PL168085B1 - Sposób kontroli i utrzymywania bezpiecznej pracy piecyka oraz urządzenie do kontroli i utrzymywania bezpiecznej pracy piecyka - Google Patents

Abstract

1. Sposób kontroli i utrzymywania bezpiecznej pracy piecyka nie odpowietrzanego, zwłaszcza piecyka naftowego, w przestrzeni zamkniętej i w zwykłych warunkach ogrzewania, gdy wysokość płomieni wytwarzanych przez palnik piecyka jest zawarta w określonym zakresie, a jego przekroczenie kontroluje się przez elementy czułe na promieniowanie, jak również poza zwykłymi warunkami ogrzewania, przy czym przy przekroczeniu górnej i dolnej granicy tego zakresu wytwarza się każdorazowo sygnał sterujący i doprowadza się go do elektronicznego układu sterującego, przez co przywraca się zwykłe warunki ogrzewania, a gdy palnik nadal pracuje poza tym zakresem wysokości płomienia dłużej niż przez określony okres czasu, wytwarza się sygnał ostrzegawczy i po odpowiednim opóźnieniu automatycznie wyłącza się palnik, znamienny tym, że określa się zawartość O, w gazach odlotowych palnika wewnątrz piecyka naftowego, którą traktuje się jako miarę ilości CO, w gazach odlotowych palnika, a pomiar ilości O, przetwarza się w napięciowy sygnał elektryczny stanowiący sygnał sterujący, natomiast przy pracy palnika poza tym zakresem, wysokości płomienia, określanie zawartości O, przeprowadza się zgodnie ze sterowaniem programowym, przez co przywraca się zwykłe warunki ogrzewania i kontroluje się pracę palnika przy minimalnej wysokości płomienia oraz przy pomocy elektronicznego układu sterującego wytwarza się sygnał ostrzegawczy i automatycznie wyłącza się z opóźnieniem palnik każdorazowo przy ustalonej, pierwszej i drugiej, małej zawartości O2 w gazach odlotowych palnika, każdej odpowiadającej określonej zawartości CO, w powietrzu pomieszczenia

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób kontroli i utrzymywania bezpiecznej pracy piecyka oraz urządzenie do kontroli i utrzymywania bezpiecznej pracy piecyka, zwłaszcza piecyka naftowego, który nie jest odpowietrzany i pracuje w zamkniętej przestrzeni zarówno w zwykłych warunkach ogrzewania, gdy wysokość płomieni wytwarzanych przez palnik piecyka jest zawarta w określonym zakresie, a jego przekroczenie kontroluje się przez elementy czułe na promieniowanie, jak również poza zwykłymi warunkami ogrzewania. Przy występowaniu płomieni o wysokościach większych lub mniejszych niż zawarte w tym zakresie następuje wytwarzanie sygnałów sterujących doprowadzanych do elektronicznego układu sterującego w celu przywracania zwykłych warunków ogrzewania. Równocześnie następuje wytwarzanie sygnału ostrzegawczego i palnik zostaje wyłączony po upływie określonego czasu, gdy palnik nadal pracuje poza zakresem dopuszczalnych wysokości płomienia palnika.

Znane są z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4390003 piecyki naftowe z jedno- lub dwustopniowymi palnikami, które są dokładnie kontrolowane w celu bezpiecznej pracy i spełniają europejskie przepisy bezpieczeństwa.

Znane są z międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr PCT-NL 86/00010 układy zabezpieczenia piecyków, zwłaszcza piecyków naftowych, w których po wprowadzeniu piecyka w zwykłe warunki ogrzewania, wysokość płomieni palnika może przekroczyć określony

168 085 zakres i/lub, w których elementy grzejne, jak również głowica palnika i związane z nim przewody mogą nagrzać się do niepożądanej temperatury. Znane urządzenie zabezpieczające zawiera elementy czujnikowe do detekcji wysokości płomieni większych niż maksymalnie dopuszczalne i do dostarczania sygnału pomiarowego i/lub sterującego do przywracania piecyka do wymaganych warunków ogrzewania lub wyłączenia go. W przypadku piecyka naftowego z palnikiem jednostopniowym, elementy czujnikowe stanowią dwa czujniki światła lub czujniki promieniowania cieplnego, z których każdy jest związany z górną, lub dolną granicą dopuszczalnego zakresu wysokości płomienia. Knot palnika jest regulowany ręcznie lub zgodnie z sygnałami pomiarowymi wytwarzanymi przez czujniki światła, gdy wysokość płomienia przekracza dopuszczalny zakres. W przeciwnym przypadku palnik jest wyłączany, o ile tylko wysokość płomienia przekracza dopuszczalny zakres w ciągu określonego okresu czasu.

Powyższe znane urządzenie zabezpieczające określa wysokość płomienia w oparciu o detekcję promieniowania. Jednak jeżeli palnik zostaje wyregulowany na początku na płomień o możliwie najmniejszej wysokości, ten stan nie będzie wykrywany przez czujnik związany z dolną granicą zakresu wysokości płomienia. W wyniku tego przy występowaniu płomienia o najmniejszej wysokości przez długi okres czasu, na przykład gdy użytkownik zapomniał wyłączyć piecyk, występuje duże niebezpieczeństwo, że powietrze w pomieszczeniu ma niedopuszczalną zawartość CO,. Natomiast ze względu na to, że włókno knota posiada nieregularności, jest możliwe, że płomień palnika przekroczy chwilowo górną granicę zakresu wysokości płomienia, co może spowodować przedwczesne, automatyczne wyłączenie palnika, chociaż maksymalna dopuszczalna zawartość CO, w powietrzu nie została jeszcze osiągnięta. Przedwczesne wyłączenie palnika powoduje emisję nieprzyjemnego zapachu i sadzy.

