DE543143C

DE543143C - Mechanical monitoring device for combustion systems, especially those for liquid or gaseous fuels

Info

Publication number: DE543143C
Application number: DEW78259D
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Electric and Manufacturing Co
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1927-01-29
Filing date: 1928-01-21
Publication date: 1932-02-02

Description

Mechanische Überwachungseinrichtung für Feuerungsanlageni insbesondere solche für flüssige oder gasförmige Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf unter Verwendung von Elektronenröhren mit Steuergitter arbeitende Überwachungseinrichtungen für Feuerungsanlagen, insbesondere solche für flüssige oder gasförmige Brennstoffe.Mechanical monitoring device for combustion systems, in particular those for liquid or gaseous fuels The invention relates to under Use of monitoring devices working with electronic tubes with a control grid for firing systems, especially those for liquid or gaseous fuels.

Es ist bekannt, daß die Zusammensetzung eines Gases zwischen zwei Elektroden das elektrische Feld zwischen den beiden Elektroden bzw. die zwischen ihnen übergehende Gasentladung beeinflußt. Man hat diese Erscheinung dazu benutzt, um gasförmige Verunreinigungen in einem Gase zu ermitteln oder die Anwesenheit brennbaren Gases in Luft o. dgl. festzustellen.It is known that the composition of a gas is between two Electrodes the electric field between the two electrodes or between affects them passing gas discharge. This phenomenon was used to to determine gaseous impurities in a gas or the presence of flammable Gas in air or the like. Determine.

Um diese Erscheinung für die Regelung der Verbrennung in einer Feuerungsanlage nutzbar zu machen, ist gemäß der Erfindung in dem Stromkreis einer Elektronenröhre, gegebenenfalls in Reihe mit einer besonderen Spannungsquelle, ein Spalt vorgesehen, der derart in bezug auf den verbrennenden Brennstoff angeordnet ist, daß er in Abhängigkeit von der Verbrennung mehr oder weniger ionisiert wird und dadurch die Spannung an der Steuerelektrode und in Abhängigkeit hiervon den Hauptstromkreis der Elektronenröhre beeinflußt. Dieser Hauptstromkreis wirkt steuernd auf das Brennstoffventil ein. Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise in Anwendung bei einer als Sicherheitseinrichtung ausgebildeten Überwachungseinrichtung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Sicherheitseinrichtung in Verbindung mit einer Feuerungsanlage für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, Abb.2 eine andere Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung.To this phenomenon for the regulation of the combustion in a combustion plant to make usable, is according to the invention in the circuit of an electron tube, if necessary in series with a special voltage source, a gap is provided, which is so arranged with respect to the burning fuel that it is dependent is more or less ionized by the combustion and this increases the voltage the control electrode and, depending on this, the main circuit of the electron tube influenced. This main circuit has a controlling effect on the fuel valve. The subject of the invention is shown in the drawing, for example, in application to a designed as a safety device monitoring device shown, and Fig. i shows the safety device in connection with a combustion system for liquid or gaseous fuels, Fig.2 another embodiment of the Security device.

Die Feuerungsanlage i ist mit einer Speiseleitung 2 für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff und mehreren Brennern 3 ausgestattet. Die Brennstoffzuleitung speist auch eine Zündflamme 4, die dauernd brennt.The combustion system i has a feed line 2 for liquid or gaseous fuel and several burners 3 equipped. The fuel supply line also feeds a pilot flame 4, which burns continuously.

Von dem Steuergitter einer Glimmröhre, die aus einem mit verdünnten Gasen gefüllten Gefäß 5, das eine Kathode 6, eine Anode 7 und ein Gitter 8 enthält, besteht, geht ein Leiter g durch eine Isolierbuchse ii in der Ofenwandung 12 hindurch und endet an der Stelle, an der sich normalerweise das obere Ende der Zündflamme ¢ befindet.From the control grid of a glow tube, which from a diluted with Gas-filled vessel 5, which contains a cathode 6, an anode 7 and a grid 8, exists, a conductor g goes through an insulating sleeve ii in the furnace wall 12 and ends at the point where the upper end of the pilot light is normally located ¢ is located.

