DE2451449A1 - DYNAMIC INFRARED FLAME DETECTOR - Google Patents
DYNAMIC INFRARED FLAME DETECTORInfo
- Publication number
- DE2451449A1 DE2451449A1 DE19742451449 DE2451449A DE2451449A1 DE 2451449 A1 DE2451449 A1 DE 2451449A1 DE 19742451449 DE19742451449 DE 19742451449 DE 2451449 A DE2451449 A DE 2451449A DE 2451449 A1 DE2451449 A1 DE 2451449A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- flame
- signal
- circuit
- cell
- infrared
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 27
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 23
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 20
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 5
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 claims description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 claims description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
- F23N5/082—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
- F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2229/00—Flame sensors
- F23N2229/08—Flame sensors detecting flame flicker
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2229/00—Flame sensors
- F23N2229/22—Flame sensors the sensor's sensitivity being variable
Description
2A5H492A5H49
r.-h::,"; :·:"·■·(rn Üeichel
ft}-;.·:-.·. Wv'rag Beioiielr.-h ::, ";: ·:" · ■ · (rn Üeichel
ft} - ;. ·: -. ·. Wv'rag Beioiiel
6 Franhiuui a. M. 1
Pcaküiraße 136 Franhiuui a. M. 1
Pcaküiraße 13
80258025
FORNEY INTERNATIONAL, INC., Carrollton, Texas, VStAFORNEY INTERNATIONAL, INC., Carrollton, Texas, VStA
Dynamischer Infrarot-FlammendetektorDynamic infrared flame detector
Die Erfindung bezieht sich auf einen dynamischen Infrarot-Flammendetektor zum überwachen von mit Fossilienbrennstoff gefeuerten Feuerungsanlagen und zum Ansteuern von Anzeigeeinrichtungen sowie Steuern des Zuflusses von Brennstoff zu ausgewählten Brennern in Übereinstimmung mit dem Flammenzustand. Bei einem Flammenausfall ist es beispielsweise erwünscht, diesen Ausfall anzuzeigen, einen Alarm auszulösen und die Brennstoffzufuhr so schnell wie möglich zu unterbinden, um ein Überfluten und eine mögliche Explosion in der Feuerungsanlage zu vermeiden.The invention relates to a dynamic infrared flame detector for monitoring fossil fuel fired combustion systems and for controlling display devices and controlling the inflow of Fuel to selected burners in accordance with the flame condition. In the event of a flame failure it is For example, you may want to indicate this failure, set off an alarm, and start fueling as soon as possible possible to prevent in order to avoid flooding and a possible explosion in the combustion system.
Die Erfindung ist sowohl auf kohle- als auch ölgefeuerte Feuerungsanlagen anwendbar und führt in Verbindung mit Brennern, die mit gepulverter Kohle gefeuert werden, zu besonderen Vorteilen. Gasgefeuerte Feuerungsanlagen mit ölgefeuerten Zündeinrichtungen stellen ebenfalls ein besonders vorteilhaftes Anwendungsgebiet der Erfindung dar. DiesThe invention is applicable to both coal and oil fired Firing systems applicable and feeds in conjunction with burners that are fired with powdered coal special advantages. Gas-fired firing systems with oil-fired Ignition devices also represent a particularly advantageous field of application of the invention. This
509825/0866509825/0866
ist darauf zurückzuführen, daß ein Infrarotdetektor zwischen einer ölgefeuerten Zündflamme und einer gasgefeuerten Verbrennungsflämme unterscheiden kann· Bei kohlegefeuerten Brennern ist der Infrarotdetektor in der Lage, durch den die Verbrennungszone umgebenden Kohlestaub und Rauch zu sehen· Ültraviolett-Flammendetektoren sind dazu nicht in der Lage und sind demzufolge mit der Forderung verbunden, daB die Flammenbeobachtung möglichst dicht bei der Flamme vorgenommen wird.is due to the fact that an infrared detector is placed between an oil-fired pilot flame and a gas-fired Can differentiate between combustion flamesWith coal-fired burners, the infrared detector is able to can be seen through the coal dust and smoke surrounding the combustion zone · Ultra-violet flame detectors are also included not able and are therefore with the demand connected that the flame observation as close as possible the flame is made.
Nach der Erfindung wird für brennstoffgefeuerte Feuerungsanlagen ein dynamischer Infrarot-Detektor geschaffen, bei dem das abgetastete Signal mit einer kleinen transistorisierten Vorverstärkerschaltung verstärkt und dann zur weiteren Verarbeitung zu einer entfernt angeordneten Festkörper-Hauptverstärkerschaltung übertragen wird. Die Hauptverstärkerschaltung ist in einer Signalempfängeranschlußeinheit untergebracht, die von der in einer Signalgebereinheit oder einem Detektorkopf untergebrachten Vorverstärkerschaltung entfernt angeordnet ist· Die Schaltungen der beiden Einheiten sind über ein zweiadriges abgeschirmtes Kabel miteinander verbunden, das eine beträchtliche Längenausdehnung haben kann· Die Signalgebereinheit ist verhältnismäßig kompakt und mit einem kleinen optischen Ansatzstück oder Nippel ausgerüstet, der in eine Öffnung in der ¥and der Feuerungsanlage eingepaßt und mit der zu beobachtenden Flamme ausgerichtet ist·According to the invention is for fuel-fired Combustion systems created a dynamic infrared detector, in which the sampled signal with a small transistorized preamplifier circuit is amplified and then for further processing to a remotely located Solid-state main amplifier circuit is transmitted. The main amplifier circuit is in a signal receiver connection unit housed by the preamplifier circuit housed in a signal generator unit or a detector head is located remotely · The circuits of the two units are shielded via a two-wire Cable connected to each other, which can have a considerable length · The signaling unit is relatively compact and has a small optical attachment or nipple that fits into an opening is fitted in the ¥ and the combustion system and aligned with the flame to be observed
Die kleine Festkörper-Vorverstärkerschaltung zur Verstärkung des abgetasteten Infrarotsignals enthält eine Infrarotfühlerzelle, die auf die Verbrennungszone der zu überwachenden Flamme gerichtet ist. Dabei ist die gesamte Anordnung derart getroffen, daß sich der Nippel des Detektorkopfes bzw· der Signalgebereinheit nicht in den Innenraim der Feuerungsanlage erstreckt· Infolgedessen be-The small solid-state preamplifier circuit used to amplify the sampled infrared signal contains a Infrared sensor cell aimed at the combustion zone of the flame to be monitored. This is the whole Arrangement made in such a way that the nipple of the detector head or the signal transmitter unit is not in the interior of the combustion system As a result,
509825/0666509825/0666
steht keine Gefahr, daß die Zelle durch Hitzeeinwirkung und Funken beschädigt wird. Trotz des Abstandes der Zelle von der Verbrennungszone ist die gegenüber Infrarotstrahlung sensitive Zelle in der Lage, den Flammenzustand festzustellen, da sie durch die die Verbrennungszone umgebende Rauch- und Staubatmosphäre blicken kann· Der Infrarotfühler formt die in der beobachteten Verbrennungszone auftretenden Flammenschwankungen in ein den Schwankungen entsprechendes elektrisches Signal um, das zur Übertragung durch das lange abgeschirmte Kabel zu der Hauptverstärkerschaltung in der Fernsignalempfängeranschlußeinheit von der Transistorschaltung in der Signalgebereinheit vorverstärkt wird.there is no risk of the cell being exposed to heat and sparks will be damaged. Despite the distance of the cell from the combustion zone, the opposite is infrared radiation sensitive cell is able to determine the state of the flame as it passes through the area surrounding the combustion zone Can see smoke and dust atmospheres · The infrared sensor forms the flame fluctuations occurring in the observed combustion zone into one of the fluctuations corresponding electrical signal in order to be transmitted through the long shielded cable to the Main amplifier circuit in the remote signal receiver terminal unit from the transistor circuit in the signal transmitter unit is pre-amplified.