W powietrzu przestrzeni pomieszczeń w których działa odpowietrzany piecyk naftowy i nie występuje dostateczna wentylacja zawartość CO, wzrasta i zawartość O, maleje (CH₄ + 2O, -> CO, + 2H₂O). Jednak brak tlenu powoduje niecałkowite spalanie, co prowadzi do występowania zwiększonych zawartości CO i CO,. W wyniku tego występuje bezpośredni związek pomiędzy zawartościami O, i CO, lub CO z jednej strony i pomiędzy zawartościami CO, i CO z drugiej strony. Wówczas gdy poziom CO, wzrasta, wzrasta również poziom CO.

Znane są na przykład (Figaro Eng.Inc.typ TGS 800), czujniki gazu stosowane w połączeniu z mikrokomputerami do automatycznego sterowania urządzeniami do oczyszczania powietrza lub wentylatorami, które wykrywają, przez zmiany rezystancji elektrycznej, ilość CO, H, i pewnej liczby innych składników organicznych w środowisku gazowym, takim jak opary kuchenne, dym papierosów lub gazy spalinowe samochodów.

Znane jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4495051 zastosowanie w medycynie czujników tlenu O, do kontroli poziomu wzbogacenia tlenu w urządzeniu do sztucznego oddychania. Taki czujnik tlenu O, może mieć postać ogniwa galwanicznego, posiadającego na przykład anodę z ołowiu, katodę tlenową wykonaną ze złota i elektrolit słabo kwasowy. Pomiędzy katodę i anodę jest włączony rezystor i termistor do kompensacji temperaturowej tak, że ogniwo galwaniczne w postaci baterii ołowiowo-tlenowej rozładowuje się w sposób ciągły,

Sposób według wynalazku polega na tym, że określa się zawartość O, w gazach odtlenowych palnika wewnątrz piecyka naftowego, którą traktuje się jako miarę ilości CO, w gazach odlotowych palnika, a pomiar ilości O, przetwarza się w napięciowy sygnał elektryczny stanowiący sygnał sterujący.

Natomiast przy pracy palnika poza tym zakresem wysokości płomienia, określanie zawartości O, przeprowadza się zgodnie ze sterowaniem programowym, przez co przywraca się zwykłe warunki ogrzewania i kontroluje się pracę palnika przy minimalnej wysokości płomienia. Przy pomocy elektronicznego układu sterującego wytwarza się sygnał ostrzegawczy i automatycznie wyłącza się z opóźnieniem palnik każdorazowo przy ustalonej, pierwszej i drugicej małej zawarości O, w gazach odlotowych palnika, każdej o<^^^’^^^^<^^ijącej określo168 085 nej zawartości CO, w powietrzu pomieszczenia. Wytwarza się sygnał ostrzegawczy i wyłącza się automatycznie palnik, gdy zawartość O, w gazach odlotowych osiąga poziom odpowiadający maksymalnej dopuszczalnej zawartości równej 0,8% CO, w powietrzu. Automatyczne wyłączenie palnika przeprowadza się korzystnie 90 sekund po włączeniu sygnału ostrzegawczego, wskazującego zbyt małą zawartość O₂ lub zbyt dużą zawartość CO lub CO, w gazach odlotowych palnika.

Korzystnie, po każdym włączeniu palnika określa się maksymalną wartość napięcia, charakteryzującą dobry stan przewietrzania pomieszczenia, przy której ponownie włącza się palnik po wyłączeniu, jako napięcie robocze, za pośrednictwem mikroprocesora układu elektronicznego i ustala się ją na dany okres czasu, gdy palnik został wyłączony.

Korzystnie, napięcie robocze ustala się na okres 45 minut po wyłączeniu palnika z powodu nadmiernej zawartości CO, w powietrzu.

Korzystnie, zawartość O, określa się cyklicznie i porównuje się z poprzednią wartością zawartości O,. Określanie zawartości O, przeprowadza się korzystnie co każde cztery minuty.

Korzystnie, elektroniczny układ sterujący zasila się z baterii i kontroluje się automatycznie utrzymywanie zadanej wartości napięcia baterii. Przy napięciu baterii mniejszym niż zadana wartość, wyłącza się palnik i wytwarza się sygnał alarmowy wskazujący konieczność wymiany baterii, przez co wyłącza się automatycznie podgrzewanie lub ogrzewanie piecyka naftowego.

Korzystnie, przy niedokładnym położeniu roboczym baterii lub zakłóceniach w układzie baterii zasilającym elektroniczny układ sterujący, wyłącza się automatycznie palnik.

Korzystnie, wyłącza się palnik w sposób mechaniczny.

Korzystnie, za pomocą elektronicznego układu sterującego przeprowadza się ciągłą kontrolę poziomu paliwa i wytwarza się przerywany sygnał przy spadku poziomu paliwa poniżej ustalonego poziomu.

