RO118330B1 - Procedeu de control si de asigurare a unei functionari sigure a sobelor neventilate si echiipament pentru realizarea numitului procedeu - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la un procedeu si un echipament de control si de asigurare a unei functionari sigure a sobelor neventilate, in mod special, a sobelor cu kerosen, in cadrul unor spatii inchise, atat in conditii normale de incalzire, cat si in afara acestora. In afara conditiei normale de incalzire, exista riscul unor arderi incomplete si atingerea unor niveluri, concomitent, reduse de oxigen si crescute de dioxid de carbon, in aerul incaperii. Procedeul consta in detectarea sensibila a nivelului de oxigen in gazele reziduale, din interiorul incalzitorului cu kerosen, acest nivel fiind utilizat ca o masura de control a nivelului de dioxid de carbon, din aerul incaperii, si transformat intr-un semnal electric. Semnalul electric functioneaza ca semnal de comanda, in care caz, in timpul functionarii arzatorului in afara unui domeniu predeterminat de inaltime a flacarii, detectarea oxigenului este folosita atat pentru restabilirea unei conditii normale de incalzire, cat si pentru controlul functionarii cu o flacara de inaltime minima.

Description

Invenția se referă la un procedeu de control și de asigurare a unei funcționări sigure a sobelor neventilate, în mod special, a sobelor cu kerosen, în cadrul unor spații închise, atât în condiții normale de încălzire - în care înălțimea flăcării produse de arzător se găsește în cadrul unui domeniu predeterminat și sunt prevăzute mijloace sensibile la radiație, pentru a detecta înălțimile flăcării care sunt în afara numitului domeniu, cât și la funcționarea în afara condițiilor normale de încălzire, cu înălțimi de flăcări mai înalte sau mai joase decât cele din domeniul predeterminat, producând semnale de comandă corespunzătoare, care, generate și cuplate la un circuit electronic de comandă, duc la restabilirea condițiilor normale de încălzire, pe de o parte, pe de altă parte, produc un semnal de avertizare, astfel încât arzătorul este oprit după o întrerupere corespunzătoare, în cazul în care arzătorul funcționează consecvent în afara domeniului predeterminat al înălțimii flăcării, pentru o perioadă de timp predeterminată.

Invenția se mai referă și la un echipament pentru aplicarea practică a procedeului menționat.

Recent, țările europene au înăsprit reglementările de securitate privitoare la poluarea interioară a sobelor neventilate, îndeosebi a celor cu încălzire cu kerosen; ele cer ca astfel de sobe neventilate, așa cum sunt încălzitoarele cu kerosen, cu arzătoare cu una sau mai multe trepte, să fie strict controlate în vederea unei funcționări sigure (vezi brevetul US 4390003).

Se cunosc sisteme de siguranță, în mod special, pentru încălzitoarele cu kerosen (PCT-NL 86/00010), în care, îndată ce soba sau încălzitorul a ajuns la o funcționare normală, înălțimea flăcării, pe care o produce arzătorul, poate depăși un domeniu predeterminat și/sau mijloacele de încălzire, precum și capul arzătorului și tubulatura asociată pot să se încălzească, până la punctul la care soba ajunge la o condiție de funcționare nedorită. Aparatajul de siguranță, anterior menționat, include dispozitive de detectare pentru a sesiza înălțimi de flacără mai mari decât o înălțime maximă predeterminată și pentru a asigura un semnal corespunzător de măsură și/sau de comandă, care este transmis la dispozitive de acționare, astfel încât să asigure revenirea încălzitorului la o stare de funcționare dorită sau să-l oprească. Pentru un încălzitor cu kerosen având un arzător cu o singură treaptă, dispozitivul de sesizare din aparatajul de siguranță, menționat anterior, cuprinde doi senzori de lumină sau senzori care detectează radiația termică, fiecare asociat la o limită superioară și una inferioară din domeniul predeterminat al înălțimii flăcării, pentru o funcționare normală a arzătorului cu kerosen. Fitilul arzătorului este reajustat manual sau în concordanță cu semnalele de măsură generate de senzorii de lumină, când înălțimea flăcării depășește domeniul predeterminat; în mod alternativ, arzătorul este oprit prin intermediul unei bare cu cădere, îndată ce înălțimea flăcării a depășit, în mod continuu, pentru o perioadă de timp predeterminată, domeniul de înălțime predeterminat.

Acest aparataj de siguranță, conform tehnicii anterioare, este bazat numai pe o detecție sensibilă la radiația înălțimii flăcării. Totuși, el nu satisface reglementările recente de securitate, deoarece prezintă în mod inerent un număr de incertitudini. De exemplu, dacă arzătorul funcționează de la început la înălțimea minimă posibilă a flăcării, această condiție nu va fi detectată de senzorul de înălțime, asociat cu limita inferioară a domeniului predeterminat al înălțimii flăcării. Dacă arzătorul a funcționat pentru o perioadă mai mare de timp cu cea mai mică înălțime a flăcării, deoarece utilizatorul a uitat să oprească încălzitorul, există, de exemplu, un mare pericol ca aerul din spațiul interior să conțină niveluri inadmisibile de de CO₂, deoarece în lipsa unui dispozitiv de detectare sensibilă, o înălțime minimă a flăcării nu asigură condiția ca arzătorul să fie oprit în mod automat.

RO 118330 Β1 întrucât materialul fitilului include întotdeauna neregularități, este posibil ca flacăra arzătorului, în condiții normale de funcționare a încălzitorului, să depășească temporar limita superioară a domeniului de înălțime a flăcării, ceea ce poate face ca aparatajul de siguranță, 50 conform tehnicii anterioare, să oprească automat, prematur, arzătorul, deși nivelul maxim admisibil de CO₂, în aerul din cameră, să nu fie încă atins. într-o sobă sau un încălzitor echipat cu aparatajul de siguranță corespunzător tehnicii anterioare, astfel de opriri preliminare ale arzătorului provoacă emisia unui puternic miros de putred și de funingine, deoarece tubulatura fierbinte a arzătorului nu are timp suficient să se răcească într-atât, încât să prevină 55 ca, kerosenul încă existent în materialul fitilului să fie ars de căldura tubulaturii arzătorului, astfel încât este emis un miros intens.

