PL60111B1 - - Google Patents

Description

06.V.1963 Stany Zjednoczone Ameryki Pólnocnej Opublikowano: 18.Y.1970 60111 KI. 13 c, 20 MKP F 22 b */ UKD Urzedu P<7tonto*»go Wlasciciel patentu: Vapor Corporation, Chicago (Stany Zjednoczone Ame¬ ryki Pólnocnej) Urzadzenie do zabezpieczania przed przegrzewaniem wezownic kotla Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do za- ' bezpieczania przed przegrzewaniem wezownic ko¬ tla w którym wadliwe dziallamie, Jak zapychanie wezownic, kawitacja pomipy wodnej itd., moglyby spowodowac uszkodzenie wezownic. Urzadzenie wedlug wynalazku sluzy równiez do wylaczenia palnika i wywolania alarmu.Urzadzenie wedlug wynalazku przydatne jest zwlaszcza do kotlów typu wezownicowego, w któ¬ rych rurka wylotowa pary.tworzy czesc powierz¬ chni odbierajacej cieplo gazów spalinowych l1 wy¬ stawiona jest nia promieniowanie plomienia palni¬ ka.Dotychczas znane urzadzenia tego typu zawie¬ raly bimetalowy wylacznik termiczny, który w za¬ leznosci od temperatury pary wylotowej wylaczal palnik lub caly kociol, lub tez zmniejszal doplyw paliwa do palnika przez mechaniczne oddzialywa¬ nie na zawór dawkujacy.W tego rodzaju urzadzeniu w którym ograni¬ czana jest temperatura pary, rura wylotowa sta¬ nowi element rozszerzajJacy sie, a pret umiesizczo- ny w tej rurze wykonany jest z materialu o niz¬ szym wspólczynniku rozszerzalnosci cieplnej. W ten sposób pret wystawiony jest na dzialanie prze¬ plywajacej pary, zas czesc rury poddana jest dztia- lanSu gazów spalinowych i promieniowaniu plo¬ mienia palnika. Wyzej wymieniony typ urzadze¬ nia zabezpieczajacego skuteczny jest jedynie w warunkach przegrzania wezownicy, gdy przy nad- 15 20 25 30 miernej temperaturze wezownicy wystepuje od¬ powiedni wzrost temperatury pary wylotowej i gdy natezenie przeplywu masy pary jest wystar¬ czajace do szybkiego oddzialywania Ciepla na to urzadzenie.We wspomnianym urzadzeniu zabezpieczajacym wydluzajaca sie rura wystawiona jest czesciowo na dzialanie gazów spalinowych, czesciowo na dzfilalaniie materialu ogniotrwalego oraz na dzia¬ lanie pary przeplywajacej wewnatrz rury. Pret wystawiony jest natomiast na dzialanie samej tylko pary. W ten sposób koinltro-la temperatury pary wylotowej bardziej zalezy od wielu czynni¬ ków a mianowicie temperatury materialu ognio¬ trwalego, temperatury rury i temperatury pary, niz od samej temperatury rury. Poza tym oba wyzej wspomniane elementy zmieniaja swe wla¬ sciwosci! wskutek pelzania metalu pod wplywem wysokiej temperatury.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia zabezpieczajacego dla kotlów parowych, który nie posiadalby wad i niedogodnosci, a w którym mie¬ rzona jest temperatura powierzchni w doswiad¬ czalnie okreslonym ,^miejscu goracym" na runze wylotowej pary i dlatego sygnal temperatury jest charakterystyczny dla temperatury powierzchni wezownicy.Ponadto wynalazek dotyczy konstrukcji urza¬ dzenia zabezpieczajacego przegrzewania wezowni¬ cy dla kotla parowego wraz z termpelem-entem, 60 11160 111 który tworzy integralna calosc z rura wylotowa pary oraz urzadzenia sterujacego, skladajacego sie z magnetycznego wzmacniacza, obwodu elektrycz¬ nego, wylaczajacego glówny palnik kotla, w przy¬ padku przegrzania.