Die Hauptverstärkerschaltung empfängt die Signalschwankungen von der Infrarotfühlerschaltung und nimmt eine weitere Verstärkung der Schwankungen vor. Die Hauptverstärkerschaltung enthält ein Filterteil, das auf einen optimalen Frequenzbereich von 40 bis 60 Hz in der Lichtquellenfrequenz anspricht. Dazu ist zu bemerken, daß die Primärverbrennungszone an diesen Frequenzen sehr reich ist. Die Hintergrundfrequenzen fallen außerhalb dieses Bereiches. Die Frequenzcharakteristik in dB des Ausgangssignals und in Hz der Lichtquellenfrequenz steigt zwischen 9 und 75 Hz allmählich bis auf ein Maximum von +2 dB bei 75 Hz an, wobei der Pegel des Ausgangssignals, bei 50 Hz gleich 0 dB gewählt ist, und fällt dann mit wachsenden Hertz-Werten der Lichtquellenfrequenz langsam ab. Auf diese Weise werden unerwünschte Rauschkomponenten vermieden. Die Hauptverstärkerschaltung nimmt in Verbindung mit einer integrierten Steuerschaltung eine Verstärkung und digitale Verarbeitung der verstärkten Signalschwankungen vor, um den Brennstoffzufluß zu dem überwachten Brenner zu steuern. Dazu kann man eine Flammensicherheits- und Alarmeinrichtung verwenden, die beispielsweise einen Alarmgeber betätigt und den Brennstoffzufluß zum BrennerThe main amplifier circuit receives the signal fluctuations from the infrared sensor circuit and further amplifies the fluctuations. The main amplifier circuit contains a filter part that adjusts to an optimal frequency range of 40 to 60 Hz in the light source frequency appeals to. It should be noted that the primary combustion zone is very rich in these frequencies is. The background frequencies fall outside this range. The frequency characteristic in dB of the output signal and in Hz the light source frequency increases gradually between 9 and 75 Hz to a maximum of +2 dB 75 Hz, where the level of the output signal, at 50 Hz is chosen equal to 0 dB, and then falls with increasing Hertz values of the light source frequency slowly decrease. on in this way, undesirable noise components are avoided. The main amplifier circuit takes in connection with an integrated control circuit, amplification and digital processing of the amplified signal fluctuations in front of the fuel flow to the monitored burner to control. A flame safety and alarm device can be used for this, for example a Alarm transmitter activated and fuel flow to the burner
509825/0666509825/0666
automatisch abschaltet, wenn die Flamme nach einer geeigneten Verzögerungszeit erlischt.automatically turns off when the flame is suitable for a The delay time disappears.
Im folgenden wird kurz die Arbeitsweise der nach der Erfindung ausgebildeten Flammendetektoranordnung beschrieben. Venn die variable Infrarotstrahlung von der Verbrennungs- oder Zündzone auf die fotosensitive Zelle fällt, ändert sich der Widerstand der Zelle in Abhängigkeit von der Intensität der Infrarotstrahlungsquelle. Dieser variable Widerstand erzeugt in Verbindung mit einem Konstantstrom eine variable Spannung, die verstärkt wird. Die verstärkte variable Spannung wird wiederum in einen variablen Strom umgewandelt, der über das abgeschirmte Kabel dem Hauptverstärker zugeführt wird. Im Hauptverstärker fließt der variable Strom durch einen Widerstand, an dem dann eine variable Spannung abfällt, die über einen Kondensator einer ersten integrierten Verstärkerstufe zugeführt wird. Nach dieser Verstärkung gelangt das die Flammenschwankungen darstellende Wechselsignal zu einer integrierten Filterschaltunga Das gefilterte Signal wird einem Halbweggleichrichter und ©inen Integrator zugeführt. Das sich ergebende Gleichsignal \fird mit einem von Hand eingestellten Integratorgl@±ch@ignal des Hintergrunds verglichen und dann mit Hilfe von Zeitverzögerungs- und Digitalschaltungen verarbeitet, und zwar in einer Weise, wie es zur Steuerung des Brenners erforderlich ist.The method of operation of the flame detector arrangement designed according to the invention is briefly described below. When the variable infrared radiation falls on the photosensitive cell from the combustion or ignition zone, the resistance of the cell changes depending on the intensity of the infrared radiation source. In conjunction with a constant current, this variable resistor generates a variable voltage that is amplified. The amplified variable voltage is in turn converted into a variable current which is fed to the main amplifier via the shielded cable. In the main amplifier, the variable current flows through a resistor, at which a variable voltage is then dropped, which is fed to a first integrated amplifier stage via a capacitor. After this amplification, the alternating signal representing the flame fluctuations is sent to an integrated filter circuit. The filtered signal is fed to a half-wave rectifier and an integrator. The resulting DC signal \ fird is compared with a manually set integrator gl @ ± ch @ ignal of the background and then processed with the aid of time delay and digital circuits in a way that is necessary to control the burner.
Die Anschlußeinheit empfängt die vom Detektorkopf stammenden und über das lange abgeschirmte Kabel übertragenen, vorverstärkten Signale, die den von der fotoserisitiven Zelle abgetasteten Infrarotschwankungen in der Verbrennungszone der Feuerungsanlage entsprechen» Die Anschlußeinheit enthält vier Hauptteile, und zwar 1) ein Verstärker- und Filterteil, 2) ein Gleichrichterteil, 3) ein Signalpegeldetektorteil und 4) ein Verzögerungsteil. Das erste Teil enthält Schaltungsmittel zur weiterenThe connection unit receives the pre-amplified signals coming from the detector head and transmitted via the long shielded cable, which correspond to the infrared fluctuations in the combustion zone of the combustion system scanned by the photosensitive cell ) a rectifier part, 3) a signal level detector part, and 4) a delay part. The first part contains circuit means for the further
B0982B/066 6B0982B / 066 6
Verstärkung und zur Filterung desjenigen Anteils des Signals, der zwischen 45 und 60 Hz liegt. Alle anderen Frequenzen werden bis zu einem gewissen Maß zurückgewiesen. Das zweite Teil enthält Schaltungsmittel zum Umformen des Ausgangswechselsignals des ersten Teils in einen proportionalen Gleichsignalpegel. Das dritte Teil weist eine Schaltung auf, die das Ausgangssignal des zweiten Teils mit einem voreingestellten Grenzwert vergleicht, um zu bestimmen, ob eine Flamme vorhanden ist oder nicht. Das vierte Teil weist eine einstellbare Zeitverzögerungsschaltung bei Flammenabriß auf, bevor ein Ausgangssignal F (Flamme) und ein Ausgangssignal P (keine Flamme) auf den Flammenabriß ansprechen. Bei der anfänglichen Feststellung der Flamme ist keine Verzögerung vorgesehen.Amplification and for filtering that part of the signal that lies between 45 and 60 Hz. All other frequencies are rejected to a certain extent. The second part contains circuit means for reshaping the Output alternating signal of the first part in a proportional direct signal level. The third part has a Circuitry that compares the output signal of the second part with a preset limit value to determine whether there is a flame or not. The fourth part has an adjustable time delay circuit in the event of a flame failure, before an output signal F (flame) and an output signal P (no flame) on the flame failure speak to. There is no delay in the initial detection of the flame.