Urządzenie według wynalazku posiada dodatkowy czujnik tlenu O, dołączony do mikroprocesora w elektronicznym układzie sterującym, zamontowany wewnątrz obudowy piecyka naftowego, w dolnej jej części i dołączony poprzez elektroniczny układ sterujący do układu regulacji knota, układu 'ostrzegawczego i automatycznego układu wyłączającego palnik. Układ ostrzegawczy i automatyczny układ wyłączający palnik są dołączone do czujnika światła reagującego na wysokość płomienia. ^J'

Korzystnie, urządzenie według wynalazku posiada mechanizm zawierający funkcjonalną sprężynę i przewód spustowy, połączone z układem zabezpieczającym czułym'na ‘drgania.

Korzystnie funkcjonalna sprężyna jest sprzężona z płytką czujnikową wewnątrz obudowy baterii i jest ściśniętą w stanie spoczynkowym. Końce przewodu spustowego są dołączone do płytki czujnikowej i do płytki spustowej układu zabezpieczającego. Przewód spustowy jest luźny w położeniu spoczynkowym, a bateria jest sprzężona z płytką czujnikową poprzez sprężynę, przewód spustowy i płytkę spustową układu zabezpieczającego.

W innym przykładzie wykonania funkcjonalna sprężyna jest sprzężona z płytką czujnikową wewnątrz obudowy baterii i jest ściśnięta w stanie spoczynkowym. Końce przewodu spustowego są dołączone do płytki czujnikowej i do przegubowej zapadki układu zabezpieczającego. Przewód spustowy jest luźny w położeniu spoczynkowy, a bateria jest sprzężona z płytką czujnikową poprzez sprężynę, przewód spustowy i przegubową zapadkę układu zabezpieczającego.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie sposobu i urządzenia do kontroli i utrzymywania bezpiecznej pracy piecyków, które spełniają obecne wymagania przepisów bezpieczeństwa. Możliwa jest szybka i dokładna kontrola zawartości CO, w powietrzu pomieszczenia oraz zapewnienie kontroli piecyka niezależnie od wysokości płomienia. Możliwe jest sterowanie nie odpowietrzanymi piecykami, uzyskując prawidłowe parametry bezpieczeństwa. W szczególności dokładna kontrola zawartości CO, nie musi polegać na detekcji wysokości płomienia palnika.

168 085

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia piecyk naftowy wyposażony w urządzenie zabezpieczające według wynalazku, schematycznie w przekroju, fig. 2 - piecyk naftowy z fig. 1 w widoku perspektywicznym, fig. 3 - wykres reprezentujący sposób określania napięcia roboczego, fig. 4 - wykresy stężenia tlenu w powietrzu pomieszczenia w funkcji czasu oraz stężenie CO i CO₂, fig. 5 schemat blokowy proceduralny procesu kontroli pracy piecyka naftowego, fig. 6a - mechanizm zapobiegający zapłonowi palnika, zawarty w urządzeniu zabezpieczającym, i fig. 6b inny mechanizm zapobiegający zapłonowi palnika.

Figury 1 i 2 przedstawiają piecyk naftowy 1 mający obudowę 2, w której jest umieszczony palnik 4 wyposażony w układ regulacji 3 knota. Palnik 4 ma konstrukcję jedno- lub dwustopniową, posiada obudowę 6, która ma otwory, jest otwarta na górze a wnętrze której stanowi komorę spalania 5. Pomiędzy obudowę 6 palnika i tylną ścianą 7 obudowy 2 piecyka naftowego 1 pokazaną po lewej stronie fig. 1, jest zamontowany ekran 8 odbijający ciepło, który jest ustawiony pionowo i ma otwór 10 w pobliżu górnej ściany 9 obudowy 2 piecyka naftowego 1. Przez otwór 10 przechodzi część gazów odlotowych emitowanych przez palnik 4 w kierunku do góry, oznaczonym strzałkami. Pionowy uchwyt 12, zamocowany do dna obudowy 2, podtrzymuje w dolnym obszarze obudowy czujnik 13 tlenu O2 w postaci ogniwa galwanicznego dołączonego do mikroprocesora zawartego w elektronicznym układzie sterującym 14. Za ekranem 8 odbijającym ciepło jest zamontowany w górnym, lewym rogu obudowy 2 czujnik 11 CO na pły^tt^^ iddadowej 15, do którego dochodzą gsazy odlotowe prr^^^c^c^iitcyc^t^ci się przez otwór 10 w ekranie 9 odbijającym ciepło. Płytka układowa 15 jest dołączona elektrycznie do elektronicznego układu sterującego 14 urządzenia zabezpieczającego, które jest z kolei dołączone do układu ostrzegawczego, nie pokazanego, i do automatycznego układu wyłączającego 16 palnik 4. Czujnik 19 światła, związany z górną granica 17 dopuszczalnego zakresu wysokości płomienia 18, wytwarzanego przez palnik 4, jest zamontowany za ekranem 8 odbijającym ciepło, umożliwiając detekcje płomieni wyższych niż górna granica 17 zakresu wysokości płomienia. Czujnik 19 światła jest dołączony do elektronicznego układu sterującego 14. Wówczas gdy czujnik 19 światła wykrywa płomienie 18 wyższe niż górna granica 17 zakresu, wytwarza on sygnał pomiarowy, który jest dostarczany do elektronicznego układu sterującego 14 w celu przełączenia akustycznego sygnału ostrzegawczego. Użytkownik piecyka naftowego 1 ma teraz 90 sekund na pobudzenie układu regulacji 3 knota tak, żeby przywrócić płomienie 18 palnika 4 do dopuszczalnego zakresu wysokości w zwykłych warunkach pracy palnika 4. Brak przywrócenia płomienia 18 do dopuszczalnego zakresu wysokości w ciągu 90 sekund wywołuje pobudzenie automatycznego układu wyłączającego 16 przez elektroniczny układ sterujący 14 i palnik 4 zostaje wyłączony.