în încăperi unde funcționează un încălzitor cu kerosen neventilat, iar ventilația aerului este insuficientă, CO₂ va crește, iar concentrația de O₂ va scădea (CH₄ + 2O₂ =0(¾ + 2H,O). O lipsă de oxigen rezultă ca urmare a unei arderi incomplete, ceea ce duce la niveluri mărite 60 de CO și CO₂. Ca o consecință, există un raport direct între concentrația de O₂ și CO₂ sau CO, pe de o parte, și între concentrația de CO₂ și CO, pe de altă parte. Atunci când nivelul de CO₂ crește, va crește și nivelul de CO.

Senzori de gaz, de tipul celor utilizați în legătură cu microcomputere, pentru comanda automată a echipamentului de purificare a aerului sau ventilatoare, care detectează, prin 65 modificări ale rezistenței electrice, cantitatea de CO, H₂ și a unui număr de alte componente organice în medii gazoase, așa cum sunt vaporii din bucătărie, fum de țigară sau gaze de evacuare la automobile, sunt cunoscute în sine (Figaro Eng. Inc. Tip TGS 800).

în medicină, este cunoscut că s-au utilizat senzori de CO₂ pentru controlul nivelului de îmbogățire cu oxigen în aparatele de respirație artificială (US 4495051). Un astfel de sen- 70 zor poate avea forma unei celule galvanice, de exemplu, cuprinzând un anod de plumb, un catod de oxigen, confecționat din aur, și un electrolit ușor acid. O rezistență și un termistor, pentru compensarea de temperatură, sunt conectate între catod și anod, astfel încât celula galvanică, sub forma unei baterii plumb-oxigen, se descarcă constant.

Obiectivul, care stă la baza invenției, constă în prevederea unui procedeu de tipul 75 descris mai sus, precum și a unui echipament pentru punerea în aplicare a acestui procedeu, care evită dezavantajele arătate mai sus și care corespunde cerințelor stringente de securitate din zilele noastre. în mod specific, sobele sau încălzitoarele cu kerosen trebuie să fie controlate și exploatate în siguranță, într-un mod depinzând nu neapărat necesar de o detecție sensibilă la radiație a înălțimii unei flăcări. 80 în concordanță cu invenția, obiectivul pus este obținut prin detectarea sensibilă a cantității de O₂ în gazele reziduale din arzătorul încălzitorului cu kerosen și utilizând aceasta ca măsură pentru controlul cantității de CO₂, în gazul rezidual din arzător, și convertind informația într-un semnal electric, care formează numitul semnal de comandă; la funcționarea arzătorului în afara domeniului predeterminat de înălțime a flăcării, detecția sensi- 85 bilă de O₂ este utilizată pentru o comandă programată în vederea restabilirii condițiilor normale de încălzire, precum și pentru acțiunea de control în condiția de cea mai joasă înălțime de flacără, fiind generat un semnal de avertizare, precum și pentru oprirea temporizată automată a arzătorului, la niveluri, prim, și respectiv, secund, predeterminate de O₂, în gazele reziduale din arzător, care corespund cu cantități predeterminate de CO₂, în aerul din 90 spațiul numitei încăperi, numitul nivel secund fiind mai scăzut decât numitul prim nivel.

RO 118330 Β1 în concordanță cu un exemplu de realizare preferată a invenției, procentul de CO este utilizat în mod adițional ca o măsură de control a cantității de CO₂ în aerul din încăpere, iar semnalul de avertizare este generat și arzătorul este oprit, în mod automat, dacă O₂ și

CO, în gazele reziduale din arzător, au atins un nivel corespunzător maximului permis de

0,8% de CO₂ în aerul încăperii.

De preferință, oprirea arzătorului se face automat, de exemplu, după 90 s după ce semnalul de avertizare, care indică un nivel prea scăzut de O₂ sau prea mare de CO-CO₂, a fost emis. Echipamentul de siguranță, în sobe neventilate și, în special, în încălzitoare cu kerosen, este prevăzut cu mijloace de sesizare, care cuprind un senzor de lumină, montat în interiorul carcasei încălzitorului cu kerosen, în asociație cu limita superioară a domeniului predeterminat pentru înălțimea flăcării, determinând condiția normală de încălzire a încălzitorului, o baterie, circuite de comandă electronice, cuplate la baterie și adaptate să determine ca mijloacele de ajustare a fitilului (adaptate de asemenea să fie ajustate manual) să fie reajustate, în concordanță cu un semnal de măsură, emis de senzorul de lumină, indicând că înălțimea flăcării este în afara domeniului predeterminat, mijloace de avertizare și mijloace pentru oprirea automată a arzătorului, cuplate atât cu mijloace de temporizare, încorporate în circuitele electronice de comandă și acționabile după un anumit timp, atunci când arzătorul funcționează deasupra numitului domeniu de înălțime a flăcării, pentru un anumit timp predeterminat. în concordanță cu invenția, echipamentul de siguranță, mai înainte amintit, este unic, prin aceea că mijloacele de sesizare cuprind, în plus, un senzor de O₂ cuplat la un microprocesor montat în interiorul carcasei încălzitorului cu kerosen, în partea sa inferioară, și conectat, prin numitele circuite electronice de comandă, la mijloacele de ajustare a fitilului, la mijloacele de avertizare și la mijloacele de oprire automată a arzătorului, mijloacele de avertizare și mijloacele de oprire a arzătorului acționând ca răspuns la nivelurile prim și secund de O₂ din gazele reziduale ale arzătorului, numitul nivel secund fiind mai scăzut decât numitul prim nivel.

