SE514161C2 - Sätt och anordning för övervakning och styrning av en med pulsförbränning arbetande värmegenerator - Google Patents

Description

N U 20 25 30 514 161' 2 liknande, men vid en pulsförbränningspanna är det förenat med svårigheter att ordna övervakning.

Genom SE-B-462 661 är det känt att för detta ändamål utnyttja tryckvariationernas frekvens. Härvid avkännes tryckvariationerna i insugningskammaren, jämföres deras frekvens med en förutbestämd frekvens och avställes tänd- anordningen och startfläkten, när tryckvariationernas frek- vens uppvisar tillräcklig överensstämmelse med den förutbe- stämda frekvensen.

Att på detta vis utnyttja en frekvensmätning är be- häftat med vissa problem och brister. En panna har en viss resonansfrekvens av fysikaliska skäl, och denna frekvens är beroende av den individuella pannans uppbyggnad och tempe- ratur, bränsletyp och -kvalitet samt luftöverskott mm. Fre- kvensen ger inte en entydig indikation pà pannans funktion; det vore fördelaktigt att kunna få en tydligare signal om hur väl pannan fungerar. Det har även i praktiken visat sig att metoden med frekvensmätning inneburit stora problem med att en start som borde godkänts inte blivit det.

Uppfinningen Ett bättre sätt att övervaka och styra en värmege- nerator eller panna av ifrågavarande slag uppnås enligt uppfinningen genom att amplituden hos det under värmegene- ratorns drift alstrade ljudet och/eller gastrycket avkännes och att avställning av värmegeneratorns startorgan eller elektriska driftsystem sker, när amplituden uppnår ett förutbestämt värde respektive faller utanför ett förut- bestämt område.

Härvid bör avställningen ske med viss fördröjning, så att exempelvis enstaka tryckstötar och explosioner i pannan inte räknas som godkänd gång respektive inte leder till att pannan stängs av.

Vid en praktisk utföringsform av en värmegenerator enligt ovan avkännes amplituden i insugningskammaren och .w 10 20 25 30 35 514 161¿f=» 3 _ avställes tändanordningen och startfläkten, när amplituden uppnár ett förutbeståmt värde. _ En övervaknings- och styranordning för genomförande av sättet enligt uppfinningen har en elektronisk kretsan- ordning för att vid mottagandet frän en givare av en ampli- tudsignal över ett förutbestämt värde eller utanför ett bestämt omrâde avge en signal för avställning av värmege- neratorns startorgan respektive en signal för avställning av värmegeneratorns elektriska driftsystem.

Denna kretsanordning är företrädesvis kompletterad med en fördröjningskrets. eldvakt för pannan kan den elektroniska kretsanordningen vara komplet- För att medge anslutning till en s k terad med en anpassningsenhet. Kretsanordningen kan i så fall fantommatas med ström från eldvakten.

Vid den ovan angivna praktiska utföringsformen kan givaren var anordnad i insugningskammaren och kan startor- ganen utgöras av tändanordningen och startfläkten.

Tryckanslutningen hos givaren kan härvid vara försedd med en snorkel, som sträcker sig ned till insugningskamma- rens botten. Eventuellt inläckande olja eller vatten kommer härigenom att leda till pannans avstängning, eftersom den uppmätta amplituden härvid minskar.

Uppfinningen bygger pà principen att givaren avkänner amplituden för det vid förbränningen alstrade ljudet. Giva- ren behöver därför inte vara placerad i pannans insugnings- kammare - även om det är den föredragna placeringen - utan kan exempelvis alternativt vara placerad i själva bränn- kammaren, mellan pannkroppen och pannans yttre skal eller t.o.m. helt utanför pannan.

Vid startproceduren för pannan enligt den f.n. före- dragna utföringsformen matas ström samtidigt till tändan- ordningen i form av en elektrod och till en oljepump med startfläkt pá samma axel, varvid en oljeventil också öpp- nas. När godkänd start skett, fortsätter fläkten att gå, 10 15 20 25 30 35 514 1e1l medan elektroden stängs av. En tvàstegsoljepump kan ut- nyttjas med lägre oljetryck vid start och högre tryck vid drift. Varianter pá fläktsystem kan tänkas för att möta olika krav. Detta gäller även tändanordningen. För gas- pannor behövs ingen brânslepump, men här kan säkerhets- ventiler m.m. finnas.

