EA026482B1 - Способ и устройство для проверки герметичности средств управления газовым клапаном в газовом приборе - Google Patents

Abstract

Способ и устройство для проверки герметичности каждого средства (6, 7) управления газового клапана (1), содержащее два средства (6, 7) управления, расположенные в последовательности на пути (3) прохода для газа, направленного к горелке; средство (6, 7) управления, на которое действует команда соответствующего исполнительного механизма (20, 21), управляемого блоком (24) командного управления, выполненным с возможностью обнаруживать присутствие пламени (5) в горелке, что коррелируется с расходом газа, достигающего последней. Каждое средство (6, 7) управления выполнено с возможностью попеременного закрытия с соответствующим прекращением подачи газа к горелке и последующим обнаружением гашения пламени (5) на горелке в заданный период времени, причем питание на данные средства управления полностью прерывается, если после указанного периода времени обнаруживается, что пламя (5) погашено.

Description

Изобретение относится к способу и устройству для проверки герметичности средств управления газового клапана в газовом приборе.

Изобретение относится в частности к варианту, в котором газовый прибор содержит два или больше обеспечивающих безопасную работу средств управления для одного или нескольких газовых клапанов; изобретение также очевидно применимо в общем случае, в котором имеется одно средство управления для соответствующего клапана или несколько средств управления для каждого газового клапана.

Кроме того, следующее описание изобретения применяется к газовым клапанам, в которых сила, требуемая для приведения в действия средства управления, создается (и прикладывается к средству управления клапана) с помощью соленоидов с электропитанием. Очевидно, данный вариант применения приведен только в качестве не ограничивающего примера; изобретение можно применять к газовым клапанам любого типа (например, с шаговыми электродвигателями, содержащим соленоид двигателем или т.п.).

Способом изобретения можно идентифицировать нарушения работы или отклонение силы закрытия средства управления газовым клапаном, для обеспечения в варианте применения (например, для бойлера) более высокого уровня безопасности (безопасности от риска утечки несгоревшего газа).

Перед рассмотрением достоинств, следует заметить, что термин открытие средством управления обозначает действие, с помощью которого газовое средство управления, т.е. отсекающий элемент, включающий в себя закрывающий элемент клапана, под воздействием управляющего тока надлежащей силы обеспечивает выход газа открыванием пути прохода последнего (в котором клапан установлен), соединенного с горелкой.

Термин закрытие средством управления обозначает этап, на котором на газовое средство управления подается низкий или нулевой величины управляющий ток для автоматического закрытия известным способом упомянутого выше пути прохода газа.

Для необходимого и достаточного соответствия нормативным требованиям газовые клапаны для бытовых и/или промышленных газовых приборов следует конструировать с двумя средствами управления, которые, независимо друг от друга, способны закрывать путь прохода газа, на котором они установлены последовательно, таким образом, создавая резервирование для исключения риска для безопасности пользователя. В большинстве вариантов применения газа средства управления газового клапана, обеспечивающие безопасную работу, управляются одним командным сигналом напряжения, которым открывается или закрывается путь прохода газа согласно требованиям эксплуатации. В настоящее время в общем не проводится проверок средств управления, считающихся безопасными по действующим нормам и правилам. Вместе с тем существуют потенциальные механические неисправности, которые могут уменьшать или сводить к нулю функцию обеспечения безопасности одного или обоих средств управления (с последствиями в виде непрерывной подачи не сгорающего газа в горелку) при отсутствии систем контроля, выполненных с возможностью в нормальных условиях обнаруживать и осуществлять мониторинг данной ситуации.

Известны бойлеры и приборы, в которых средства управления получают команды индивидуально (только такие как включить-выключить) и тестируются на закрытие для обнаружения их неработоспособности. В патенте СВ 2328499 описан бойлер, работающий в данном режиме. Данные решения вместе с тем не способны привести прибор в безопасное состояние, когда средство управления утратило функцию обеспечения безопасности, при этом только другое средство управления остается в качестве защиты от аварийного выхода газа.