Ein Leiter "i3, der mit der Anode 7 der Glimmröhre verbunden ist, geht durch eine isolierende Buchse 14 in der Ofenwandung und ragt in den unteren Teil des Raumes, den normal die Zündflamme 4 einnimmt. Statt in die Flamme zu ragen, kann der Leiter 13 mit der Brennstoffzufuhrleitung 2 verbunden werden. Die Teile der Leiter g und 13, die in die Zündflamme ragen, werden vorzugsweise aus einer nicht oxydierenden Legierung, z. B. einer Chromnickellegierung o. dgl., gefertigt, und es ist wesentlich, daß die Isolierbuchse =i aus einem Stoff gefertigt ist, dessen Oberfläche eine hohe Isolationsfähigkeit besitzt.A conductor "i3, which is connected to the anode 7 of the glow tube, goes through an insulating bushing 14 in the furnace wall and protrudes into the lower one Part of the space that the pilot flame 4 normally occupies. Instead of in To protrude the flame, the conductor 13 can be connected to the fuel supply line 2 will. The parts of the conductors g and 13 which protrude into the pilot flame are preferred made of a non-oxidizing alloy, e.g. B. a chromium-nickel alloy or the like, made, and it is essential that the insulating sleeve = i made of a fabric is, the surface of which has a high insulating capacity.

Wenn eine Wechselspannung zwischen Anode und Kathode der Vorrichtung liegt, so wird kein Strom zwischen beiden fließen, falls das Gitter gut isoliert ist. Wenn aber ein Gitterableitungsweg geschaffen wird, dann wird in der Röhre eine Entladung einsetzen und ein sehr beträchtlicher gleichgerichteter Strom in dem zwischen Anode und Kathode liegenden Stromkreise fließen.When there is an alternating voltage between the anode and cathode of the device no current will flow between the two if the grid is well insulated is. But if a grid drainage path is created, then there will be one in the tube Insert discharge and a very considerable rectified current in the between Anode and cathode electrical circuits flow.

In diesem Kreis liegt die Wicklung 15 eines Elektromagneten, ein Widerstand 16 und die Sekundärwicklung 17 eines Transformators 18, dessen Primärwicklung =g an einer Quelle 2i für Wechselstrom üblicher Frequenz liegt.In this circle is the winding 15 of an electromagnet, a resistor 16 and the secondary winding 17 of a transformer 18, the primary winding of which = g is at a source 2i for alternating current of usual frequency.

Ein Kern 22 aus magnetisierbarem Stoff arbeitet mit der Wicklung 15 zusammen. Dieser hängt an einem Hebel 23, der mit dem Regelhahn 24 in der Brennstoffzuführungsleitung 2 verbunden ist. Am anderen Ende des Hebels hängt ein Gegengewicht 25.A core 22 made of magnetizable material works together with the winding 15. This hangs on a lever 23 which is connected to the control valve 24 in the fuel supply line 2. A counterweight 25 hangs at the other end of the lever.

Sobald die Zündflamme brennt und mittels des Transformators 18 eine Spannung zwischen Kathode 6 und Anode 7 der Glimmröhre gelegt ist, wird eine Glimmentladung in der Röhre so lange aufrechterhalten werden, wie eine leitende Verbindung zwischen Gitter . und Anode vorhanden ist, welche eine Aufladung des Gitters gegenüber der Anode verhindert. Schon die geringe Leitfähigkeit, die durch die Flamme 4 zwischen den Enden der Leiter g und 13 verursacht wird, genügt, um die Ansammlung einer sperrenden Ladung auf dem Gitter 8 der Röhre zu verhüten.As soon as the pilot flame is burning and by means of the transformer 18 a Voltage is applied between the cathode 6 and anode 7 of the glow tube, a glow discharge occurs can be maintained in the tube as long as there is a conductive connection between Grid. and anode is present, which charges the grid with respect to the Anode prevented. Even the low conductivity caused by the flame 4 between the ends of the conductors g and 13 is enough to cause the accumulation of a blocking To prevent charge on the grid 8 of the tube.