Die Erfindung sieht eine Frequenzcharakteristik« kurve im Lichtquellenfrequenzbereich von 45 bis 60 Hz vor, bei dem ein Minimum an unerwünschten Rauschsignalen auftritt, d.h. zwischen -1 und +1 dB (50 Hz entspricht 0 dB) der verstärkten Signalschwankungen. Da die Signalgebereinheit oder der Detektorkopf in einer kleinen öffnung in der Wandung der. Feuerungsanlage befestigt ist, werden hier Probleme vermieden, wie sie bei herkömmlichen Fühlern vorkommen, bei denen ein langgestrecktes Sichtrohr mit einer ultraviolettempfindlichen Zelle in den Feuerungsraum ragt, um die Flamme zu überwachen. Infolge der starken Hitze kommt es oft zu einer Zerstörung dieser Rohre, und die auftretenden großen Wärmespannungen vermindern die Genauigkeit des Fühlers. Der Erfindungsgegenstand weist daher bei Verwendung in kohlegefeuerten Anlagen besondere Vorteile auf.The invention provides a frequency characteristic curve in the light source frequency range from 45 to 60 Hz, with a minimum of unwanted noise signals, i.e. between -1 and +1 dB (50 Hz corresponds to 0 dB) the amplified signal fluctuations. Since the signal transmitter unit or the detector head is located in a small opening in the Wall of. Firing system is attached, problems arise here avoided, as they occur with conventional sensors, in which an elongated sight tube with an ultraviolet-sensitive Cell protrudes into the furnace to monitor the flame. As a result of the intense heat there is often a destruction of these pipes, and the occurring large thermal stresses reduce the accuracy of the sensor. The subject matter of the invention therefore indicates when using special advantages in coal-fired plants.
Bei gasgefeuerten Anlagen mit ölgefeuerten Zündeinrichtungen kann der nach der Erfindung ausgebildete Infrarotdetektor zwischen der Gasflamme und der ölflamme unterscheiden und daher anzeigen, ob die Zündeinrichtung in Betrieb ist. Herkömmliche Ultraviolettdetektoren könnenIn gas-fired systems with oil-fired ignition devices, the infrared detector designed according to the invention can between the gas flame and the oil flame differentiate and therefore indicate whether the ignition device is in operation. Conventional ultraviolet detectors can
509825/0666509825/0666
eine solche Funktion nicht übernehmen. Ferner ist der Erfindungsgegenstand
derart ausgebildet, daß er auch an
seinem Einsatzort schnell und einfach gewartet bzw. repariert werden kann und daß zum schnellen Austausch die inzelnen
Einheiten leicht lösbar miteinander verbunden sind·do not assume such a function. Furthermore, the subject matter of the invention is designed in such a way that it also has
can be serviced or repaired quickly and easily at its place of use and that the individual units are easily detachably connected to each other for quick replacement.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention is described with reference to drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer dynamischen Infrarot-Flammendetektoranordnung nach der Erfindung,Fig. 1 is a schematic view of a dynamic Infrared flame detector arrangement according to the invention,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines kohlegefeuerten
Kessels mit einem nach der Erfindung ausgebildeten Flammende tektorkopf, der in einer öffnung in der Kesselwand
untergebracht ist,Figure 2 is a side view of a coal-fired one
Boiler with a flame end tektorkopf designed according to the invention, which is housed in an opening in the boiler wall,
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Flammendetektoran-Ordnung, 3 is a block diagram of the flame detector arrangement;
Fig. 4 ein Schaltbild der gesamten Anordnung,4 is a circuit diagram of the entire arrangement,
Fig. 5 eine Frequenzcharakteristikkurve des Hauptverstärkers mit dem Ausgangssignal is Abhängigkeit von
der Lichtquellenfrequenz undFig. 5 is a frequency characteristic curve of the main amplifier with the output signal is a function of
the light source frequency and
Fig. 6 einen Teilschnitt durch einen gasgefeuerten Brenner mit einer ölgefeuerten Zündeinrichtung sowie einem Flammendetektorkopf nach der Erfindung·6 shows a partial section through a gas-fired burner with an oil-fired ignition device and a Flame detector head according to the invention
509825/0688509825/0688
245H49245H49
In der Fig· 1 ist eine auf Infrarotstrahlung ansprechende, dynamische Flammendetektoranordnung dargestellt, die einen als kompakte Einheit ausgebildeten Detektorkopf 10, ein langgestrecktes, abgeschirmtes Kabel 12 und eine Fernanschlußeinheit 14 enthält, die vom Detektorkopf 10 um eine beträchtliche Strecke entfernt sein kann· Der Detektorkopf 10 weist ein kurzes rohrförmiges Ansatzstück auf, das einen optischen Nippel 16 bildet, der in eine kleine, seinen Abmessungen entsprechende Öffnung in einer Wandung 18 eines Feuerungsraumes von beispielsweise einem Kessel 20 eingepaßt ist. Der Feuerungsraum enthält ferner einen Brenner 22, der eine Flamme 24 erzeugen kann. Der Detektorkopf 10 liefert vorverstärkte, den Flammenschwankungen entsprechende Signale, die über das Kabel 12 zur Anschlußeinheit 14 übertragen werden, wo die vorverstärkten Signale nochmals verstärkt und zur Steuerung und bzw. oder Anzeige des Ein/Aus-Zustands der Flamme 24 digital verarbeitet werden.1 shows a dynamic flame detector arrangement which is responsive to infrared radiation, a detector head 10 designed as a compact unit, an elongated, shielded cable 12 and includes a remote connector unit 14 which may be a considerable distance from the detector head 10 The detector head 10 has a short tubular extension piece on, which forms an optical nipple 16, which in a small, its dimensions corresponding opening in a wall 18 of a furnace of for example a boiler 20 is fitted. The combustion chamber also contains a burner 22 which can generate a flame 24. The detector head 10 supplies pre-amplified, the flame fluctuations corresponding signals which are transmitted via the cable 12 to the connection unit 14, where the preamplified Signals are amplified again and used to control and / or display the on / off state of the flame 24 digitally are processed.
Wie es aus der Fig. 2 hervorgeht, verläuft die Sichtlinie 26 des optischen Systems in dem kurzen rohrförmigen Nippel 16 parallel zum Brenner 22, aber innerhalb des iAiftregisters 28, und durch den Hals 30 des Kessels 20· Die Flamme 24 ist in Blickrichtung der Sichtlinie 26.in einer Verbrennungszone 34 von einer konischen Glocke 32 aus Rauch und Kohlestaub umgeben, wenn der Brenner 22 arbeitet.As can be seen from Fig. 2, the line of sight 26 of the optical system is in the short tubular shape Nipple 16 parallel to burner 22, but within the iAiftregisters 28, and through the neck 30 of the kettle 20 · The Flame 24 is in the viewing direction of line of sight 26 Combustion zone 34 is surrounded by a conical bell 32 of smoke and coal dust when the burner 22 is operating.