în mod avantajos, un senzor de CO poate fi prevăzut adițional, pe o placă de circuite electronice, montată pe o consolă, într-un colț din partea inferioară a carcasei încălzitorului cu kerosen, în spatele unui ecran care reflectă căldura radiată de încălzitor și având o deschidere, în așa fel realizată, încât o porțiune mai mică din curentul de gaz rezidual, care trece, prin deschidere, spre ecranul reflectant, să ajungă la senzorul de CO.

Utilizând procedeul și echipamentul conform invenției, este posibil să se utilizeze sobe neventilate și, îndeosebi, încălzitoare cu kerosen în spații închise, asigurând în mod corect și permanent parametrii de securitate, chiar mai sever decât cei ceruți de reglementările de securitate oficiale, în prezent în vigoare. îndeosebi controlul precis de CO₂ nu trebuie să se bazeze neapărat pe detecția înălțimii flăcării arzătorului.

De exemplu, dacă concentrația de oxigen, din aerul încăperii, scade, la fel va scădea și înălțimea flăcării, ceea ce înseamnă că într-un arzător cu kerosen în două trepte, a doua treaptă a arzătorului nu mai funcționează deloc, cauzând emisii înalte de CO și o concentrație mărită de CO₂, în aerul încăperii. Echipamentul de siguranță, conform invenției, detectează direct și precis o descreștere a concentrației de oxigen în interiorul carcasei încălzitorului cu kerosen, astfel încât o creștere a CO₂, în aerul camerei, va fi precis detectată, în același timp, echipamentul de siguranță, conform invenției, este capabil de detectare, precisă și corectă, a concentrației mărite de CO în interiorul carcasei încălzitorului cu kerosen, asigurând astfel un control precis al înălțimii minime a flăcării în arzătorul încălzitorului cu kerosen. Echipamentul de siguranță, conform invenției, măsoară concentrația de O₂ în

RO 118330 Β1 gazele reziduale ale arzătorului din interiorul carcasei încălzitorului cu kerosen, pentru a detecta concentrația de CO₂, în aerul din încăpere, și transformă concentrația de O₂ într-un semnal electric. Valoarea reglată este tensiunea care corespunde concentrației permisibile 140 maxime de CO₂, în aerul încăperii, care, pentru echipamentul de siguranță, conform invenției, este definit ca fiind de 0,8%. Atunci când concentrația de CO₂, în aerul camerei, depășește 0,8% (conform cu evaluările stabilite de TUV - Asociația de inspecție tehnică în Germania), nivelul maxim permisibil fiind de 1%, dispozitivul de oprire din cadrul echipamentului de siguranță, conform invenției, dezactivează arzătorul în mod automat. Aceasta 145 înseamnă că echipamentul de siguranță, conform invenției, funcționează sensibil sub limita stipulată de reglementările de securitate aplicate.

Cantitatea de CO₂, din aerul încăperii, este măsurată prin intermediul unui senzor de O₂, sub forma unei celule galvanice, care este montată pe panoul de circuite, fixată în carcasa încălzitorului cu kerosen. 150

Sunt utilizate următoarele proceduri pentru verificarea concentrației de CO₂:

1. CO₂ este măsurat, după o întârziere, de exemplu de 4 min, după ce încălzitorul cu kerosen a fost pus în funcțiune, permițând astfel să se stabilească tensiunea senzorului.

2. Orice alarmă este întârziată pentru circa 30 s, pentru a preveni ca fenomenele tranzitorii să activeze dispozitivul. 155

3. Un semnal intermitent de buzzer, care poate cuprinde trei tonuri și care să țină maximum 90 s, este generat pentru a indica o concentrație excesivă de CO-CO₂, în aerul încăperii. în cadrul acestei perioade, ventilația încăperii poate fi îmbunătățită (de exemplu, prin deschiderea unei uși sau a unei ferestre) pentru a reduce nivelul de CO-CO₂.

4. Dezactivarea încălzitorului cu kerosen prin intermediul unui solenoid, în caz că 160 ventilația nu a reușit să amelioreze aerul încăperii, în perioada celor 90 s.

O funcționare necorespunzătoare a senzorului de O₂, datorită funcționării sale la temperaturi foarte joase sau spre capătul vieții sale utile, rezultă printr-o tensiune de ieșire a senzorului de Us mai joasă decât 30 mV; această situație este indicată de un semnal intermitent de buzzer, cuprinzând, de exemplu, șapte bipuri, timp de 90 s, după ce încălzitorul 165 cu kerosen a fost dezactivat.

Senzorul de O₂ utilizat în echipamentul de siguranță, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- are o viață de serviciu foarte lungă (de la 5 la 10 ani);

- insensibilitate la CO₂ și la alte componente acre; 170

- fiabilitate sporită și precizie, datorită raportului care există între o descreștere a O₂ și o creștere de CO/CO₂, datorită arderii care are loc în încăperi slab ventilate;

- există o posibilitate de reglare a tensiunii de alarmă Ua a senzorului de O₂;

- electroalimentare proprie a senzorului de O₂, formând o celulă galvanică, astfel în- cât se poate menține o tensiune de 3 Vcc pentru circuitele electronice de comandă care se 175 găsesc în încălzitorul cu kerosen.

Singurul aspect, care trebuie reținut, este că diferența dintre tensiunea de funcționare și tensiunea corespunzând unei cantități de 0,8% CO₂, în aerul încăperii, poate fi destul de mică. Așa cum se va vedea din rezultatele testelor, prezentate în tabelul 1 de mai jos, tensiunea de alarmă Ua a senzorului de O₂ este de 2 mV. Din această cauză, stabilitatea, un 180 raport semnal-zgomot înalt, precum și un nivel redus de sensibilitate la fluctuații de temperatură indică un amplificator operațional de înaltă calitate, funcționând cu un câștig de Ua (K) de 100. Precizia acțiunii de comandă la CO₂ depinde, în principal, de abaterea de tensiune a senzorului de O₂ și în dispozitivul de circuite electronice de comandă din interiorul încălzitorului cu kerosen. Senzorul de O₂ din cadrul echipamentului de siguranță, conform 185 invenției, este evaluat la o abatere medie de 2% pe an.

