RU2210036C2

RU2210036C2 - Domestic gas burner for hot-water boilers provided with automatic control systems

Info

Publication number: RU2210036C2
Application number: RU2001130925A
Authority: RU
Inventors: О.Г. Родионов; А.И. Пахомов; А.П. Ермолаев; Н.Ф. Овчинников; Р.П. Подосиновская
Original assignee: Родионов Олег Геннадьевич; Пахомов Анатолий Иванович; Ермолаев Александр Павлович; Овчинников Николай Федорович; Подосиновская Раиса Петровна
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-08-10

Abstract

FIELD: heat-power engineering; hot-water boilers working on natural gaseous fuel. SUBSTANCE: proposed gas burner includes water temperature regulator, protective unit with flame and draft sensors connected with it, gas burner unit and ignition torch. Besides that, protective unit is made in form of cutoff valve; gas burner unit, ignition torch and flame sensor are secured on panel which is mounted in lower portion of hot-water boiler. Draft sensor is secured in center portion of boiler shell and water temperature regulator sensor is introduced into upper portion of boiler. Lower portion of panel is provided with holes and movable damper also provided with holes over entire length. Inspection port made in panel near flame sensor is closed with damper. Header with nozzles is secured on front side of panel and ignition torch and burner tubes are secured on inner side. EFFECT: simplified construction; facilitated procedure of mounting; ease in service and maintenance. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть применено для оснащения водогрейных котлов с использованием природного газообразного топлива. The invention relates to a power system and can be used to equip boilers using natural gaseous fuels.

Известен блок-кран автоматики газовой горелки (патент РФ 2100704. Опубл. 27.12.97. Бюл. 36), содержащий корпус, подвижный клапан, рукоятку управления, сильфонный термодатчик, преобразующий изменение температуры теплоносителя в перемещение мембраны. Known block crane automation of a gas burner (RF patent 2100704. Publ. 27.12.97. Bull. 36), comprising a housing, a movable valve, a control handle, a bellows temperature sensor that converts the change in temperature of the coolant in the movement of the membrane.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного изобретения, относится то, что известное устройство не прекращает подачу газа при падении его давления в сети, а также не выключает систему подачи газа при уменьшении тяги в котле. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known invention include the fact that the known device does not stop the gas supply when its pressure in the network drops, and also does not turn off the gas supply system when the draft in the boiler decreases.

Известна автоматика безопасности газоиспользующих устройств (патент РФ 2172447. Опубл. 20.08.01. Бюл. 23), содержащая пневмогазовый блок защиты и регулирования с управляющим клапаном, имеющим мембранный привод, и связанные с ним датчики пламени, тяги и регулятор температуры. Known safety automation of gas-using devices (patent of the Russian Federation 2172447. Publ. 20.08.01. Bull. 23), containing a pneumatic gas protection and regulation unit with a control valve having a membrane actuator and associated flame sensors, traction and temperature control.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного изобретения относится то, что пневмогазовый блок защиты представляет из себя сложный по конструкции и малонадежный в работе элемент. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known invention include the fact that the pneumatic-gas protection unit is an element of complex construction and unreliable in operation.

