjściowe. Teraz gaz zapłonowy może przepływać przewodem gazu zapłonowego 41 do palnika zapłonowego 42, gdzie jest zapalany za pomocą elektrody zapłonowej 43 (fig. 3).

Termoelement 22 zostaje ogrzany przez palący się płomień zapłonowy. Powstająca wielkość prądu termoelektrycznego jest kontrolowana przez elektroniczny zespół sterujący 5. Gdy prąd termoelektryczny jest wystarczający do przytrzymania zwory 19, zostaje wyłączony prąd podtrzymania, płynący ze źródła napięcia.

Jeśli we wstępnie zadanym czasie nie nastąpi zapalenie gazu zapłonowego, wówczas przez elektroniczny zespół sterujący 5 zostaje wyłączony prąd podtrzymania, wskutek czego elektromagnes 18 zostaje wzbudzony i zamyka zawór zabezpieczający zapłon 17.

Po zapaleniu się płomienia zapłonowego, elektroniczny zespół sterujący 5 poprzez układ zdalnego sterowania 6 może uruchomić zespół napędowy 40. Dzięki temu w znany sposób otwiera się wyłącznik 24, przy czym dochodzi do gwałtownego uniesienia elementu zamykającego 30 znad gniazda zaworowego 31. Ograniczona przez otwór 37 stała ilość gazu przepływa przez główny wylot gazu 4 do palnika głównego 44 i zostaje zapalona za pomocą płomienia zapłonowego. Wysokość palących się płomieni jest minimalna. Podczas dalszego uruchamiania zespołu napędowego 40, równomiernie zostaje zwiększana ilość gazu przepływająca do głównego palnika gazowego 44, ponieważ teraz element zamykający 33 unosi się znad gniazda zaworowego 34, wskutek czego uzyskuje się równomierne zwiększenie ilości gazu, przepływającego przez zawór 32. Wyłącznik 24 znajduje się w zakresie modulującym i zawór 32 jest równomiernie otwierany, aż do uzyskania maksymalnej ilości gazu (fig. 4).

Zgodny z wynalazkiem sposób i układ do przeprowadzania sposobu nie są ograniczone do przedstawionego przykładu wykonania. Możliwe są oczywiste zmiany, odmiany i kombinacje, co nie powoduje przekroczenia zakresu wynalazku.

PL 202 449 B1

Jest oczywiste, że oprócz już wymienionych urządzeń, armatura do regulacji przepływu gazu może posiadać przykładowo jeszcze dalsze zespoły funkcjonalne, przykładowo regulator ciśnienia, i tym podobne urządzenia. Również przenoszenie sygnałów sterujących można realizować za pomocą promieniowania podczerwonego, ultradźwięków, fal radiowych, i tym podobnych czynników, co w przypadku zdalnego sterowania jest powszechnie znane.

Ponadto możliwe jest to, że nie będzie stosowany układ zdalnego sterowania 6, lecz że na obudowie 31, lub w obudowie 1, umieszczony zostanie elektroniczny zespół sterujący 5.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób zapłonu strumienia gazu w armaturze do regulacji przepływu gazu do gazowych pieców grzewczych, znamienny tym, że za pomocą uruchomienia elektronicznego zespołu sterującego (5), zasilanego ze źródła napięcia, steruje się elektromagnesem (18) przez wytworzenie prądu podtrzymania do otwarcia termoelektrycznego zaworu zabezpieczającego zapłon (17), blokującego przepływ gazu i za pomocą impulsu napięcia tak wzbudza się krótkotrwale elektromagnes (11) układu uruchamiającego (7), że drążek uruchamiający (10) przesuwa zworę (19) do elektromagnesu (18) otwierając zawór zabezpieczający zapłon (17) i tak długo ją przytrzymuje prądem podtrzymania ze źródła napięcia, aż po przeprowadzonym zapłonie strumienia gazu, termoelement (22) wytworzy prąd podtrzymania względnie, gdy zostanie przekroczony określony czas podtrzymania.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po zapłonie płomienia zapalającego przeprowadza się natychmiastowe sterowanie zespołu napędowego (40) zwiększające ilość gazu przepływającego do palnika głównego (44).
3. 3. Układ do zapłonu strumienia gazu do armatury do regulacji przepływu gazu do gazowych pieców grzewczych, znamienny tym, że posiada elektroniczny zespół sterujący (5), zasilany ze źródła napięcia, połączony z termoelektrycznym zaworem zabezpieczającym zapłon (17), blokującym przepływ gazu, którego talerzyk zaworowy (21) jest umieszczony na drążku zaworowym (20) i obciążony w kierunku zamykania sprężyną powrotną (23), a uzwojenie jego elektromagnesu (18) z jednej strony jest połączone z obwodem elektrycznym ogrzewanego przez płomień termoelementu (22), a z drugiej strony ze wspomnianym elektronicznym zespołem sterującym (5), i którego zwora (19) jest trwale połączona z drążkiem zaworowym (20), z którym współpracuje drążek uruchamiający (10) układu uruchamiającego (7), połączonego z elektronicznym zespołem sterującym (5), umieszczony w jednej płaszczyźnie z zaworem zabezpieczającym zapłon (17) i obciążony sprężyną powrotną (13), przy czym elektroniczny zespół sterujący (5) jest połączony z zespołem napędowym (40) wyposażonym w wyłącznik (24) do sterowania ilością gazu przepływającego do palnika głównego (44).
4. 4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że źródło napięcia stanowi bateria.

   Wykaz oznaczeń

   1 obudowa

   2 wlot gazu

   3 wylot gazu zapłonowego

   4 główny wylot gazu

   5 zespół sterujący

   6 układ zdalnego sterowania

   7 układ uruchamiający

   8 zespół sterujący

   9 miejsce łożyskowania

   10 drążek uruchamiający

   11 elektromagnes

   12 pierścień krążkowy

   13 sprężyna cofająca

   14 łożysko współpracujące

   15 przegroda

   16 otwór

   17 zawór bezpieczeństwa zapłonu

   PL 202 449 B1 magnes bezpiecznikowy zapłonu zwora drążek zaworowy talerzyk zaworu ogniwo termoelektryczne sprężyna powrotna wyłącznik sprężyna miejsce łożyskowania sprężyna lirowa miejsce łożyskowania zawór element zamykający zawór gniazdo zaworu zawór element zamykający zawór gniazdo zaworu dźwignia popychacz otwór miejsce łożyskowania pierścień krążkowy zespół napędowy przewodnik gazu zapłonowego palnik zapłonowy elektroda zapłonowa palnik główny