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony przy¬ kladowo na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia kociol w schematycznym widoku, czesciowo w przekroju, pokazujac miejsce zamontowania urzadzenia zabezpieczajaoego w kotle, fig. 2 — ru¬ re wylotowa pary w widoku pokazujacym uksztaltowanie dla -pomieszczenia termoele.mentu, fflg. 3 — te sama rure w przekroju poprzecznym Wzdluz linii 3 — 3 z fig. 2, filg. 4 — odcinek rury wylofcewej pary, czesciowo w przekroju, przy czym odcii^to* pewne czesci celem pokazania polaczenia spoiny termoelEtfrenitu z rura wylotowa, fig. 5 — rure| w^ przekrojiu poprzecznym wzdluz linii 5 — 5 z fig. 4, lig. 6 — rure w przekroju podobnym do fig. 4, jednak w-odmiennym wykonaniu wynalaz¬ ku, filg. 7 — rure w przekroju poprzecznym wzdluz linii 7 — 7 z fig. 5, fig. 8 — schemat ele¬ ktryczny urzadzenia zabezpieczajacego przed przegrzewami eim wezowriic, a fig. 9 — schemat ze¬ styków przekaznikowych.Kociol 10 (fig. 1) posiada zewnetrzna sciane 11, w tym przypadku cylindryczna oraz sciane tylna 12 i sciane przednia 13. We wnetrzu kotla 10 za¬ montowano szereg rurek wodnych lub wezowmic 14, przystosowanych do przyjecia gazów spalino¬ wych z palnika 15 usytuowanego w scianie przed¬ niej 13. Wezownica 14 zamontowaina jest w zestaw ciagly i posiada wlotowa rure 16, które wprowa¬ dzone sa odpowiednio przez sciany kotla.Urzadzsnie wedlug wynalazku, posiada czujnik sygnalizacyjny 18, zamontowany w tylnej czesci kotla na rurze wylotowej, w polozeniu, w któ¬ rym wystawiony jest na' dzialanie goracych ga¬ zów spalinowych i promieniowania plomienia pal¬ nika. Dokladnieij, czujnik 18 zamontowany jest na rurze wylotowej w ten sposób, ze swa powierz¬ chnia zewnetrzna wystawiony jest i na dzialanie gazów Eipalilnowych i promieniowanie plomienia palnika, a powierzchnia wewnetrzna na dzialanie przeplywu pary i wody. Tym sposobem czujnik 18 reagowac moze na przegrzewania, które moga wystapic w innym miejscu na powierzchni prze¬ noszacej cieplo rur wodnych.Umieszczenie czujnika w kotle w ceilu wlasci¬ wego dzialania nie jest obojetne i dlatego nalezy zakladac go w miejscu, w którym wystapic moga w kotle przegrzania. Jak widac na fig. 2 — 5, jako czujnik 18 zastosowano termoelememt 19 zelazo-konstant an w postaci pojedynczego drutu umieszczony w wydluzonym 'splaszczeniu lub rowku 20, biegnacym wzdluz wylotowej rury 16.Rowek 20 ciagnie sie wzdluz na rurze wylotowej 16 i siega od wnetrza kotla, wychodzac na zew¬ natrz.Termoelement 19 posiada konstantanowy ' drut 21 ulozony w izolacji 22 od wysokiej temperatu¬ ry, na przyklad z tlenku magnezowego, zas izo¬ lacja ta z kolei umieszczona jest w zelaznej oslo¬ nie 23. W ten sposób powloka zelazna tworzy je¬ den przewód termoelementu podczas gdy drugim przewodem ;est drut konstantanowy. Spoina 24 termoelementu ulozona jest w miejscu, na które dziala wysoka temperatura na wylotowej rurze 16. 