Jeżeli piecyk naftowy 1 jest włączony we właściwie wentylowanym pomieszczeniu, oddziaływanie temperatury otoczenia powoduje wzrost napięcia wyjściowego czujnika 13 O2 w urządzeniu zabezpeczającym do około 2 mV w ciągu 90 minut. Wówczas gdy palnik naftowy 1 działa, czujnik 13 O, wykrywa w sposób ciągły stężenie O2 w powietrzu wewnątrz obudowy 2 i dostarcza sygnał napięciowy zależny od stężenia O2. Ponieważ spadek stężenia O2 prowadzi bezpośrednio do wzrostu CO„ sygnał napięciowy wskazujący stężenie O2 jest miarą chwilowej ilości CO2 w powietrzu pomieszczenia.

Figura 3 przedstawia wykres wyjaśniający, że mikroprocesor w elektronicznym układzie sterującym 14 działa po włączeniu palnika 4 dla określenia napięcia roboczego U czujnika 13 0„ jako maksymalnego przed tym, jak słaba wentylacja w pomieszączeniu spowoduje spadek napięcia U czujnika. Na fig. 3 widać, że napięcie U czujnika jest badane co 4 minuty i porównywane z poprzednią wartością. Napięcie U₄ stanowi maksymalne napięcie istniejące przed tym, jak słaba wentylacja w pomieszczeniu spowoduje spadek napięcia U czujnika. W wyniku tego napięcia U4 jest równe Uo Po określeniu napięcia roboczego U napięcie alarmowe Ua czujnika 13 O2 dąży do osiągnięcia wartości napięcia U_a= U - U'_a. Jeżeli stężę168 085 nie tlenu, wykrywane przez czujnik 13 O,, odpowiada wartości napięcia alarmowego U_a, sygnał alarmowy będzie wytwarzany. Jeżeli wentylacja przestrzeni w pomieszczeniu nie poprawi się w ciągu 90 sekund, stężenie O, będzie nadal malało i piecyk naftowy wyłączy się przy pomocy automatycznego układu wyłączającego 16, który zawiera solenoid, przy napięciu wyjściowym U_s, czujnika 13 O,, które jest mniejsze niż napięcie alarmowe U_a. Wówczas gdy piecyk naftowy 1 działa, czujnik 11 CO jest zdolny do ciągłej detekcji stężenia CO w gazach odlotowych z palnika 4 w obudowie 2, przy czym mierzone stężenie CO jest przetwarzane w napięcie elektryczne przy pomocy elektronicznego układu kontrolnego CO. Równocześnie stężenie CO może być stosowane jako miara dla stężenia CO, w powietrzu pomieszczenia.

Figura 4 przedstawia wykresy stężenia CO i CO,, względem zawartości procentowej tlenu w powietrzu pomieszczenia, w funkcji czasu pracy piecyka naftowego 1. Bezpośredni związek pomiędzy zmniejszeniem się zawartości O, i wzrostem zawartości CO, ustala odpowiedni związek pomiędzy zmniejszeniem się zawartości O, i zmniejszeniem się zawartości CO poprzez związek pomiędzy wzrostem CO, i CO.

Figura 5 przedstawia schemat blokowy proceduralny uwidaczniający różne etapy procesu kontroli i utrzymywania bezpiecznej pracy piecyka naftowego w przestrzeni pomieszczenia zarówno w zwykłych warunkach ogrzewania, jak i poza tymi warunkami przy czym bloki pokazują wzajemny związek funkcyjny, który istnieje pomiędzy różnymi miarami procesu.

Figury 6a i 6b przedstawiają dwa przykłady wykonania mechanizmu, zawartego w urządzeniu zabezpieczającym do blokowania układu zapłonowego palnika 4 i układu regulacji 3 knota, a więc zapalania knotów za pomocą zapałki w przypadku, gdy baterii ,0 brakuje lub jest ona niewłaściwie umieszczona w obudowie ,1 baterii.

Mechanizm blokujący posiada sprężynę ,,, która jest w stanie ściśniętym, gdy bateria jest umieszczona właściwie, to znaczy, gdy styka się ona z płyką czujnikową ,3 wewnątrz obudowy ,1 baterii. Przewód spustowy ,4 ma jeden koniec dołączony do płytki spustowej ,5 układu zabezpieczającego ,6 czułego na drgania i drugi koniec dołączony do płytki czujnikowej ,3. Sprężyna ,, jest na tyle rozluźniona, że palnik 4 może zostać włączony. Jeżeli bateria ,0 jest usunięta z obudowy ,1 lub nie styka się właściwie z płytką czujnikową ,3, ta ostatnia jest popychana do przodu przez ściśniętą sprężynę „, przez co przewód spustowy ,4 zostaje napięty, a płytka spustowa ,5 przesunięta ta, że układ zabezpieczający ,6 jest pobudzony w celu zapobiegania zapłonowi lub w celu blokady układu regulacji knota lub wyłączenia palnika 4. W przykładzie wykonania z fig. 6b płytka spustowa ,5 układu zabezpieczającego ,6 jest zastąpiona przez zapadkę ,Ί, do której jest dołączony jeden koniec przewodu spustowego ,4 w celu uruchamiania zapadki ,Ί, gdy sprężyna ,, jest przesunięta tak, żeby przełączyć układ zabezpieczający ,6. Dla przykładu, jeżeli stężenie tlenu w powietrzu zamkniętej przestrzeni maleje, wysokość płomienia również maleje, co oznacza, że w piecyku z dwustopniowym palnikiem drugi stopień palnika już nie działa, powodując dużą emisję CO i zwiększone stężenie CO,. Urządzenie wykrywa bezpośrednio i dokładnie spadek stężenia tlenu wewnątrz obudowy piecyka tak, że wzrost CO, w powietrzu jest dokładnie wykrywany. Równocześnie urządzenie jest zdolne do dokładnego i bezpośredniego wykrywania zwiększonego już stężenia CO wewnątrz obudowy piecyka oraz zapewnienia dokładnej kontroli minimalnej wysokości płomienia palnika.