Wie man der Fig. 3 entnehmen kann, weist der Detektorkopf 10 einen Kasten auf, der eine infrarotempfindliche Zelle 36 und eine kleine Fe stkörper-Vorverstärker schaltung 38 enthält. Die Zelle 36 ist zusammen mit dem optischen System derart angeordnet, daß sie der Strahlung ausgesetzt ist, die die zu beobachtende Flamme abgibt.. Die Zelle 36 und die Vorverstärkerschaltung 38 formen die Flammenschwankungen, die in der Brennzone auftreten, in ein entsprechendes elektrisches Signal um, das zur Übertragung durchAs can be seen from FIG. 3, the detector head 10 shows a box containing an infrared sensitive cell 36 and a small solid body preamplifier circuit 38 contains. The cell 36 is arranged together with the optical system in such a way that it is exposed to the radiation which emits the flame to be observed. The cell 36 and the preamplifier circuit 38 form the flame fluctuations, that occur in the burn zone into a corresponding electrical signal that is transmitted through
509825/0666509825/0666
das Kabel 12 zur Anschlußeinheit 14 vorverstärkt ist. Das Kabel 12 ist abgeschirmt und enthält zwei isolierte Leiter· Wie man weiter der Fig. 3 entnehmen kann, enthält die um eine Strecke vom Detektorkopf 10 entfernte Anschlußeinheit 14 eine Hauptverstärkerschaltung 40.the cable 12 to the connection unit 14 is preamplified. That Cable 12 is shielded and contains two insulated conductors As can also be seen from FIG. 3, the connection unit which is a distance from the detector head 10 contains 14, a main amplifier circuit 40.
Die Anschlußeinheit 14 macht von integrierten Schaltungen Gebrauch und weist die folgenden vier Hauptteile auf: (1) ein Hauptverstärker- und Filterteil 40, (2) ein Gleichrichterteil 42, (3) ein Signalpegeldetektorteil 44 und (4) ein Zeitverzögerungsteil 46 mit Ausgangssignalschaltungen, deren Ausgangssignale F, F und F1 die Bedeutung Flamme" "keine Flamme^bzw,"Momentane Flamme'haben. Die Schaltung des Teils 40 verstärkt denjenigen Anteil des Signals, der zwischen 45 und 60 Hz liegt und verwirft bis zu einem gewissen Maß alle anderen Frequenzen. Die Schaltung des Teils 42 wandelt das Wechselstroraausgangssignal des Verstärker- und Filterteils 40 in einen proportionalen Gleichstrompegel um. Die Schaltung des Teils 44 vergleicht das Ausgangssignal des gleichrichtenden Teils 42 mit ©inera voreingestellten Grenzwert, um festzustellen^ ob eine 'Flame vorhanden ist oder nicht. Das Ausgangssignal des Pegeldetektorteils 44 wird dem Zeitverzögerungsteil 46 zugeführt, dessen Schaltung eine einstellbare Verzögerung der Flammenausgangssignale F (Flamme) und F (Keine Flamme) vornimmt. Das Flammenausgangssignal Fj ist keiner Verzögerung unterworfen. The terminal unit 14 makes use of integrated circuits and comprises the following four main parts: (1) a main amplifier and filter part 40, (2) a rectifier part 42, (3) a signal level detector part 44 and (4) a time delay part 46 with output signal circuits, their Output signals F, F and F 1 mean flame "no flame" or "momentary flame". The circuit of part 40 amplifies that portion of the signal which lies between 45 and 60 Hz and rejects all others to a certain extent The circuit of section 42 converts the AC output signal of the amplifier and filter section 40 to a proportional DC level. The circuit of section 44 compares the output signal of the rectifying section 42 with a preset limit value to determine whether a flame is present or not The output of the level detector section 44 is fed to the time delay section 46, the circuit of which is a one-time delays the flame output signals F (flame) and F (no flame). The flame output signal Fj is not subject to any delay.
Die in der Fig. 5 dargestellte Frequenzcharakteristik 50 des Hauptverstärker- und Filterteils 40 steigt bei einer Lichtquellenfrequenz von etwa 75 Hz auf ein maximales Ausgangssignal von +2 dB an und fällt dann allmählich ab, wie es gezeigt ist. Das Ausgangssignal ist in dB eingezeichnet, wobei 50 Hz einem Standard von 0 dB zugeordnet sind. Die Hauptbrennzone ist an solchen Frequenzen sehr reich. Die Schwanz- oder Hintergrundflammenfrequenzen liegen demgegenüber außerhalb der Kurve 50. Der optimale Fre-The frequency characteristic 50 of the main amplifier and filter part 40 shown in FIG. 5 increases a light source frequency of about 75 Hz to a maximum output signal of +2 dB and then gradually decreases, as shown. The output signal is shown in dB, with 50 Hz assigned to a standard of 0 dB are. The main burn zone is very rich in such frequencies. The tail or background flame frequencies are on the other hand outside the curve 50. The optimal fre-
509825/0686509825/0686
quenzbereich wird zwischen 45 und 60 Hz gewählt· Frequenzen, die beträchtlich über oder unter diesem Bereich liegen, werden weggeschnitten. Dadurch wird der brauchbare Bereich in den Vorderteil der Kurve 50 gelegt, wodurch unerwünschtes Rauschen wirksam vermieden wird.frequency range is selected between 45 and 60 HzFrequencies, that are considerably above or below this range are cut away. This makes the usable one Area placed in the front part of the curve 50, whereby unwanted noise is effectively avoided.
Aus der Fig. 4 geht hervor, daß die fotosensitive Zelle 36 stiftartige Anschlüsse A, B und C aufweist, die eine schnelle Steckverbindung mit entsprechenden Buchsen zulassen. Die Buchsen sind an die Vorverstärkerschaltung angeschlossen. Die Vorverstärkerschaltung 38 weist eine positive Speisespannungsleitung 52, eine negative Leitung 54 und eine Masseleitung 56 auf. Diese Leitungen sind an entsprechende Leitungen des Kabels 12 über steckbare Stiftbuchsenverbindungen E, J bzw. H angeschlossen, so daß auch an dieser Stelle die Verbindung leicht und schnell vorgenommen oder unterbrochen werden kann. Demzufolge ist es möglich, den gesamten Detektorkopf 10 zum Auswechseln und bzw. oder zur Reparatur am Einsatzort einfach und schnell zu entfernen. Die Zelle 36 formt eine veränderbare Strahlung in einen veränderbaren Widerstand um.From Fig. 4 it can be seen that the photosensitive Cell 36 has pin-like terminals A, B and C that allow a quick plug connection with corresponding sockets. The jacks are on the preamp circuit connected. The preamplifier circuit 38 has a positive supply voltage line 52, a negative line 54 and a ground line 56. These lines are connected to corresponding lines of the cable 12 via plug-in pin socket connections E, J or H are connected, so that the connection can also be made quickly and easily at this point or can be interrupted. As a result, it is possible to replace the entire detector head 10 and or or for repairs on site quickly and easily to remove. The cell 36 converts variable radiation into variable resistance.