Der Widerstand 16 ist so gewählt, daß bei brennender Zündflamme durch die Wicklung 15 des Elektromagneten ein Strom solcher Stärke fließt, der gerade ausreicht, den Magnetkern 22 in der dargestellten Lage zu halten, wenn er einmal von Hand in diese Lage gebracht ist. Um die Feuerungsanlage in Betrieb zu setzen, muß der Kern 22 unter Anheben des Gewichtes 25 niedergedrückt werden, wodurch der Hahn in der Brennstoffzuführungsleitung geöffnet und die Zündung des Brennstoffes ermöglicht wird, der aus den Brennern 3 ausströmt.The resistor 16 is chosen so that when the pilot flame burns through the winding 15 of the electromagnet flows a current of such strength that just sufficient to hold the magnetic core 22 in the position shown once it is brought into this position by hand. To put the combustion system into operation, the core 22 must be depressed while lifting the weight 25, whereby the The cock in the fuel supply line is opened and the fuel is ignited is made possible, which flows out of the burners 3.

Wenn die Zündflamme durch Versagen der Brennstoffzufuhr oder aus einem sonstigen Grunde erlischt, so wird der zwischen den Enden der Leiter g und 13 liegende Raum nicht länger ionisiert, und das Gitter 8 lädt sich derart negativ auf, daß die Entladung in der Röhre 5 aussetzt und damit die Wicklung des Elektromagneten stromlos wird, so daß das Gewicht 25 niedergeht und den Absperrhahn schließt.If the pilot flame is due to failure of the fuel supply or from a any other reason extinguishes, the one between the ends of the conductors g and 13 becomes Space no longer ionizes, and the grid 8 is charged so negatively that the discharge in the tube 5 stops and with it the winding of the electromagnet is de-energized, so that the weight 25 goes down and closes the stopcock.

Die Empfindlichkeit der Glimmentladung läßt sich durch Veränderung der zwischen Anode und Kathode angelegten Spannung verändern.The sensitivity of the glow discharge can be changed by changing it change the voltage applied between anode and cathode.

Beim Erfindungsgegenstand wird zwar zweckmäßig eine gittergesteuerte Glimmentladungsröhre verwendet, jedoch kann auch eine gewöhnliche Glühkathodenverstärkereinrichtung statt der Glimmlampe verwendet werden, wie in der Abb. 2 dargestellt ist.In the subject matter of the invention, a grid-controlled one is expedient Glow discharge tube is used, but an ordinary hot cathode amplifier device can also be used can be used instead of the glow lamp, as shown in Fig. 2.

In dem Anodenkreise einer Glühkathodenröhre 30 mit Glübkathode 31, Gitter 32 und Anode 33 liegt die Wicklung eines empfindlichen Relais 34, und zwar in Reihe mit einer Gleichstromquelle 35. Das Relais 34 steuert ein selbstsperrendes Getriebe zur Bewegung des Hahnes in der Brennstoffzuführungsleitung.In the anode circuit of a hot cathode tube 30 with glow cathode 31, grid 32 and anode 33 is the winding of a sensitive relay 34, in series with a direct current source 35. The relay 34 controls a self-locking gear to move the valve in the fuel supply line.

Dieses Getriebe enthält ein Zahnrad 36, das auf dem Hahnküken 37 befestigt ist. In dieses Zahnrad greift eine Zahnstange 38, deren Verlängerung 41 an einem Hebel 42 angelenkt ist. Der Hebel 42 ist mit einem Handgriff 44 versehen und bei 43 drehbar gelagert. Der Handgriff tritt aus einem Schutzgehäuse 45 nach außen hervor. Eine Feder 46 greift am anderen Ende des Hebels 42 an und sucht das Getriebe so zu stellen, daß der Hahn geschlossen ist.This transmission contains a gearwheel 36 which is fastened on the cock plug 37 is. In this gear engages a rack 38, the extension 41 on a Lever 42 is articulated. The lever 42 is provided with a handle 44 and at 43 rotatably mounted. The handle emerges from a protective housing 45 to the outside. A spring 46 acts on the other end of the lever 42 and seeks the transmission so to ensure that the tap is closed.

