RU2132999C1

RU2132999C1 - Device for check of flame presence

Info

Publication number: RU2132999C1
Application number: RU94016345A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Бакурский; С.А. Кузнецов
Original assignee: Кузнецов Сергей Анатольевич
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1999-07-10
Also published as: RU94016345A

Abstract

FIELD: detection of flame failure of gas burners, flame in burning industrial and by-product gases; check of naked flame on fire protected objects. SUBSTANCE: probes are made in form of radiating and receiving piezoelectric ceramic members provided with sound conduits which are located between piezoelectric ceramic members and zone of flame; selective amplifier is provided; output of electronic high-frequency oscillator is connected with radiating piezoelectric ceramic member; receiving piezoelectric ceramic member is connected with input of selective amplifier whose output is connected to input of threshold element whose output is used as output of device. EFFECT: enhanced reliability of check of flame.

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для обнаружения погасания пламени газовых горелок, пламени факелов сжигания промышленных и попутных газов, а также для контроля и возникновения открытого пламени на подлежащих пожарной охране объектах. The invention relates to the field of non-destructive testing and can be used to detect the extinction of the flame of gas burners, flame of torches burning industrial and associated gases, as well as to control and the occurrence of an open flame at the objects subject to fire protection.

Известно устройство (а. с. N 434257 "Интерферометр для диагностики плазмы", кл. G 01 B 9/02, опубл. 30.06.74, Бюл. 24), представляющее собой приемно-передающий СВЧ-радиоприбор для диагностики плазмы. Данное устройство при некоторой доработке может быть также использовано для обнаружения пламени. Недостатком устройства по а.с. 434257 является сложность практической реализации и его высокая стоимость. A device is known (a.s. N 434257 "Interferometer for plasma diagnostics", class G 01 B 9/02, publ. 30.06.74, Bull. 24), which is a transmitting and receiving microwave radio device for plasma diagnostics. This device, with some refinement, can also be used to detect flame. The disadvantage of the device as. 434257 is the complexity of the practical implementation and its high cost.

Наиболее близким техническим решением можно считать устройство контроля наличия пламени (а. с. 985600, кл. F 23 N 5/12, опубл. 30.12.82, Бюл. 48), использующее ионизирующие свойства пламени и состоящее из двух металлических зондов, вводимых в пламя, импульсного генератора, усилителя, логических элементов для повышения надежности обнаружения и пороговых выходных элементов. The closest technical solution can be considered a device for controlling the presence of a flame (a.s. 985600, class F 23 N 5/12, publ. 30.12.82, Bull. 48), using the ionizing properties of the flame and consisting of two metal probes introduced into flame, pulse generator, amplifier, logic elements to increase detection reliability and threshold output elements.

Достоинством данного технического решения является его простота. The advantage of this technical solution is its simplicity.

Одним из основных недостатков является сильная зависимость его показаний от степени влажности окружающей среды, так что чувствительный элемент является высокоомным источником сигнала, требующим, чтобы входное сопротивление усилителей было таким же высоким (несколько десятков МОм). One of the main disadvantages is the strong dependence of its readings on the degree of environmental humidity, so that the sensitive element is a high-impedance signal source, requiring the input impedance of the amplifiers to be as high (several tens of megohms).

Целью изобретения является повышение надежности контроля пламени. The aim of the invention is to increase the reliability of flame control.

Данная цель достигается тем, что зонды выполнены соответственно в виде излучающего и принимающего пьезокерамических элементов, и каждый зонд снабжен звуководом, причем звуководы расположены между пьезокерамическими элементами и зоной пламени, а усилитель выполнен селективным, причем выход электронного генератора высокочастотных колебаний соединен с излучающим пьезокерамическим элементом, а приемный пьезокерамический элемент связан со входом селективного усилителя, выход селективного усилителя подключен ко входу порогового элемента, выход которого является выходом устройства. This goal is achieved by the fact that the probes are respectively made in the form of a radiating and receiving piezoceramic elements, and each probe is equipped with a sound guide, the sound guides being located between the piezoceramic elements and the flame zone, and the amplifier is made selective, the output of the electronic generator of high-frequency oscillations connected to the radiating piezoceramic element, and the receiving piezoceramic element is connected to the input of the selective amplifier, the output of the selective amplifier is connected to the input of the threshold element the one whose output is an output device.

Анализ найденных в результате поиска патентных, информационных и каталожных материалов по устройствам для контроля наличия пламени по фондам областной универсальной научно библиотеки г. Саратов позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретение не известно из уровня техники, т.е. оно является новым. Кроме того, данное устройство не следует явным образом из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень. Analysis of the patent, information and catalog materials found as a result of the search for devices for monitoring the presence of flame in the funds of the Saratov Regional Universal Scientific Library allows us to conclude that the invention is not known from the prior art, i.e. it is new. In addition, this device does not follow explicitly from the prior art, i.e. has an inventive step.

Изменение конструкции известного устройства вызвано эксплуатационной необходимостью избавиться от ложных сигналов о наличии пламени, наблюдаемых при гасящей горелке (факеле), если велика влажность окружающего воздуха или негорящего газа. A change in the design of the known device is caused by the operational need to get rid of false signals about the presence of a flame observed during a quenching burner (torch) if the humidity of the surrounding air or non-burning gas is high.