Ein Widerstand R5» ein Kondensator C2 und eine Diode D2 sind derart miteinander verbunden, daß sie für zwei Konstantstromquellen eine Konstantspannungsquelle bilden. Der Kondensator C2 dient als Filter für die Konstantspannungsquelle. Ein Widerstand R6 und ein Transistor Q4 stellen zusammen mit der Konstantspannungsquelle eine Konstantstromquelle für die Zelle 36 dar. Ein Widerstand R4, ein Transistor Q5 und ein Widerstand R2 bilden eine an die Leitungen 52 und 54 angeschlossene Reihenschaltung, um zum Vorspannen einer Darlington-Schaltung aus Transistoren Q1 und Q2, die ebenfalls zwischen den Leitungen 52 und 54 liegen, eine Konstantstromquelle zu bilden«, Ein Transistor Q3 und ein Widerstand R3 dienen zur Widerstandsanpassung zwischen der Zellenschaltung (hoher Widerstand) undA resistor R5 »a capacitor C2 and a diode D2 are connected to one another in such a way that they act for two Constant current sources form a constant voltage source. The capacitor C2 serves as a filter for the constant voltage source. A resistor R6 and a transistor Q4 together with the constant voltage source constitute a constant current source for cell 36. Resistor R4, transistor Q5, and resistor R2 form one to the Lines 52 and 54 connected in series to for biasing a Darlington pair of transistors Q1 and Q2 also connected between lines 52 and 54 lie to form a constant current source «, a transistor Q3 and a resistor R3 are used to match the resistance between the cell circuit (high resistance) and
509825/0666509825/0666
den Ausgangstransistorea. (niedriger Widerstand). Ein Kondensator C1 koppelt lediglich die Wechselstromkomponente des Flammensignals zu den Ausgangstransistoren Q1, Q2·the output transistors a. (low resistance). A capacitor C1 only couples the AC component of the flame signal to the output transistors Q1, Q2
Beim Betrieb trifft eine veränderliche Infrarotstrahlung auf die Zelle 36. Der Widerstand der Zelle 36 ändert sich in Abhängigkeit von der Intensität der Infrarotquelle. Der veränderbare Zellwiderstand erzeugt in Verbindung mit dem Konstantstrom an der Klemme A der Zelle 36 eine Spannung· Diese variable Spannung wird über die Schaltung mit dem Transistor Q3, dem Widerstand R3 und dem Kondensator C1 den Ausgangstransistoren Q1, Q2 zugeführt· Die Transistoren Q1 und Q2 formen die variable Spannung in ein variables Stromsignal um, das über das abgeschirmte Kabel 12 einem Hauptverstärkerwiderstand R27 zugeführt wird.In operation, variable infrared radiation strikes cell 36. The resistance of cell 36 changes depending on the intensity of the infrared source. The variable cell resistance generates in connection with the constant current at the terminal A of the cell 36 a voltage · This variable voltage is generated via the circuit comprising the transistor Q3, the resistor R3 and the Capacitor C1 fed to output transistors Q1, Q2 The transistors Q1 and Q2 convert the variable voltage into a variable current signal, which is transmitted via the shielded Cable 12 is fed to a main amplifier resistor R27.
Die Anschlußeinheit 14 empfängt das Ausgangssignal des Kabels 12 über schnell trennbare Stiftbuchsenverbindungen oder Anschlüsse G und I9 die am Einsatzort ein leichtes Auswechseln der Einheit 14 zulassen· Die Hauptverstärkerschaltung weist eine positive Spannungsleitung 58 auf, die an die positive Anschlußklemme 60 einer einseitigen Gleichstromquelle von 12 ¥ angeschlossen ist· Ein Widerstand RI5 und eine Diode D22 sind in Reihe zwischen die positive. Spannungsleitung 58 und eine Masseleitung 62 geschaltet. In der Masseleitung 62 liegt der Widerstand R27, um für den Operationsverstärker eine Bezugsspannung vorzusehen, da der Verstärker an der einseitigen Speisespannung (+12 V) arbeitet.The connection unit 14 receives the output signal of the cable 12 via quickly disconnectable pin socket connections or connections G and I 9 which allow easy replacement of the unit 14 at the point of use.The main amplifier circuit has a positive voltage line 58 which is connected to the positive terminal 60 of a unilateral DC power source of 12 ¥ is connected · A resistor RI5 and a diode D22 are in series between the positive ones. Voltage line 58 and a ground line 62 are connected. Resistor R27 is connected to ground line 62 in order to provide a reference voltage for the operational amplifier, since the amplifier operates on the one-sided supply voltage (+12 V).
Ein Kondensator C10 bildet für eine erste Verstärkerstufe 64 des empfangenen Signals ein© Wechselstrorakopplung. Unerwünscht hohe Frequenzen werden über einen Kon- ■ densator C9, der- d©m Widerstand R27 parallelgesclialtet ist, zur Masse abgeleitete Die erste Stufe 64 der Signalverstärkerschaltung enthält einen Widerstand. R19, eine in-A capacitor C10 forms for a first amplifier stage 64 of the received signal © AC coupling. Unwanted high frequencies are generated through a ■ capacitor C9, the resistor R27 clialtet in parallel The first stage 64 of the signal amplifier circuit is derived to ground contains a resistor. R19, an in-
509825/0686509825/0686
> ■■ 245H49> ■■ 245H49
tegrierte Schaltung IC2, einen Widerstand R28, einen Kondensator C13, einen Widerstand R22, einen einstellbaren Widerstand R11 und einen Kondensator C12. Der Spannungsgewinn der ersten Verstärkungsstufe 64 kann durch Einstellen des Widerstands R11 verändert werden. Eine Hauptfrequenzfilterschaltung 66 enthält einen Kondensator C5, einen Widerstand R17, einen Widerstand R16, einen Widerstand R14, einen Kondensator C3, einen Kondensator C6, eine integrierte Schaltung IC3» einen Kondensator C7, einen Widerstand R18, einen Widerstand R33 und einen Kondensator C44. Die Frequenzfilterschaltung 66 dämpft die hohen und niedrigen Frequenzen des Flammensignals, vorzugsweise über und unter einem ausgewählten Bereich von 45 bis 60 Hz.integrated circuit IC2, a resistor R28, a capacitor C13, a resistor R22, an adjustable resistor R11 and a capacitor C12. The voltage gain of the first gain stage 64 can be adjusted by adjusting of resistor R11 can be changed. A main frequency filter circuit 66 includes a capacitor C5, a resistor R17, a resistor R16, a resistor R14, a capacitor C3, a capacitor C6, an integrated circuit IC3 »a capacitor C7, a resistor R18, a resistor R33 and a capacitor C44. The frequency filter circuit 66 attenuates the high and low frequencies of the flame signal, preferably above and below a selected range of 45 to 60 Hz.
Weiterhin ist in der Einheit 14 eine Halbweggleichrichter-Integrator- und Filterschaltung 68 vorgesehen, die eine integrierte Schaltung IC4, eine Diode D33» eine Diode D4, einen Widerstand R21f einen Kondensator C8, eine Diode D5, einen Widerstand R222, einen Kondensator C111 und einen Widerstand R13 enthält. Die Schaltung 68 dient zur Gleichrichtung des gefilterten Flammensignals und liefert an die Basis eines Transistors Q22 eine Gleichspannung. It is further provided in the unit 14 a Halbweggleichrichter-integrator and filter circuit 68, an integrated circuit IC4, a diode D33 ", a diode D4, a resistor R21 for a capacitor C8, a diode D5, a resistor R222, a capacitor C111 and includes a resistor R13. The circuit 68 serves to rectify the filtered flame signal and provides a DC voltage to the base of a transistor Q22.
Der Transistor 022 und ein Widerstand R22 sind als Emitterfolgerschaltung 70 geschaltet, die zwischen der Gleichrichterintegratorschaltung 68 und einer integrierten Vergleicherschaltung 71 sowie Anschlüssen zu einem Meßgerät M eine Entkopplung vornimmt.The transistor 022 and a resistor R22 are connected as an emitter follower circuit 70 which is connected between the Rectifier integrator circuit 68 and an integrated comparator circuit 71 as well as connections to a measuring device M decoupling.
Zur Hintergrundspannungserzeugung ist eine Spannungsteilerschaltung 72 mit einem Widerstand R8, einem einstellbaren Widerstand R10 und einem Widerstand R9 vorgesehen. Die gewünschte Hintergrundeinstellung wird durch Einstellen des Widerstands R10 erreicht.A voltage divider circuit is used to generate the background voltage 72 with a resistor R8, an adjustable resistor R10 and a resistor R9 are provided. The desired background setting is achieved by adjusting resistor R10.
