DE1231380B

DE1231380B - Flame guard

Info

Publication number: DE1231380B
Application number: DEJ21482A
Authority: DE
Inventors: Walter K French
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1961-03-29
Filing date: 1962-03-21
Publication date: 1966-12-29

Description

Flammenwächter Die Erfindung betrifft einen Flammenwächter zur getrennten Überwachung mehrerer in einem gemeinsamen Brennraum angeordneter, von derselben Brennstoffart gespeister Brenner mit auf die Flackerfrequenz der Brennerflammen ansprechenden Einrichtungen.Flame monitor The invention relates to a flame monitor for separate Monitoring of several arranged in a common combustion chamber, of the same Type of fuel fed burner with the flickering frequency of the burner flames appealing facilities.

Für Sicherheits- und Steuerzwecke ist es sehr wichtig, die Flammen in Verbrennungsräumen zu überwachen, um festzustellen, ob jede Flamme brennt, und um die Brennstoffzufuhr zu sperren, falls eine Flamme ausgegangen ist. Wird eine schon seit einiger Zeit in einem Verbrennungsraum brennende Flamme gelöscht, ist in dem Brennraum so viel Wärme absorbiert worden, daß die Hintergrundstrahlung irrtümlich als Flamme festgestellt wird.It is very important to keep the flames off for safety and control purposes monitor in combustion chambers to see if each flame is burning, and to shut off the fuel supply if a flame has gone out. Will be a A flame burning in a combustion chamber has been extinguished for some time so much heat has been absorbed in the combustion chamber that the background radiation has been erroneously absorbed is detected as a flame.

Ein bekannter Flammenwächter stellt deshalb das einer Flamme eigene Flackern fest. Bekanntlich flakkert eine Flamme von brennbaren Stoffen mit Frequenzen zwischen etwa 5 und 20 000 Hertz infolge eines ungleichmäßigen Brennprozesses, der dazu führt, daß Energie ausgestrahlt wird, die sichtbares und unsichtbares Licht enthält. Diese Energie wird im Bereich von z. B. 5 bis 30 Hertz ausgestrahlt, so daß deren Feststellung gewährleistet ist. Die Feststellung kann durch Photozellen u. dgl. erfolgen, die gekoppelt sind mit geeigneten Einrichtungen, welche die Feststellung von Flackerfrequenzen anzeigen.A well-known flame monitor therefore provides that of a flame Flickering steadily. It is well known that a flame of flammable substances flickers with frequencies between about 5 and 20,000 Hertz as a result of an uneven burning process, the causes energy to be emitted, the visible and invisible light contains. This energy is in the range of e.g. B. 5 to 30 Hertz broadcast, so that their detection is guaranteed. The detection can be done by photocells and the like, which are coupled with suitable facilities that make the determination display of flicker frequencies.

Es ist auch ein Flammenwächter bekannt, der mehrere in einem gemeinsamen Brennerraum angeordnete, von derselben Brennstoffart gespeiste Brenner getrennt überwacht. Hierbei ist jedem Brenner je eine Photozelle zugeordnet. Die den Photozellen nachgeschalteten Verstärkereinheiten sprechen auf einen Frequenzbereich von 5 bis 25 Hertz an. Beim Erlöschen einer einzigen Brennerflamme soll dieser Flammenwächter ein Absperrventil in der allen Brennern gemeinsamen Brennstoffzuführleitung absperren. Da jedoch die einzelnen Photozellen gegenüber den ihnen nicht zugeordneten Brennerflammen nicht abgeschirmt sind, ist eine sichere Feststellung des Erlöschens einer einzigen Brennerflamme nicht oder nur unsicher feststellbar. Außerdem ist das genannte Abschirmen sehr nachteilig, da es praktisch nicht immer durchführbar ist oder mit erheblichem Aufwand verbunden ist.It is also known to be a flame guard that has several in one joint Burner space arranged, fed by the same type of fuel burners separated supervised. A photocell is assigned to each burner. The photocells downstream amplifier units speak on a frequency range of 5 to 25 Hertz. When a single burner flame goes out, this flame monitor should shut off a shut-off valve in the fuel supply line common to all burners. However, since the individual photocells are opposite to the burner flames that are not assigned to them are not shielded is a sure determination of the extinction of a single Burner flame cannot be determined or can only be determined with certainty. In addition, this is shielding very disadvantageous as it is not always practicable or with considerable Effort is involved.

