SE528997C2 - Förfarande för att tända en oljebrännare och tändanordning för en oljebrännaranordning - Google Patents

Description

25 30 528 997 samma motor, vilken också driver ventilatorn eller fläkten.

För förventilation av förbränningsrummet krävs en viss tid.

Fastän pumpen på denna tid redan har uppbringat det nödvändiga oljetrycket, förblir magnetventilen stängd så länge, tills förventilationen stängs av. Tändanordningen fortsätter sin drift, när magnetventilen frisläpper oljetillförseln. Efter relativt kort tid tänder tändanordningen oljedimman. På till- förlitlighetsgrunder fortsättes dock driften av tändanordning- en, för att undvika, att flamman slockar på några som helt grunder.

Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att hålla miljö- belastningen vid start möjligast liten.

Denna uppgift löses genom ett förfarande för att tända en ol- jebrännare, vid vilket en oljedimma alstras och förs över en tändanordning, vilken aktiveras för en tändtidsrymd genom för- sörjning med en elektrisk effekt, och tändtidsrymden delas upp i åtminstone tre perioder, där tändanordningen drivs i en tidsmässigt senare eftertändperiod med en mindre elektrisk ef- fekt än i en tidsmässigt tidigare tändperiod, där i början av tändtidsrymden är anordnad en förtändperiod i vilken tändan- ordningen drivs med mindre effekt än i tändperioden.

Man har konstaterat, att belastningen hos avgaserna med NOX och Ogsammanhänger med driften av tändanordningen. Så länge som tändanordningen arbetar, är avgasbelastningen med de nämnda skadliga ämnena större än utan driften av tändanordningen. I och för sig kan man pà grund av krav hos många brännartillver- kare också efter tändandet av oljedimman ej helt avstå från driften av tändanordningen. En reducering av effekten hos tändanordningen bidrar dock därtill, att andelen skadliga äm- nen i avgaser likaledes reduceras, framförallt med hänsyn till 10 15 20 25 30 528 997 kväveoxid (NOX) och ozon (03). När man alltså i eftertändperio- den använder en mindre elektrisk effekt, då alstras också en motsvarande mindre halt skadliga ämnen. Om flamman i efter- tändperioden, vilken följer på tändperioden, slocknar, tänds flamman trots detta återigen. Man kan alltså driva oljebränna- ren med praktiskt taget samma tillförlitlighet som hittills, dock också förminska belastning av skadliga ämnen i avgaserna.

Företrädesvis tillförs den elektriska effekten i eftertändpe- rioden med en mindre matarfrekvens än i tändperioden. Reduce- randet av frekvensen är en relativt enkel åtgärd, för att re- ducera den elektriska effekten. Man utgår från, att vid varje tändimpuls, alltså varje gnista, bildas en viss andel skadliga ämnen, vid mindre gnistor alltså mindre skadliga ämnen. Matar- frekvensen kan på enkelt sätt reduceras till en bråkdel, exem- pelvis hälften eller en tredjedel, genom att varannan eller två av tre impulser, vilka är ansvariga för alstrandet av tändgnistor, elimineras. Detta låter sig uppnås relativt en- kelt med en elektrisk kopplingsanordning.

Företrädesvis tillförs den elektriska effekten i eftertändpe- rioden med en mindre strömamplitud än i tändperioden. Också detta är en relativt enkel åtgärd, för att reducera den elekt- riska effekten. Man kan absolut kombinera reduktionen av fre- kvensen med reduktionen av strömamplituden.

Företrädesvis hàlles den elektriska effekten i eftertändperio- den på ett värde, vilket möjliggör en tändning av oljedimman med en fastställd tillförlitlighet. Tillförlitligheten är Valbar av användaren inom vissa gränser. När man vill hålla miljöbelastningen möjligast liten, då skall man reducera den elektriska effekten så långt som möjligt. Eftertändandet är önskat, för att understödja flamman så länge, tills förbrän- 10 15 20 25 30 528 997 ningsrummet är uppvärmt och driftsförutsättningarna hos olje- brännaren är optimala. Vid en liten elektrisk effekt tar man med i beräkningen, att flamman förblir instabil, tills för- bränningsrummet är uppvärmt. När man däremot ligger på ett stabilt flamalstringsvärde, kommer man att välja sannolikheten högre och på grund av en högre elektrisk effekt i eftertändpe- rioden också ta med en något större avgasbelastning i beräk- ningen.

Företrädesvis är i början av tändtidsrymden anordnad en för- tändperiod, i vilken tändanordningen drivs med mindre effekt än i tändperioden. Såsom ovan förklarat, går redan före det egentliga frisläppandet av oljan en förventilation hos för- bränningsrummet. Under denna förventilation tas tändanordning- en i drift, för att säkerställa, att vid ett eventuellt läcka- ge av olja i förbränningsrummet kan också en tändning ske ome- delbart. Då dock en tändning i sig under förventilationstiden, alltså i förtändperioden, i grund och botten ej är nödvändig, kan man reducera den elektriska effekten för drivande av tänd- anordningen i denna förtändperiod utan problem, utan att även- tyra driften av oljebrännaren. Med reduktionen av den elekt- riska effekten uppnås också en reduktion av avgasbelastningen.

Företrädesvis motsvarar den elektriska effekten i förtändperi- oden den elektriska effekten i eftertändperioden. Detta håller den anordningsmässiga respektive kopplingsmässiga kostnaden liten. Man måste i själva verket endast kunna ställa in två effektsteg, nämligen en gång en reducerad effekt för förtänd- perioden och eftertändperioden, och en gång en högre effekt för tändperioden. I förtändperioden och eftertändperioden hål- les miljöbelastningen väsentligen mindre än vid tändperioden. 10 15 20 25 30 528 997 I en föredragen utformning är anordnat, att man börjar tändpe- rioden, när olja för alstrande av oljedimman frisläpps. Denna tidpunkt kan fastställas på olika sätt. Man kan använda fri- släppningssignalen för magnetventilen, som frisläpper olja till dysan, för att börja tändperioden. Därvid kan man fak- tiskt hàlla räkning, att mellan frisläppandet av oljan och den egentliga alstringen av oljedimman ligger en relativt liten tid, vilken dock räcker till, för att höja den elektriska ef- fekten hos tändanordningen i tillräckligt mått.

Företrädesvis avslutar man tändperioden, när man fastställer förekomsten av en flamma. Vid denna tidpunkt är den högre elektriska effekten ej längre nödvändig. Endast på tillförlit- lighetsgrunder drivs tändanordningen då med förminskad elekt- risk effekt, för att vid ett oavsiktligt slocknande av flamman möjliggöra en eftertändning.

Uppgiften löses vid en tändanordning av det inledningsvis nämnda slaget därigenom, att försörjningsanordningen uppvisar en effektinställningsanordning, vilken är aktiverbar under ett startförlopp.

Med effektinställningsanordningen är det alltså möjligt, att påverka tändanordningen med en högre elektrisk effekt i för- bestämda perioder av tändtidsrymden och med en lägre elektrisk effekt i andra perioder av tändtidsrymden. Vid användning av en lägre elektrisk effekt hålles avgasbelastningen liten. När man gör en totalbetraktelse, uppnås genom reduktionen av den elektriska effekten genom effektinställningsanordningen en re- duktion av avgasbelastningen.

Härvid är föredraget, att effektinställningsanordningen uppvi- sar en tändfrekvens-förändringsanordning. Man kan alltså under 10 15 20 25 30 528 997 driften av försörjningsanordningen förändra frekvensen, med vilken tändanordningen försörjs. Detta har exempelvis vid an- vändning av ett gnistgap inflytande på antalet gnistor, vilka alstras under en förbestämd tidsenhet. Exempelvis kan man eli- minera varannan eller två av tre gnistor för att reducera tändfrekvensen.

Företrädesvis är effektinställningsanordningen kopplad med en signal till oljefrisläppandet och förhöjer tändeffekten vid frisläppandet av oljan. Såsom förklarat ovan är man vid denna utformning säker, att den förhöjda elektriska effekten endast används då, när faktiskt en oljedimma alstras, vilken ännu måste tändas.

Företrädesvis är effektinställningsanordningen kopplad med en flamsensor och sänker tändeffekten vid detektion av en flamma.

Man kan då faktiskt begränsa driften av tändanordningen med förhöjd elektrisk energi till tidsomràdet mellan början av al- strandet av oljedimman och uppträdandet av en flamma.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med ledning av föredragna utföringsexempel i anslutning till ritningarna.

Häri visar: Fig. 1 en schematisk framställning av en oljebrännaranord- ning, Fig. 2 ett tidsförlopp av försörjningen av en tändanordning, Fig. 3 ett varierat förlopp av den elektriska effektförsörj- ningen hos en tändanordning, och 10 15 20 25 30 528 997 Fig. 4 en ytterligare variation av tidsförloppet av försörj- ningen av en tändanordning.