An der Verlängerung 41 der Zahnstange ist ein Anschlag 49 verschwenkbar angebracht, über den bei geschlossenem Regelhahn eine Sperrklinke 47 greift, die dadurch ein Hochziehen der Zahnstange und damit ein Öffnen des Hahnes verhindert. Die Sperrklinke 47 sitzt an einem Winkelhebel 48, dessen anderer Arm 51 von einem Elektromagneten 52 und von einer Spannfeder 53 beeinflußt wird.A stop 49 can be pivoted on the extension 41 of the rack attached, via which a pawl 47 engages when the control valve is closed, which this prevents the rack from being pulled up and the valve from opening. The pawl 47 sits on an angle lever 48, the other arm 51 of a Electromagnet 52 and a tension spring 53 is influenced.

Der Elektromagnet erhält Strom von einer Stromquelle 54. In den Stromkreis ist ein beweglicher Anker 55 mit einem festen Arbeitskontakt 56 geschaltet, der von dem Relais 34 gesteuert wird.The electromagnet receives power from a power source 54. Into the circuit is a movable armature 55 connected to a fixed normally open contact 56, the is controlled by the relay 34.

Eine Gittervorspannbatterie 6o, in Reihe mit einem Gitterableitungswiderstand 61, liegt zwischen Gitter 32 und Glühdraht 31 der Röhre und erteilt dem Gitter eine negative Vorspannung gegenüber der Kathode. Ein Leiter 62, der mit dem Gitter verbunden ist, ragt nach Durchführung durch eine Isolierbuchse 63 in der Wandung 64 in den Ofen hinein, und das Ende des Leiters ist wieder am oberen Teil des von der Zündflamme 65 eingenommenen Raumes angebracht. Die Kathode 31 der Röhre ist an der Brennstoffzuführungsleitung 66 des Zündbrenners über eine Vorspannbatterie 67 angeschlossen. Diese Batterie dient dazu, ein positives Potential an den von der Flamme ionisierten Weg anzulegen und somit auch ein positives Potential an das Gitter 32 zu bringen, wenn die Flamme brennt. Eine Stromquelle 68 beheizt den Glühfaden.A grid bias battery 6o, in series with a grid drain resistor 61, lies between grid 32 and filament 31 of the tube and gives the grid a negative bias against the cathode. A conductor 62 connected to the grid is, protrudes after implementation through an insulating sleeve 63 in the wall 64 in the Put the furnace in, and the end of the conductor is back at the top of the from the pilot light 65 occupied space attached. The cathode 31 of the tube is on the fuel supply line 66 of the pilot burner is connected via a prestressing battery 67. This battery serves to apply a positive potential to the path ionized by the flame and thus also to bring a positive potential to the grid 32, if the Flame is burning. A power source 68 heats the filament.

Durch geeignete Einstellung der Spannung der Vorspannbatterien 6o und 67 kann die Spannung des Gitters während der Zeit des Brennens der Flamme positiv gegenüber dem Glühfaden gehalten werden, so daß durch die Röhre ein Elektronenstrom fließt. Dieser Strom wird benutzt, um das Relais 34 zu erregen und seine Kontakte 55 und 56 geschlossen zu halten.By suitably setting the voltage of the prestressing batteries 6o and 67, the tension of the grid during the time of burning of the flame can be positive are held opposite the filament, so that a flow of electrons through the tube flows. This current is used to energize relay 34 and its contacts 55 and 56 to keep closed.