5 Zelazna powloka jest odpowiednio wlutowana lub wspawana, najlepiej miedziana spoina 25, w rowek 20 ii tworzy pasmo miedzy powloka i rura, sluzace jako droga dla przeplywu ciepla miedzy nimi. Tym sposobem temperatura powloki zblizo- 10 na jest do temperatury panujacej w rurze, przez co zapobiega sie osadzaniu skorupy i przedluza sie zywotnosc powloki oraz zapewnia sie przysto¬ sowanie zlacza termoelementu do temperatury miejsca rury, na które dziala cieplo. Poza tym 15 spawanie daje w efekcie polaczenie rury i termo- elementu w jedna calosc, to znaczy, ze termoele¬ ment i rura tworza jedna integralna calosc.Stosowane moga byc tez termoelementy innych typów. Na fig. 6 i 7 przedstawiono termoelement 20 o odmiennym wykonaniu, przy czym konstaintano- wy drut 27 przyspawany ;est do wylotowej rury 16 na koncu -27 rowka. Drut umiesz cizony jest w odpowiedniej izolacji 28 na wysoka temperature, na przyklad w oslonie ceramicznej, pirzy czym do 25 rury 16 pirzyspawana jest stalowa plytka 29 na¬ lozona na izolacje chromiiac drut konstEntancwy i izolacje przed przegrzaniem, usizkocizeniern i dzialaniem chemicznym gazów spalinowych, a co wiecej — utrzymuje plytke w temperaturze, jaka 30 posiada rura. Stalowa plytlka i rura wlotowa two¬ rza w tym wykonaniu druga czesc term©elemen¬ tu.Na fig. 8 przedstawiono uklad elektryczny urza¬ dzenia zabezpieczajacego wedlug wynalazku w 35 który wlaczony jest czujnik 18 uruchamiany w chwili, gdy temperatura powierzchni wezownicy lub rurki wodnej przekroczy normalna tempera¬ ture pracy.Uruchomione urzadzenie elektryczne do wykry- 40 wania przegrzewania rur wodnych lub wezowmic dziala równiez jako urzadzenie wylaczajace pal¬ nik i urzadzenie alarmujiace. Posiada ono zespól zasilajacy skladajacy sie z transformatora 31, prostownika 32, kondensatorów 33 i 34, dzielnika 45 napiecia lacznie z nastawnym opornikiem 35 i stalym opornikiem 36. Transformator 31 posiada pierwotne uzwojenie 37 polaczone odpowiednio z napieciem pradu zmiennego, pierwsze wtórne uzwojenie 38 oraz drugie uzwojenie wtórne 39. 50 Prostownik 32, kondensatory 33 i 34 oraz dzielnik napiecia z oporników 35 i 36 sa zasilane zwykle przez pierwsze uzwojenie wtórne 38. Tlumiki 40 i 40a udaru napiecia polaczone sa odpowiednio z pierwszym i drugim wtórnym uzwojeniem 38 i 39 55 dla ochrony elementów obwodu, jak tranzystorów itd., przed napieciami udarowymi.Zespól zasilajacy 30 zasila pradem imiennym przez drugie wtórne uzwojenie 39 wzmacniacz 41 magnetyczny i pradem stalym tramzysitorowy ob- 60 wód spustowy 42. Dalej, napiecie polaryzujace dostarczane jest do obwodu 42 i do ukladu napie¬ cia odniesienia termoelementu 43, uklad napiecia odniesienia termosiementu 43 posiada stale opor¬ nik? 44, 45 i 46 oraz opornik nastawny 47. 65 Magnetyczny wzmacniacz 41 posiada dlawik 49,60111 6 prostowniki 50, 51, 52 i 53, oporniki 54 i 55 oraz -obciazeniowy oiporntfk 56. Obciiazeniiowy opornik 56 posiada bocznikowy filtrujacy kondensator 57 oraz prostownik 58, który zabezpiecza przed zmia¬ na biegunowosci napiecia na opomiktu 56.Dlawik 49 posiada sterujace uzwojenie 59 pola-' czone szeregowo z ezujnilkJiem 18 oraz uzwojenia' 60, 61, 62 i 63 polaczone szeregowo z prostownika¬ mi 50, 51, 52 i 53.Tranzystorowy wyzwalajacy obwód 42 jest typu regulujacego poziom napiecia i posiada tranzysto¬ ry 64 i 65, oporniki 66 i 67, 68 i 69, kondensator 91 oraz prostownik 70. Przekaznik 71 jest uruchamia¬ ny przez obwód spustowy 42. Równolegle z: prze¬ kaznikiem 71 polaczony jest diodowy prostownik ila, celem