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Sicherheitseinrichtung in einer gasbeheizten Feuerungsanlage Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Sicherheitseinrichtung in einer gasbeheizten Feue- rungsanlage, z. B. in einer gasbeheizten Dampfkesselanlage oder in einem Industrieofen, bei welcher Feuerungsanlage eine Anzahl von überwachungs- geräten an einem Absperrorgane der Gaszufuhr be- tätigenden elektrischen Stromkreis angeschlossen sind. Die bisherigen Sicherheitsgeräte bei derzeitigen Anlagen verfolgen vorwiegend die Überschreitung des zulässigen Unterdruckes in der Verbrennungskammer als einziges Kriterium zur Betätigung des Sicherheitsgerätes.
Bei diesen Geräten wurde jedoch die Ermittlung der Gegenwart von Gas in der Verbrennungskammer ausser acht gelassen. Man ging zwar von der Erwägung aus, dass beim Unterdruck in der Verbrennungskammer der Rauchgasventilator den Verbrennungsraum und die betreffenden Kesselfüchse absaugt und damit das Gas entfernt; wenn jedoch der Schieber undicht ist, dann gelangt das Gas unter diesen durch. Es wird sodann unter Druck bis in den Kamin abgesaugt, und es kann zu einer Explosion kommen. Ein anderes Sicherheitsgerät sind die Flammenwächter beim Betrieb mit Hilfe eines magnetischen Auges bzw. eines thermoelektrischen Elementes. Doch zeigen diese Geräte nicht die unvollkommene Verbrennung des Gases an und versagen auch sonst sehr leicht während des Betriebes.
Für den kombinierten Betrieb von Dampfkesselanlagen und Industrieöfen sind sie überdies ungeeignet.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die aufgezeigten Mängel zu beseitigen.
Erreicht wird dies erfindungsgemäss dadurch, dass ein Gasanalysator bei Vorhandensein unverbrannten Gases im Verbrennungsraum mit Hilfe eines Schaltorgans den gemeinsamen Steuerstromkreis der über- wachungsgeräte unterbricht, wodurch ein Absperrorgan für die Gaszufuhr ausgelöst wird.
Dadurch wird eine allseitige und vollkommene Sicherheitseinrichtung unter Verwendung bereits bewährter Geräte bewerkstelligt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten. Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Ein Gasanalysator 1 saugt aus Entnahmestellen 2 des Verbrennungsraumes 15 Luft bzw. Rauchgase ab. Der Gasanalysator 1 ist mittels. eines Zeitrelais 7 mit einem die Anwesenheit von Gas anzeigenden Schalter 8 verbunden. Eine Ringwaage 3 für die überwachung des Unterdruckes bzw.
Überdruckes in der Verbrennungskammer 15, -ferner eine zweite Ringwaage 4 für den Luftdruck in der Verbrennungskammer 15 und eine dritte Ringwaage 9 für die Messung des Gasdruckes in der Gasleitung 16 sind an einen gemeinsamen, durch die elektrische Stromquelle 17 gespeisten elektrischen Steuerstromkreis hintereinandergeschaltet. An diesem Stromkreis ist einerseits ein elektrisches Schnellschliessventil 5 und anderseits dazu parallel ein elektrisch gesteuerter Schieber 6 angeschlossen. Diese beiden Absperrorgane 5 und 6 sind in der Gasleitung 16 hintereinander angeordnet.
Der Steuerstromkreis wird vom Schalter 8 des Gasanalysators 1 unterbrochen bzw. eingeschaltet, je nachdem der Gasanalysator 1 im Verbrennungsraum 15 Gas anzeigt oder nicht. 4' und 9' sind Messdrosseln der Ringwaagen 4 und 9. Die Ringwaage 9 ist in eine Abzweigung 18 der Gasleitung 16 vor den Absperrorganen 5 und 6 angeschlossen. Die Abzweigung 18 endet in einem Kon- trollbrenner (Dauerlicht) 10. Die Gasleitung 16 endet
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in dem Gasbrenner 19, in welchem auch die durch einen Lufterhitzer 21 geführte Verbrennungsluft durch die Leitung 20 geleitet wird. Es können auch mehr als ein Gasbrenner 19 vorgesehen sein.