När pannan stannar, stängs strömtillförseln till oljepumpen och oljeventilen av. I vissa fall kan efter- ventilation med fläkt ske. Övervakningen och styrningen av pulspannan behöver inte bara gälla startförloppet, utan det kan vara lika vä- sentligt att avställa pannans elektriska driftsystem, när den avkända amplituden faller utanför ett förutbestämt omrâde, vilket indikerar att det är något fel pà pannans drift.

Uppfinningen är tillämplig pà alla typer av pulspan- nor och är inte begränsad till användning vid den som exem- pel valda utföringsformen.

Det finns anledning förmoda att styrningen av puls- pannor kommer att datoriseras, men uppfinningen är tillämp- lig även i sådana fall.

Ritningsförteckning Uppfiningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till de bifogade ritningarna, pà vilka fig 1 är en mycket schematisk vertikalsektionsvy av en med pulsförbränning arbetande värmegenerator samt fig 2 och 3 är blockscheman över två utföringsformer av övervaknings- och styranordningar enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Den i fig 1 visade värmegeneratorn av den här avsedda typen, som arbetar med pulsförbränning enligt känd princip, är anordnad i en vattentank 10 med inlopp ll och utlopp 12 för vattnet, som pà känt sätt skall cirkulera i ett värme- ledningssystem för vattenburen värme. Värmegeneratorn inne- fattar en Helmholtz-resonator med en resonanskammare 13 och 10 15 20 25 30 1514 161 5 ett pulsrör 14, som är anslutet till resonanskammaren i sin ena ände. Resonanskammaren bildar värmegeneratorns bränn- kammare och är försedd med ett munstycke 15 för tillförsel av gasformigt, flytande eller fluidiserat bränsle via en magnetventil 16 och med ett tändstift 17, som är anslutet till en tändtransformator 17A. En insugningskammare 18 har förbindelse med brännkammaren genom ett luftinlopp 19, vilket är styrt av en ventil 20. Ventilen är anordnad att arbeta automatiskt för att genom en rytmisk rörelse omväx- lande stänga vid övertryck i brännkammaren och öppna vid undertryck i densamma. Insugningskammaren kommunicerar med den yttre luften genom ett inlopp 21, som är försett med en startfläkt 22, via ljuddämpare och/eller filter.

Pulsrörets andra ände är ansluten till en avkopp- lingskammare 23 med ett avgasrör 24, vilket skall vara anslutet till skorsten eller annan rökgaskanal.

När värmegeneratorn arbetar under normal drift, kommer det i brännkammaren 13 insprutade bränslet att antändas vid inträdet i den varma brännkammaren och att förbrännas under förening med det i brännkammaren förefint- liga syret, varvid ett övertryck uppstår och ventilen 20 stängs under inverkan av detta övertryck. Vid uppkomsten av ett efterföljande undertryck öppnas ventilen 20 igen för att släppa in luft i brännkammaren från insugningskammaren 18 med åtföljande ny antändning och förbränning av bränsle.

Det uppkommer sålunda förbränningspulser med en regelbunden frekvens i brännkammaren.

Värmegeneratorn drives intermittent i beroende av _temperaturen på vattnet i tanken 10 pà helt konventionellt Sätt; vattnet stannas värmegeneratorn för att äter startas, vid uppnáende av en förutbestämd högre temperatur pà när temperaturen har sjunkit till en förutbestämd lägre tempe- ratur. Vid återstart av värmegeneratorn efter en stille- stàndsperiod måste extern antändning av bränslet ske medelst tändstiftet 17 och måste luften också tvángsvis 10 15 20 25 30 35 514 161 tillföras insugningskammaren 18 medelst startfläkten 22.

Tändanordningen och startfläkten sättes sålunda igång vid starten men skall sedan avställas, när värmegeneratorn upp- nått normal drift, varmed här avses, att bränslet självan- tändes och att luften insuges genom undertryck i brännkam- maren.