zabezpieczenia tranzystora 65 przed lidarami napiecia na wypadek, gdy obciazenie in¬ dukcyjne cewki przekaznika 71 zostaje przerwane.Opornik 68 wraz z kondensatorem 72 tworzy obwód pulsujacy..Na fig. 9 pokazany Jest uklad elektryczny be¬ dacy polaczeniem ukladu zabezpieczajacego kotla z ukladem przedstawionym na fig. 8. Uklad ten posiada obwody 73 i 74 do sygnalizacji alarmowej oraz przekaznikowy sygnalizujacy obwód 75.Przekaznikowy sygnalizujacy obwód 75 posiada przekaznik 76, styki! 77 w przekaznikowym obwo¬ dzie 75 sygnalizujacym, styki 78 w obwodzie 73 sygnalizujacym palnika oraz styki 79 w obwodzie pulsujacym. Przekaznik 71 uruchamia styki 80 w przekaznikowym obwodzie 75 sygnalizujacym, sty¬ ki 81 w obwodziie 79 sygnalizacji alarmowej oraz styki 82 w obwodzie 73 sygnalizacji palnika.Wszystkie styki przekaznikowe na fig. 8 i 9 przed¬ stawione sa w polozeniiu przekazników wylaczo¬ nych spod napiecia.Do zródla energii elektrycznej mozna dolaczyc dodatkowe obwody termoelementów przez doda¬ nie dla kazdego obwodu osobnego ukladu napie¬ cia odniesienia, osobnego wzmacniacza magne¬ tycznego i osobnego obwodu wyzwalajacego wraz z przekaznikiem 71. Przy stosowaniu obwodów typu wymiennego, wtyczkowego, nalezy dodac opornik 83 dla wyrównania zimlian obciazenia w napieciu polaryzujacym, gdy powieksza sie ilosc obwodów.W normalnej pracy przekaznik 76 zasilany jest z urzadzenia 'sterujacego kotla przy zastosowaniu sygnalizacji wlaczonej do obwodu 75 sygnalizacji przekaznika. Prad przeplywa przez styki 79a przekaznika 76, przez opornikli 47, 44, 45 i do pun¬ ktu B — jak oznaczono odbojnikiem 84. Nastep¬ nie napiecie odniesienia powstaje na oporniku 44 przeciwnie do biegunowosci napiecia termoele- mentu. To napiecia odniesienia powoduje prze¬ plyw pradu w sterujacym uzwojeniu 59, który wzmacniany jest przez magnetyczny wzmacniacz 41, a nastepnie powoduje spadek napiecia na oporniku obciaziemUa 56.Napiecie to jest przeciwnie skierowane niz na¬ piecie polaryzujace na opornliku 35. Tranzystorowy obwód 42 wyzwalajacy pozostaje pod napiiefem przy tranzystorze 64 w polozeniu naryconym lub przewodzacym. W ten sposób przekaznik 71 zasi¬ lany jest energia i zwierajac styki 82 zamyka ob¬ wód urzadzenia sterujacego palnika, które wla¬ czone jest do obwodu 73 sygnalizacji palnika.Styk 78 wraz ze stykiem 77 zwieraja sie przy za¬ sileniu przekaznika 76. mekazriik 71 zwierajac 5 styk 82, rozwiera styki 80 i 81.Gdy naplieciie termoelementu wzrosnie do war¬ tosci krytycznej urzadzenia sterujacego, odpowia¬ dajacej warunkom przegrzania na termoelemen- cie,"'".maleje prad w sterujiajcym uzwojeniu 59 i na- 10 piecie na oporniku 56 obciazenia. To z kolei ob¬ niza napiecia wejsciowe obwodu 42 do napiecia przelaczania i obwód ten wylacza spod napiecia przekaznik 71. Wylaczenie przekaznika 71 spod napiecia rozwiera styki 82 i zwiera styki 80 i 81 15 przerywajac przy tym zasilanie urzadzenia steru¬ jacego palnika, ia zamykajac obwód urzadzenia alarmowego, wlaczonego w obwód 74 sygnalizacja alarmowej. , Opornosc opornika 67 w obwodzie spustowym 42 20 pozwala na powstanie duzej róznicy napiecia, tak ze powoduje to unieruchomienie elektrycznego uirzadmenia sterujacego i wywoluje koniecznosc recznego przestawienia, celem powtórnego zaplo¬ nu palnika. Kociol uruchamia sie powtórnie mo- 25 mentalnie po pierwszym otwarciu wlacznika pa¬ liwa a nastepnie po zamknieciu tegoz, celem spo¬ wodowania wylaczenia i wlaczenia napiecia prze¬ kaznika 76, jak równiez przy pulsowaniu obwodu spustowego 42, jak to oplisano ponizej. 