509825/0666509825/0666
Die Vergleicherschaltung 71 enthält eine integrierte Schaltung IC5, einen Widerstand R25 und einen Widerstand R12. Die Vergleicherschaltung 71 dient zum Vergleich des Gleichstromflammensignals mit dem Hintergrundsignal und erzeugt für eine Schaltung 79 ein geeignetes Ausgangssignal. Steckstifte 76 und 78 dienen zum schnellen Trennen des Meßgeräts M von der Einheit 14, um ein schnelles Auswechseln zum Eichen und bzw· oder Reparieren zu ermöglichen·The comparator circuit 71 includes an integrated circuit IC5, a resistor R25 and a resistor R12. The comparator circuit 71 is used for comparison of the direct current flame signal with the background signal and generates a suitable output signal for a circuit 79. Plug pins 76 and 78 are used to quickly disconnect the measuring device M from the unit 14 for quick replacement for calibration and / or repair
Bei der Schaltung 79 handelt es sich um eine integrierte Schaltung IC1, die für die folgenden Schaltungen einschließlich einer Zeitverzögerungs schaltung 80 als Treiberstufe dient. Die Schaltung 80 umfaßt zusätzlich zu der integrierten Schaltung 79 eine Diode D11, einen Widerstand R7, einen einstellbaren Widerstand R66, einen Widerstand R55, einen Kondensator C11, einen Transistor Q11 und einen Widerstand R44. Schaltungen 82, 84 und 86 sind als integrierte Schaltungen IC1 ausgebildet und weisen drei Flammensignalausgarigsschaltungen 88, 90 und 92 für das Signal F und das Signal f mit Verzögerung und für das Signal F-j. ohne Verzögerung auf·The circuit 79 is an integrated circuit IC1 which serves as a driver stage for the following circuits including a time delay circuit 80. The circuit 80 comprises, in addition to the integrated circuit 79, a diode D11, a resistor R7, an adjustable resistor R66, a resistor R55, a capacitor C11, a transistor Q11 and a resistor R44. Circuits 82, 84 and 86 are designed as integrated circuits IC1 and have three flame signal compensation circuits 88, 90 and 92 for the signal F and the signal f with delay and for the signal Fj. without delay on
Der durch den Widerstand R27 v@a der Vorverstärkerschaltung 38 getriebene variable Strom erzeugt am Widerstand R27 eine entsprechende variable Spannung, die über den Kondensator C10 der ersten Verstärkungsstufe 64 zugeführt wird. Das verstärkte Wechselstromsignal gelangt dann zu dem Filterteil 66, Das gefilterte Signal wird dem Halbweggleichrichter- und Integratorteil 68 zugeführt· Das sich ergebende Wechselstromsignal wird in der Vergleicherstufe mit dem Hintergrundsignal verglichen und dann von der Digitalschaltung 79» der Zeitverzögerungs schaltung 80 und den Digitalschaltungen 82g 84 und 86 automatisch verarbeitet·The variable current driven through the resistor R27 v @ a of the preamplifier circuit 38 generates a corresponding variable voltage at the resistor R27, which voltage is fed to the first amplification stage 64 via the capacitor C10. The amplified AC signal then goes to the filter section 66, the filtered signal is fed to the half-wave rectifier and integrator section 68. The resulting AC signal is compared in the comparator stage with the background signal and then from the digital circuit 79 »the time delay circuit 80 and the digital circuits 82 g 84 and 86 processed automatically
Wie es aus der Figs 5 hervorgeht^ dient das Hauptfilterteil 66 nach der Fig. 4 zum Dämpfen der hohen undAs seen from Figure 5 seen s ^ the main filter part 66 is as shown in FIG. 4, the high buffering and
•509825/0668• 509825/0668
245U49245U49
niedrigen Frequenzen oberhalb von 60 Hz und unterhalb von 45 Hz der Frequenzcharakteristik 50 der Infrarotzelle 36, und der Vorverstärker 38 sowie der Hauptverstärker 64 dienen zum Erzielen von optimalen Ergebnissen. Da der beste Frequenzbereich zwischen 45 und 60 Hz liegt, wird der Vorderabschnitt der Frequenzcharakteristik 50 verwendet. Die beträchtlich über 60 Hz liegenden Frequenzen werden weggeschnitten, um Rauschstörungen zu vermeiden.low frequencies above 60 Hz and below 45 Hz of the frequency characteristic 50 of the infrared cell 36, and the preamplifier 38 and the main amplifier 64 are used to achieve optimal results. Since the best frequency range is between 45 and 60 Hz, the front section will be the frequency characteristic 50 is used. The frequencies well above 60 Hz are cut away, to avoid noise interference.
Nach der Fig. 6 wird der nach der Erfindung ausgebildete Detektorkopf 10 in einem gasgefeuerten Ofen 21 benutzt, der einen mit Gas beschickten Hauptbrenner 23 und eine mit öl gespeiste Flammenzündeinrichtung 25 aufweist. Der Brenner 23 und die Zündeinrichtung 25 erstrecken sich durch Öffnungen in einer Ofenwand 19. Der optische Nippel 16 des Detektorkopfes 10 ist ebenfalls in einer Öffnung der Ofenwand eingesetzt. Die Sichtlinie 17 des Fühlers blickt in diesem Fall sowohl auf die Zone einer Gasflamme 29 als auch auf die Zone einer Ölflamme 27 der Zündeinrichtung. Der Infrarotdetektor ist in der Lage, die ölgefeuerte Zündflamme von der gasgefeuerten Flamme zu unterscheiden. Man kann daher feststellen, ob die ölgefeuerte Zündeinrichtung in Betrieb ist. Dies ist mit üblichen Ültraviolett-Flammendetektoren nicht möglich.According to FIG. 6, the detector head 10 designed according to the invention is used in a gas-fired furnace 21, which has a main burner 23 charged with gas and a flame ignition device 25 fed with oil. The burner 23 and the ignition device 25 extend through openings in a furnace wall 19. The optical nipple 16 of the detector head 10 is also inserted in an opening in the furnace wall. The line of sight 17 of the probe in this case looks both at the zone of a gas flame 29 as well as the zone of an oil flame 27 of the ignition device. The infrared detector is capable of detecting the oil fired To distinguish pilot flame from gas-fired flame. One can therefore determine whether the oil-fired Ignition device is in operation. This is not possible with conventional ultraviolet flame detectors.