Urządzenie zabezpieczające dokonuje pomiar stężenia O, w gazach odlotowych palnika w obudowie piecyka w celu detekcji stężenia CO, w powietrzu pomieszczenia oraz dostarczenia odpowiedniego sygnału napięciowego. Przy przekroczeniu przez stężenie CO, w powietrzu pomieszczenia dopuszczalnej wartość 0,8%, następuje automatyczne wyłączenie palnika piecyka.

Ilość CO, w powietrzu pomieszczenia jest mierzona przy pomocy czujnika tlenu O, w postaci ogniwa galwanicznego, które jest zamontowane na płytce układowej podtrzymywanej przez obudowę piecyka.

168 085

Stosowane są następujące procedury kontroli stężenia CO,:

1. CO, jest mierzone z opóźnieniem na przykład 4 minut, po włączeniu piecyka, tak aby ncłdailo ίπσ 1wlv żabilna yroMtalrb marnu rnapv1zo

UOU-UVUVJI^i usj ±i ^iwjnu·

,. Alarm jest opóźniany na przykład o 30 sekund, żeby zapobiec przełączaniu w stanach przejściowych.

3. Przerywany sygnał brzęczyka, który może posiadać trzy tony i trwa maksymalnie 90 sekund, jest wytwarzany, dla rozkazania nadmiernego stężenia CO-CO, w powietrzu pomieszczenia. W tym okresie wentylacja w pomieszczeniu może zostać poprawiona, na przykład przez otworzenie drzwi lub okna, żeby zmniejszyć zawartość CO-CO,.

4. Wyłączenie piecyka w przypadku, gdy taka wentylacja nie była w stanie poprawić składu powietrza w pomieszczeniu.

Wadliwe działanie czujnika tlenu O, w wyniku jego pracy w bardzo niskich temperaturach lub w pobliżu końca jego czasu użytkowania powoduje wytwarzanie napięcia wyjściowego mniejszego od 30 mV. Ten stan jest wskazywany przez przerywany sygnał brzęczyka, składający się na przykład z siedmiu sygnałów trwających 90 sekund po wyłączeniu piecyka.

Czujnik tlenu O, stosowany w urządzeniu zabezpieczającym według wynalazku ma szczególnie dużą trwałość użytkową, od 5 do 10 lat, niewrażliwość na CO, i inne składniki kwaśne, zwiększoną niezawodność i dokładność dzięki związkowi występującemu pomiędzy spadkiem zawartości O, i wzrostem zawartości CO/CO,, spowodowanym spalaniem w źle wentylowanych pomieszczeniach. Czujnik O, tworzy ogniwo galwaniczne tak, że może być utrzymane napięcie stałe 3V dla zasilania elektronicznego układu sterującego piecykiem.

Analiza wyników badań przeprowadzanych przy pomocy czujnika tlenu typu VE-50, dołączonego do mikroprocesora elektronicznego układu sterującego w urządzeniu zabezpieczającym jest podana w poniższej tabeli.

Tabela

Badanie	U O	U 0,8%	AU 0,8%	U a	AU a	CO,	Ts czujnika
Nr	(mV)	(mV)	(mV)	(mV)	(mV)	%	°C
1	45,70	43,83	1,87	43,71	1,99	0,875	17-37
2	45,5,	-	-	43,39	,,13	0,77	,9-45
3	46,58	44,5,	,,06	44,5,	,,06	0,80	9 24
4	46,85	-	-	44,95	1,90	0,7,5	8 21
5	46,67	-	-	44,70	1,97	0,75	13-,5
6	47,55	45,1	,,45	44,16	3,39	1,18	3-25
7	45,39	44,0	1,39	43,83	1,56	1,09	-
8	47,,3	45,,	,,03	44,85	,,38	0,93	3-^^1
9	45,80	44,6	1,20	44,,8	1,5,	1,13	__
10	45,5,	44,1	1,4,	43,90	1,6,	0,84	-
11	45,76	44,17	1,59	44,1,	1,64	0,845	-
		średnie:	1,75		,,0,	0,903
Badanie	U	U 0,8%	AU 0,8%
Nr
7a	45,36	4,,84	,,5,
9a	44,97	4,,70	^7
10a	45,41	43,40	,,01

Różnica pomiędzy napięciem roboczym U_o i napięciem odpowiadającym zawartości 0,8% CO, w powietrzu pomieszczenia powinna być nieznaczna. Jak widać w wyników badań przedstawionych w tabeli, napięcie alarmowe U_a wynosi , mV. Ze względu na stabilność, wysoki współczynnik sygnału do szumu, jak również małą czułość na zmiany temperatury, nale168 085 ży użyć wzmacniacz operacyjny o wysokiej jakości, pracujący przy wzmocnieniu K napięcia U_a równym 100. Dokładność działania regulującego zawartość CO₂ zależy głównie od przesunięcia napięcia, w elektronicznym układzie sterującym wewnątrz piecyka.