30 Gdy plomien palnika rozprowadzony jiest po ko¬ morze spalania przez urzadzenie sterowania ko¬ tla, zasilanie obwodu sygnalizacji przekaznika 75 jest wylaczane, aby przy tym wylaczyc przekaz¬ nik 76 spod napiecia. Napiecie odniesienia, n-a 35 oporniku 44, zostaje zredukowane z ohwtila, gdy opornik 46 nie jest juz zboczmikowany przez nor¬ malnie rozwarty styk 79a przekaznika 76, tak ze opornik 46 jest wtedy polaczony szeregowo z opor¬ nikiem 47. Prad w uzwojenilu sterujacym zostaje 40 zredukowany do wartosci, która powoduje, ze wyzwalajacy obwód 42 wylacza spod napiecia przekaznik 71.Po wylaczeniu spod napiecia przekaznika 71, normalnie zwarte styki 80 zamykaja obwód prze- 45 kaznika 76. W ten sposób, gdy urzadzenie steru¬ jace kotla pracuje podczas uruchamiania kotl-a wlaczone jest zasilanie obwodu sygnalizacji prze¬ kaznika 75, celem zasilenia przekaznika 76. Nor- .malnie rozwarte styki 79a sa wtedy zwarte, tak, 50 ze napiecie odniesienia z opornika 44 powraca do normalnej wartosci roboczej przez ^bocznikowa¬ nie przekaznika 46. Dla pckonanila duzego oporu obwodu spustowego 42, kondensator 72 jest nala¬ dowany, podczas gdy przekaznik 76 jest wylaczo- 55 ny spod napiecia, i rozladowuje sie nastepn-je przez opornik 68, gdy zasilany jest przekaznik 76.Wywoluje to pulsowianie w obwodzie wyzwala¬ jacym 42 przez przylozenie napiecia o takim sa¬ mym znaku do bazy tranzystora 64 i powoduje eo przy tym wlaczenie przekaznika 71 przez obwód spustowy 42. Jezeli nie wystepuje przegrzanie to znaczy, jezeli napiecie termoelementu i napiecie na oporniku 56 posiadaja normalna zalozona war¬ tosc, to wyzwalajacy obwód 42 bedzie utrzymywal 65 przekaznik 71 pod napieciem, i kociol zostaje uru- 60 111 7 8 chomiony po krótkiej zwloce na skutek dzialania urzadzenia sterujacego kotla.Jak wyzej wspomniano, mozna wlaczyc dodat¬ kowe obwody termoelementów do zespolu zasila¬ nia 30 przy czym obwody takie mozna dolaczyc w punktach 85, 86, 87, 88, 89, i 90. Kazdy z tych obwodów powinien posiadac przekaznik, który z kolei powinien byc wyposazony w styki w obwo¬ dzie sygnalizacji palnika 73, w obwodzie 74. Do¬ dajac jeden obwód nalezaloby zastosowac dodat¬ kowe styki 80a, 81a i 82a przekaznika jak to po¬ kazano liniami przerywanymi na fig. 9..Jezelli przekaznik 71 lub jakikolwiek inny prze¬ kaznik innego obwodu nie bedzie pracowal (be¬ dzie wylaczony spod napiecia) podczas pracy ko¬ tla, gdy przekaznik 76 nie bedzie zasilany, obwód sygnalizacji przekaznika 75 bedzie przerwany przez normalnie zwarte styki 80 zasilanego prze¬ kaznika 71 i ilmpuls przekazywany do obwodu sy¬ gnalizacji przekaznika 75 przez urzadzenie steru¬ jace kotla nie bedzie zasilal przekaznika 76. Ob¬ wód sygnalizacji palnika 73 jest w ten sposób przerwany przez normalnie rozwarty sityk 78 przekaznika 76 i palnik nie zostanie uruchomiony.Przy przerwanym obwodzie termoelementoi luib przy braku napiecia zasilania na