NL1024026C2 - Beveiliging van een open haard met geforceerde rookgasafvoer. - Google Patents

Description

Titel: Beveiliging van een open haard met geforceerde rookgasafvoer

De uitvinding heeft betrekking op een open haard stookinrichting en op een ventilator voor gebruik in een dergelijke stookinrichting. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een open haard stookinrichting volgens de kop van conclusie 1.

5 Wanneer een open haard met gas gestookt wordt bestaat het risico dat onvoldoende trek optreedt door de schoorsteen om de met rookgassen vermengde lucht af te voeren. De rookgassen bij verbranding van gas zijn over het algemeen minder heet dan die bij verbranding van hout. Waar bij het stoken van hout voldoende trek optreedt kan zodoende bij het stoken 10 van gas onvoldoende trek optreden.

Daarom is het gebruikelijk om in het rookafvoerkanaal van een gasgestookte open haard een electrische ventilator op te nemen om de rookgasafvoer op een voldoende niveau te brengen. Bij een defect aan de electrische ventilator, of bij verstopping van het rookafvoerkanaal kan 15 echter een gevaarlijke situatie ontstaan door een stokkende rookgasafvoer. Daarom is het gebruik om een dergelijke stookinrichting te voorzien van een beveiligingssysteem met een drukvaldetector voor het detecteren van de drukval die als gevolg van het weerstandseffect van het rookgasafvoerkanaal door de afvoerstroom tussen verschillende plaatsen in 20 het afvoerkanaal wordt opgewekt. De drukvaldetector is aan een besturingsingang van de gasaanvoerkraan van de stookinrichting gekoppeld. Wanneer de drukvaldetector als gevolg van onvoldoende afvoerstroom een onvoldoende drukval detecteert schakelt hij de gasaanvoerkraan dicht, zodat de verbranding ophoudt en een gevaarlijke 25 situatie vermeden wordt. Een dergelijke beveiliging heeft het nadeel dat de detector en de ventilator apart geïnstalleerd moeten worden. Dit maakt de beveiliging duur en bovendien kwetsbaar voor installatiefouten. Dit 1024026 I 2 I probleem is algemeen voor stookinrichtingen met een open stookruimte, die I hierin verder als open haard stookinrichtingen zullen worden aangeduid.

I Uit de Europese octrooiaanvrage No. 1,039,139 is een ventilator I bekend waarmee een kunstmatige ventilatorkarakterietiek gerealiseerd I 5 wordt. Een ventilatorkarakterietiek beschrijft het verband tussen de I drukval over de ventilator en het volumestroom. Voor conventionele I ventilatoren is de ventilatorkarakteristiek het intrinsieke resultaat van de I constructie (de diameter, de ventilatorbladen, het vermogen van de motor).

I Met behulp van computertechniek kan echter voor een gegeven constructie 10 een programmeerbare ventilatorkarakteristiek gerealiseerd worden.

I In een ventilator met een kunstmatig gerealiseerde ventilatorkarateristiek wordt het toerental zo geregeld dat een voorgeprogrammeerd verband tussen drukval en volumestroom ontstaat.

I Het meest voorkomende verband is dat een drukonafhankelijke 15 volumestroom gerealiseerd wordt, maar ook andere verbanden zijn mogelijk.

I Het toerental en het koppel van de aandrijving van de ventilator worden gemeten, bijvoorbeeld aan de hand van de gebruikte electrische stroom of I spanning. Uit het gemeten toerental en koppel wordt, met inachtneming van de eigenschappen van de constructie, de volumestroom berekend. Dit I 20 wordt vervolgens zonodig herhaald na aanpassing van het koppel totdat de berekende volumestroom overeenstemt met de gewenste volumestroom.

Uiteraard kan een dergelijke ventilator ook in het rookafvoerkanaal van een stookinrichting worden opgenomen, daarmee kan ook een stookinrichting een constante volumestroom gerealiseerd worden.

25 Het is, onder meer, een doel van de uitvinding om te voorzien in een open haard stookinrichting met een ventilator in het rookgasafvoerkanaal waarin voor het beveiligen tegen defecten in de rookgasafvoer geen aparte drukvalsensor nodig is.

De open haard volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door het 30 kenmerk van conclusie 1. Door tijdens gebruik parameters van de I 1024026 3 mechanische aandrijving van de ventilator te bepalen en aan de hand van een model voor de werking van de ventilator te bepalen of er een voldoende volumestroom stroomt kan de beveiliging in de ventilator gerealiseerd worden, zonder dat een aparte sensor voor directe meting van 5 gasstroomparameters nodig is.

Bijvoorkeur wordt gebruik gemaakt van een gasaanvoerkraan die dichtgaat als deze geen bekrachtigingstroom ontvangt. De ventilator levert de bekrachtigingstroom alleen als de ventilator voedingsstroom ontvangt en uit de gemeten aandrijft)arameters volgt dat er voldoende luchtstroom is.

10 De gebruikte aandrijfparameters zijn bijvoorkeur het toerental van de ventilator en informatie over het koppel dat op de ventilatorbladen wordt uitgeoefend, zoals een electrische voedingstroomsterkte en/of spanning. Hiermee wordt de verplaatste luchthoeveelheid berekend. Als het benodigde koppel om een bepaald toerental te realiseren boven een waarde ligt dat met 15 een gemeten toerental koppel bij een minimaal afdoende luchtafvoer berekend wordt dan wordt de gasaanvoer uitgeschakeld.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een ventilator voor gebruik in een stookinrichting, waarbij de ventilator een uitgang heeft voor een beveiligingssignaal dat aan de hand van mechanische 20 aandrijfparameters van de ventilator gegenereerd wordt. Een dergelijke ventilator wordt bijvoorkeur voorzien van instelmiddelen om een drempel voor het dichtschakelen van de gasaanvoerkraan per installatie instelbaar te maken.

25 Deze en andere doelstellingen en voordelige aspecten van de uitvinding zullen nader worden beschreven aan de hand van de volgende figuren.

Figuur 1 toont een open haard stookinrichting

Figuur 2 toont een ventilator 30 Figuur 3 toont een veiligheidskarateristiek 1024026 I 4