Сущность изобретения заключается в том, что блок защиты выполнен в виде клапана-отсекателя, а газогорелочное устройство, запальник, датчик пламени крепятся на панели, которая монтируется в нижней части водогрейного котла, датчик тяги крепится на корпусе котла в средней его части, датчик регулятора температуры воды введен внутрь котла в верхней его части. Кроме того, нижняя часть панели выполнена с отверстиями и дополнительно снабжена перемещающейся заслонкой, которая имеет ряд отверстий по всей своей длине. На панели вблизи датчика пламени выполнено смотровое окно запальника, перекрывающееся заслонкой. Коллектор с соплами газогорелочного устройства крепится на лицевой стороне панели, а запальник и горелочиые трубы - на внутренней стороне. The essence of the invention lies in the fact that the protection unit is made in the form of a shut-off valve, and the gas burner device, igniter, flame sensor are mounted on a panel that is mounted in the lower part of the boiler, the draft sensor is mounted on the boiler body in its middle part, the temperature controller sensor water is introduced into the boiler in its upper part. In addition, the lower part of the panel is made with holes and is additionally equipped with a moving shutter, which has a number of holes along its entire length. On the panel near the flame sensor, an ignition window is made, which is blocked by a shutter. The manifold with nozzles of the gas burner device is mounted on the front side of the panel, and the igniter and burner pipes are mounted on the inside.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает следующий технический результат:
- упрощение конструкции;
- облегчение монтажа, удобство эксплуатации и обслуживания.The use of the invention provides the following technical result:
- simplification of the design;
- ease of installation, ease of operation and maintenance.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что горелка газовая бытовая для водогрейных котлов с системой автоматики состоит из регулятора температуры воды, блока защиты и связанных с ним датчиков пламени и тяги, газогорелочного устройства и запальника. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that a domestic gas burner for boilers with an automation system consists of a water temperature controller, a protection unit and associated flame and draft sensors, a gas burner and an igniter.

Особенность заключается в том, что блок защиты выполнен в виде клапана-отсекателя, а газогорелочное устройство, запальник, датчик пламени крепятся на панели, которая монтируется в нижней части водогрейногокотла, датчик тяги крепится на корпусе котла в средней его части, датчик регулятора температуры воды введен внутрь котла в верхней его части. The peculiarity is that the protection unit is made in the form of a shut-off valve, and the gas burner device, igniter, flame sensor are mounted on a panel that is mounted in the lower part of the boiler, the draft sensor is mounted on the boiler body in its middle part, the water temperature controller sensor is introduced inside the boiler in its upper part.

Кроме того, нижняя часть панели выполнена с отверстиями и дополнительно снабжена перемещающейся заслонкой, которая имеет ряд отверстий по всей своей длине. На панели вблизи датчика пламени выполнено смотровое окно запальника, перекрывающееся заслонкой. In addition, the lower part of the panel is made with holes and is additionally equipped with a moving shutter, which has a number of holes along its entire length. On the panel near the flame sensor, an ignition window is made, which is blocked by a shutter.

Коллектор с соплами газогорелочного устройства крепится на лицевой стороне панели, а запальник и горелочные трубы - на внутренней. The manifold with nozzles of the gas burner device is mounted on the front side of the panel, and the igniter and burner pipes are mounted on the inside.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленной конструкции, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant's technical result in the claimed design set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна". Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Конструкция изобретения представлена на чертежах, где на фиг.1 показан вид на лицевую часть панели, на фиг.2 - схема работы автоматики. The construction of the invention is presented in the drawings, in which Fig. 1 shows a view of the front of the panel, in Fig. 2 is a diagram of the operation of automation.

Изобретение состоит из клапана-отсекателя 1, импульсных трубок 2 и 3, трубки запальника 4, трубопровода 5, панели 6, коллектора 7, перемещающейся заслонки 8, датчика пламени 9, датчика тяги 10, заслонки смотрового окна запальника 11, горелочных труб 12, запальника 13, отражателя 14, сопел 15, заслонки сопла 16, регулятора температуры 17, рычажка шестерни 18. Сам клапан-отсекатель 1 состоит из входного отверстия 19, малой мембраны 20, тарелки клапана 21, канала-дросселя 22, большой мембраны 23, рычага 24. The invention consists of a shut-off valve 1, impulse tubes 2 and 3, an igniter tube 4, a pipeline 5, a panel 6, a manifold 7, a moving shutter 8, a flame sensor 9, a draft sensor 10, a shutter for the inspection window of the igniter 11, burner pipes 12, the igniter 13, reflector 14, nozzles 15, shutter nozzles 16, temperature controller 17, gear lever 18. The shut-off valve 1 itself consists of an inlet 19, a small membrane 20, a valve disc 21, a throttle channel 22, a large membrane 23, a lever 24 .