oporniku odnie¬ sienia 44, prad w uzwojeniu sterujacym bedzie zredukowany do zera (przeciwna biegunowosc), co z kolei zredukuje napilecie na oporniku obciazenia 56 w przyblizeniu do izera, ze wzgledu na to, ze diodowy prostownik 58 zabezpiecza przed pojawie¬ niem sie napiecia przeciwnie skierowanego, na oporniku obciazenia. Wyzwalajacy obwód 42 wy¬ laczy nastepnie spod napiecia przekaznik 71, aby przerwac obwód kontrolno-sygnalizacyjny palnika 73 i wylaczyc palnik.Jezeli opornik odniesienia 44 zostanie uszkodzo¬ ny i zostanie przerwany obwód w czasie pracy kotla, prad z oporników 45, 46 i 47 bedzie, przy wylaczonym spod napiecia przekazniku 76, kiero¬ wany przez sterujace uzwojenie 59 co utrzymuje napiecie na oporniku 56 powyzej poziomu wla¬ czenia. Pozwoli to obwodowi wyzwalajacemu za¬ silac przekaznik 71 napieciem tak, ze normalnie zwarte styki 80 przekaznika rozlaczaja sie i przer¬ wa obwód sygnalizacji przekaznika 75, uniemozli¬ wiajac tym samym prace palnika i zamkniecie* obwodu sygnalizacji palnika 73.Byloby wskazanym, aby zasilac obwód 74 sy¬ gnalizacji alarmowej przez urzadzenie sterujace palnika tylko wtedy, gdy obwód sterujacy palni¬ ka bedzie posiadal warunki do uruchamiania, tak¬ ze obwód alarmowy bedzie mógl byc ziasilany je¬ dynie, podczas przegrzania kotla. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do zabezpieczania przed przegrze¬ waniem wezownic kotla, posiadajace rure wloto¬ wa wody, rure wylotowa pary i palnik do wy¬ twarzania ciepla dzialajacego na wezowinilce:, czuj¬ nik sygnalizujacy przegrzewanie wezownic oraz elektryczny uklad sterujacy, znamienne tym, ze* zaw'iera termoelement (19), przytwierdzony do zewnetrznej powierzchni rury -wlotowej (16), pary. w kotle i wystawiony na dzialanie palnika, oraz. uklad wzmacniajacy impuls termoelementu (19) i elektryczny uklad uruchamiajacy zaleznie od wzmocnionego impulsu termoelementu (19), gdy temperatura powierzchni wezownicy osJiagnie kry¬ tyczna wartosc i powodujacy wylaczenie palnika.

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym,, ze termoelement (19) umieszczony jest na rurze wylotowej (16) pary w wydluzonym rowku (20) uksztaltowanym na jej zewnetrznej powierzchni od wnetrza kotla i wychodzacym na zewnatrz kotla, przy czym termoelement (19) wystawiony jest weiwnatrz kotla na dzialanie palnika.

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 i 2, znamienne tym, ze spoina (24) termoelementu (19) umieszczo¬ na jest w miejscu, na które dzialaja gorace gazy palnika wizdlluz rury wylotowej (16) pary.

4. Urzadzienie wedlug zastrz. 1 — 3, znamienne tym, ze posiada wzmacniacz magnetyczny (41) do wzmacniania impulsu termoelementu (19) oraz tranzystorowy obwód spustowy (42).

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 — 4, znamienne tym, ze termoelement (19) stanowi pojedynczy drut konstantanowy (21) odizolowany od zelaznej; oslony (23) w której jest umieszczony, przy czym oslona (23) polaczona jest spoina (25) z rura (16)* w rowku (20). 10 15 20 25 30 35 40KI. 13 c, 20 60 111 MKP F 22 b FIG 4 ^—16 IG.6 FIG-7 HG.5KI. 13 c, 20 60 111 MKP F 22 b FIG.8 30- 3i. 37—-j f^o \/l ^35 J X^ h. '6 Hi e? FIG.9 < 3j""V*« / 32a 80 _ - 80a -^TOtT- Bltk 524/70 r. 240 szt. A4 PL PL