I Figuur 1 toont een open haard stookinrichting. De stookinrichting omvat I

I een gasaanvoerleiding 10, met daarin een kraan 12. Gasaanvoerleiding 10 I

I komt uit in stookruimte 14. Vanuit stookruimte 14 loopt een afvoerkanaal I

I 5 16, waarin zich een ventilator 18 bevindt. Ventilator 18 wordt bediend met I

I schakelaar 19 en heeft een veiligheidsuitgang 18a die aan een I

I beeturingsingang van kraan 12 gekoppeld is. I

I Figuur 2 toont schematisch een electrische ventilator 18 voor I

I gebruik in afvoerkanaal 16. Getoond worden een as 21, met daarop bladen I

10 22, een motor 20 en een toerenteller 24. De voedingsaansluiting 29 van de I

electrische ventilator is via een stroom-en spanningsregelaar 26 aan motor I

20 gekoppeld. Een besturingseenheid 28 is aan stroom- en I

I spanningsregelaar 26 en toerenteller 24 gekoppeld. Besturingseenheid 28 is I

aan veiligheidsuitgang 18a van ventilator 18 gekoppeld. Een I

I 15 instelschakelaar 27 is aan besturingseenheid 28 gekoppeld. I

In bedrijf wordt de stookinrichting in werking gesteld door onder I

I andere de stroomtoevoer naar ventilator 18 aan te schakelen. Aan de hand I

I van de mechanische aandrijfparameters van ventilator 18 stuurt ventilator I

I of gasaanvoer door kraan 12 toegelaten wordt, om zodoende verbranding in I

I 20 stookruimte 14 onmogelijk te maken bij onvoldoende luchtafvoer. I

I (Daarnaast kan uiteraard gebruik gemaakt worden van verdere I

I beveiligingen, zoals bijvoorbeeld een beveiliging bij een gedoofde een I

I waakvlam (niet getoond)). I

I Besturingseenheid 28 regelt de electrische stroomtoevoer I naar I

I 25 ventilator 18 en meet het toerental f van de ventilator. Stroomtoevoer I I

I bepaalt het koppel T dat motor 20 op rotorbladen uitoefent. De gemeten I

I combinatie van parameters van de mechanische aandrijving van ventilator I

I 18, in de uitvoeringsvorm van figuur 2 de combinatie van het toerental f en I

I het de stroomtoevoer I en spanning U en het koppel T, hangt éénduidig I

I 30 samen met de optredende combinatie van drukval p over ventilator 18 en I

I 1024026 * 5 volumestroom V door ventilator 18 (het aantal kubieke meters rookgas dat per tijdseenheid door afvoerkanaal 16 stroomt). Het verband vormt een model voor de werking van de ventilator, dat afhangt van de constructie van ventilator en vooraf op op zich bekende wijze opgesteld kan worden (zie 5 bijvoorbeeld EP 1,039,139). Zodoende kan uit de combinatie van het toerental f en het de stroomtoevoer I en spanning Ü het koppel T bepaald worden of er voldoende volumestroom door ventilator 18 verplaatst wordt.

Figuur 3 toont een voorbeeld van de grens tussen voldoende en onvoldoende ventilatie aan de hand van een kromme 30 in een grafiek van 10 koppel T uitgezet tegen toerental f. Kromme 30 is in besturingseenheid ingeprogrammeerd, bijvoorbeeld in de vorm van een tabel of een formule. Zolang besturingseenheid 28 vaststelt dat de combinatie van stroom I, spanning U, het koppel T en toerental f correspondeert met het veilige gebied boven kromme 30, waarbij de benodigde minimale luchthoeveelheid 15 afgevoerd wordt, stuurt besturingseenheid 28 een bekrachtigingstroom naar kraan 12. Daardoor laat kraan 12 gas door naar stookruimte 14 voor verbranding.

, Besturingseenheid 28 onderbreekt de stroomtoevoer naar kraan 12 wanneer besturingseenheid 28 vaststelt dat de combinatie van stroom I, 20 spanning U, het koppel T en toerental f niet met het veilige gebied correspondeert, waarbij de benodigde minimale luchthoeveelheid afgevoerd wordt,. Daardoor sluit kraan 12 de gastoevoer af, waarmee de verbranding afgebroken wordt. In een eerste uitvoeringsvorm wordt de afsluiting tijdelijk uitgevoerd, totdat besturingseenheid 28 weer vaststelt dat de combinatie 25 van stroom I, spanning U, het koppel T en toerental f weer met het veilige gebied correspondeert (hierbij wordt uiteraard uitgegaan van de aanwezigheid van voorzieningen, zoals een waakvlam) om het aangevoerde gas weer te verbranden). In een tweede uitvoeringsvorm sluit besturingseenheid 28 de gasaanvoer "permanent" a£ tot na ontvangst van ί 02 4026 * I 6 I een herstart signaal, bijvoorbeeld door opnieuw aanschakelen van de I electrische voeding van ventilator 18.

I Het zal duidelijk zijn dat bet gebruik van stroom I, spanning U, bet I koppel T en toerental f voor bet genereren van een bekrachtigingsignaal I 5 slechts een uitvoeringsvorm betreft. Afhankelijk van bet type motor kan de I stroom- en spanningsvorm en hoogte variëren, of kunnen stroom- of I spanningsvorm en hoogte achterwege gelaten worden, of kunnen I motorspanning en stroom gebruikt worden zonder, bet toerental. Ook hoeft v niet noodzakelijk een aparte sensor voor bet toerental gebruikt te worden.

I 10 Zo kan bet toerental ook uit de frequentie van fluctuaties van de I motorspanning en/of stroom afgeleid worden. In alle gevallen gaat bet om een afgeleide bepaling van de exacte plaats in de druk- volume I karakteristiek van de ventilator.