Es ist außerdem bei einem Heizofen bekannt, dessen Heizwicklung von einer Photozelle überwacht wird, in den Strahlengang zwischen dem Objektiv und der Heizwicklung ein rotierendes Flügelrad vorzusehen, auf dessen Flügel Licht einer Glühlampe auftrifft. Durch dieses Flügelrad trifft somit auf die Photozelle außer dem von der Heizwicklung emittierten Licht, das von dem Flügelrad mit einer bestimmten Frequenz reflektierte Licht der Glühlampe. Abhängig von dem Ergebnis eines Vergleiches der beiden von der Photozelle erzeugten Spannungen wird die Stromzufuhr zur Heizwicklung unterbrochen.It is also known in a heating furnace whose heating coil of a photocell is monitored in the beam path between the lens and the Provide heating coil a rotating impeller, on whose wings light a Light bulb hits. This impeller thus hits the photocell except the light emitted by the heating coil, which is emitted by the impeller with a certain Frequency reflected light from the incandescent lamp. Depending on the result of a comparison The two voltages generated by the photocell are used to supply power to the heating coil interrupted.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der bei bekannten Flammenwächtern erforderlichen, genannten Abschirmungen mehrere in einem gemeinsamen Brennerraum angeordnete Brennerflammen getrennt zu überwachen und beim Erlöschen einer derselben die Brennstoffzufuhr nur zu diesem Brenner abzusperren.It is the object of the invention, while avoiding the known Flame detectors required, called shields several in one common To monitor the burner flames arranged in the burner chamber separately and when they go out one of them to shut off the fuel supply only to this burner.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß ein oder mehrere lichtempfindliche Flammenfühler vorgesehen sind, jedem Brenner eine Einrichtung zur Erzeugung einer bestimmten Flackerfrequenz zugeordnet ist, jede auf die Flackerfrequenz ansprechende Einrichtung auf die erzeugte Flackerfrequenz der zugeordneten Brennerflammen abgestimmt ist und jedem Brenner ein Absperrorgan zugeordnet ist, das durch den Flammenwächter beim Fehlen der Brennerflamme betätigt wird. Lediglich für diese Gesamtkombination von Merkmalen wird Schutz beansprucht. Die zur Erzeugung einer bestimmten Flackerfrequenz dienende Einrichtung kann entsprechend der Erfindung verschiedenartig ausgebildet sein. Merkmale dieser genannten Einrichtung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.This object is achieved according to the invention in that one or several light-sensitive flame sensors are provided, each burner a device is assigned to generate a particular flicker frequency, each to the flicker frequency responsive device to the generated flicker frequency of the associated burner flames is matched and each burner is assigned a shut-off device through the Flame monitor is activated in the absence of the burner flame. Only for this one Protection is claimed as a whole combination of features. The one used to generate a Specific flicker frequency serving device can according to the invention be designed in different ways. Features of this facility are the to refer to further claims.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend an Hand von in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Flammenwächters, F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung zur Erzeugung einer bestimmten Flackerfrequenz, F i g. 3 die an die Einrichtung von F i g. 2 gelegten Spannungen und F i g. 4 und 5 andere Ausführungsformen der Einrichtung zur Erzeugung einer bestimmten Flackerfrequenz.Details of the invention are given below with reference to in the figures Illustrated embodiments explained. It shows F i g. 1 a schematic Representation of a flame monitor, F i g. 2 shows an embodiment for a device for generating a certain flicker frequency, F i g. 3 the to the establishment of F i g. 2 applied tensions and F i g. 4 and 5 other embodiments the device for generating a certain flicker frequency.

Gemäß F i g. 1 sind mehrere Brenner, die durch Flammen 10-1, 10-2, 10-3 und 10-n dargestellt sind, vorgesehen zum Verbrennen von Brennstoff, der durch die Hauptleitung 12 den einzelnen Brennerleitungen 14 zugeführt wird. In jede der Leitungen 14 ist ein ferngesteuertes Ventil 16 eingebaut. Von jedem Ventil 16 aus fließt der Brennstoff durch je eine Leitung 18, durch je eine Einrichtung 20, die Luft und Brennstoff mischt und den Einlaß eines oder beider Medien zum Zweck der Erzeugung einer bestimmten Flackerfrequenz verändert, und durch je eine Leitung 22 zu den Brennern 10-1 bzw. 10-2 bis 10-n. Es sind zwar nur vier Brenner 10-1, 10-2, 10-3 und 10-n gezeigt, aber selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung beliebig viele verwendet werden.According to FIG. 1, a plurality of burners, represented by flames 10-1, 10-2, 10-3 and 10-n, are provided for burning fuel which is fed through the main line 12 to the individual burner lines 14. A remote-controlled valve 16 is built into each of the lines 14. From each valve 16, the fuel flows through a line 18, through a device 20 which mixes air and fuel and changes the inlet of one or both media for the purpose of generating a certain flicker frequency, and through a line 22 to the burners 10-1 or 10-2 to 10-n. Although only four burners 10-1, 10-2, 10-3 and 10-n are shown, any number can of course be used within the scope of the invention.