Подвод газа осуществляется по газопроводу 25 через кран 26. The gas is supplied through the gas pipeline 25 through the valve 26.

Подготовка к работе горелки и системы автоматики осуществляется следующим образом. Панель 6, на которой смонтированы коллектор 7, горелочные трубы 12, датчик пламени 9, запальник 13 крепится в проеме нижней дверки водогрейного котла. Датчик тяги 10 крепится на средней дверке водогрейного котла. Клапан-отсекатель 1 крепится на регуляторе температуры воды 17, который, в свою очередь, вставлен своим датчиком в водяную рубашку котла и закреплен на его верхней лицевой части. Preparation for operation of the burner and the automation system is as follows. The panel 6, on which the collector 7, the burner pipes 12, the flame sensor 9, and the igniter 13 are mounted, is mounted in the opening of the lower door of the boiler. The draft sensor 10 is mounted on the middle door of the boiler. The shut-off valve 1 is mounted on the water temperature controller 17, which, in turn, is inserted by its sensor into the boiler’s water jacket and mounted on its upper front part.

Перед началом розжига проверяется наличие тяги в топке через отверстия в нижней части панели 6, перекрытые перемещающейся заслонкой 8. Если тяга есть, то бумажная полоска, используемая для этой цели, будет притягиваться к панели 6. Before starting the ignition, the presence of traction in the furnace is checked through the holes in the lower part of the panel 6, blocked by the moving shutter 8. If there is traction, the paper strip used for this purpose will be attracted to the panel 6.

При розжиге устройства отверстия в нижней части панели 6 должны быть полностью открыты. Розжиг осуществляется следующим образом. Открывают заслонку смотрового окна запальника 11 и через отверстие подносят горящий жгут к запальнику 13. В это время рычажок шестерни 18 регулятора температуры 17 ставят в положение "Пуск" и удерживают его в этом положении 20-30 секунд. После воспламенения газа на запальнике 13 горящий жгут вынимают из смотрового окна запальника, а заслонку смотрового окна запальника 11 закрывают. Пламя сгораемого газа на запальнике 13 омывает торец биметаллической пластины датчика пламени 9. When firing up the device, the holes in the lower part of the panel 6 should be fully open. Ignition is as follows. Open the shutter of the inspection window of the igniter 11 and bring the burning harness to the igniter 13 through the hole. At this time, the gear lever 18 of the temperature regulator 17 is put into the “Start” position and hold it in this position for 20-30 seconds. After ignition of the gas on the igniter 13, the burning bundle is removed from the ignition viewing window, and the shutter of the ignition viewing window 11 is closed. The flame of combustible gas on the igniter 13 washes the end of the bimetallic plate of the flame sensor 9.

Через 30 секунд после розжига запальника 13 указатель регулятора температуры 17 переводится в положение "Выключено". После этого указатель регулятора температуры 17 ставится в положение заданной температуры воды, при этом газ по трубопроводу 5 подается к коллектору 7, а затем к горелочным трубам 12. 30 seconds after ignition of the igniter 13, the pointer of the temperature controller 17 is set to the "off" position. After that, the pointer of the temperature controller 17 is placed in the position of the set water temperature, while the gas through the pipe 5 is supplied to the collector 7, and then to the burner pipes 12.

Регулировку работы горелочных труб 12 осуществляют заслонками 16, которые расположены на соплах 15. Adjusting the operation of the burner pipes 12 is carried out by dampers 16, which are located on the nozzles 15.

Регулировку процесса горения природного газа производят с помощью перемещающейся заслонки 8, расположенной на панели 6 путем смещения ее вправо или влево, тем самым открывая или закрывая отверстия на панели 6. The adjustment of the natural gas combustion process is carried out using a moving shutter 8 located on the panel 6 by shifting it to the right or left, thereby opening or closing the holes on the panel 6.