Вместе с тем, отсутствуют известные эксплуатационные способы, устройства или методики в применении к сектору сжигающих газ водонагревательных приборов и домашнего водоснабжения, обеспечивающие обнаружение отклонений или дефектов, которые влияют на силу закрытия средством управления.

В частности, отсутствуют решения для надежной остановки работы прибора, когда показатели работы газового средства управления ухудшаются, или иначе, когда данные показатели работы ухудшаются со временем, при этом средство продолжает обеспечивать работу в целом (т.е. способность для надежной и в полном объеме с предотвращением аварийной ситуации) в отношении обеспечения безопасности (т.е. полного закрытия пути прохода газа) во время эксплуатации прибора.

В данном отношении преимущество обнаружения и своевременной индикации возможной потери функции обеспечения безопасности одного из двух средств управления газовым клапаном является очевидным и принципиальным для безопасности, хотя не предусматривается действующими нормами и правилами, обеспечивая пользователю возможность замены дефектного компонента, который еще может закрывать путь прохода газа, вследствие присутствия герметичного второго средства управления, до потенциального выхода из строя второго средства управления, способного полностью перекрывать путь газа к горелке (с очевидными недостатками, включающими в себя риск взрыва в окружающей среде в которой прибор установлен и в которую газ может уходить).

Также очевидно, что фактическая возможность определения ухудшения работы одного из двух средств управления, т.е. теряющего способность полностью закрывать или перекрывать путь прохода газа (например по причине старения, допусков, влияния окружающей среды), хотя механические элемен- 1 026482 ты, созданные для данного закрытия еще имеют способность к закрытию (силу), хотя и уменьшенную, создает вариант применения с уровнем безопасности который заметно выше, чем имеющийся в настоящее время (в том числе по сути норм и правил в данной области, например ΕΝ13 611).

Задачей настоящего изобретения является создание улучшенного способа и устройства, которые обеспечивают максимальную безопасность и функциональность газового бойлера для домашнего и/или промышленного применения.

Конкретной задачей изобретения является создание способа и устройства, способного обнаруживать ухудшение работы, т.е. снижение показателей работы средств управления газовым клапаном, которые с течением времени или вследствие дефекта могут приводить к полному выходу из строя клапана, такое обнаружение обеспечивает замену указанных клапанов до момента выхода из строя, угрожающего безопасности окружающей среды или конструкции, в которой газовый прибор размещен.

Другой задачей является создание способа и устройства, которые являются универсальными, надежными в реализации и применении и которые можно эксплуатировать с клапанами, имеющими средства управления, которые получают команды в виде электрических сигналов, имеют привод от шагового электродвигателя или управляются другим известным способом.

Данные и другие задачи, которые должны быть понятны специалисту в данной области техники решаются способом и устройством согласно прилагаемой формуле изобретения. Настоящее изобретение можно лучше понять из следующих чертежей, приведенных в качестве не ограничивающего примера, на которых показано следующее.

На фиг. 1 показана деталь газового клапана, управляемого способом настоящего изобретения.

На фиг. 2 показан график различных стадий способа изобретения.

На фиг. 3 показана схема устройства согласно изобретению.

Газовый клапан 1 показан частично на фиг. 1 и содержит корпус 2, в котором создан путь 3 прохода газа. Данный клапан установлен в газовой трубе 4 (см. фиг. 3) и выполнен с возможностью обеспечивать или прерывать (или дросселировать) поток газа к горелке домашнего и/или промышленного водонагревательного прибора и горячего водоснабжения. На фиг. 3 показано пламя 5 которое создается на горелке (не показана).

Известные средства 6 и 7 управления созданы на трубе 4 для регулирования или частичного или полного прерывания потока газа, проходящего через проход 3 и, следовательно, через трубу 4. Данные средства управления содержат, например, клапанный элемент 10, перемещающийся на отверстии 12 между двумя последовательными камерами 13 и 14 прохода 3, и исполнительного механизма 15 для перемещения клапанного элемента 10. Данный исполнительный механизм может содержать соленоид 16, действующий на подвижное приспособление 17, несущее клапанный элемент 10 на одном конце; когда на соленоид подается питание, данное приспособление 17 может перемещаться вдоль своей продольной оси А, противодействуя пружине 18, которая стремится удерживать клапанный элемент закрытым на отверстии 12. Когда на соленоид не подается питание, клапанный элемент, прижимаемый пружиной, закрывает отверстие 12.