RO 118330 Β1

Presupunând o tensiune de ieșire a senzorului de O₂ de 50 mV, evaluarea de mai sus duce la o abatere de 1 mV pe an. Pentru Ua=2mV și o tensiune de funcționare Uo, fixată la fabrică prin intermediul unui potențiometru, acțiunea de comandă pentru CO₂ se poate considera că este de o fiabilitate ridicată într-o perioadă de un an.

în cadrul perioadei testelor, tensiunea de funcționare Uo va fluctua ușor de la o zi la alta. Atunci când un încălzitor cu kerosen, echipat cu un senzor de O₂, este pus în funcțiune, într-o încăpere bine ventilată, efectele de temperatură vor cauza ca tensiunea senzorului Usenzor să crească cu aproximativ 2 mV în cursul unei perioade de 90 min.

Utilizarea microprocesorului în sistemul de comandă al echipamentului de siguranță, conform invenției, permite rezolvarea problemei de mai sus.

Cu ajutorul microprocesorului, este posibil ca, după fiecare activare a arzătorului, din interiorul încălzitorului cu kerosen, să se determine tensiunea de funcționare Uo, cu un nivel maxim de tensiune, înainte ca o slabă ventilație a încăperii să provoace descreșterea tensiunii senzorului. Tensiunea senzorului este verificată la fiecare 4 min și comparată cu valoarea anterioară. Determinarea tensiunii de alarmă Ua, din tensiunea de funcționare Uo, rezultă din relația:

Ua = Uo - U’a

Tabelul 1

Analiza rezultatelor din teste, obținute cu un senzor de O₂ de tip KE-50, cuplat cu microprocesorul circuitelor electronice de comandă din echipamentul de siguranță, conform invenției __________________f_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Test nr.	Uo (mV)	U 0,8% (mV)	DU 0,8 (mV)	Ua (mV)	Dua (mV)	CO2 %	T senzor °c
1	4570	4383	187	4371	199	875	17-37
2	4552	-	-	4339	213	77	29-45
3	4658	4452	206	4452	206	8	9-24
4	4685	-	-	4495	190	725	8-21
5	4667	-	-	4470	197	75	13-25
6	4755	451	245	4416	339	118	3-25
7	4599	440	139	4383	156	109	-
8	4723	452	203	4485	238	93	3-21
9	4580	446	120	4428	152	113	-
10	4552	441	142	4390	162	84	-
11	4576	4417	159	4412	164	84	-
Medie			175		201	903

Test nr.	Uo	U 0,8%	DU 0,8%
7a	4536	4284	252
9a	4497	4270	227
10a	4541	4340	201

O determinare a tensiunii de funcționare Uo, după fiecare acționare a arzătorului, este avantajoasă prin aceea că elimină influența abaterii de tensiune la controlul CO₂. Totuși, pot apare probleme dacă ventilarea încăperii nu a fost ameliorată, după ce un nivel

225

RO 118330 Β1

235 excesiv de CO₂ a cauzat oprirea arzătorului și încălzitorul cu kerosen a fost repus în funcțiune fără avarie, deși nivelul de CO₂, în aerul încăperii, era încă prea ridicat. în acest caz, tensiunea corespunzătoare a senzorului, care diferă de tensiunea rezultând din condiția unei bune ventilări a încăperii, va putea fi utilizată ca tensiune de funcționare Uo într-un mod dezavantajos. Ca rezultat, o oprire datorită unui nivel excesiv de CO₂ va avea loc la o creștere suplimentară a acesteia, după fiecare acționare a încălzitorului cu kerosen.

Această problemă poate fi rezolvată prin fixarea tensiunii de funcționare la un nivel fix, pentru o perioadă de 45 min, în cazul în care un nivel excesiv de CO₂ în aerul încăperii a cauzat oprirea arzătorului.

Dacă arzătorul este repus în funcțiune în cadrul acestei perioade, controlul de CO₂ se va baza pe această tensiune fixă de funcționare Uo. Se presupune că, concentrația de CO₂ va reveni la nivelul ei normal, în timpul celor 45 min, astfel încât tensiunea de funcționare Uo este din nou determinată în modul descris mai sus.

Atunci când flacăra arzătorului depășește domeniul de înălțime predeterminat, poate să se producă funingine sau fum și crește pericolul de incendiu. Echipamentul de siguranță, conform invenției, cuprinde un senzor de lumină, asociat cu dimensiunea maxim admisibilă a flăcării, care este amplasat la un nivel corespunzător, în vecinătatea camerei de ardere a încălzitorului cu kerosen. Acest senzor cooperează cu circuitele electronice de comandă din cadrul echipamentului de siguranță, conform invenției, în vederea realizării funcțiilor de comandă, cum ar fi:

1. O întârziere de circa 3 s, pentru a depăși fenomenele tranzitorii.

2. Generarea unui semnal de alarmă acustic, intermitent (cum ar fi 5 tonuri), dacă înălțimea flăcării arzătorului depășește limita superioară a domeniului de înălțime predeterminat pentru flăcări.

3. Oprirea automată a arzătorului, dacă înălțimea flăcării nu a revenit la înălțimea predeterminată în domeniul pentru flacără, într-o perioadă, de exemplu de 60 s, după ce semnalul de alarmă a fost declanșat. într-o încăpere slab ventilată, funcționarea încălzitorului cu kerosen cu o flacără prea înaltă la arzător cauzează o deficiență de oxigen, ardere incompletă și astfel niveluri de CO- CO₂ crescute în aerul încăperii. în această situație, senzorul de O₂, inclus în echipamentul de siguranță, conform invenției, prevede o acțiune de control în plus față de cea efectuată de senzorul de lumină.