Die Erfindung ist auch auf kohlen- und ölgefeuerte Kessel anwendbar. Sie wird insbesondere mit großem Vorteil bei kohlegefeuerten Kesseln eingesetzt, da die Verwendung von Infrarotstrahlung eine von den allein erfolgreichen Möglichkeiten ist, eine Flammenerkennung in einem kohlegefeuerten Kessel vorzunehmen. In einem kohlegefeuerten Ofen treten nämlich Rauch und Staub auf, so daß es sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich ist, das Vorhandensein oder NichtVorhandensein der Flamme mit anderen Erkennungsmethoden festzustellen. Bisher war es zur Flammenfeststellung üblich, einen Ultraviolettfühler zu verwenden, für den man ein verhältnismäßig langes Rohr brauchte, das sichThe invention is also applicable to coal and oil fired boilers. In particular, it will be of great benefit used in coal-fired boilers as the use of infrared radiation is one of the only successful ones One possibility is to carry out flame detection in a coal-fired boiler. In a coal-fired In fact, smoke and dust occur in ovens, so that it is very difficult, if not impossible, to find them or the absence of the flame to be determined using other detection methods. So far it was for flame detection It was common to use an ultraviolet probe, which required a relatively long pipe that was
509825/066 6509825/066 6
in den Ofen erstreckte® Dieses Rohr führte bis dicht zu der Flamme und war dah^r thermischen Einflüssen ausgesetzt, die sehr schnell zu einer Ungenauigkeit des optischen Systems führten, Darüberhinaus wurde das zum geeigneten Betrieb eines Ultraviolettdetektors notwendige Ultraviolettlicht durch den im Ofen vorhandenen Rauch und Kohlenstaub abgedeckt. Beim Erfindungsgegenstand treten diese Probleme nicht auf, da zum einen Infrarotstrahlung verwendet wird und zum anderen der Detektorkopf bündig mit der Ofenwand abschließt.extended into the furnace.This pipe led right up to the flame and was therefore exposed to thermal influences, which very quickly leads to an inaccuracy of the optical In addition, the ultraviolet light necessary for the proper operation of an ultraviolet detector was caused by the smoke present in the furnace and Coal dust covered. These problems do not arise with the subject matter of the invention, since, on the one hand, infrared radiation and on the other hand the detector head is flush with the furnace wall.
Die Erfindung ist somit in einer dynamischen Infrarot-Flammendetektoranordnung mit einem kompakten Signalgeberkopf zu sehen, der in einer kleinen öffnung in der Wandung eines Feuerungsraumes angeordnet ist, der mit Fossilienbrennstoff gefeuert wird. Der Signalgeberkopf enthält eine Festkörper-Vorverstärkerschaltung und einen Infrarotfühler, der auf die Brennzone fokussiert ist, um Flammenschwankungen abzutasten und in entsprechend vorverstärkte Signalstromschwankungen umzuformen, die dann über ein abgeschirmtes Kabel zu einer entfernt angeordneten Signalempfängeranschlußeinheit mit einer transistorisierten Hauptverstärkerfilter- und Gleichriehterschaltung übertragen werden. Die Signalempfängeranschlußeinheit ist in der Lage, die Flammenschwankungen von der Hintergrundstrahlung zu unterscheiden. Der Hauptverstärkerfilter- und Gleichrichterschaltung werden eine integrierte Steuerschaltung zugeordnet, die die SignalSchwankungen digital verarbeitet und automatisch Flammenindikatoren und bzw. oder Alarmeinrichtungen ansteuert, und zwar in Abhängigkeit von dem Zustand in der Flammenverbrennungszone.The invention is thus to be seen in a dynamic infrared flame detector arrangement with a compact signal transmitter head which is arranged in a small opening in the wall of a furnace that is fired with fossil fuel. The signal transmitter head contains a solid-state preamplifier circuit and an infrared sensor which is focused on the burning zone in order to scan flame fluctuations and convert them into correspondingly preamplified signal current fluctuations, which are then transmitted via a shielded cable to a remote signal receiver connection unit with a transistorized main amplifier filter and rectifier circuit. The signal receiver connection unit is able to distinguish the flame fluctuations from the background radiation. The main amplifier filter and rectifier circuit are assigned an integrated control circuit which digitally processes the signal fluctuations and automatically controls flame indicators and / or alarm devices, depending on the state in the flame combustion zone.
50 9 825/066650 9 825/0666
Claims (1)
dadurch gekennzeichnet, daß der optische Nippel (16) des Infrarotfühlers außerhalb der Verbrennungszone angeordnet ist, um die Signalgebereinheit gegenüber Schäden durch die Intensität der Flamme des Brenners wirksam zu schützen, und daß die klein ausgebildete Vorverstärkerschaltung (38) transistorisiert ist und zur Umformung der von der Verbrennungszone ausgehendem Infrarotstrahlung eine fotosensitive Zelle (36),die einen den Infrarotschwankungen entsprechenden variablen Widerstand aufweist, eine Konstantspannungsquelle (R5, C2, D2) und eine mit der Zelle (36) verbundene Konstantstromquelle (R6, Q4) enthält, wobei sich der Widerstand der Zelle bei auftreffender va-2 · Flame detector according to claim 1, for use in a coal-fired plant in which smoke and coal dust occur in the combustion zone,
characterized in that the optical nipple (16) of the infrared sensor is arranged outside the combustion zone in order to effectively protect the signal transmitter unit from damage by the intensity of the flame of the burner, and in that the small preamplifier circuit (38) is transistorized and for converting the from the infrared radiation emanating from the combustion zone, a photosensitive cell (36) which has a variable resistance corresponding to the infrared fluctuations, a constant voltage source (R5, C2, D2) and a constant current source (R6, Q4) connected to the cell (36), the resistance being of the cell when the va-
dadurch gekennzeichnet, daß vier Hauptteile aus einem Verstärker und Filter (40), aus einem Gleichrichter (42), aus einem Signalpegeldetektor (44) und aus einer Zeitverzögerung (46) vorgesehen sind, daß das erste Teil Schaltungsmittel enthält, die lediglich denjenigen Frequenzanteil des vorverstärkten Signals verstärken, der zwischen 45 und 60 Hz fällt, und die16. Dynamic infrared flame detector for receiving pre-amplified signals generated by infrared radiation via a shielded cable from a remote infrared detector head with an optical nipple, which is fastened in a small opening in the wall of the furnace chamber of a boiler,
characterized in that four main parts are provided from an amplifier and filter (40), from a rectifier (42), from a signal level detector (44) and from a time delay (46) that the first part contains circuit means which only contain that frequency component of the amplify preamplified signal that falls between 45 and 60 Hz, and the
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US425039A US3903418A (en) | 1973-12-14 | 1973-12-14 | Infrared dynamic flame detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2451449A1 true DE2451449A1 (en) | 1975-06-19 |
DE2451449C2 DE2451449C2 (en) | 1987-01-29 |
Family
ID=23684890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742451449 Granted DE2451449A1 (en) | 1973-12-14 | 1974-10-30 | DYNAMIC INFRARED FLAME DETECTOR |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3903418A (en) |
JP (2) | JPS5093491A (en) |
BR (1) | BR7409888A (en) |