Jede Einrichtung 20 steuert die Brenstoff- bzw. Luftzufuhr mit einer ihr eigenen Frequenz und bewirkt daher, daß die zugeordnete Flamme mit einer nur ihr eigenen Frequenz flackert. Eine optische Überwachungsvorrichtung 24 -beobachtet alle Flammen und sendet über Leitungen 26 Wechselstromsignale zu Frequenzfiltern 28, von denen je eines jedem Brenner 10 zugeordnet ist. Jedes Filter 28 ist so abgestimmt; daß es nur Signale der Frequenz des zugeordneten Brenners durchläßt und diese Signale über Leitungen 30, die ein Kabel 32 bilden, dem zugeordneten Ventil 16 zuleitet.Each device 20 controls the fuel or air supply with its own frequency and therefore causes the associated flame to flicker with only its own frequency. An optical monitoring device 24 monitors all flames and sends alternating current signals via lines 26 to frequency filters 28, one of which is assigned to each burner 10. Each filter 28 is so tuned; that it only lets through signals of the frequency of the associated burner and that these signals are fed to the associated valve 16 via lines 30 which form a cable 32.

Solange dieses Signal am Ventil 16 empfangen wird, bleibt das Ventil offen. Wenn die Flamme erlischt, hört das Signal auf, und das Ventil schließt sich. Durch das Schließen dieses Ventils wird die Brennstoffzufuhr gesperrt und Explosionen, Verschwendung von Brennstoff oder andere unerwünschte Folgen werden verhindert.As long as this signal is received at valve 16, the valve remains open minded. When the flame goes out, the signal stops and the valve closes. Closing this valve will shut off the fuel supply and cause explosions, Waste of fuel or other undesirable consequences are prevented.

Bei den Brennern kann es sich um beliebige Brenner handeln, die geeignet sind, den betreffenden verwendeten Brennstoff zu verbrennen. Das Ventil 16 kann ein beliebiges durch Fernsteuerung betreibbares Ventil sein, z. B. ein Magnetventil, das durch eine Feder in .der geschlossenen Stellung gehalten wird und offen ist, solange die Magnetspule erregt ist. Die optische überwachungsvorrichtung 24 muß imstande sein, die verschiedenen Frequenzen zu erkennen und daraufhin Signale zu erzeugen. Eine solche Vorrichtung ist z. B. eine Photozelle. Es können auch mehrere Überwachungsvorrichtungen 24 verwendet werden, die jede an eine kleinere Gruppe von Frequenzfiltern 28, je eine für jeden Brenner und Filter, angeschlossen sind. Die Frequenzfilter können von herkömmlicher Konstruktion sein. Da .die erwähnten Bauelemente zum bekannten Stand der Technik gehören, werden sie hier nicht genauer beschrieben oder veranschaulicht.The burners can be any burners that are suitable for burning the fuel used in question. The valve 16 can be any remotely operable valve, e.g. B. a solenoid valve that is held in the closed position by a spring and is open as long as the solenoid is energized. The optical monitoring device 24 must be able to recognize the various frequencies and then generate signals. Such a device is e.g. B. a photocell. A plurality of monitoring devices 24 can also be used, each connected to a smaller group of frequency filters 28, one for each burner and filter. The frequency filters can be of conventional construction. Since the mentioned components belong to the known state of the art, they are not described or illustrated in more detail here.

Je nach dem verwendeten Brennstoff und je nachdem, ob die Brennstoff- oder die Luftzufuhr verändert werden soll und wie Brennstoff oder Luft zugeführt wird, können verschiedene Einrichtungen 20 verwendet werden. -Gemäß F i g. 2 wird der Brennstoff durch eine Pumpe oder die Luft durch ein Gebläse zugeführt, wobei die Pumpen- oder Gebläsegeschwindigkeit verändert werden kann. Die Welle des Gleichstrommotors 36 ist formschlüssig mit der Welle eines Flügelrades in der Pumpe oder im Gebläse 54 verbunden, um Brennstoff oder Luft zu dem zugeordneten Brenner 10-1 zu fördern.Depending on the fuel used and depending on whether the fuel or air supply is to be changed and how fuel or air is supplied, different devices 20 can be used. -According to Fig. 2 the fuel is supplied by a pump or the air is supplied by a fan, whereby the pump or fan speed can be changed. The shaft of the direct current motor 36 is positively connected to the shaft of an impeller in the pump or in the fan 54 in order to convey fuel or air to the associated burner 10-1.