Bei der Ingangsetzung des Gasanalysators 1 werden auch der Rauchabsaugventilator und der Luftventilator (nicht eingezeichnet) betätigt. Der durch Einstellung von entsprechenden Klappen bzw. Schiebern entstandene Unterdruck im Verbrennungsraum 15 und ferner der Druck in der Luftleitung 20 erteilen den Ringwaagen 3 und 4 Impulse. Die an den Ringwaagen 3 und 4 vorgesehenen Schleifkontakte schalten nicht gleich am Anfang und auch nicht ganz am Ende des Skalenbereiches, sondern erst bei einem bestimmten unteren Druckwert ein und bei einem bestimmten oberen Druckwert aus. Durch die Einschaltung der Kontakte der Ringwaagen 3 und 4 ist ein Teil des Steuerstromkreises zur Steuerung mittels des Schalters 8 eingeschaltet.
Das elektromagnetische Schnellschliessventil 5 und der elektrisch gesteuerte Schieber 6 bleiben so lange geschlossen und lassen sich nicht öffnen, bis der Gasanalysator 1 den Schalter 8 nicht schliesst. Wenn durch den Gasanalysator 1 in der Luft bzw. in den Rauchgasen keine Reste brennbarer Gase festgestellt werden, schaltet das Zeitrelais 7 nach einem gegebenen Zeitabschnitt im elektromagnetischen Schalter 8 einen weiteren Teil des Steuerstromkreises ein, nämlich denjenigen, der zwischen dem Schalter 8 und den Absperrorganen 5 und 6 liegt. Gleichzeitig wird durch ein vom Zeitrelais 7 betätigtes Licht- oder Tonsignal 11 dem Wärter angezeigt, dass der Gasbrenner 19 ohne Gefahr entzündet werden kann.
Die Verwendung des Zeitrelais 7 ist nötig zur Feststellung des Prozentsatzes der brennbaren Gase im Verbrennungsraum 15. Dies geschieht in einer Zeitspanne von 5 bis 7 Minuten. Um zu ermöglichen, das elektromagnetische Schnellschliessventil 5 und den elektrischen Schieber 6 in der Gasleitung 16 entsichern zu können, ist die Ringwaage 9 wie vorerwähnt an die Rohrabzweigung 18 von der Gasleitung 16 angeschlossen, welche Abzweigung 18 zum Kontrollbrenner 10 (Dauerlicht) am Heizerstand führt. Nach Entzündung des Dauerlichtes 10 schaltet die Ringwaage 9 den letzten Teil des Steuerstromkreises ein und ermöglicht danach das Öffnen sowohl des elektrisch gesteuerten Schiebers 6 als auch des elektromagnetischen Schnellschliessven- tils 5 und somit auch die Entzündung des Gasbrenners 19.
Dieser kann entweder elektrisch oder mit einer Fackel gefahrlos angezündet werden. Die beschriebene Einrichtung ermöglicht die automatische Schliessung der Gaszufuhr in der Gasleitung 16, sei es aus welcher Ursache sie geschieht, z. B. durch Ausfall der Ventilatoren aus dem Betrieb, Schliessung der Klappen in der Luftleitung 20, Absinken oder übermässiges Anwachsen des Gasdruckes in der Gasleitung 16, Feststellung einer bestimmten Menge brennbaren Gases im Verbrennungsraum 15. Alle diese Ursachen führen jederzeit eine Unterbre- chung des Steuerstromkreises herbei und dadurch die Sperrung der Gaszufuhr durch das elektromagnetische Schnellschliessventil 5.
Die Kontakte bei den Ringwaagen 3, 4 und 9 sind, wie weiter vorne angeführt, so bemessen, dass ein ungestörter Betrieb bei einem schwankenden Verbrauch sowohl von Luft als auch von Gas gewährleistet wird, sofern dieselben in einem bestimmten Verhältnis zueinander bleiben, um eine vollkommene Verbrennung zu gewährleisten und ein Erlöschen der Brennerflamme zu verhindern. Erst wenn die zur vollkommenen und sicheren Verbrennung erforderlichen Verhältnisse unter oder über eine bestimmte festgesetzte Grenze sinken bzw. wachsen, kommt es zur Unterbrechung des Steuerstromkreises.
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Safety device in a gas-heated combustion system The present invention relates to a safety device in a gas-heated combustion system, e.g. B. in a gas-fired steam boiler system or in an industrial furnace, in which combustion system a number of monitoring devices are connected to a shut-off device of the gas supply actuating electrical circuit. The previous safety devices in current systems mainly track the exceeding of the permissible negative pressure in the combustion chamber as the only criterion for actuating the safety device.
In these devices, however, the detection of the presence of gas in the combustion chamber was neglected. It was assumed that when there is negative pressure in the combustion chamber, the flue gas fan sucks the combustion chamber and the relevant boiler fumes and thus removes the gas; however, if the valve is leaking, the gas will pass under it. It is then sucked up into the chimney under pressure and an explosion can occur. Another safety device is the flame monitor when operated with the aid of a magnetic eye or a thermoelectric element. However, these devices do not show the incomplete combustion of the gas and otherwise fail very easily during operation.