Работа каждого средства 6 и 7 управления управляется и контролируется соответствующим исполнительным механизмом 20, 21, соединенным с блоком 24 управления для командного управления правильной работой прибора или бойлера. Указанное также осуществляют с помощью сигнализирующего датчика 25 пламени известного типа, установленного вблизи пламени 5.

С блоком 24 связан элемент 27 аварийного выключения (с питанием от питающей сети 28), представляющий известный элемент 30 выключения (например, реле или другой элемент, например, подающий на средства управления нужный электроток для приведения в действие) с командным управлением от блока 24. Исполнительные механизмы 20 и 21 и, следовательно, средства 6 и 7 управления (например, соленоиды 16 последнего) питаются через элемент 27. Диагностический модуль 33 (например, управляемый микроконтроллером или его частью, если является интегральной частью блока 24) управляет правильной работой средств 6 и 7 управления и соединен с элементом 27 средствами 6 и 7 управления клапана 1 и с исполнительными механизмами 20 и 21, соединенными с последним. Вместе с тем, действующими нормами и правилами установлено, что третий элемент обеспечения безопасности для двух газовых средств управления не требуется, поэтому, например, элемент 27 обеспечения безопасности можно исключить или не выполнять.

В частности, исполнительный механизм 20 выполнен с возможностью подавать команды средству 6 управления, предпочтительно, типа включить-выключить, а исполнительный механизм 21 выполнен с возможностью подавать команды на средство 7 управления предпочтительно модулированного типа включить-выключить. Средства управления, следовательно, могут отличаться друг от друга: например одно средство управления может работать по командам шагового электродвигателя, а другое средство управления может заменять или добавляться к средствам 6 и 7 управления типа соленоида. В таком случае исполнительный механизм 21 или дополнительный исполнительный механизм, может иметь в составе известный элемент для управления формой сигнала команды двигателя (частотой, шагами и током).

Таким образом, в варианте показанного клапана 1 (не обязательный, служит только примером) средства 6 и 7 управления получают команды управления с низким напряжением,

- 2 026482 команды двух последовательных средств управления являются отдельными, и имеется два регулятора тока (связаны с исполнительными механизмами 20 и 21) для выполнения последовательности команд.

Не исключая возможность применения переменного тока или напряжения для подачи команд на средства управления известным способом, возможно также сконструировать клапан 1 для средств управления и применять управление способом изобретения, средствами управления, функционирующими при отличающихся напряжениях (например, сети электропитания) и/или переменных напряжениях.

Способ управления функциональностью средств 6 и 7 управления состоит из определения для каждого средства управления последовательности закрытия, в которой можно идентифицировать отклонение, т.е. падение силы закрытия (т.е. возможности полного перекрывания отверстия 12 на котором клапан 10 работает) с применением тока подачи команды на управляющее устройство, как непрямого измерения силы закрытия; и пламени, как индикации расхода газа на горелке.

Данная последовательность закрытия имеет место при управляющем токе установленной величины, отличной от нуля.

Когда управляющий ток уменьшается до данной величины (действием блока 24 попеременно на каждом исполнительном механизме 20 и 21), если средство 6 или 7 управления является герметичным и не имеет неисправностей, которые могут препятствовать правильной функциональности, путь прохода газа 3 полностью закрывается, результатом является прекращение сигнала пламени, обнаруживаемого датчиком 25. Блок 24 управления обнаруживает гашение горелки в заданный период времени (например, между 0 и 30 с, предпочтительно между 0 и 10 с, и обычно менее 1 с), как следствие, считает систему герметичной и обеспечивает последующую штатную работу.

В варианте средства 6 или 7 управления, которое является негерметичным или неисправным (в общем, с уменьшенной силой закрытия на клапанном элементе 10), уменьшение управляющего тока до установленной величины не приводит к закрытию или приводит только к частичному закрытию пути прохода газа 3 в заданное время. Блок 24 управления обнаруживает отсутствие гашения пламени горелки (или альтернативно только частичное затухание) и переходит в безопасное состояние (блокирующая остановка), полностью отсекая подачу управляющего тока на исполнительные механизмы 20 и 21 для обеспечения закрытия средства 6 или 7 управления.