I Besturingseenheid 28 kan naast zijn veiligheidsfunctie ook een 15 regelfunctie uitvoeren, waarbij besturingseenheid 28 de electrische stroomtoevoer naar motor 20 regelt totdat een toerental gemeten wordt dat I volgens een ingeprogrammeerde ventilatorkarakteristiek hoort bij de I toegevoerde stroom, bijvoorbeeld volgens een ventilatorkarakteristiek met een constante volumestroom, onafhankelijk van de drukval. De hiervoor 20 benodigde techniek is op zich bekend, bijvoorbeeld uit de Europese octrooiaanvrage No. 1,039,139.

In dit geval van regeling kan de beveiligingsfunctie bijvoorbeeld gekoppeld worden aan alleen de toerentalmeting of alleen de electrische 8troominstelling, waarbij besturingseenheid een signaal genereert om 25 gasaanvoer door kraan 12 uit te schakelen als de electrische stroomtoevoer naar motor 20 boven een drempel gemaakt moet worden of het toerental te laag is terwijl de regeling in werking is. Ook als besturingseenheid I gasaanvoer door kraan 12 uitschakelt is blijft besturingseenheid 28 de I regeling in beginsel voortzetten, om zomogelijk later de gasaanvoer weer I 30 aan te schakelen. Metingen voor de regeling en het afschakelen van kraan I 1024026 7 12 worden bijvoorkeur in besturingseenheid 28 gecombineerd, maar het zal duidelijk zijn dat de veiligheidsfunctie ook apart van de regeling kan worden uitgevoerd, bijvoorbeeld met een aparte eenheid.

Ook als de spanning op de electrische voeding 29 wegvalt zal, door 5 het ontbreken van een bron voor het veiligheidseignaal, kraan 12 e afgeschakeld worden. Besturingseenheid 28 omvat bijvoorbeeld een i *·.

geprogrammeerde microcontroller die de meting van het toerental en het instellen van de electrische stroom bestuurt onder controle van een programma van computer instructies waarin de benodigde informatie over 10 de relatie tussen de aandrijfparameters en de gasstroom parameters is ingeprogrammeerd, bijvoorbeeld in de vorm van een rekenschema (voor een formule) of een tabel.

Instelschakelaar 27 is aan besturingseenheid 28 gekoppeld om de drempel voor het uitschakelen van de bekrachtiging van kraan 12 in te 15 stellen. In bedrijf leest besturingseenheid 28 de stand van instelschakelaar 27 uit en past de drempel (bijvoorbeeld de drempel waarmee het koppel dat bij een constant volumestroomregeling benodigd is vergeleken wordt) aan, afhankelijk van de stand van instelschakelaar 27. Zodoende kan een installateur de beveiligingsfunctie van ventilator 18 aanpassen aan de 20 concrete installatie waarin ventilator 18 geïnstalleerd wordt.

Instelschakelaar 27 omvat bijvoorbeeld een op zich bekende dip-switch. Het zal duidelijk zijn dat de functie van instelschakelaar 27 ook op andere wijze uitgevoerd kan worden, bijvoorbeeld door het programmeren van een programmeerbaar niet-vluchtig geheugen (bijv. EPROM) via een daartoe op 25 ventilator 18 aangebrachte aansluiting, of door installatie van een uitgekozen geheugen met daarin de benodigde drempel informatie. Daarnaast is het natuurlijk ook mogelijk om voorgeprogrammeerde ventilatoren te gebruiken waaruit de installateur er, afhankelijk van de installatie, één uitkiest.

30 1024026'

Claims (12)

1. Open haard stookinrichting voorzien van een stookruimte, een I I „ gasaanvoerleiding naar de stookruimte, een schakelbare kraan in de I I gasaanvoerleiding en een rookgasafvoerkanaal met daarin een ventilator I I voor afvoer van rookgas uit de stookruimte, welke stookinrichting is I I 5 voorzien van een bewakingsschakeling voor het afsluiten van de I I schakelbare kraan bij detectie van ondermaatse rookgasafvoer, met het I I kenmerk dat de ventilator is voorzien van meetelementen voor het I I dynamisch bepalen van parameters van een mechanische aandrijving van I I de ventilator en van een vergelijkingseenheid, die is ingericht voor het I I 10 afsluiten van de schakelbare kraan als waarden de parameters volgens een I model voor werking van de ventilator niet corresponderen met een I I volumestroom van de ventilator die boven een drempelwaarde ligt. I