They are also unsuitable for the combined operation of steam boiler systems and industrial furnaces.
The aim of the present invention is to eliminate the deficiencies indicated.
This is achieved according to the invention in that a gas analyzer interrupts the common control circuit of the monitoring devices with the help of a switching element when unburned gas is present in the combustion chamber, thereby triggering a shut-off element for the gas supply.
As a result, an all-round and complete safety device is achieved using devices that have already been tried and tested.
The invention is illustrated below with reference to one in the drawing. Embodiment explained in more detail.
A gas analyzer 1 sucks air or flue gases from extraction points 2 of the combustion chamber 15. The gas analyzer 1 is by means of. a timing relay 7 connected to a switch 8 indicating the presence of gas. A ring balance 3 for monitoring the negative pressure or
Overpressure in the combustion chamber 15, a second ring balance 4 for the air pressure in the combustion chamber 15 and a third ring balance 9 for measuring the gas pressure in the gas line 16 are connected in series to a common electrical control circuit fed by the electrical power source 17. An electrical quick-closing valve 5 on the one hand and an electrically controlled slide 6 on the other hand are connected to this circuit in parallel. These two shut-off devices 5 and 6 are arranged one behind the other in the gas line 16.
The control circuit is interrupted or switched on by switch 8 of gas analyzer 1, depending on whether gas analyzer 1 in combustion chamber 15 indicates gas or not. 4 'and 9' are measuring throttles of the ring balances 4 and 9. The ring balance 9 is connected in a branch 18 of the gas line 16 upstream of the shut-off devices 5 and 6. The branch 18 ends in a control burner (continuous light) 10. The gas line 16 ends
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in the gas burner 19, in which the combustion air passed through an air heater 21 is also passed through the line 20. More than one gas burner 19 can also be provided.
When the gas analyzer 1 is started up, the smoke evacuation fan and the air fan (not shown) are also activated. The negative pressure in the combustion chamber 15 created by setting the corresponding flaps or slides and also the pressure in the air line 20 give the ring scales 3 and 4 pulses. The sliding contacts provided on the ring scales 3 and 4 do not switch on right at the beginning or at the end of the scale range, but only switch on at a certain lower pressure value and off at a certain upper pressure value. By activating the contacts of the ring scales 3 and 4, part of the control circuit for control by means of the switch 8 is switched on.
The electromagnetic quick-closing valve 5 and the electrically controlled slide 6 remain closed and cannot be opened until the gas analyzer 1 does not close the switch 8. If the gas analyzer 1 does not detect any residues of flammable gases in the air or in the flue gases, the time relay 7 switches on another part of the control circuit after a given period of time in the electromagnetic switch 8, namely the one between the switch 8 and the shut-off devices 5 and 6 lies. At the same time, a light or sound signal 11 activated by the time relay 7 indicates to the attendant that the gas burner 19 can be ignited without danger.
The use of the time relay 7 is necessary to determine the percentage of combustible gases in the combustion chamber 15. This takes place over a period of 5 to 7 minutes. In order to enable the electromagnetic quick-closing valve 5 and the electric slide 6 in the gas line 16 to be unlocked, the ring balance 9 is, as mentioned above, connected to the pipe branch 18 from the gas pipe 16, which branch 18 leads to the control burner 10 (continuous light) on the heater stand. After the permanent light 10 has been ignited, the ring balance 9 switches on the last part of the control circuit and then enables both the electrically controlled slide 6 and the electromagnetic quick-closing valve 5 to be opened and thus also the gas burner 19 to be ignited.
This can be ignited safely either electrically or with a torch. The device described enables the automatic closure of the gas supply in the gas line 16, regardless of the cause, e.g. B. by failure of the fans out of operation, closing the flaps in the air line 20, dropping or excessive increase in the gas pressure in the gas line 16, detection of a certain amount of combustible gas in the combustion chamber 15. All these causes lead to an interruption of the control circuit at any time and thereby the blocking of the gas supply by the electromagnetic quick-closing valve 5.
The contacts in the ring scales 3, 4 and 9 are, as mentioned above, dimensioned in such a way that an undisturbed operation is guaranteed with a fluctuating consumption of both air and gas, provided that they remain in a certain ratio to one another, around a perfect one Ensure combustion and prevent the burner flame from going out. The control circuit is only interrupted when the conditions required for complete and safe combustion fall or rise below or above a certain set limit.