Величина тока определяется с учетом ограничивающей величины закрытия, по достижении которой газовое средство 6 или 7 управления еще способно выполнять функцию обеспечения безопасности с достаточным запасом.

Упрощая, если средство 6 или 7 управления, когда подвергается закрытию при данной величине, остается открытым, указанное обнаруживается и средство управления устанавливается в безопасное положение; остаточная сила закрытия является в любом случае такой, что обеспечивает, когда команда отменяется (отключается электропитание исполнительных механизмов 20 и 21), и с запасом, полное плотное закрытие закрывающего элемента или клапанного элемента 10 (с помощью пружины 18).

Затем, контролируя пламя, блок 24 определяет приведено ли в результате закрытия, созданного надлежащим воздействием на соответствующий исполнительный механизм 20, 21, средство 6, 7 управления в положение для закрытия соответствующего отверстия 12. Если указанное произошло и произошло в заданное ограниченное время, блок 24 определяет, работает ли средство управления эффективно. В противном случае блок подает команды на немедленное безопасное закрытие (и предпочтительно подает сигнал тревоги пользователю).

Блок 24 при этом способен определять, какое минимальное действие каждый исполнительный механизм 20 и 21 должен выполнить на соответствующем средстве 6 и 7 управления для достижения закрытия соответствующего отверстия 12. Данное действие можно выразить, как величину тока, если средство управления является соленоидом, или конкретное действие электродвигателя, если средство управления приводится в действие последним (например, заданное число шагов, или различный ток, подаваемый на обмотки для работы шагового электродвигателя).

На фиг. 2 показана последовательность закрытия двух средств 6 и 7 управления клапана 1. Как можно видеть из последовательности, показанной на фиг. 2, при закрытии, хотя одно средство управления (например, средство 6 управления, указанное на фиг. 2, как ЕУ2) поддерживается открытым в конечном рабочем состоянии, управляющий ток уменьшен до тока испытания на отклонение на другом средстве 7 управления, указанном как ЕУ1 (предмет испытания силы закрытия). Если горелка погашена в заданное время (пламя 5 исчезает, как обнаружено датчиком 25), средство управления является герметичным; в противном случае имеется отклонение силы закрытия и следовательно выполняется блокирующая остановка, таким образом, приводя систему в безопасное положение.

Данная операция альтернативно проводится на каждый запрос гашения горелки блоком 24 согласно заданной рабочей программе (например, с помощью термостата, связанного с окружающей средой) и/или на заданных временных интервалах (например, каждого заданного число зажиганий или конкретного числа часов работы) на обеих средствах 6 и 7 управления, таким образом обеспечивая постоянный мониторинг средства управления герметичности, или принудительно вызывая периодическое гашение в вари- 3 026482 анте постоянно работающих систем.

Описанный способ можно альтернативно выполнять не мгновенным уменьшением тока питания (генерируемого исполнительными механизмами 20 и 21) средств 6 и 7 управления до заданной величины, но уменьшая его постепенно, например, для измерения тока гашения и оценки его возможного затухания со временем для выполнения затем описанных выше действий, требуемых для безопасности.

Описан конкретный вариант осуществления изобретения. Возможны другие варианты, зависящие от типа средств 6 и 7 управления, например, с действием шагового электродвигателя или соленоидного двигателя. В варианте двигателя, например, величиной, при которой проверяется функциональность средства управления, является заданное число шагов поворота двигателя, или конкретная величина тока, подаваемого на обмотки, при которой клапанный элемент способен закрыть проход 3. Данные решения также следует считать входящими в объем следующей формулы изобретения.