Eine veränderliche Gleichspannung liefert der Frequenzwandler 56, um die Geschwindigkeit des Motors 36 zu verändern und die Pumpe oder das Gebläse 54 zur Abgabe periodisch schwankender Brennstoff-bzw. Luftmengen zu veranlassen. Diese Spannung ist in F i g. 3 durch die Kurve a dargestellt.The frequency converter 56 supplies a variable DC voltage in order to change the speed of the motor 36 and the pump or the fan 54 for the delivery of periodically fluctuating fuel or fuel. To induce air volumes. This tension is shown in FIG. 3 represented by curve a.

Für jede weitere Pumpe oder jedes weitere Gebläse kann ein besonderer Gleichstrommotor vorgesehen werden. Ein nicht gezeigter zweiter Motor, der durch eine in Kurve b (F i g. 3) dargestellte Spannung betrieben wird, betätigt eine zweite Pumpe oder ein zweites Gebläse 54, um der Flamme des Brenners 10-2 eine andere Flackerfrequenz zu geben. Ein durch eine von Kurve n (F i g. 3) dargestellte Spannung betriebener, nicht dargestellter weiterer Motor 36 betätigt eine weitere Pumpe oder ein weiteres Gebläse 54, um der Flamme des Brenners 10-n eine noch andere Flackerfrequenz zu geben.A special one can be used for each additional pump or each additional fan DC motor can be provided. A second engine, not shown, running through one voltage shown in curve b (FIG. 3) is operated, actuates a second one Pump or a second fan 54 to give the flame of the burner 10-2 a different flicker frequency admit. A voltage operated by a voltage represented by curve n (FIG. 3), Another motor 36, not shown, actuates another pump or another Fan 54 to provide yet another flicker frequency to the flame of burner 10-n give.

Wird der Brennstoff von einem durch einen Luftstrom erzeugten Vakuum angesaugt, kann gemäß F i g. 4 die Schwankung der Brennstoffzufuhr durch Änderung des Luftstroms erzeugt werden. Ein Flügelventil 64 in der Luft- und Brennstoffzufuhrleitung 66 wird durch einen Motor, z. B. den Motor 36 in F i g. 2, gedreht und erzeugt so ein periodisches Schwanken der Luftzufuhr und damit der Brennstoffzufuhr.The fuel is powered by a vacuum created by a stream of air sucked, can according to F i g. 4 the fluctuation in fuel supply due to change of the air flow are generated. A butterfly valve 64 in the air and fuel supply line 66 is driven by a motor, e.g. B. the motor 36 in FIG. 2, rotated and generated so a periodic fluctuation of the air supply and thus the fuel supply.

F i g. 5 zeigt eine Anordnung zur Modulation des Luftstroms. Eine Zungenpfeife 68 geht von der Luftzufuhrleitung 70 aus. Ein Teil der zugeführten Luft wird in die Zungenpfeife 68 durch die Zunge 72 abgeleitet und gibt der weiterströmenden Luft eine Fluktion, die der Resonanzfrequenz der Abstimmröhre entspricht. Jedem Brenner ist eine Zungenpfeife 68 anderer Länge zugeordnet, damit jeder Flamme eine andere Flackerfrequenz aufgezwungen wird.F i g. 5 shows an arrangement for modulating the air flow. A reed whistle 68 extends from the air supply line 70 . A portion of the air supplied is diverted into the reed whistle 68 through the reed 72 and gives the air flowing onwards a flow which corresponds to the resonance frequency of the tuning tube. A tongue whistle 68 of a different length is assigned to each burner so that a different flicker frequency is imposed on each flame.

Claims

Claims: 1. Flame monitor for the separate monitoring of several arranged in a common combustion chamber, fed by the same type of fuel Burners with devices responding to the flicker frequency of the burner flames, characterized in that one or more light-sensitive flame sensors (24) are provided, each burner (10) a device (20) for generating a specific Flicker frequency is associated with any device responsive to the flicker frequency (28) matched to the generated flicker frequency of the associated burner flames is and each burner (10) is assigned a shut-off element (16), which is controlled by the flame monitor is operated in the absence of the burner flame.

2. Flame detector according to claim 1, characterized in that the device (20) for generating a certain flicker frequency consists of a fuel pump (54) or an air compressor (54) which is driven by an electric motor (36) at a periodically changing angular speed.

3. Flame monitor according to claim 1, characterized in that the device (20) for generating a certain flicker frequency from one arranged in the fuel or air line (66), with constant Angular velocity driven impeller (64) consists, each impeller (64) has a different angular velocity.

4. Flame monitor according to claim 1, characterized in that the device (20) for generating a specific Flicker frequency from a reed whistle arranged on the air supply line (70) (68), each reed whistle (68) generating a different frequency. Into consideration Drawn pamphlets: U.S. Patents Nos. 2,692,962, 2,404,147.