2. Open haard stookinrichting volgens conclusie 1, waarin de I schakelbare kraan is ingericht om bij ontvangst van een I I 15 bekrachtigingstroom gas door te laten, en waarin de vergelijkingseenheid is I I ingericht om de bekrachtigingstroom te leveren indien de ventilator I I electrische voedingsstroom ontvangt en uit de parameters volgt dat de I I berekende volumestroom boven de drempel ligt. I

3. Open haard stookinrichting volgens conclusie 1 of 2, waarin de I I 20 gebruikte parameters een toerental van een motor van de ventilator en een I electrische voedingsstroom en7of spanning omvatten. I

4. Open haard stookinrichting volgens conclusie één der voorafgaande I I conclusies, waarin de ventilator regelmiddelen omvat om de waarde van I I tenminste een deel van de parameters zo te regelen dat een gewenste I I 25 ventilatiekarakteristiek gerealiseerd wordt, waarbij de vergelijkingseenheid I I in gericht is om naast de regeling één van de parameters met een I I drempelwaarde te vergelijken. I I 1024026_

5. Open haard stookinrichting volgens conclusie één der voorafgaande conclusies, waarin de vergelijkingeeenheid ingericht is om de schakelbare kraan af te sluiten als een voorafbepaald minimaal toerental niet gerealiseerd kan worden wanneer een koppel dat op bladen van de 5 ventilator uitgeoefend onder een toerental afhankelijk maximum koppel ligt.

6. Ventilator voor gebruik in een rookgasafvoerkanaal van een stookinrichting, welke' ventilator is* voor zie rfvan mëetelëmenten voor het dynamisch bepalen van parameters van een mechanische aandrijving van 10 de ventilator en van een vergelijkingeeenheid die is ingericht om een beveiligingsignaal te genereren als waarden van de parameters volgens een model voor werking van de ventilator niet corresponderen met een volumestroom van de ventilator die boven een drempelwaarde ligt, welke ventilator een beveiligingsuitgang heeft die aan de vergelijkingseenheid 15 gekoppeld is, voor het uitvoeren van een beveiligingssignaal voor het uitschakelen van een gasaanvoer.

7. Ventilator volgens conclusie 6, voorzien van instelmiddelen voor het instellen van de drempel.

8. Ventilator volgens conclusie 6 of 7, waarin de vergelijkingseenheid 20 is ingericht om een bekrachtigingstroom alleen te leveren indien de ventilator electrische voedingsstroom ontvangt en uit de parameters volgt dat de berekende volumestroom boven de drempel ligt.

9. Ventilator volgens één der conclusies 6 tot en met 8, waarin de gebruikte parameters een toerental van een motor van de ventilator en een 25 electrische voedingsstroom en/of spanning omvatten.

10. Ventilator volgens één der conclusies 6 tot en met 9, waarin de ventilator regelmiddelen omvat om de waarde van tenminste een deel van de parameters zo te regelen dat een gewenste ventilatiekarakteristiek gerealiseerd wordt, waarbij de vergelijkingseenheid in gericht is om naast 30 de regeling één van de parameters met een drempelwaarde te vergelijken. 1024026 "

11. Ventilator volgens één der conclusies 6 tot en met 10, waarin de I vergelijkingseenheid ingericht is om de schakelbare kraan af te sluiten als I een voorafbepaald minimaal toerental niet gerealiseerd kan worden I wanneer een koppel dat pp bladen van de ventilator uitgeoefend onder een I 5 toerental afhankelijk maximum koppel ligt. I

12. Werkwijze voor het beveiligen van een open haard, omvattende - aanvoeren van verbrandingsgas via een schakelbare kraan; - afvoeren van rookgas door middel van een ventilator; - dynamisch bepalen van parameters van een mechanische aandrijving van 10 de ventilator • uitschakelen van de gasaanvoer als waarden van de parameters volgens een model voor werking van de ventilator niet corresponderen met een volumestroom van de ventilator die boven een drempelwaarde ligt. I 1024026