Claims (12)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ проверки герметичности каждого средства (6, 7) управления газового клапана (1), содержащего два средства (6, 7) управления, расположенные в последовательности на пути прохода (3) в клапане (1) для газа, направленного к горелке, причем средство (6, 7) управления выполнено с возможностью закрывать или с регулированием открывать проход (3) под воздействием управляющей команды соответствующего исполнительного механизма (20, 21), управляемого блоком (24) командного управления, который управляет газовым прибором, при этом блок (24) обнаруживает сигнал пламени, соответствующий присутствию пламени (5) в горелке пропорционально расходу газа, достигающего последнего, каждое средство (6, 7) управления выполнено с возможностью попеременного закрытия с соответствующим прекращением подачи газа к горелке и последующим обнаружением гашения пламени (5) на горелке, и подачу газа полностью прерывают всякий раз, когда обнаруживается, что после предельного времени гашения пламени (5) функциональность средства (6, 7) управления, подвергающегося закрытию, является некорректной, причем закрытие каждого средства (6, 7) управления осуществляют действием на соответствующий исполнительный механизм, при этом способ отличается определением минимального действия, которое каждый исполнительный механизм (20, 21) должен применять к соответствующему средству (6, 7) управления для достижения закрытия прохода (3) клапана в заданный период времени, и данное минимальное действие определяется обнаружением гашения пламени (5).
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что заданный период времени составляет от 0 до 30 с.
3. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что заданный период времени составляет от 0 до 10 с.
4. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что заданный период времени составляет от 0 до 3 с.
5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждому средству (6, 7) управления подаются команды электрическими сигналами, причем минимальное действие закрытия определяется силой тока, отличной от нуля, которой достаточно для обеспечения закрытия прохода (3) клапана работой средства (6, 7) управления по предотвращению аварийной ситуации.
6. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сила тока, достаточная для закрытия прохода (3) клапана, альтернативно получается с помощью мгновенного уменьшения тока питания средства управления до заданной величины, обеспечивающей поддержание средства в положении, в котором оно не дросселирует проход (3), или получается постепенным уменьшением данного тока, начинаясь от силы последнего, обеспечивающей поддержание средства управления в положении, в котором оно не дросселирует проход.
7. 7. Способ по п.1, отличающееся тем, что каждое средство (6, 7) управления управляется электрическим двигателем, причем минимальное действие определяется перемещением данного двигателя и/или средства (6, 7) управления приводимого им в действие, которое обеспечивает закрытие прохода (3) клапана (1) в заданном интервале времени.
8. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что реализуется на каждый запрос гашения горелки.
9. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что реализуется на заданных интервалах времени.
10. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что реализуется после заданного числа зажиганий.
11. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что реализуется принудительным гашением горелки, если горелка работает непрерывно.
12. 12. Устройство проверки герметичности каждого средства (6, 7) управления газового клапана (1) для реализации способа по п.1, содержащее два средства (6, 7) управления, расположенные последовательно на пути (3) прохода в клапан (1) для газа, направленного к горелке, причем средство (6, 7) управления выполнено с возможностью закрытия или регулируемого открытия прохода (3), причем на средство (6, 7) управления действует команда управления соответствующего исполнительного механизма (20, 21), причем исполнительным механизмом в свою очередь управляет блок (24) командного управления, который управляет газовым прибором, при этом блок (24) обнаруживает сигнал пламени, соответствующий присутствию пламени (5) в горелке пропорционально расходу газа, достигающего последнего, причем блок (24) командного управления выполнен с возможностью попеременно устанавливать каждое средство (6, 7) управления в положение, в котором оно перекрывает проход (3) газа в клапан (1), и про- 4 026482 верки последующего гашения пламени (5) на горелке, причем проверку проводит датчик (25) пламени, установленный на последней, причем блок (24) определяет закрытие прохода газа в клапан (1) в заданный период времени, блок (24) приводит средство (6, 7) управления в положение, в котором оно закрывает проход (3), если пламя (5) не гасится в указанный выше период времени, отличающееся тем, что блок (24) управляет работой исполнительного механизма (20, 21) каждого средства (6, 7) управления так, что исполнительный механизм (20, 21) создает минимальное действие, которое приводит средство (6, 7) управления в положение, в котором оно закрывает проход (3) клапана, причем закрытие выполняется, если проход не полностью перекрывается в заданный интервал времени после минимального действия.