В предлагаемом устройстве благодаря введению излучающего и приемного пьезокерамического элементов, двух звуководов и селективного усилителя используется физическое явление рассеяния ультразвука на пламени, что в совокупности делает работу устройства не зависящей от параметров среды и приводит к повышению контроля пламени. Испытания опытного образца полностью подтвердили поставленную цель. Следовательно, предлагаемое устройство для контроля наличия пламени обладает промышленной полезностью. In the proposed device, due to the introduction of a radiating and receiving piezoceramic elements, two sound guides and a selective amplifier, the physical phenomenon of scattering of ultrasound by a flame is used, which together makes the device operation independent of the environmental parameters and leads to increased flame control. Tests of the prototype fully confirmed the goal. Therefore, the proposed device for monitoring the presence of flame has industrial utility.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена его блок-схема. The invention is illustrated in the drawing, which presents its block diagram.

Устройство для контроля наличия пламени состоит из двух зондов, первый из которых включает излучающий пьезокерамический элемент 1 и звуковод 2, второй зонд включает приемный пьезокерамический элемент 3 и звуковод 4, электронный генератор высокочастотных колебаний 5, селективный усилитель 6, пороговое устройство 7. Устройство работает совместно с горелкой 8 и пламенем 9. The device for monitoring the presence of flame consists of two probes, the first of which includes a radiating piezoceramic element 1 and sound guide 2, the second probe includes a receiving piezoceramic element 3 and sound guide 4, an electronic high-frequency oscillation generator 5, selective amplifier 6, threshold device 7. The device works together with burner 8 and flame 9.

Устройство для контроля наличия пламени работает следующим образом. A device for monitoring the presence of flame works as follows.

Электронный генератор высокочастотных колебаний 5 формирует сигналы переменного напряжения с частотой, равной резонансной частоте излучающего пьезокерамического элемента 1. Сигнал с электронного генератора высокочастотных колебаний 5 подается на обкладки излучающего пьезокерамического элемента 1, и рабочая поверхность начинает совершать высокочастотные механические колебания, передаваемые воздушному столбу внутри звуковода 2. Возникающие ультразвуковые волны распространяются внутри звуковода 2 и выходят из его открытого конца в зону действия пламени 9 горелки 8. При отсутствии пламени 9 и наличии газового потока из горелки 8 ультразвуковые волны с незначительным рассеянием доходят до открытого конца второго звуковода 4 и проникают в него. Двигаясь внутри звуковода 4, ультразвуковая волна достигает поверхности приемного пьезокерамического элемента 3. The electronic generator of high-frequency vibrations 5 generates alternating voltage signals with a frequency equal to the resonant frequency of the emitting piezoceramic element 1. The signal from the electronic generator of high-frequency oscillations 5 is fed to the plates of the radiating piezoceramic element 1, and the working surface begins to perform high-frequency mechanical vibrations transmitted to the air column inside the sound guide 2 The resulting ultrasonic waves propagate inside the sound guide 2 and exit from its open end to Well steps 9 flame burner 8. In the absence and presence of the flame 9 the gas flow from the torch 8, ultrasonic waves with negligible scattering reach the open end of the second sound guide 4 and penetrate into it. Moving inside the sound guide 4, the ultrasonic wave reaches the surface of the receiving piezoceramic element 3.

Переменное давление ультразвуковой волны на поверхности пьезокерамического элемента 3 преобразуется в электрический сигнал, поступающий на вход селективного (резонансного) усилителя 6. Селективный (резонансный) усилитель 6 избирательно усиливает сигналы с резонансной частотой пьезоэлемента 3, что позволяет избавиться от влияния шумов и помех. Усиленный сигнал с выхода селективного (резонансного) усилителя 6 подается на вход порогового устройства 7, где сигнал выпрямляется, фильтруется от высокочастотных пульсаций и преобразуется в токовую посылку постоянного тока. При воспламенении протекающего между звуководами 2 и 4 газа возникающие пламя 9 горелками 8 резко рассеивает ультразвуковые волны и до приемного пьезокерамического элемента 3 доходит сильно ослабленная волна. С приемного пьезокерамического элемента 3 на вход селективного усилителя 6 поступает сигнал низкого уровня, который после усиления не вызывает срабатывания порогового устройства 7. Токовая посылка на выходе порогового устройства 7 пропадает. При погасании пламени 9 токовая посылка на выходе порогового устройства 7 появляется снова. The alternating pressure of the ultrasonic wave on the surface of the piezoceramic element 3 is converted into an electrical signal fed to the input of the selective (resonant) amplifier 6. The selective (resonant) amplifier 6 selectively amplifies the signals with the resonant frequency of the piezoelectric element 3, which eliminates the influence of noise and interference. The amplified signal from the output of the selective (resonant) amplifier 6 is fed to the input of the threshold device 7, where the signal is rectified, filtered from high-frequency pulsations, and converted into a current package of direct current. Upon ignition of the gas flowing between the sound tubes 2 and 4, the flame 9 generated by the burners 8 sharply scatters the ultrasonic waves and a strongly attenuated wave reaches the receiving piezoceramic element 3. From the receiving piezoceramic element 3, a low level signal is input to the input of the selective amplifier 6, which after amplification does not trigger the threshold device 7. The current package at the output of the threshold device 7 disappears. When the flame 9 is extinguished, the current package at the output of the threshold device 7 appears again.

Claims

A device for monitoring the presence of a flame, comprising two probes, an electronic generator of high-frequency oscillations, an amplifier and a threshold element, characterized in that the probes are made respectively in the form of radiating and receiving piezoceramic elements and each probe is equipped with a sound guide, the sound guides being located between the piezoceramic elements and the flame zone, and the amplifier is made selective, and the output of the electronic generator of high-frequency oscillations is connected to the emitting piezoceramic element, and the receiving ezokeramichesky element selectively coupled to the input of the amplifier, the selective output of the amplifier is connected to the input of a threshold switch whose output is an output device.