Ett exempel på en övervaknings- och styranordning för den under hänvisning till fig 1 visade värmegeneratorn eller pannan visas i fig 2. En givare 25 är, såsom visas i fig 1, anordnad i insugningskammarens 18 vägg. Givaren 25 är avsedd att avkänna amplituden hos det i insugningskamma- ren förekommande ljudet och/eller gastrycket. Givaren 25 är företrädesvis av piezoelektrisk typ, men andra typer kan också användas.

Genom en anslutning 25' in i insugningskammaren 18 till vilka memorerar det högsta resp förs ljudet in i givaren 25. Minnen 26 och 27, signalerna från givaren 25 matas, lägsta ljudtrycket som nyligen uppmätts, dvs den högsta resp lägsta signal som matats från givaren 25. Om lägre signal än den högsta resp högre signal än den lägsta matas till minnena 26 och 27, ändras de memorerade värdena successivt till de nya ingångsvärdena.

Signaler motsvarande de högsta resp lägsta trycken matas från minnena 26 och 27 till en differentiator 28, där det lägsta värdet på signalen subtraheras från det högsta värdet, så att en signal motsvarande signalamplituden matas till en ytterligare differentiator 29. I denna jämförs den erhållna amplitudsignalen med ett inställt minimivärde för att ge en utgående klarsignal om amplitudsignalen, dvs amplituden till givaren 25, är över den inställda minimi- nivån.

En anordning av det beskrivna slaget kan kallas en amplitudvakt.

Fig 3 visar en i förhållande till amplitudvakten enligt fig 2 utvecklad version. Beskrivningen ovan av an- 10 15 20 25 30 2514161; 7 ordningen fram t o m utsignalen från differentiatorn 29 är densamma. Denna utsignal matas i detta fall till en för- dröjningskrets 30, vilken har funktionen att bara släppa inställd På detta sätt kommer inte enstaka tryckstötar igenom i övrigt godkända signaler med en viss, varaktighet. eller explosioner i värmegeneratorn att räknas gång.

Det är vanligt att driften hos en vanlig värmegene- eldvakt, som kan utnyttja en fotocell som givare. Det kan vara lämp- som godkänd rator eller panna övervakas med hjälp av en s k ligt att även för pulspannor av det ovan beskrivna slaget kunna utnyttja en sådan eldvakt, som är godkänd och billig tack vare massproduktion. För att kunna koppla amplitudvak- ten enligt uppfinningen direkt till en sådan eldvakt krävs att utgången drar mycket ström vid godkänd amplitud och lite ström vid icke godkänd amplitud. Detta sköts av en enhet 31, som avger en signal 32 direkt till en fotocell- ingång hos den ej visade eldvakten.

Anordningen kan kompletteras med en s k fantommat- ning 33, vilken innebär att t ex en givare kan få sin strömförsörjning genom samma ledare där den lämnar sin signal. Härigenom kan den ström som eldvakten normalt avger för att avläsa den annars anslutna fotocellen utnyttjas som drivström för all elektronik i amplitudvakten. Separat strömförsörjning undviks alltså, vilket leder till en liten amplitudvaktkrets med enkel anslutning och låg kostnad.

Anordningen blir också oberoende av använd nätspänning.

Givarens 25 tryckanslutning 25' kan förses med en snorkel 33, som är placerad i pannans insugningskammare 18 och sträcker sig ned till dess botten. Om det på grund av något fel läcker in vätska i insugningskammaren 18 och vätskan kommer in i snorkeln 33, minskar den uppmätta amplituden drastiskt, vilket tack vare amplitudvaktens funktion leder till avstängning av pannan, eftersom godkänd gång inte kan indikeras. 10 15 20 514 ml 8 Amplitudvakten enligt uppfinningen ges lämpligen en mekanisk konstruktion för montering tillsammans med givaren pä lämpligt mátställe. Härigenom underlättas monteringen och undviks det frekvensberoende som exempelvis en anslut- ningsslang skulle ge upphov till.

Den praktiska utföringsform som beskrivits ovan är anknuten till en kommersiellt tillgänglig värmegenerator arbetande med pulsförbränning. Andra sådana värmegenerato- rer är dock tänkbara för anordningen enligt uppfinningen.

Sålunda kan man tänka sig utföranden med ett eller flera pulsrör, avgaskammare, avgasrör och/eller ventiler.

Vidare är det möjligt att i vissa fall undvara startfläkt, och om värmegeneratorn är utrustad med startfläkt, behöver den eventuellt inte avställas efter startförloppet. Vid den visade utföringsformen utgörs tändanordningen av ett tänd- stift, men alternativ såsom glödorgan är möjliga. Anord- ningen för bränsleinsprutning kan vara en förgasare eller spridare i stället för ett munstycke. Avkopplingskammaren kan slutligen vara ansluten till en bubbelkammare eller liknande i stället för ett avgasrör eller en skorsten.

Claims (9)

W U 20 25 30 PATENTKRAV

1. Sätt för övervakning och styrning av en med puls- förbränning arbetande värmegenerator, k ä n n e t e c k- n a t därav, att amplituden hos det under värmegeneratorns drift alstrade ljudet och/eller gastrycket avkännes och att 17A, 22) när amplituden uppnår avställning av värmegeneratorns startorgan (17, eller elektriska driftsystem sker, ett förutbestämt värde respektive faller utanför ett för- utbestämt område.

2. Sätt enligt krav 1, att avställningen sker först när amplituden med en k ä n n e t e c k n a t därav, viss, bestämd varaktighet uppnått det förutbestämda värdet respektive fallit utanför det förutbestämda området.

3. Sätt enligt krav 1 vid en värmegenerator, inne- fattande en Helmholtz-resonator med en som brännkammare anordnad resonanskammare (13), ett till brännkammaren i sin ena ände anslutet pulsrör (14), en till pulsrörets andra ände ansluten avkopplingskammare (23) med ett avloppsrör med en startfläkt (22), en av pulstrycket i brännkammaren styrd ventil (20) för (24), en insugningskammare (18) reglering av förbindelsen (19) mellan insugningskammaren och brännkammaren, en anordning (15, 16) för insprutning av bränsle i brännkammaren och en tändanordning (17, 17A) för antändning av bränslet, k ä n n e t e c k n a t därav, att amplituden i insugningskammaren (18) avkânnes och att 17A) och eventuellt startfläkten (22) när amplituden uppnår ett förutbestämt värde. tändanordningen (17, avställes,

4. Övervaknings- och styranordning för genomförande av sättet enligt krav 1 vid en med pulsförbränning arbe- tande värmegenerator, k ä n n e t e c k n a d av en elek- tronisk kretsanordning (26-29) för att vid mottagande fràn en givare (25) av en signal indikerande en amplitud över ett förutbestämt värde eller utanför ett bestämt omrâde avge en signal för avställning av värmegeneratorns W U 20 25 30 514 161 )';f 10 startorgan (17, 17A, 22) respektive en signal för avställning av värmegeneratorns elektriska driftsystem.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att den elektroniska kretsanordningen (26-29) är kompletterad med en fördröjningskrets (30).

6. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d därav, (26-29) är kompletterad med en enhet (31) för anpassning till en s k att den elektroniska kretsanordningen eldvakt för värmegeneratorn.

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d därav, att den elektroniska kretsanordningen (26-29) har s k fantommatning (33) av ström fràn eldvakten.

8. Anordning enligt något kraven 4-7 vid en värmege- innefattande en Helmholtz-resonator med en som ett till bränn- en till nerator, brännkammare anordnad resonanskammare (13), kammaren i sin ena ände anslutet pulsrör (14), pulsrörets andra ände ansluten avkopplingskammare (23) med ett avgasrör (24), en insugningskammare (18) med en start- fläkt (22), en av pulstrycket i brànnkammaren styrd ventil (20) för reglering av förbindelsen mellan insugningskamma- (15, ren och brännkammaren, en anordning 16) för insprut- ning av bränsle i brännkammaren och en tändanordning (17, 17A) för antändning av det insprutade bränslet i brännkam- (25) är maren, k ä n n e t e c k n a d därav, att givaren anordnad i insugningskammaren (18) och att startorganen ut- görs av tändanordningen (17, 17A) och startfläkten (22). k ä n n e t e c k n a d (25) har en

9. Anordning enligt krav 8, att en tryckanslutning (25') hos givaren snorkel (33), som sträcker sig ned till insugningskammarens (18) botten. därav,