Atunci când arzătorul este automat oprit, este important să se evite fumul și mirosul însoțitor, care sunt generate de încălzitoare echipate cu dispozitive clasice de siguranță.

Procedeul și echipamentul de siguranță, conform invenției, garantează o oprire automată a arzătorului, într-o astfel de manieră, încât generarea mirosului, mai sus amintit, să fie minimalizată.

Echipamentul de siguranță, conform invenției, asigură o oprire automată a arzătorului, care înlătură mirosul, prin următoarea secvență de faze: butonul rotativ al sistemului de reglare a fitilului arzătorului este fixat la o înălțime foarte mică a flăcării; reglajul corect este indicat de un marker colorat și de un semnal acustic, intermitent, pentru o durată de circa 3 s. Având arzătorul ajustat la acest reglaj al fitilului, va continua să funcționeze pentru alte 4 min. Această perioadă permite tubulaturii de încălzire a capului arzătorului să se răcească suficient. După aceasta, un solenoid, din mijloacele de oprire este alimentat pentru a dezactiva arzătorul cu generarea unui minim de miros. Perioada de răcire poate fi determinată, în orice moment, prin înfășurarea fitilului cu mijloace ale dispozitivului de reglare a fitilului arzătorului.

Echipamentul de siguranță, conform invenției, include un set înlocuibil de baterii, care alimentează electric toate elementele din interiorul încălzitorului cu kerosen, care necesită energie electrică, cum sunt bobina de aprindere, circuitele electronice de comandă, incluzând microprocesorul și elementul încălzitorului asociat cu senzorul de CO.

240

245

250

255

260

265

270

275

280

RO 118330 Β1

Rotind dispozitivul de ajustare a fitilului, în sens orar, se realizează activarea întrerupătorului principal, ceea ce duce la închiderea circuitelor electronice de comandă. Inițial, bateria este testată. Dacă tensiunea bateriei U_b este mai mică decât 2,3V, aprinderea nu va mai fi posibilă și buzzerul va emite un semnal continuu, timp de circa 30 s, pentru a indica faptul că bateria trebuie înlocuită. După 30 s, semnalul devine discontinuu și procesul de încălzire al încălzitorului cu kerosen este întrerupt de un solenoid, care acționează în vederea reglării fitilului.

Având tensiunea bateriei în domeniul ei normal, aprinderea va fi posibilă și trebuie să aibă loc în cel mult 15 s. Dacă nu are loc, un semnal intermitent de buzzer va fi generat pentru circa 90 s; în timpul acestei perioade, este încă posibilă aprinderea încălzitorului. Dacă aprinderea nu s-a realizat nici după 90 s, solenoidul repune încălzitorul în condiția lui de repaus.

După ce aprinderea a avut loc, este demarat un ciclu periodic de control, în care tensiunea bateriei este verificată în modul descris mai sus; de asemenea, înălțimea flăcării, cât și concentrația de CO₂, în gazele reziduale, sunt verificate 4 min după încălzirea inițială a încălzitorului cu kerosen.

în echipamentul de siguranță, conform invenției, s-a găsit că nu este avantajos ca frecvența microprocesorului să fie selectată, în vederea reducerii consumului de putere al circuitelor electronice de comandă. Microprocesorul funcționează satisfăcător între 0,5 și 5MHz; la o frecvență f=0,5MHz, curentul I este de 2,5 mA și crește la l=30 mA la f=5 MHz; în prezenta aplicație, această diferență nu are nici o importanță.

Trebuie, de asemenea avut în vedere că echipamentul de siguranță, conform invenției, include un mecanism, montat în interiorul carcasei încălzitorului cu kerosen, care împiedică mijloacele de aprindere a arzătorului și mijloacele de ajustare a fitilului să funcționeze, în cazul în care bateria lipsește sau a fost impropriu plasată în caseta bateriei.

Nivelul combustibilului este controlat în mod continuu, la fundul rezervorului de combustibil, prin mijloace sau circuite convenționale. Dacă nivelul este prea scăzut, un semnal intermitent de buzzer va fi emis împreună cu un avertizor de lumină de fund, pentru un timp de circa 3 min. Cantitatea de combustibil, disponibilă la fundul rezervorului, este suficientă, în aceste condiții, pentru a menține în funcțiune arzătorul pentru încă 30 min sau de acest ordin.

Procedeul și echipamentul de siguranță pentru punerea în aplicare a numitului procedeu, conform invenției, vor fi aplicate cu referire la fig. 1...6, care reprezintă:

- fig. 1, vedere schematică, în secțiune, a unui încălzitor cu kerosen, echipat cu echipamentul de siguranță, conform invenției;

- fig. 2, vedere în perspectivă a încălzitorului cu kerosen din fig. 1;

- fig. 3, diagramă care indică modul de determinare a tensiunii de lucru Uo, a senzorului;

- fig. 4, diagramă care indică concentrația de oxigen față de cea de CO-CO₂, în aerul încăperii;

- fig. 5, diagramă bloc care indică procesul de control al încălzitorului cu kerosen și asigurând, prin aceasta, securitatea;

- fig. 6a, 6b, vederi în perspectivă a două exemple de structură a unui mecanism inclus în echipamentul de siguranță, conform invenției, pentru împiedicarea aprinderii arzătorului sau acționarea mijloacelor de reglare a fitilului, dacă bateria lipsește sau a fost plasată impropriu în caseta ei.

R0118330 Β1

330

360

Așa cum se arată în fig. 1 și 2, încălzitorul cu kerosen 1 are o carcasă 2, în care este montat, central, un arzător 4, având mijloace de ajustare a fitilului 3, asociate la acesta. Arzătorul poate fi conceput cu una sau mai multe trepte. în continuare, încălzitorul are o carcasă 6, perforată și deschisă la partea superioară, definind o cameră de ardere. între carcasa 6 a arzătorului și peretele din spațiul carcasei 2 a încălzitorului cu kerosen 1 (în partea stângă a fig. 1), este montat vertical, extinzându-se spre jos, un ecran reflectant 8, care are, adiacent la un perete de sus 9 al carcasei 2 a încălzitorului cu kerosen 1, o deschidere 10 prin care se poate scurge o parte din gazele reziduale, emise de arzătorul 4, și care curg în sus (vezi săgeata A). Un suport vertical 12, fixat pe fundul carcasei 2, suportă, în zonele inferioare ale acestei camere, un senzor 13 de O₂, sub forma unei celule galvanice cuplată la un microprocesor inclus în niște circuite electronice de comandă 14. în spatele ecranului reflectant 8, este montat în colțul din stânga superior (în fig. 1) al carcasei 2 un senzor 11 de CO, pe o placă 15 de circuite de control a CO, în așa fel încât el să fie contactat de gazele reziduale care se scurg prin deschiderea 10 a ecranului reflectant de căldură 9. Placa 15 de circuite este conectată electric la circuitele electronice de comandă 14 ale echipamentului de siguranță, care, la rândul lor, sunt cuplate la niște mijloace de generare a semnalelor de avertizare (neindicate) și la niște mijloace de oprire automată 16 ale arzătorului 4. Un senzor de lumină 19, asociat cu o limită superioară 17 a unui domeniu predeterminat al înălțimii unei flăcări 18, produsă de arzătorul 4, este montat în spatele ecranului reflectant de căldură 8, în așa fel încât să detecteze flacăra mai înaltă decât limita de vârf 17 a domeniului predeterminat de înălțime a flăcărilor, menționat anterior.

Senzorul de lumină 19 este cuplat la circuitele electronice de comandă 14. Atunci când senzorul de lumină 19 detectează flăcări 18 mai înalte decât limita de vârf 17 din domeniul de înălțime a flăcării, anterior menționat, el asigură un semnal de măsură, care este aplicat circuitelor electronice de comandă 14, pentru a declanșa un semnal acustic de avertizare. Utilizatorul încălzitorului cu kerosen dispune acum de 90 s pentru a acționa asupra mijloacelor de ajustare 3 a fitilului, pentru a aduce flacăra 18 a arzătorului 4 la înălțimea predeterminată, în domeniu, a flăcărilor, în concordantă cu condițiile normale de funcționare ale arzătorului 4. în cazul în care nu se face reajustarea în cele 90 s amintite, mijloacele de oprire 16 sunt activate de circuitele elctronice de comandă 14 și arzătorul 4 este în mod automat scos din funcțiune.

Dacă încălzitorul cu kerosen 1 este pornit într-o încăpere corespunzător ventilată, influența temperaturii ambiante va produce tensiunea de ieșire Us de la senzorul 13 de O₂ al echipamentul de siguranță, făcând ca aceasta să crească cu aproximativ 2 mV în decursul a 90 min. în timp ce încălzitorul cu kerosen 1 funcționează, senzorul 13 de O₂ detectează în mod continuu concentrația de O₂ în aerul din interiorul carcasei 2 și transformă această informație într-un semnal electric corespunzător. Deoarece o scădere a O₂ reflectă, în mod direct, o creștere în CO₂, tensiunea semnalului, care indică concentrația de O₂, constituie o măsură a cantității instantanee de CO₂ în aerul încăperii. Așa cum se arată în fig. 3, microprocesorul din circuitele electronice de comandă 14 procedează, după activarea arzătorului 4, la determinarea tensiunii de funcționare Uo a senzorului 13 de O₂, ca un maximum, înainte ca ventilarea slabă a încăperii să provoace scăderea tensiunii U₃ a senzorului. După cum se vede în fig. 3, tensiunea senzorului Uo este detectată la fiecare 4 min și comparată

335

340

345

350

355

365

RO 118330 Β1 cu valoarea precedentă. în fig. 3, U₄ este nivelul maxim de tensiune care există înainte ca ventilarea slabă a încăperii să provoace descreșterea U_s (vezi ,U₅ < U₄). Din acest motiv, U₄ = Uo. După ce tensiunea de funcționare a fost determinată, tensiunea de alarmă Ua a senzorului 13 de O₂ este Ua=Uo-U’a. Dacă concentrația de oxigen, detectată de senzorul 13 de O₂, corespunde nivelului tensiunii de alarmă Ua, va fi generat un semnal de alarmă. Dacă ventilația în încăpere nu se ameliorează într-un timp de 90 s, concentrația de O₂ va continua să scadă și, ca urmare, încălzitorul cu kerosen va fi scos din funcțiune de către mijloacele de oprire automată 16, care cuprind un solenoid, la o tensiune de ieșire Us a senzorului 13 de O₂, care este mai mică decât tensiunea de alarmă Ua.

în timp ce încălzitorul cu kerosen 1 funcționează, senzorul 11 de CO este capabil să detecteze, în mod continuu, concentrația de CO în gazele reziduale (săgeata A) ale arzătorului 4 în carcasa 2, iar concentrația de CO este în mod continuu transformată într-un semnal electric corespunzător, cu ajutorul circuitelor electronice de control al CO. în același timp, concentrația de CO poate fi utilizată ca o măsură a concentrației de CO₂ în aerul încăperii. Diagrama din fig. 4 arată concentrația de CO și CO₂ în raport cu procentul de O₂ în aerul încăperii, față de timpul de funcționare a încălzitorului cu kerosen.

Așa cum se poate vedea, interdependența dintre o descreștere a O₂ și o creștere a CO₂ stabilește o relație corespunzătoare între descreșterea O₂ și descreșterea CO prin relația dintre creșterea CO₂ și CO.

Diagrama bloc din fig. 5 indică diferitele faze de proces, pentru controlul și menținerea siguranței în funcționare a încălzitorului cu kerosen, într-o încăpere, atât în condiții normale de încălzire, cât și în afara acestor condiții, blocurile referindu-se la prezentarea interdependentă a funcționalității care există între diferitele măsuri ale procesului.

Fig. 6a și 6b prezintă două structuri ale unui mecanism, inclus în echipamentul de siguranță, prevăzut să blocheze mijloacele de aprindere ale arzătorului 4 și mijloacele de ajustare ale fitilului 3 și astfel și aprinderea fitilului cu un chibrit, în cazul în care o baterie 20 este lipsă sau plasată necorespunzător într-o carcasă de baterii 21.

Mecanismul de mai sus cuprinde un resort funcțional 22, care asigură o condiție presată a bateriei, dacă aceasta este corect așezată, adică dacă face contact cu o placă a senzorului 23 din interiorul carcasei bateriei 21, cu un fir conductor de declanșare 24 (fig. 6a), având cele două capete ale sale conectate la o placă de acționare 25 a unui dispozitiv de siguranță 26, sensibil la vibrații (incluzând vibrațiile unui cutremur de pământ) și, respectiv, la placa senzoare 23, fiind relaxat, astfel încât arzătorul 4 poate fi aprins. Dacă bateria 20 este scoasă din carcasa 21 sau nu face un contact corespunzător cu placa senzoare 23, aceasta se deplasează înainte, împinsă de resortul 22 care funcționează comprimat, astfel încât conductorul de declanșare 24 să fie întins puternic și să deplaseze placa de declanșare 25, iar dispozitivul de siguranță 26 să fie activat, împiedicând aprinderea sau blocarea mecanismului de ajustare a fitilului sau oprirea arzătorului 4. în structura din fig. 6b, placa de declanșare 25 a dispozitivului de siguranță 26 este înlocuită de un clichet 27, care are un capăt al conductorului de acționare 24 conectat la el, în vederea acționării clichetului 27, atunci când resortul funcțional 22 este deplasat în vederea activării dispozitivului de siguranță 26.

RO 118330 Β1

Legenda numerelor de referință

1. încălzitor cu kerosen

2. Carcasă

3. Mijloace de ajustare a fitilului

4. Arzător

5. Cameră de ardere

6. Carcasa arzătorului

7. Peretele din spate a carcasei încălzitorului cu kerosen

8. Ecran reflectant de căldură

9. Peretele superior al carcasei încălzitorului cu kerosen

10. Deschidere

11. Senzor de CO

12. Suport

13. Senzor cu O₂

14. Circuit de comandă

15. Placă cu circuite

16. Dispozitiv de oprire

17. Limita superioară a flăcării din domeniul de înălțime predeterminat

18. Flacără

19. Senzor de lumină

20. Baterie

21. Cutia bateriei

22. Resort funcțional

23. Placa senzorului

24. Conductor de declanșare

25. Placa de declanșare

26. Dispozitiv de protecție

27. Clichet

Claims (16)

1. Revendicări

   1. Procedeu de control și de asigurare a funcționării în condiții de siguranță a sobelor neventilate și, îndeosebi, a încălzitorului cu kerosen, în încăperi, în condiții normale de încălzire, în care înălțimea flăcărilor, produse de arzător, se găsește într-un domeniu predeterminat, care este controlat prin mijloace sensibile la radiație, în vederea detectării înălțimilor de flacără care se găsesc în afara numitului domeniu, precum și pentru o funcționare în afara condițiilor normale de încălzire, în care înălțimi de flacără mai mari și mai joase decât numitul domeniu predeterminat provoacă generarea de semnale de comandă corespunzătoare și cuplarea lor la un circuit electronic de comandă, astfel încât condițiile normale de încălzire să poată fi restabilite, sau dacă arzătorul funcționează constant în afara numitului domeniu de înălțime a flăcărilor pentru o durată mai mare decât perioada de timp predeterminată, să genereze un semnal de avertizare și să scoată automat din funcțiune arzătorul, după un interval de timp corespunzător, caracterizat prin aceea că procentul de O₂ în gazele reziduale ale arzătorului, în interiorul încălzitorului cu kerosen, este detectat cu precizie și utilizat ca o măsură de control a cantității de CO₂ în gazele reziduale ale arzătorului și se transformă într-un semnal electric, formând numitul semnal de comandă, astfel încât la funcționarea arzătorului în afara domeniului predeterminat al înălțimii flăcărilor, detectarea precisă de O₂ este efectuată la comandă program, atât pentru restabilirea condiției normale de funcționare, cât și pentru controlul funcționării arzătorului la o înălțime minimă a flăcării, iar circuitele electronice de comandă sunt utilizate la generarea semnalului de alarmă și la oprirea automată a arzătorului, după detectarea existenței unei prime și a unei a doua concentrații de O₂, în gazele reziduale ale arzătorului, fiecare din concentrații corespunzând unei concentrații predeterminate de CO₂, în aerul încăperii, numita a doua concentrație fiind mai mică decât prima concentrație.
2. 2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că concentrația de CO este utilizată în mod adițional, ca o măsură pentru cantitatea de CO₂ ce se găsește în gazele reziduale ale arzătorului și prin aceea că se generează un semnal de alarmă și arzătorul este oprit, în mod automat, atunci când concentrația de O₂ sau de CO, în gazele reziduale ale arzătorului, a atins un nivel corespunzător maximului de concentrație de CO₂, de 0,8%, admisibilă în aerul încăperii.
3. 3. Procedeu conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că oprirea automată a arzătorului este efectuată la 90 s după ce a fost declanșat semnalul de alarmă, indicând un nivel prea redus de O₂ sau un nivel prea ridicat de CO/CO₂ în gazele reziduale ale arzătorului.
4. 4. Procedeu conform revendicărilor 1...3, caracterizat prin aceea că tensiunea de funcționare U_o a arzătorului este fixată pentru o anumită lungime de timp, când arzătorul a fost oprit.
5. 5. Procedeu conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că tensiunea de funcționare se fixează pentru 45 min, atunci când arzătorul este oprit din cauza nivelului excesiv de CO₂ în aerul încăperii.
6. 6. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că tensiunea de la senzorul de O₂ este detectată ciclic și comparată cu valoarea tensiunii precedente a senzorului.
7. 7. Procedeu conform revendicării 6, caracterizat prin aceea că tensiunea de la senzorul de O₂ este detectată la fiecare 4 min.
8. 8. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că circuitele electronice de comandă sunt alimentate dintr-o baterie și că tensiunea bateriei U_b este verificată

   RO 118330 Β1 automat în ceea ce privește stabilitatea unei valori prescrise cu o tensiune U_b, a bateriei, mai joasă decât numita valoare prescrisă, împiedicând aprinderea arzătorului și declanșând un semnal de alarmă care indică necesitatea înlocuirii bateriei sau cauzând ca semnalul de alarmă să fie generat pentru o perioadă de timp predeterminată, încălzirea sau reîncălzirea încălzitorului cu kerosen terminându-se automat.
9. 9. Procedeu conform revendicărilor 1 și 8, caracterizat prin aceea că perturbațiile din circuitul bateriei care alimentează circuitele electronice de comandă împiedică în mod automat aprinderea arzătorului.
10. 10. Procedeu conform revendicării 9, caracterizat prin aceea că aprinderea arzătorului este împiedicată prin mijloace mecanice.
11. 11. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că circuitele electronice de comandă sunt utilizate pentru a verifica în mod continuu nivelul combustibilului și să genereze un semnal intermitent ca răspuns la scăderea cantității de combustibil sub un nivel predeterminat.
12. 12. Echipament de siguranță pentru a realiza procedeul conform revendicărilor 1 ...11, care cuprinde senzori, inclusiv un senzor de lumină montat în carcasa încălzitorului cu kerosen, asociat cu limita superioară de înălțimi de flacără, într-un domeniu predeterminat, definind condiția normală de încălzire a încălzitorului cu kerosen, o baterie, circuite electronice de comandă, cuplate la ea, prin care niște mijloace de ajustare a fitilului pot fi reglate în concordanță cu un semnal de măsură emis de senzorul de lumină ca răspuns la înălțimea flăcării găsită în afara domeniului de înălțimi de flacără predeterminat, numitele mijloace de ajustare a fitilului fiind reglabile și manual, mijloace de protecție la vibrații, mijloace de avertizare și mijloace de oprire automată a arzătorului, fiecare din numitele mijloace fiind cuplate la mijloace de temporizare, ce se găsesc în circuitele electronice de comandă și acționabile temporizat, atunci când arzătorul este exploatat cu înălțimi de flacără deasupra nivelului din domeniul predeterminat, pentru un timp mai lung decât cel predeterminat, caracterizat prin aceea că mijloacele cu senzori cuprind, în plus, un senzor de O₂ (11), cuplat la un microprocesor, numitul senzor fiind montat într-o carcasă (2) a încălzitorului cu kerosen (1), în porțiunea de jos a carcasei, și conectat cu circuitele electronice de comandă (14) la mijloacele de ajustare a fitilului (3), la mijloacele de alarmare și mijloacele de oprire (16) ale arzătorului (4), în raport cu prima și cea de a doua concentrație predeterminată de O₂ în gazele reziduale ale arzătorului (4), determinând acționarea numitelor mijloace de alarmare și oprire automată (16), numita a doua concentrație fiind mai joasă decât prima concentrație.
13. 13. Echipament conform revendicării 12, caracterizat prin aceea că include un senzor de CO, prevăzut pe o cartelă cu circuite electronice (15), montată pe o consolă, într-un colț superior al carcasei (2) încălzitorului cu kerosen (1), în spatele unui ecran reflectant (8) al căldurii radiate de arzătorul (4) și având o deschidere (10) realizată cu un curent minor de gaze reziduale (A), care scapă prin deschiderea (10) ecranului reflectant (8) al căldurii și contactează senzorul de CO (11).
14. 14. Echipament conform revendicării (12), caracterizat prin aceea că include un mecanism (22 și 24) cuplat cu mijloace de protecție, sensibile la vibrație (26), care se opune ca mijloacele de aprindere ale arzătorului (4) să fie acționate sau ca mijloacele de ajustare a fitilului să nu poată fi aprinse manual, dacă bateria lipsește sau este impropriu plasată întro casetă (21).
15. 15. Echipament conform revendicării 14, caracterizat prin aceea că mecanismul (22 și 24) cuprinzând un resort funcțional (22), cuplat la o placă senzoare (23) din caseta (21) a bateriei și comprimat în condiția de repaus a mecanismului (22 și 24), precum și un

    490

    495

    500

    505

    510

    515

    520

    525

    530

    RO 118330 Β1 conductor de declanșare (24), cu capetele conectate la placa senzoare (23), respectiv, la 535 o placă de declanșare (25) din mijloacele de protecție (26), numitul conductor de declanșare fiind neîntins în poziția de repaus a mecanismului (22 și 24), unde absența sau așezarea improprie a bateriei (20) determină ca placa senzoare (23) să fie deplasată în caseta (21) bateriei de către resortul funcțional (22) al mecanismului (22 și 24), activat, conductorul de declanșare (24) să fie întins bine, iar placa de declanșare (25) a dispozitivului de declan540 șare (26) să fie activată.
16. 16. Echipament conform revendicării 15, caracterizat prin aceea că placa de declanșare (25) a dispozitivului de protecție (26) este înlocuită de un clichet pivotabil.