Zakładając, że napięcie wyjściowe czujnika tlenu O2 wynosi 50 mV, przesunięcie wynosi 1 mV na rok. Przy Ua = 2 mV i napięciu roboczym U_o ustawionym w fabryce przy pomocy potencjometru, działanie sterujące zawartością CO, można używać za bardzo niezawodne w okresie jednego roku.

W okresie badania napięcie robocze Uo zmienia się nieznacznie z dnia na dzień. Wówczas gdy piecyk naftowy, wyposażony w czujnik tlenu O2 jest włączany w dobrze wentylowanym pomieszczeniu, wzrost temperatury powoduje, że napięcie czujnika wzrasta o około 2 mV w ciągu 90 min.

Zastosowanie mikroprocesora w układzie sterującym urządzenia zabezpieczającego według wynalazku umożliwia rozwiązanie powyższych problemów. Przy pomocy mikroprocesora jest możliwe, po każdym włączeniu palnika wewnątrz piecyka naftowego, określenie napięcia roboczego Uo, gdy maksymalny poziom napięcia przed złą wentylacją przestrzeni w pomieszczeniu powoduje spadek napięcia czujnika. Napięcie czujnika jest sprawdzane co każde 4 minuty i porównywane z poprzednią wartością. Po określeniu napięcia roboczego Uo, napięcie alarmowe Ua czujnika wynika ze związku: Ua = Uo - U'a.

Określenie napięcia roboczego Uo po każdym włączeniu palnika jest korzystne z tego względu, że eliminuje wpływ jakiegokolwiek przesunięcia napięcia na kontrolę zawartości CO2. Jednak problemy mogą wystąpić, gdy wentylacja w pomieszczeniu nie poprawia się po tym, jak nadmierna zawartość CO₂ powoduje wyłączenie palnika i piecyk naftowy jest ponownie bezpiecznie włączany, chociaż zawartość CO2 w powietrzu jest nadal zbyt duża. W tym przypadku odpowiednie napięcie czujnika, które różni się od napięcia wynikającego ze stanu dobrej wentylacji w pomieszczeniu, byłoby wówczas stosowane jako napięcie robocze Uo w sposób niekorzystny. W wyniku tego wyłączenie związane z nadmierną zawartością CO2, powodowałoby dalszy jego wzrost po każdym włączeniu piecyka naftowego.

Problem ten można rozwiązać przez ustawienie napięcia roboczego Uo na ustalonym poziomie przez okres 45 minut w przypadku, gdy nadmierna zawartość CO₂ w powietrzu pomieszczenia spowodowała wyłączenie palnika. Jeżeli palnik jest ponownie włączany w tym okresie, sterowanie zawartością CO2 będzie oparte na ustalonym napięciu roboczym Uo. Zakłada się, że stężenie CO2 powróci do normalnego poziomu po upływie 45 minut tak, że napięcie robocze Uojest znowu określane w sposób opisany powyżej.

Wówczas, gdy wysokość płomienia palnika przekracza określony zakres, może powstawać sadza lub dym oraz wzrasta niebezpieczeństwo pożaru. Urządzenie zabezpieczające według wynalazku zawiera czujnik światła związany z maksymalnym wymiarem dopuszczalnego płomienia, który jest umieszczony w pobliżu komory spalania piecyka naftowego. Ten czujnik współpracuje z elektronicznym układem sterującym w urządzeniu zabezpieczającym dla zapewnienia wymaganych funkcji sterowania, takich jak: czas około 3 sekundy dla zapobiegania przebiegom przejściowym, wytwarzanie przerywanego, akustycznego sygnału alarmowego, na przykład 5-tonowego, gdy wysokość płomienia palnika przekracza górną granicę zakresu wysokości płomienia i automatyczne wyłączenie palnika, gdy wysokość płomienia nie powróciła do wymienionego zakresu w okresie na przykład 60 sekund po włączeniu sygnału alarmowego.

W słabo wentylowanym pomieszczeniu działanie piecyka naftowego ze zbyt wysokim płomieniem palnika powoduje, z powodu braku tlenu, niecałkowite spalanie, a zatem podwyższone zawartości CO-CO2 w powietrzu. W tej sytuacji czujnik tlenu O2 zawarty w urządzeniu zabezpieczającym, zapewnia kontrolę w uzupełnieniu do przeprowadzanej przez czujnik światła.