Fig. l visar schematiskt en oljebrännaranordning 1 med en brännkammare 2, i vilken en oljedimma 3 förbränns, för att över en värmeväxlare 4 upphetta vatten, som exempelvis behövs för driften av en centraluppvärmningsanläggning. Avgaser, vil- ka bildas vid förbränningen av oljedimman 3, stöts ut över en avgasledning 5 i omgivningsatmosfären. På grund av detta är man angelägen, att hålla belastningen av skadliga ämnen hos de genom avgasledningen 5 utgivna avgaserna möjligast liten, i synnerhet belastningen med NO, och 03. Under det normala för- bränningsförloppet är avgasbelastningen redan relativt liten.

Avgasbelastningen förhöjer sig dock, när oljebrännaranordning- en l startas.

Oljedimman 3 alstras genom en dysa 6, vilken försörjes av en pump 7 över en ledning 8 med olja under ett förbestämt minsta driftstryck. Det minsta driftstrycket är så stort, att oljan finfördelas med den nödvändiga tillförlitligheten och finheten in i brännkammaren 2. I ledningen 8 är en magnetventil 9 an- ordnad, vilken förblir stängd så länge, tills pumpen 7 har byggt upp det nödvändiga minsta driftstrycket. Magnetventilen 9 frigör oljetillförseln från pumpen 7 till dysan 6. Pumpen 7 tar ut oljan ur en tank 10.

En fläkt ll med drivanordning 12 tillför den nödvändiga luft- mängden till brännkammaren 2. Fläkten ll och drivanordningen 12 är endast schematiskt framställda. Drivanordningen 12 dri- ver i mànga fall också pumpen 7, vilket skall förtydligas ge- nom en schematiskt framställd drivaxel 13. 10 15 20 25 30 528 997 En tändanordning 14 uppvisar ett gnistgap 15, i vilket vid ett startförlopp gnistor slår över, när tändanordningen 14 försör- jes av en elektrisk försörjningsanordning 16 med motsvarande spänningsimpulser. Försörjningsanordningen 16 försörjes av nätspänningen 17 med elektrisk energi, exempelvis med en fre- kvens av 50 Hz. Normalt alstras då också 50 gnistor per se- kund. En styranordning 18 är anordnad, för att styra driften av oljebrännaranordningen 1, i synnerhet pumpen 7, fläkten 11 och magnetventilen 9 såväl som tändanordningen 14.

En flamsensor 19 är anordnad, för att övervaka förekomsten av en flamma i brännkammaren 2. Framställt är en förbindning från flamsensorn 19 till den elektriska försörjningsanordningen 16 hos tändanordningen 14. Naturligtvis är också en motsvarande förbindning mellan flamsensorn 19 och styranordningen 18 möj- lig och i många fall också fördelaktig.

Hittills arbetar en oljebrännaranordning 1 så som följer: När styranordningen över ej närmare framställda temperatursen- sorer eller andra sensorer fastställer, att ett värmebehov finns, sätter den samtidigt igång pumpen 7 och fläkten 11.

Samtidigt aktiveras den elektriska försörjningsanordningen 16, vilken à sin sida över tändanordningen 14 låter en rad gnistor slå över gnistgapet 15. I denna s.k. "förventilationstid” för- blir magnetventilen stängd. Genom driften av fläkten 11 i för- ventilationstiden försörjes brännkammaren 2 med frisk luft.

Vid slutet av förventilationstiden öppnas magnetventilen 9.

Olja under tryck når dysan 6 och utträder där i form av olje- dimman 3. Oljedimman 3 tänds genom de i gnistgapet 15 överslå- ende gnistorna. Driften av tändanordningen 14 fortsätter dock, tills man är säker, att flamman i brännkammaren 2 ej återigen 10 15 20 25 30 528 997 kan slockna. När detta sker, tänds genast återigen oljedimman 3 genom gnistorna hos gnistgapet 15.

Så länge som gnistor slår över gnistgapet 15, alstras en för- höjd avgasbelastning. I synnerhet bildas genom driften av tändanordningen 14 själv kväveoxid (NOX) och ozon (03). Dessa substanser är visserligen oönskade, men kan dock för närvaran- de ej undvikas i förbindelse med oljebrännarsystem.

Genom en obetydlig ändring av driften låter sig nu avgasbe- lastningen förminskas rätt avsevärt.