Система автоматики устройства работает следующим образом. Газ из сети поступает к клапану-отсекателю 1 через входное отверстие 19 по газопроводу 25 через кран 26. Благодаря усилию, развиваемому давлением газа на малую мембрану 20, тарелка клапана 21 находится в нижнем закрытом положении. При нажатии в процессе розжига запальника на рычаг 24 происходит перемещение тарелки клапана 21 вверх и газ по трубке запальника 4 поступает к запальнику 13. Кроме того, по внутреннему клапану-дросселю 22 газ поступает под большую мембрану 23 и далее по импульсным трубкам 2 и 3 к датчику тяги 10 и датчику пламени 9. К коллектору 7 газ не поступает, так как регулятор температуры 17 в этот момент закрыт. Датчики пламени 9 и тяги 10 содержат сопла с шариковым уплотнением. Положение шарика определяется чувствительным элементом биметаллической пластиной. При розжиге запальника 13 сопло датчика тяги 10 закрыто, а сопло датчика пламени 9 открыто. The automation system of the device operates as follows. Gas from the network enters the shutoff valve 1 through the inlet 19 through the gas pipe 25 through the valve 26. Due to the force exerted by the gas pressure on the small membrane 20, the valve disc 21 is in the lower closed position. When you press the lever 24 during the ignition ignition process, the valve 21 moves upward and gas flows through the igniter 4 to the igniter 13. In addition, gas flows through the internal throttle valve 22 under the large membrane 23 and then through the pulse tubes 2 and 3 to thrust sensor 10 and flame sensor 9. No gas is supplied to the manifold 7, since the temperature controller 17 is closed at this moment. The flame sensors 9 and rods 10 contain nozzles with a ball seal. The position of the ball is determined by the sensitive element of the bimetallic plate. When firing up the igniter 13, the nozzle of the draft sensor 10 is closed, and the nozzle of the flame sensor 9 is open.

После прогрева пламенем запальника 13 биметаллической пластины датчика пламени 9, последняя, деформируясь, прижимает шарик датчика к соплу. Выход газа из полости клапана-отсекателя 1 по импульсной трубке 3 прекращается. Давление газа под большой мембраной 23 клапана-отсекателя 1 возрастает и она, преодолевая усилие малой мембраны 20, двигаясь вверх, полностью открывает тарелку клапана 21. В таком состоянии клапан-отсекатель 1 считается открытым. Если указатель регулятора температуры 17 перевести в заданное положение температуры воды котла, то газ через клапан-отсекатель 1 подается в коллектор 7, а затем в горелочные трубы 12, где воспламеняется от пламени запальника 13. After heating the flame of the igniter 13 of the bimetal plate of the flame sensor 9, the latter, deforming, presses the sensor ball to the nozzle. The gas outlet from the cavity of the shut-off valve 1 through the pulse tube 3 stops. The gas pressure under the large diaphragm 23 of the shut-off valve 1 increases and, overcoming the force of the small diaphragm 20, moving upward, completely opens the valve plate 21. In this state, the shut-off valve 1 is considered open. If the pointer of the temperature regulator 17 is moved to the preset position of the boiler water temperature, then the gas through the shut-off valve 1 is supplied to the collector 7, and then to the burner pipes 12, where it is ignited from the igniter 13 flame.

При аварийном режиме работы в момент прекращения подачи газа или падения его давления в системе газопровода происходит прекращение процесса горения газа как в горелочных трубах 12, так и в запальнике 13. В этом случае биметаллическая пластина датчика пламени 9 остывает и возвращается в первоначальное положение, давит на шарик клапана, открывает его и тем самым открывает импульсную трубку 3. В этом случае давление газа в импульсной трубке 3 падает, а это приводит к падению давления газа под большой мембраной 23 клапана-отсекателя 1. Большая мембрана 23, а затем и малая мембрана 20 опускаются вниз, а тарелка клапана 21 полностью перекрывает канал подачи газа как к запальнику 13, так и к коллектору 7. In emergency operation at the time of gas cutoff or pressure drop in the gas pipeline system, the gas combustion process stops both in the burner pipes 12 and in the igniter 13. In this case, the bimetal plate of the flame sensor 9 cools down and returns to its original position, presses the ball of the valve opens it and thereby opens the impulse tube 3. In this case, the gas pressure in the impulse tube 3 drops, and this leads to a drop in gas pressure under the large membrane 23 of the shut-off valve 1. Large membrane the wound 23, and then the small membrane 20 are lowered down, and the valve disc 21 completely blocks the gas supply channel to both the igniter 13 and the collector 7.

В случае нарушения тяги в котле происходит изменение направления движения горячих газов в топке, которые начинают омывать биметаллическую пластину датчика тяги 10. Биметаллическая пластина изменяет свою конфигурацию, освобождает на шарик клапана датчика тяги 10 и тем самым открывает импульсную трубку 2. В этом случае давление газа в импульсной трубке 2 падает, а это приводит к падению давления газа под большой мембраной 23 клапана-отсекателя 1. В конечном итоге, как и в предыдущем случае, осуществляется перекрытие канала подачи газа как к запальнику 13, так и к коллектору 7. Для повторного пуска горелочного устройства необходимо устранить неисправности и вновь повторить операцию розжига запальника 13 и горелочных труб 12. In case of draft failure in the boiler, the direction of movement of hot gases in the furnace changes, which begin to wash the bimetallic plate of the draft sensor 10. The bimetal plate changes its configuration, releases the draft sensor 10 onto the ball of the valve, and thereby opens the impulse tube 2. In this case, the gas pressure in the pulse tube 2 drops, and this leads to a drop in gas pressure under the large membrane 23 of the shutoff valve 1. Ultimately, as in the previous case, the gas supply channel is closed as lniku 13 and to the collector 7. To restart the burner necessary to troubleshoot and to repeat the ignition operation of the igniter 13 and burner tubes 12.

Таким образом, наличие в предлагаемом устройстве блока защиты, выполненного в виде клапана-отсекателя, упрощает конструкцию горелки и облегчает ее обслуживание. Thus, the presence in the proposed device of the protection unit, made in the form of a shut-off valve, simplifies the design of the burner and facilitates its maintenance.

Компактное расположение всех элементов горелки и системы автоматики на панелях лицевой части котла облегчает монтаж. The compact arrangement of all elements of the burner and the automation system on the panels of the front of the boiler facilitates installation.

Таким образом, вышеизложенное описание свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении предназначено для оснащения водогрейных котлов с использованием природного газообразного топлива;
- для заявленной конструкции в том виде, как она охарактеризована в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем поставленных технических задач.Thus, the foregoing description indicates that when using the claimed invention, the following combination of conditions:
- a tool embodying the claimed invention, in its implementation is intended to equip boilers using natural gaseous fuels;
- for the claimed design in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application is confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in the implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant of the assigned technical tasks.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

1. A household gas burner for boilers with an automation system, comprising a water temperature controller, a protection unit and associated flame and draft sensors, a gas burner device and an igniter, characterized in that the protection unit is made in the form of a shut-off valve, and a gas burner device, an ignitor, a flame sensor are mounted on a panel that is mounted in the lower part of the boiler, a draft sensor is mounted on the boiler body in its middle part, a water temperature controller sensor is inserted inside the boiler in its upper part.

2. The burner according to claim 1, characterized in that the lower part of the panel is made with holes and is additionally equipped with a moving shutter, which has a number of holes along its entire length.

3. The burner according to claim 1, characterized in that on the panel near the flame sensor there is a viewing window for the igniter, which is overlapped by a shutter.

4. The burner according to claim 1, characterized in that the collector with nozzles of the gas burner device is mounted on the front side of the panel, and the igniter and burner pipes are mounted on the inside.