168 085

Wówczas gdy palnik zostaje automatycznie wyłączony, jest ważne zapobieganie wytwarzaniu dymu i tworzącego mu zapachu co się dzieje w piecykach wyposażonych w zwykłe urządzenia zabezpieczające. Wynalazek zapewnia automatyczne wyłączenie palnika tak, że wytwarzanie tego zapachu jest zmniejszone do minimum. Uzyskuje się to w wyniku następujących czynności: Przy pomocy pokrętła urządzenia regulującego knot palnika zostaje ustawiony na bardzo małą wysokość płomienia. Prawidłowe ustawienie jest wskazane prze kolorowy znacznik i przerywany sygnał akustyczny o czasie trwania w przybliżeniu 3 sekundy. W przypadku palnika wyregulowanego ze względu na knot, palnik nadal działa, na przykład przez następne 4 minuty tak, żeby zapobiec emisji składników dających zapach. Okres ten umożliwia dostateczne schłodzenie przewodu grzewczego i głowicy palnika. Następnie zostaje pobudzany solenoid w elementach wyłączających, aby wyłączyć palnik przy minimalnym wydzielaniu zapachu. Okres chłodzenia może zostać zakończony w dowolnym czasie przez obrócenie knota do góry przy pomocy pokrętła sterującego.

Urządzenie zabezpieczające zawiera wymienialny zespół do dostarczania energii dla wszystkich elementów elektrycznych pobierających energię, znajdujących się wewnątrz piecyka naftowego, takich jak cewka zapłonowa, elektroniczny układ sterujący zawierający mikroprocesor i element grzejny połączony z czujnikiem tlenku węgla CO.

Jeżeli podczas badania baterii napięcie U_b baterii jest mniejsze niż ,,3V, zapłon nie będzie możliwy i brzęczyk będzie wydawał sygnał ciągły przez około 30 sekund w celu wskazania, że bateria powinna być wymieniona. Po 30 sekundach sygnał alarmowy zostaje wyłączony, a proces ogrzewania piecyka naftowego przerwany przez solenoid działający w kierunku przestawienia knota.

Przy napięciu baterii zawartym w normalnym zakresie, zapłon będzie możliwy i musi nastąpić, na przykład w ciągu 15 sekund. Jeżeli to nie ma miejsca, przerywany sygnał brzęczyka będzie występował na przykład przez 90 sekund. Podczas tego okresu jest nadal możliwe zapalenie piecyka. Jeżeli zapłon nie nastąpi po 90 sekundach, solenoid przestawia piecyk w stan wyłączenia.

Po nastąpieniu zapłonu rozpoczyna się okresowy cykl kontroli, podczas którego napięcie baterii jest sprawdzane w omówiony powyżej sposób; również wysokość płomienia i stężenie CO, w gazach odlotowych są sprawdzane w 4 minuty po początkowym podgrzaniu piecyka ‘ naftowego.

W urządzeniu zabezpieczającym jest korzystne, że częstotliwość mikroprocesora może zostać wybrana odpowiednio do zmniejszenia poboru mocy przez elektroniczny układ sterujący. Mikroprocesor działa zadawalająco pomiędzy 0,5 i 5 MHz. Przy częstotliwości f = 0,5 MHz prąd I jest dobrany, równy ,,5 mA i wzrasta do I = 30 mA przy F = 5 MHz. Przy częstotliwości f = 0,5 MHz mikroprocesor działa znacznie wolniej niż przy częstotliwości f = 5 MHz, jednak w niniejszym zastosowaniu różnica ta jest całkowicie bez znaczenia.

Urządzenie zabezpieczające posiada mechanizm zamontowany wewnątrz obudowy piecyka naftowego, który zapobiega działaniu elementów zapłonowych palnika i elementów regulujących knot w przypadku, gdy brakuje baterii lub została ona niewłaściwie umieszczona w obudowie baterii.

Poziom paliwa jest kontrolowany w sposób ciągły przy dnie zbiornika paliwa. Jeżeli poziom ten jest zbyt niski, przerywany sygnał brzęczyka jest nadawany wraz ze światłem błyskowym na przykład przez 3 minuty’. Ilość paliwa dostępna na dnie zbiornika w tym stanie jest wystarczająca do utrzymania piecyka w stanie pracy, na przykład przez następne 30 minut.

168 085

168 085

Fig.1

Fig.2 n

168 085

Fig.3

168 085 /□ w powietrzu otoczeniaFig.4

□ CO2 %·♦ CO ^e % -O'²

CO.CO2 ilość CO.CO₂Ilość podczas wsadu do pieca naftowego w stosunku do Oo—% w powietrzu w pomieszczeniu

168 085 (Włączenie rdzenia)

Zapłon niemożliwy Potrzebny adapter /Brzęczy k wył/

/Elektromagnes / / ^czy™y / /Gaszenie Λ < razeniąy w

(Wyłączeni ę)