Solange die Kontakte 55 und 56 geschlossen sind, ist der Elektromagnet 52 erregt, und die Sperrklinke 47 wird außer Eingriff mit dem Anschlag 49 gehalten, so daß der Hebel 42 von Hand niedergedrückt und infolgedessen der Hahn 37 geöffnet werden kann. Ist der Hebel 42 einmal niedergedrückt, so wird er in dieser Lage, entgegen der Wirkung der Feder 46, vom Elektromagneten 52 festgehalten. Der Hahn 37 bleibt also offen, solange der Elektromagnet 52 erregt ist. Bei Erlöschen der Zündflamme wird der Gittervorspannungsausgleich aufhören, und das Gitter wird dann durch die Batterie 6o auf ein genügend negatives Potential gebracht, um die Röhre zu blockieren und den Haltestrom durch das Relais 34 zum Aufhören zu bringen. Die Kontakte 55, 56 öffnen sich infolgedessen, und der Elektromagnet 52 wird stromlos. Dann wird der Hahn unter der Wirkung der Feder 46 geschlossen, die Sperrklinke 47 geht unter der Wirkung der Feder 53 nach links und greift über den Anschlag 49, der beim Abwärtsgehen der Zahnstange 38 an der Sperrklinke 47 vorbeigegangen ist. Dann verhindert die Sperrklinke 47 ein Emporziehen der Zahnstange mittels des Hebels 42 so lange, bis sie durch den Elektromagneten 52 nach rechts geschoben ist.As long as the contacts 55 and 56 are closed, the electromagnet is 52 energized, and the pawl 47 is held out of engagement with the stop 49, so that the lever 42 is pressed down by hand and consequently the cock 37 is opened can be. Once the lever 42 is depressed, in this position it will against the action of the spring 46, held by the electromagnet 52. The rooster 37 thus remains open as long as the electromagnet 52 is energized. When the Pilot flame will stop the grid preload, and the grid will then brought by the battery 6o to a sufficiently negative potential to power the tube to block and to stop the holding current through relay 34. the Contacts 55, 56 open as a result, and the electromagnet 52 is de-energized. Then the cock is closed under the action of the spring 46, the pawl 47 goes under the action of the spring 53 to the left and engages over the stop 49, which has passed the pawl 47 when the rack 38 went down. The pawl 47 then prevents the rack from being pulled up by means of the lever 42 until it is pushed to the right by the electromagnet 52.

Es ist somit unmöglich, den Brennstoffab-Sperrhahn zu öffnen und offen zu lassen, wenn die Zündflamme nicht brennt.It is thus impossible to open the fuel shut-off valve and keep it open leave if the pilot light does not burn.

Der bei der Verbrennung zu ionisierende Weg zwischen den Elektroden der Steuervorrichtung braucht nicht im Bereiche der Zündflamme zu liegen, sondern er kann in einem beliebigen Teil des Raumes in der Verbrennungskammer angeordnet sein, der von den Verbrennungsgasen durchströmt wird. Infolgedessen ist die Erfindung nicht auf Öfen beschränkt, die eine Zündflamme der dargestellten Art verwenden, sondern ist auch anwendbar bei Ofen, bei denen die Zündung durch einen elektrischen Funken, durch einen Glühstopfen, der in das Ofeninnere hineinragt, oder durch andere Ersatzmittel erzielt wird.The path between the electrodes to be ionized during combustion the control device does not need to be in the area of the pilot flame, but rather it can be placed in any part of the space in the combustion chamber through which the combustion gases flow. As a result, the invention not limited to ovens that use a pilot flame of the type shown, but is also applicable to furnaces where the ignition is electric Sparks, through a glow plug that protrudes into the interior of the furnace, or through others Substitute means is achieved.

Claims

PATENT APPLICATION II :: i. Mechanical monitoring device for combustion systems, especially those for liquid or gaseous fuels, using Electron tubes with control grid, characterized in that in the circuit the electron tube, possibly in series with a special voltage source, a gap is provided which is so arranged with respect to the burning fuel is that it is more or less ionized depending on the combustion and thereby the voltage at the control electrode and, as a function of this, the Main circuit of the electron tube, whose current affects the fuel valve controls.

2. Monitoring device according to claim i, characterized in that in the case of gas firing, the gap is ionized by the flame of the pilot burner.