Detta skall beskrivas med ledning av Fig. 2. Pig. 2 visar en tändtidsrymd, dvs. tidsrymden från idrifttagandet av tändan- ordningen vid ett startförlopp till avslutandet av driften av tändanordningen.

Man delar upp tändtidsrymden i tre perioder, nämligen en för- tändperiod a, en tändperiod b och en eftertändperiod c.

Framställt är elektriska impulser, vilka tillförs av den elektriska försörjningsanordningen 16 till tändanordningen 14.

Varje impuls alstrar en gnista vid gnistgapet 15.

Det kan ses, att i tändperioden b är frekvensen hos impulserna väsentligen större än i förtändperioden a och i eftertändperi- oden c. Exempelvis motsvarar frekvensen hos impulserna och därmed gnistorna vid gnistgapet 15 frekvensen hos nätspänning- en 17, alltsà i Västeuropa 50 Hz. I förtändperioden a och i eftertändperioden c, i vilka i själva verket ingen elektrisk effekt för tändande av oljedimman 3 är nödvändig, motsvarar tändfrekvensen en bråkdel av tändfrekvensen i tändperioden b.

Exempelvis motsvarar frekvensen i förtändperioden a och i ef- 10 15 20 25 30 528 997 10 tertändperioden c endast l0 Hz, alltså en femtedel av frekven- sen i tändperioden b.

Det är uppenbart att genom reduktionen av tändfrekvensen i tändperioden a och eftertändperioden c reduceras den elektris- ka effekten, vilken tillförs tändanordningen 14. I liknande mått reduceras dock också avgasbelastningen, eftersom motsva- rande färre gnistor kan slå över och man utgår ifrån att varje gnista bidrar till avgasbelastningen.

I förtändperioden a, vilken väsentligen motsvarar förventila- tionstiden, är en tändning av oljedimman 3 ej möjlig, eftersom magnetventilen 9 ännu är stängd. I detta fall är alstrandet av gnistor över gnistgapet 15 i sig onödigt. Den framställda ut- föringsformen underlättar dock styrningen.

I eftertändperioden c är alstrandet av gnistor över gnistgapet 15 endast en försiktighetsåtgärd. Genom reduktionen av tänd- frekvensen bibehàlles denna försiktighetsåtgärd. Man reducerar eventuellt sannolikheten något, att oljedimman 3 återigen tänds genast, om flamman i brännkammaren 2 skulle slockna på vilka som helst grunder. Om flamman dock redan har existerat en gång, räcker i regel mindre eller mer sällan förekommande tändgnistor för att återigen tända den.

Man kan nu styra tändanordningen 14 beroende av frisläppandet av oljan genom magnetventilen 9 på så sätt, att tändperioden b börjar, när magnetventilen 9 öppnas. Då styranordningen 18 öppnar magnetventilen 9, kan den samtidigt ge ett motsvarande kommando till den elektriska försörjningsanordningen 16 eller tändanordningen 14 själv. Naturligtvis är det också möjligt, att tändanordningen 14 eller den elektriska försörjningsanord- 10 15 20 25 30 528 997 ll ningen 16 är förbunden med en sensor i magnetventilen 9, vil- ken visar kopplingstillstàndet hos magnetventilen 9.

Man kan avsluta tändperioden b när en flamma har bildats. Det- ta kan fastställas över flamsensorn 19, vilken för detta syfte är förbunden med den elektriska försörjningsanordningen 16.

Reduktionen av tändfrekvensen kan exempelvis ske därigenom, att den elektriska försörjningsanordningen 16 ej leder vidare förbestämda impulser till tändanordningen 14. Detta kan vara varannan, var tredje eller var n-te impuls. Det är också möj- ligt, att släppa igenom endast varannan, var tredje, var n-te impuls till tändanordningen 14, såsom detta framgår ur Fig. 2.

Fig. 3 visar ett varierat förfarandesätt, vid vilket i för- tändperioden a och eftertändperioden c ej endast reduceras tändfrekvensen till tändanordningen 14, utan också amplituden hos försörjningsspänningen och därmed ingående amplituden hos strömmen. Detta leder till en ännu ytterligare reduktion av avgasbelastningen i avgasledningen 5.

Fig. 4 visar ett tredje alternativ, vid vilket den elektriska effekten vid försörjningen av en ”Hot Spot", exempelvis ett glödstift eller ~elektrod regleras. Hot Spot-en försörjes en- dast i tändperioden b med förhöjd elektrisk effekt, exempelvis en förhöjd strömstyrka. I förtändperioden a och eftertändperi- oden c förminskas tillförseln av den elektriska effekten dras- tiskt.

Såsom förklarat ovan, kan man för styrning av den elektriska försörjningen av tändanordningen 14 över den elektriska för~ sörjningsanordningen 16 använda sensorer. Det är dock också 10 15 20 528 997 12 möjligt, att i den elektriska försörjningsanordningen 16 eller i styranordningen 18 bygga in klockor, vilka styr den elekt- riska försörjningen av tändanordningen 14 efter ett bestämt tidsprogram. Klockorna kan var utbildade såsom åtskilda enhe- ter eller såsom integrerade enheter hos tändanordningen 14.

De i Fig. 2 till 4 framställda tidsförloppen leder alla till en reduktion av alstrandet av kväveoxider och ozon vid tänd- förlopp, jämförda med ett förfarandesätt, vid vilket tändef- fekten hålles konstant över hela tändtidsrymden.

Därutöver leder förändringen av effektförsörjningen också till en förlängning av livslängden hos systemelementen i tändkret- sen och till en reduktion av effektbehovet hos oljebrännaran- ordningen. Man kan rent av anordna, att man under tändperioden b arbetar med en större tändeffekt, för att förhöja tändsanno- likheten, då detta tillstånd endast uppträder under en kort tidsrymd och därmed har ett begränsat negativt inflytande på komponenterna hos oljebrännaranordningen l.

Claims (11)

10 15 20 25 30 528 997 13 PATENTKRÄV

1. l. Förfarande för att tända en oljebrännare, vid vilket en oljedimma alstras och förs över en tändanordning, vilken akti- veras för en tändtidsrymd genom försörjning med en elektrisk effekt, och tändtidsrymden delas upp i åtminstone tre perio- der, där tändanordningen drivs i en tidsmässigt senare efter- tändperiod med en mindre elektrisk effekt än i en tidsmässigt tidigare tändperiod kännetecknat av, att i början av tändtids- rymden är anordnad en förtändperiod, i vilken tändanordningen drivs med mindre effekt än i tändperioden.

2. Förfarande enligt patentkravet l, kännetecknat av, att den elektriska effekten i eftertändperioden tillförs med en mindre matarfrekvens än i tändperioden.

3. Förfarande enligt patentkravet l eller 2, kännetecknat av, att den elektriska effekten i eftertändperioden tillförs med en mindre strömamplitud än i tändperioden.

4. Förfarande enligt ett av patentkraven 1 till 3, känne- tecknat av, att den elektriska effekten i eftertändperioden hålles på ett värde, vilket möjliggör en tändning av oljedim- man med en bestämd tillförlitlighet.

5. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att den elektriska effekten i förtändperioden motsvarar den elekt- riska effekten i eftertändperioden.

6. Förfarande enligt ett av patentkraven 1 till 5, tecknat av, att man börjar tändperioden, när olja för alstran- känne- de av oljedimman frisläpps. 10 15 20 25 30 528.997 14

7. Förfarande enligt ett av patentkraven 1 till 6, känne- tecknat av, att man avslutar tändperioden, när man fastställer förekomsten av en flamma.

8. Tändanordning för en oljebrännaranordning, vilken är för- bunden med en elektrisk försörjningsanordning, där försörj- ningsanordningen (16) uppvisar en effektinställningsanordning, vilken är aktiverbar under ett startförlopp, kännetecknad av, att tändanordningen är anordnad att aktiveras för en tändtids- rymd genom försörjning med en elektrisk effekt, och tändtids- rymden delas upp i åtminstone tre perioder, där tändanordning- en är anordnad att drivas i en tidsmässigt senare eftertändpe- riod med en mindre elektrisk effekt än i en tidsmässigt tidi- gare tändperiod, och att i början av tändtidsrymden är anord- nad en förtändperiod, i vilken tändanordningen är anordnad att drivas med mindre effekt än i tändperioden.

9. Tändanordning enligt patentkravet 8, kännetecknad av, att effektinställningsanordningen uppvisar en tändfrekvens- förändringsanordning.

10. Tändanordning enligt patentkravet 8 eller 9, känneteck- nad av, att effektinställningsanordningen är kopplad med en signal för oljefrisläppande och höjer tändeffekten vid frisläppande av oljan.

11. ll. Tändanordning enligt ett av patentkraven 8 till 10, kän- netecknad av, att effektinställningsanordningen är kopplad med en flamsensor (19) och sänker tändeffekten vid detektering av en flamma.