Fig. 5

168 085

Fig.6a

Fig.6b

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,50 zł

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób kontroli i utrzymywania bezpiecznej pracy piecyka nie odpowietrzanego, zwłaszcza piecyka naftowego, w przestrzeni zamkniętej i w zwykłych warunkach ogrzewania, gdy wysokość płomieni wytwarzanych przez palnik piecyka jest zawarta w określonym zakresie, a jego przekroczenie kontroluje się przez elementy czułe na promieniowanie, jak również poza zwykłymi warunkami ogrzewania, przy czym przy przekroczeniu górnej i dolnej granicy tego zakresu wytwarza się każdorazowo sygnał sterujący i doprowadza się go do elektronicznego układu sterującego, przez co przywraca się zwykłe warunki ogrzewania, a gdy palnik nadal pracuje poza tym zakresem wysokości płomienia dłużej niż przez określony okres czasu, wytwarza się sygnał ostrzegawczy i po odpowiednim opóźnieniu automatycznie wyłącza się palnik, znamienny tym, że określa się zawartość O, w gazach odlotowych palnika wewnątrz piecyka naftowego, którą traktuje się jako miarę ilości CO, w gazach odlotowych palnika, a pomiar ilości O, przetwarza się w napięciowy sygnał elektryczny stanowiący sygnał sterujący, natomiast przy pracy palnika poza tym zakresem, wysokości płomienia, określanie zawartości O, przeprowadza się zgodnie ze sterowaniem programowym, przez co przywraca się zwykłe warunki ogrzewania i kontroluje się pracę palnika przy minimalnej wysokości płomienia oraz przy pomocy elektronicznego układu sterującego wytwarza się sygnał ostrzegawczy i automatycznie wyłącza się z opóźnieniem palnik każdorazowo przy ustalonej, pierwszej i drugiej, małej zawartości O₂ w gazach odlotowych palnika, każdej odpowiadającej określonej zawartości CO, w powietrzu pomieszczenia.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytwarza się sygnał ostrzegawczy i wyłącza się automatycznie palnik, gdy zawartość O, w gazach odlotowych osiąga poziom odpowiadający maksymalnej zawartości równej 0,8% CO, w powietrzu.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że automatycznie wyłączenie palnika przeprowadza się 90 sekund po włączeniu sygnału ostrzegawczego, wskazującego zbyt małą zawartość O, lub zbyt dużą zawartość CO lub CO, w gazach odlotowych palnika.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po każdym włączeniu palnika określa się maksymalna wartość napięcia, charakteryzującą dobry stan przewietrzania pomieszczenia, przy której ponownie włącza się palnik po wyłączeniu, jako napięcie robocze, za pośrednictwem mikroprocesora układu elektronicznego i ustała się ją na dany okres czasu, gdy palnik został wyłączony.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że napięcie robocze ustala się na okres 45 minut po wyłączeniu palnika z powodu nadmiernej zawartości CO, w powietrzu.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość O, określa się cyklicznie i porównuje się z poprzednią wartością zawartości O,.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że określenie zawartości O, przeprowadza się co każde cztery minuty.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że elektroniczny układ sterujący zasila się z baterii i kontroluje się automatycznie utrzymywanie zadanej wartości napięcia bakterii, przy czym przy napięciu baterii mniejszym niż zadana wartość wyłącza się palnik i wytwarza się sygnał alarmowy wskazujący konieczność wymiany baterii, po czym wyłącza się automatycznie podgrzewanie lub ogrzewanie piecyka naftowego.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że przy niedokładnym położeniu roboczym baterii lub zakłóceniach w układzie bakterii zasilającym elektroniczny układ sterujący, wyłącza się automatycznie palnik.

   168 085
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wyłącza się palnik w sposób mechaniczny.
11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że za pomocą elektronicznego układu sterującego przeprowadza się ciągłą kontrolę poziomu paliwa i wytwarza się przerywany sygnał przy spadku poziomu paliwa poniżej ustalonego poziomu.
12. 12. Urządzenie do ' kontroli i utrzymywania bezpiecznej pracy piecyka nie odpowietrzanego, zwłaszcza piecyka naftowego, w przestrzeni zamkniętej, posiadające czujnik światła zamontowany w obudowie piecyka naftowego, umieszczony w pobliżu płomienia palnika piecyka, wyposażonego w układ regulacji knota dołączony do elektronicznego układu sterującego, do którego są dołączone układ zabezpieczający przed drganiami, układ ostrzegawczy i automatyczny układ wyłączający palnik, znamienne tym, że posiada dodatkowy czujnik (13) tlenu O, dołączony do mikroprocesora w elektronicznym układzie sterującym (14), zamontowany wewnątrz obudowy (2) piecyka naftowego (1), w dolnej jej części i dołączony poprzez elektroniczny układ sterujący (14) do układu regulacji (3) knota, układu ostrzegawczego i automatycznego układu wyłączającego (16) palnik (4), przy czym układ ostrzegawczy i automatyczny układ wyłączający (16) palnik (4) są dołączone do czujnika (19) światła reagującego na wysokość płomienia.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że posiada mechanizm zawierający funkcjonalną sprężynę (22) i przewód spustowy (24), połączone z układem zabezpieczającym (26) czułym na drgania.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że funkcjonalna sprężyna (22) jest sprzężona z płytką czujnikową (23) wewnątrz obudowy (21) baterii i jest ściśnięta w, stanie spoczynkowym, końca przewodu spustowego (24) są dołączone do płytki czujnikowej (23) i do płytki spustowej (25) układu zabezpieczającego (26), przewód spustowy (24) jest luźny w położeniu spoczynkowym, a bateria (20) jest sprzężona z płytką czujnikową (23) poprzez sprężynę (22), przewód spustowy (24) i płytkę spustową (25) układu zabezpieczającego (26).
15. 15. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że funkcjonalna sprężyna (22) jest sprzężona z płytką czujnikową (23) wewnątrz obudowy (21) baterii i jest ściśnięta w stanie spoczynkowym, końce przewodu spustowego (24) są dołączone do płytki czujnikowej (23) i do przegubowej zapadki (27) układu zabezpieczającego (26), przewód spustowy (24) jest luźny w położeniu spoczynkowym, a bateria (20) jest sprzężona z płytką czujnikową (23) poprzez sprężynę (22), przewód spustowy (24) i przegubową zapadkę (27) układu zabezpieczającego (26).

    * * *