PL232706B1 - Sposób zapalania gazu i oleju oraz urządzenie do zapalania wysokoenergetycznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zapalania gazu i oleju oraz urządzenie do zapalania wysokoenergetycznego gazu i oleju z wykorzystaniem układu transformatorów oraz kondensatorów.

Znane są z polskiego opisu patentowego nr 181624 układ zapłonu ciężkich paliw płynnych w komorze spalania kotła energetycznego, zawierający palnik ciężkiego paliwa oraz elektryczną, iskrową zapalarkę, znamienny tym, że lanca zapalarki jest usytuowana przesuwnie, poosiowo względem lancy palnika ciężkiego paliwa i w ten sposób, że elektrody iskrownika, którymi jest zakończona lanca zapalarki są w stanie roboczym zapalarki usytuowane w strefie wtrysku mieszaniny paliwowo-gazowej z głowicy palnika ciężkiego paliwa, w obszarze zawartym między płaszczyzną czoła głowicy palnika ciężkiego paliwa, a płaszczyzną równoległą do wymienionej uprzednio płaszczyzny i odległą od niej w głąb komory nie dalej niż na odległość "h" równą 300 mm. Z brytyjskiego zgłoszenia patentowego nr GB1294655 poznajemy układ zapłonowy odpowiedni do stosowania w kuchenkach gazowym, które obsługiwane są z sieci prądu przemiennego.

Kolejne zgłoszenie patentowe niemieckie DE3022512 pokazuje obwód zapłonowy, który ma mostek prostowniczy zasilany napięciem przemiennym i ładujący kondensator z napięciem stałym przez rezystor ładujący. Obwód sterujący, zawierający drugi rezystor i diodę, wytwarza sygnał włączający dla triaka, który łączy uzwojenie pierwotne transformatora zapłonowego na kondensatorze. Elektrody iskrzące są połączone z uzwojeniem wtórnym. Obwód sterujący omija kondensator, a połączenie między jego rezystorem i diodą jest połączone z bramką triaka. Kondensator przeciwzakłóceniowy (omija rezystor ładowania i wyjście prądu stałego prostownika. Z niemieckiego zgłoszenia patentowego DE3500626 możemy poznać układu obwodu do ciągłego wytwarzania sekwencji iskry zapłonowej. Istota wynalazku polega na tym, że kondensator, połączony szeregowo z rezystorem, jest połączony równolegle z zaciskami źródła napięcia przemiennego, pierwszym półprzewodnikowym elementem przełączającym, który jest połączony szeregowo z uzwojeniem pierwotnym, który jest skonstruowany z małą liczbą zwojów transformatora, jest ponadto połączony równolegle z kondensatorem, którego elektroda sterująca jest pierwszym półprzewodnikowym elementem przełączającym jest przepuszczany przez obwód szeregowy (który jest skonstruowany z drugim półprzewodnikowym elementem przełączającym i drugim opornikiem), do wspólnego punktu rezystora i kondensatora. Uzwojenie pierwotne transformatora jest nawinięte na rdzeniu żelazno-prosz-kowym i jest izolowane od DC i utrzymywane w pewnej odległości od uzwojenia wtórnego wysokiego napięcia, które jest podtrzymywane w związku izolacyjnym. Z kolejnego brytyjskiego zgłoszenia GB1296280 poznajemy system zapłonu iskrowego zawiera obwód oscylatora do generowania impulsów, które są stosowane do transformatora podwyższającego TR do wytwarzania iskier przez elektrody iskrowe SP, fotopozytywny rezystor PCI, który wykrywa płomień powstający w wyniku zapłonu oleju opałowego przez iskry i powoduje, że obwód oscylatora nie działa, oraz przekaźnik RM, który działa w odpowiedzi na generowanie impulsów, aby spowodować dostarczanie paliwa do palnika paliwa i który jest utrzymywany obsługiwany przez obwód zawierający fotopozytywny rezystor, gdy nastąpiło zapalenie paliwa. Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US200405377A poznajemy układy zapłonowe, w rodzaju których zapalają się trudne do zapłonu oleje opałowe, wykorzystując energię zmagazynowaną w kondensatorze podczas rozpadu w celu wytworzenia łuku zapłonowego na elektrodach rezystywnej sondy łukowej, posiadającej półprzewodnikową powłokę rezystywną na elektrodach iskrowych rezystywna sonda łukowa, zaprojektowana w celu wykluczenia interferencji zanieczyszczeń z przewodzeniem łuku zapłonowego przez ustaloną ścieżkę prądu między elektrodami sondy oporowej łuku. Szczelina powietrzna i rezystancyjny czujnik łukowy są połączone szeregowo. Pierwszy zasilacz wysokiego napięcia wytwarza pierwsze napięcie prądu stałego na kondensatorze, które jest dostarczane jako napięcie w szczelinie powietrznej i rezystancyjnej sondzie łukowej. Drugie źródło zasilania o wysokim napięciu dostarcza drugie impulsowe napięcie przez szczelinę powietrzną i rezystancyjną sondę łukową, przy czym drugie impulsowe napięcie jest znacznie wyższe niż pierwsze napięcie prądu stałego, a drugie impulsowe napięcie przeskakuje szczelinę szczeliny powietrznej, a tym samym inicjuje łuk zapłonowy. Z kolejnego amerykańskiego zgłoszenia US5793585 poznajemy obwód łuku mocy mający źródło napięcia o wysokim napięciu połączone z łukiem mocy za prądem wysokiego napięcia, diody wysokiego napięcia oraz przekaźnik między wejściem mocy a obwodem łuku mocy.

Kolejne amerykańskie zgłoszenie US5471362 przedstawia obwód łuku koronowego ma świecę zapłonową połączoną szeregowo z prostownikiem. Kondensator jest połączony szeregowo z iskrownikiem i świecą zapłonową. Elektryczne źródło zasilania ma transformator z uzwojeniem pierwotnym dostarczającym napięcie AC i uzwojenie wtórne połączone z kondensatorem za pomocą prostownika do ładowania kondensatora. Uzwojenie wtórne jest połączone ze świecą zapłonową za pomocą diody wysokiego napięcia, zapewniając w ten sposób ścieżkę prądu dla iskiernika przy określonym napięciu i jednocześnie rozładowując kondensator przez świecę zapłonową poprzez iskiernik bez zwarcia iskiernika.

Kolejne zgłoszenie US4154205 pokazuje układ zapłonowy kondensatora dla silnika spalinowego takiego rodzaju, który zasadniczo zawiera bezpośredni przetwornik napięcia i mający obwód sterujący z nim połączony do cyklicznego ładowania kondensatora magazynującego, obwód przełączający do rozładowania kondensatora w zależności od kolejności zapłonu i obwód zapłonowy, do którego doprowadzane jest napięcie rozładowania w celu wytworzenia napięcia zapłonu dla świec zapłonowych, przy czym: pierwszy kondensator magazynujący zasadniczo służy do przechowywania energii wyzwalającej wymaganej do zjonizowania ścieżki iskier zapłonowej i drugiego kondensatora magazynującego zasadniczo do przechowywania wypalania energia wymagana do zapewnienia okresu przebywania dla iskry zapłonowej jest podłączona do wyjścia bezpośredniego przetwornika napięcia w celu ładowania przez niego i rozładowywania za pośrednictwem obwodu przełączającego; obwód sterujący reguluje działanie bezpośredniego przetwornika napięcia i obejmuje obwód szeregowy RC do opóźniania włączania bezpośredniego przetwornika do zbierania próbek na czas po rozładowaniu kondensatorów, a elementy obwodu do ładowania kondensatorów są tak zwymiarowane, częstotliwość ładowania jest niezależna od częstotliwości kolejności zapłonu w punktach wyłączania obwodu zapłonu.

Europejskie zgłoszenie numer 0378714 pokazuje bezzakłóceniowy układ zapłonowy, który wykorzystuje układ rozładowania kondensatora, w którym kondensator jest ładowany przez impulsy napięciowe pochodzące z falownika przez transformator zapłonowy. Kondensator, który znajduje się w obwodzie wtórnym transformatora, jest rozładowywany przez kontrolowane urządzenie przełączające również umieszczone w obwodzie wtórnym.

Istotą zagadnienia jest wzbudzenie dużych energii potrzebnych do jonizacji za pomocą (odpowiedniego) układu połączonych kondensatorów z transformatorem, pozwalającej uzyskanie wspomnianych energii za pomocą niewielkich napięciowo układów.

Zgodnie z wynalazkiem sposób zapalania gazu i oleju przy wykorzystaniu układu złożonego z bloku sterowania, bloku zasilacza, bloku wysokiego napięcia oraz elektrody świecy iskrowej polega na tym, że wzbudza się w bloku zasilacza potrzebną energię do wytworzenia jonizacji, a dalej zapłonu, dzięki połączeniu szeregowo pierwszego kondensatora oraz drugiego kondensatora do uzwojenia wtórnego transformatora w bloku wysokiego napięcia, a do uzwojenia pierwotnego podłączony jest trzeci kondensator.

Zapalarka wysokoenergetyczna do gazu i oleju mająca układ złożony z bloku sterowania, bloku zasilacza, bloku wysokiego napięcia oraz elektrody świecy iskrowej charakteryzuje się tym, że w bloku zasilacza połączone są szeregowo pierwszy kondensator oraz drugi kondensator do uzwojenia wtórnego transformatora w bloku wysokiego napięcia, a do uzwojenia pierwotnego podłączony jest trzeci kondensator, przy czym w układzie zasilacza pierwszy kondensator oraz drugi kondensator są zasilane z transformatora, a po wyprostowaniu napięcia przez odpowiednio pierwszą diodę oraz drugą diodę oraz poprzez przekładnie prądową połączone są z blokiem sterowania.

Korzystne jest, gdy zapalarka ma układ wysokiej mocy połączony jest z blokiem sterowniczym za pomocą tyrystora.

Korzystne jest, gdy zapalarka w blok wysokiego napięcia połączony jest z blokiem zasilacza za pomocą tyrystora.

Korzystne jest, gdy zapalarka posiada układ elektrody świecy iskrowej nierozłączny z resztą układu i działa na zasadzie jonizacji.

Sposób zapalania gazu i oleju oraz urządzenie do zapalania wysokoenergetycznego, jest rozwiązaniem niskokosztownym, ponieważ operuje na podzespołach niskonapięciowych. Dodatkowo może być zasilany prądem, o różnych parametrach. Wytworzenie energii jonizacji, a co za tym idzie, efektu jonizacji dzięki czemu nie potrzeba dokładnego określenia szczeliny pomiędzy elektrodami, a samo urządzenie nie zużywa się tak bardzo oraz nie potrzebuje ciągłych regulacji.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony na rysunkach fig. 1, na którym widzimy schemat zapalarki, podzielony na blok zasilacza, blok wysokiego napięcia oraz blok sterowania. Dodatkowo możemy również rozpoznać elektrody świecy iskrowej oraz podłączenie zasilania AC. W skład bloku zasilania wchodzi transformator TR1, przekaźnik półprzewodnikowy SSR, układ prostowniczy D1 i D2, bateria kondensatorów C1 i C2 oraz tyrystor mocy TY1.

Blok wysokiego napięcia, z kolei zbudowany jest z układu prostowniczego D3, kondensatora C3, tyrystora TY2 i transformatora wysokiego napięcia TR2.

Blok sterowania zbudowany jest z regulowanego układu wyzwalania przekaźnika półprzewodnikowego SSR, układu wyzwalania tyrystorów TY1 i TY2, układu przekładnika prądowego PP1 oraz układów sygnalizacji i zabezpieczeń.

Na podstawie rysunku fig. 2, czyli na schemacie blokowym, można zaobserwować, iż napięcie podawane jest do transformatora separacyjnego TR1 przez przekaźnik półprzewodnikowy SSR z zadaną częstotliwością (np. sieciową). Po wtórnej stronie transformatora TR1 następuje wyprostowanie napięcia dzięki zastosowaniu diody D1 oraz diody D2, z ładowaniem baterii kondensatorów C1 i C2. Jednocześnie w tym samym czasie w bloku wysokiego napięcia, którego zadaniem jest wytworzenie napięcia do jonizacji przestrzeni pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej AP zostaje naładowany kondensator C3 będący w układzie pierwotnym transformatora TR2. Uzwojenie wtórne transformatora TR2, na którym indukuje się wysokie napięcie jest połączone szeregowo z obwodem baterii kondensatorów C1 i C2 i elektrody świecy zapłonowej AP. W takim przypadku napięcie na elektrodach świecy zapłonowej będzie sumą potencjałów baterii kondensatorów C1 i C2 oraz napięcia uzwojenia wtórnego transformatora TR2. Rozładowanie kondensatorów następuje po zamknięciu obwodów przez tyrystor mocy TY1 i tyrystor TY2 bloku wysokiego napięcia. Wartość tego napięcia U2TR2 może wynosić do kilku tysięcy wolt i jest dużo wyższa od napięcia na kondensatorach UC1 i UC2 magazynujących ładunek elektryczny.

System sterowania zapalarki posiada dwa niezależne zabezpieczenia przed niekontrolowanym rozładowaniem kondensatorów. Baterii kondensatorów nie można rozładować nawet wtedy, gdy napięcie na okładzinach osiągnie wartość maksymalną ze względu na to, że obwód ładowania kondensatorów C1 i C2 jest rozłączony z obwodem rozładowania przez tyrystor mocy TY1. Drugie zabezpieczenie polega na tym, że napięcie na kondensatorach UC1=UC2=230 V jest dużo niższe od napięcia jonizacji około 1500 VDC przy 1 mm odległości pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej AP pozwalającej na przeskok iskry pomiędzy nimi.

Ze względu na to, że zapalarka zbudowana jest ze środków technicznych o jednoznacznie określonych parametrach jej energię iskry i napięcie jonizacji można z dużą dokładnością określić znanymi wzorami.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób zapalania gazu i oleju przy wykorzystaniu układu złożonego z bloku sterowania, bloku zasilacza, bloku wysokiego napięcia oraz elektrody świecy iskrowej, znamienny tym, że wzbudza się w bloku zasilacza potrzebną energię do wytworzenia jonizacji, a dalej zapłonu, dzięki połączeniu szeregowo kondensator (C1) oraz kondensator (C2) do uzwojenia wtórnego transformatora (TR2) w bloku wysokiego napięcia, a do uzwojenia pierwotnego podłączony jest kondensator (C3).

2. Zapalarka wysokoenergetyczna do gazu i oleju mające układ złożony z bloku sterowania, bloku zasilacza, bloku wysokiego napięcia oraz elektrody świecy iskrowej, znamienna tym, że w bloku zasilacza połączone są szeregowo kondensator (C1) oraz kondensator (C2), do uzwojenia wtórnego transformatora (TR2) w bloku wysokiego napięcia, a do uzwojenia pierwotnego podłączony jest kondensator (C3), przy czym w układzie zasilacza kondensator (C1) oraz (C2) są zasilane z transformatora (TR1), a po wyprostowaniu napięcia przez odpowiednio diodę (D1) oraz diodę (D2) oraz poprzez przekładnie prądową połączone są z blokiem sterowania.

3. Zapalarka według zastrz. 2, znamienna tym, że układ wysokiej mocy połączony jest z blokiem sterowniczym za pomocą tyrystora (TY2).

4. Zapalarka według zastrz. 2 oraz 3, znamienna tym, że blok wysokiego napięcia połączony jest z blokiem zasilacza za pomocą tyrystora (TY1 ).

5. Zapalarka według zastrz. 2 oraz 3, oraz 4, znamienna tym, że układ elektrody świecy iskrowej jest nierozłączny z resztą układu i działa na zasadzie jonizacji.