CA (1) | CA1043445A (en) |
DE (1) | DE2451449A1 (en) |
EG (1) | EG11816A (en) |
ES (1) | ES431404A1 (en) |
FR (1) | FR2254756B1 (en) |
GB (1) | GB1496666A (en) |
IT (1) | IT1025259B (en) |
NL (1) | NL7414566A (en) |
ZA (1) | ZA746673B (en) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5241530U (en) * | 1975-09-18 | 1977-03-24 | ||
JPS5934252B2 (en) * | 1976-10-02 | 1984-08-21 | 国際技術開発株式会社 | flame detector |
JPS586995B2 (en) * | 1977-02-15 | 1983-02-07 | 国際技術開発株式会社 | Flame detection method |
JPS586996B2 (en) * | 1977-02-15 | 1983-02-07 | 国際技術開発株式会社 | Flame detection method |
US4257759A (en) * | 1979-03-15 | 1981-03-24 | Honeywell Inc. | Fuel burner primary control means |
US4235587A (en) * | 1979-04-09 | 1980-11-25 | Honeywell Inc. | Flame responsive control circuit |
JPS61205725A (en) * | 1985-03-07 | 1986-09-11 | Kawasaki Steel Corp | Flame supervising device |
GB9007448D0 (en) * | 1990-04-03 | 1990-05-30 | Credfeld Camtorc Ltd | Burner control |
US5227639A (en) * | 1991-12-16 | 1993-07-13 | Honeywell Inc. | Infrared-based sensing circuit providing an output simulating the output of a flame rod sensor |
US5632614A (en) * | 1995-07-07 | 1997-05-27 | Atwood Industries , Inc. | Gas fired appliance igntion and combustion monitoring system |
US6389330B1 (en) | 1997-12-18 | 2002-05-14 | Reuter-Stokes, Inc. | Combustion diagnostics method and system |
DE19908945C1 (en) * | 1999-03-02 | 2000-11-02 | Satronic Ag Dielsdorf | Device for flame monitoring in oil burners with adaptive properties |
US6556141B2 (en) * | 2001-05-14 | 2003-04-29 | PIA Procédé Industriel Automatisé Inc. | Apparatus and method for detecting the presence of a burner flame |
CN100487313C (en) * | 2007-04-18 | 2009-05-13 | 刘飞 | Monitoring device for flame combustion situation |
CN108896508A (en) * | 2018-05-16 | 2018-11-27 | 北京遥感设备研究所 | A kind of infrared trigger for fireworks and firecrackers monitoring |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB781740A (en) * | 1955-09-15 | 1957-08-21 | Specialties Dev Corp | Apparatus for and method of detecting flame |
US3465149A (en) * | 1966-07-11 | 1969-09-02 | North American Rockwell | Thermal detection system |
DE1917885A1 (en) * | 1968-04-08 | 1969-11-06 | Martonair Ltd | Fluid operated device with movable piston |
DE1451610B2 (en) * | 1964-11-02 | 1970-12-03 | Heinrich Koppers Gmbh, 4300 Essen | Device for igniting and monitoring the flames of a pilot burner and a main burner |
DE2230343A1 (en) * | 1971-06-21 | 1972-12-28 | Electronics Corp America | Combustion monitoring device |
US3742474A (en) * | 1971-03-04 | 1973-06-26 | Cerberus Ag | Flame detector |
DE2314185A1 (en) * | 1972-03-25 | 1973-10-04 | Lucas Aerospace Ltd | FLAME MONITORING CIRCUIT FOR GAS TURBINES |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3108773A (en) * | 1960-05-16 | 1963-10-29 | Servo Corp Of America | Hotbox detector |
JPS437746Y1 (en) * | 1965-12-18 | 1968-04-06 | ||
US3742231A (en) * | 1971-01-07 | 1973-06-26 | Barnes Eng Co | Thermistor bolometer having a built-in source |
JPS549336B2 (en) * | 1972-03-01 | 1979-04-24 |
-
1973
- 1973-12-14 US US425039A patent/US3903418A/en not_active Expired - Lifetime
-
1974
- 1974-09-27 CA CA210,218A patent/CA1043445A/en not_active Expired
- 1974-10-18 IT IT28867/74A patent/IT1025259B/en active
- 1974-10-21 ZA ZA00746673A patent/ZA746673B/en unknown
- 1974-10-26 ES ES431404A patent/ES431404A1/en not_active Expired
- 1974-10-30 DE DE19742451449 patent/DE2451449A1/en active Granted
- 1974-11-05 JP JP49127446A patent/JPS5093491A/ja active Pending
- 1974-11-08 NL NL7414566A patent/NL7414566A/en not_active Application Discontinuation
- 1974-11-20 FR FR7438185A patent/FR2254756B1/fr not_active Expired
- 1974-11-26 BR BR9888/74A patent/BR7409888A/en unknown
- 1974-12-13 GB GB53987/74A patent/GB1496666A/en not_active Expired
- 1974-12-14 EG EG555/74A patent/EG11816A/en active
-
1980
- 1980-08-14 JP JP1980114562U patent/JPS5652148U/ja active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB781740A (en) * | 1955-09-15 | 1957-08-21 | Specialties Dev Corp | Apparatus for and method of detecting flame |
DE1451610B2 (en) * | 1964-11-02 | 1970-12-03 | Heinrich Koppers Gmbh, 4300 Essen | Device for igniting and monitoring the flames of a pilot burner and a main burner |
US3465149A (en) * | 1966-07-11 | 1969-09-02 | North American Rockwell | Thermal detection system |
DE1917885A1 (en) * | 1968-04-08 | 1969-11-06 | Martonair Ltd | Fluid operated device with movable piston |
US3742474A (en) * | 1971-03-04 | 1973-06-26 | Cerberus Ag | Flame detector |
DE2230343A1 (en) * | 1971-06-21 | 1972-12-28 | Electronics Corp America | Combustion monitoring device |
DE2314185A1 (en) * | 1972-03-25 | 1973-10-04 | Lucas Aerospace Ltd | FLAME MONITORING CIRCUIT FOR GAS TURBINES |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3903418A (en) | 1975-09-02 |
ES431404A1 (en) | 1977-01-16 |
FR2254756A1 (en) | 1975-07-11 |
JPS5093491A (en) | 1975-07-25 |
GB1496666A (en) | 1977-12-30 |
CA1043445A (en) | 1978-11-28 |
IT1025259B (en) | 1978-08-10 |
JPS5652148U (en) | 1981-05-08 |
AU7437474A (en) | 1976-04-29 |
BR7409888A (en) | 1976-05-25 |
ZA746673B (en) | 1975-11-26 |
NL7414566A (en) | 1975-06-17 |
EG11816A (en) | 1977-12-31 |
DE2451449C2 (en) | 1987-01-29 |
FR2254756B1 (en) | 1980-04-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2451449A1 (en) | DYNAMIC INFRARED FLAME DETECTOR | |
EP0953805B1 (en) | Flame monitor | |
US4039844A (en) | Flame monitoring system | |
DE4433425A1 (en) | Control appts. for adjusting gas to air mixture in gas burner esp. gas torch burner | |
DE102019101329A1 (en) | Method and device for controlling the mixing ratio of combustion air and fuel gas in a combustion process | |
DE2611763C2 (en) | Flame supervision circuit | |
EP3663648A1 (en) | Method and device for regulating the mixing ratio of combustion air and combustion gas in a combustion process | |
DE3137670A1 (en) | "BURN CONTROL CIRCUIT" | |
DE2413482A1 (en) | DEVICE FOR MONITORING THE FLAMES FROM BURNERS | |
US3902841A (en) | Infrared dynamic flame detector | |
DE2403320A1 (en) | ACOUSTIC FLAME DETECTORS FOR STEAM GENERATORS | |
DE102005008893A1 (en) | Method for increasing of drum throughput in rotary kilns entails recording by optical measurements combustion progress and referred to as control variable for regulating of combustion conditions in rotary kiln and afterburner | |
EP1309821B1 (en) | Regulation method for gas burners | |
DD299137A7 (en) | FUTURE AND MONITORING DEVICE FOR BURNERS | |
DE4025808A1 (en) | Producer gas reactor monitoring for partial fuel oxidn. - involves photoelectric conversion of four portions of flame spectrum with equal information contents for process control | |
EP2136140A1 (en) | Burner head for hand- or machine-operated burner devices | |
DE2326067C3 (en) | Device for monitoring a flame in a multiple flame burner | |
EP2105669B1 (en) | Flame monitoring and evaluation device | |
DE19632983A1 (en) | Control system especially for forced draught gas fired burner | |
DE19631821A1 (en) | Gas burner operating method for gas heater | |
DE3108409C2 (en) | Flame guard | |
DE4228948A1 (en) | Monitoring gas burner flame - converting pressure wave characteristic of flame into corresp. electrical signal | |
DE3331478A1 (en) | Process and apparatus for the optical monitoring of flames | |
DE69810072T3 (en) | Flame detection device and method | |
EP0479009B1 (en) | Temperature sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |