SE462661B - Saett och anordning foer oevervakning och styrning av en med pulsfoerbraenning arbetande vaermegenerator innefattande en helmholtz-resonator - Google Patents

Description

462 661 10 15 20 25 30 35 konventionella förbränningssystem med öppen flamma sker detta vanligen med fotocell eller jonisationsdetektor, men vid värmegeneratorn, som arbetar med pulsförbränning, är det både svårt och dyrt att tillämpa denna typ av övervakning.

För övervakning och styrning av den med pulsförbränníng arbetande värmegeneratorn i angivet avseende har man tidigare anordnat registrering av det övertryck, som under drift finns i brännkammaren och en därmed kommunicerande tryckkammare på ventilens nedströmssida. Trycket kan därvid överföras mekaniskt, pneumatiskt eller hydrauliskt till en utanför värmegeneratorn placerad kontrollenhet. Detta arrangemang har emellertid inte varit tillförlitligt, och man har haft problem med sot- och oljeläckage vid tryckuttaget på värmegeneratorn, vilket har kunnat leda till att kontrollenheten blivit förstörd.

Vid ett annat känt sätt för övervakning och styrning av värmegeneratorn har man använt en fotocell i brännkammaren, vilken reagerar för den under förbränningen förekommande strålningen. Nackdelen med detta arrangemang är först och främst, att fotocellen lätt sotar igen men också att den kan ge falska signaler genom att den reagerar för annan strålning än den som härrör från flamman i brännkammaren och att den kan störa atomiseringen och/eller fördelningen av det insprutade bränslet. Man har också låtit den optiska sensorn eller en sensor, innefattande magnet och hallelement, avläsa ventilens rörelse, men inte heller detta arrangemang är bra, eftersom ventilen vid en enskild explosion i värmegeneratorn under starten kan komma i vibration, varigenom sensorn ger en falsk indikering med åtföljande avställning av startfläkten och tändanordningen, innan värmegeneratorn uppnått normalt drifttillstånd. Dessutom innebär placeringen av' 10 15 20 25 30 35 462 661 sensorn i närheten av en aktiv del i Värmegeneratorn, att monteringen blir komplicerad.

Uppfinningen har tillkommit i syfte att undanröja de ovan relaterade svårigheterna och olägenheterna och åstadkomma en säker indikering av normal drift av en värmegenerator med pulsförbränning med användning av ett styrsystem som i förhållande till de tidigare kända styrsystemen är både enklare och mera tillförlitligt.

Uppfinningen är därvid baserad på det unika förhållandet, att Värmegeneratorn av den här avsedda typen arbetar med en tämligen konstant och noga bestämd pulsfrekvens, vanligtvis i området 60~lOO Hz.

Enligt uppfinningen avses sålunda för uppnående av det angivna ändamålet ett sätt för styrning av en med pulsförbränning arbetande värmegenerator, vilket erhållit de i patentkravet 1 angivna kännetecknen, samt en styranordning för utövníng av detta sätt i enlighet med patentkravet 8.

För närmare förklaring av uppfinningen hänvisas till bifogade ritning, på vilken FIG. l är en schematisk vertikalsektionsvy av en med pulsförbränning arbetande värmegenerator, FIG. 2 är en vertikalsektionsvy i större skala av insugnings- och brännkamrarna för åskådliggörande av närmare detaljer i utförandet, och FIG. 3 är ett blockschema över den elektroniska delen av styranordningen enligt uppfinningen.

Den i FIG. l och 2 visade Värmegeneratorn av den här avsedda typen, som arbetar med pulsförbränning enligt känd princip, är anordnad i en vattentank l0 med inlopp ll och utlopp 12 för vattnet, som på känt sätt skall cirkulera i ett värmeledningssystem för Vattenburen värme. Värmegeneratorn innefattar en Helmholtz-resonator med en resonanskammare 13 och ett pulsrör 14, som är anslutet till resonanskammaren i sin 462 661 10 15 20 25 30 35 ena ände. Resonanskammaren bildar värmegeneratorns brännkammare och är försedd med ett munstycke 15 för tillförsel av gasformigt, flytande eller fluidiserat bränsle via en magnetventil 16 och med ett tändstift l7, som är anslutet till en tändtransformator l7A. En insugningskammare l8 har förbindelse med brännkammaren genom ett luftinlopp l9, vilket är styrt av en ventil 20. ventilen är anordnad att arbeta automatiskt för att genom en rytmisk rörelse omväxlande stänga vid övertryck i brännkammaren och öppna vid undertryck i densamma.

Insugningskammaren kommunicerar med den yttre luften genom ett inlopp 21, som är försett med en startfläkt 22, via ljuddämpare och/eller filter.

Pulsrörets andra ände är ansluten till en avkopplingskammare 23 med avgasrör 24, vilket skall vara anslutet till skorsten eller annan rökgaskanal.

När Värmegeneratorn arbetar under normal drift, kommer det i brännkammaren 13 insprutade bränslet att antändas vid inträdet i den varma brännkammaren och att förbrännas under förening med det i brännkammaren förefintliga syret, varvid ett övertryck uppstår och ventilen 20 stängs under inverkan av detta övertryck.

Vid uppkomsten av ett efterföljande undertryck öppnas ventilen 20 igen för att släppa in luft i brännkammaren från insugningskammaren 18 med åtföljande ny antändning och förbränning av bränsle. Det uppkommer sålunda förbränningspulser med en regelbunden frekvens i brännkammaren.

Värmegeneratorn drives intermittent i beroende av temperaturen på vattnet i tanken lO på helt konventionellt sätt; vid uppnående av en förutbestämd högre temperatur på vattnet stannas Värmegeneratorn för att åter startas, när temperaturen har sjunkit till en förutbestämd lägre temperatur. Vid återstart av Värmegeneratorn efter en stilleståndsperiod måste extern 'z 10 15 20 25 30 35 462 661 antändníng av bränslet ske medelst tändstiftet l7 och måste luften också tvångsvis tillföras insugningskammaren 18 medelst startfläkten 22.

Tändanordningen och startfläkten sättes sålunda igång vid starten men skall sedan avställas, när värmegeneratorn uppnått normal drift, varmed här avses, att bränslet självantändes och att luften insuges genom undertryck i brännkammaren.

Under normal drift av värmegeneratorn uppstår tryckvariationer i det kommunicerande system som sträcker sig mellan luftinloppet 21 och avgasutloppet 24, och eftersom frekvensen hos dessa tryckvariationer ligger inom ett mycket väl definierat frekvensområde, utnyttjas tryckvariationerna vid tillämpning av uppfinningen för styrning av värmegeneratorn. För ändamålet är i det visade utförandet en sensor 25 anordnad i insugningskammaren 18 för att avkänna de i insugningskammaren under normal drift av värmegeneratorn förekommande tryckvariationerna. Sensorn består företrädesvis av en piezoelektrisk kristall, eftersom denna är mycket driftsäker, men en sensor av annan typ kan användas vid tillämpning av uppfinningen. Exempelvis kan sensorn innefatta ett membran, som påverkas av tryckvariationerna och vars därvid uppkommande rörelse avläses medelst en optisk sensor, men detta arrangemang är dyrare än den piezoelektriska sensorn och dessutom mera komplicerat, samtidigt som det inte är lika driftsäkert. En annan möjlighet är att avkänna membranets rörelse medelst en trådtöjningsgivare, men ett sådant arrangemang innebär en ytterligare fördyring.

Induktiva givare innebär ytterligare en möjlighet men kan ge egensvängning vid låga frekvenser, vilket kan störa styrningen. Slutligen skall nämnas möjligheten att använda en mikrofon, särskilt en kolkornsmikrofon, som sensor, vilken emellertid är ofördelaktig på grund av 462 661 10 15 20 25 30 35 att den kan uppfånga omgivningsljud, som ger falsk indikering i styrsystemet.

Den från sensorn 25 erhållna elektriska signalen tillföres ett elektroniskt system, som är visat i blockschemaform i FIG. 3. Eftersom signalen vid normal drift av värmegeneratorn har en frekvens i området 60-100 Hz, får signalen från sensorn först passera ett filter 26, som släpper genom frekvenser mellan 30 och 200 Hz, varigenom brus, som härrör från turbulens i värmegeneratorn, buller i omgivningen samt ljud från startfläkten avskiljes från signalen. Efter förstärkning av den filtrerade signalen i en signalförstärkare 27 mäts frekvensen i en krets 28. Det uppmätta värdet jämföres med en föreskriven frekvens i en komparator 29, och utfallet registreras av en styranordning 30, som kontrollerar bränsletillförsel, tändning och startfläkt.

När normal drift registrerats av styranordningen, d v s vid tillräcklig överensstämmelse med den föreskrivna frekvensen, upprätthålles bränsletillförseln genom magnetventilen 16, medan tändanordningen l7, 17A och startfläkten 22 avställes efter viss fördröjning.

Styranordningen 30 kan vara inrättad att omedelbart starta tändanordningen och startfläkten, om signalen till avställningsanordningen skulle falla ifrån, exempelvis på grund av något driftfel.

Att anbringa sensorn 25 i insugningskammaren är det mest lämpliga, eftersom det här föreligger en "snäll" miljö, men andra placeringar är tänkbara. Sålunda kan sensorn istället placeras i den tryckkammare, som finns på ventilens 20 nedströmssida och i FIG. 2 är betecknad 3l, där miljön också är gynnsam men där placeringen intill ventilen och insprutningsmunstycket kan innebära komplicerad montering, samtidigt som sensorn inte är lika lätt åtkomlig för översyn och utbyte. Sensorn kan också placeras i brännkammaren 13, avkopplingskammaren 10 15 20 25 30 35 462 661 23 eller avgasröret 24, men placeringen på dessa ställen är mindre fördelaktig med tanke på den där föreliggande svåra miljön. Den visade placeringen av en piezoelektrisk sensor är sålunda det utförande, som för närvarande anses vara att föredraga av flera skäl.

Det elektroniska systemet kan för uppnående av den beskrivna funktionen utföras med andra komponenter än som ingår i det här som exempel visade och beskrivna utförandet.

Claims (6)

462 10 15 20 25 30 35 900112-AH-P\A 661 PATENTKRKV

1. Sätt för övervakning och styrning av en med puls- förbränning arbetande värmegenerator, innefattande en Helmholtz-resonator med en som brännkammare anordnad reso- nanskammare (13), ett till brännkammaren i sin ena ände an- slutet pulsrör (14), en till pulsrörets andra ände ansluten avkopplingskammare (23) med avgasrör (24), en insugning- skammare (18) med startfläkt (22), en av pulstrycket i brännkammaren styrd ventil (20) för reglering av förbindelsen (19) mellan insugningskammaren och bränn- kammaren, en anordning (15, 16) för insprutning av gas- formigt, flytande eller fluidiserat bränsle i brännkammaren och en tändanordning (17, 17A) för antändning av det insprutade bränslet i brännkammaren, varvid under värme- generatorns drift alstrade tryckvariationer i värme- generatorn avkännes, k ä n n e t e c k n a t av att tryckvariationerna i insugningskammaren (18) eller därmed kommunicerande system avkännes, att tryckvariationernas frekvens jämföres med en förutbestämd frekvens och att tändanordning och startfläkt avställes, när tryckvaria- tionernas frekvens uppvisar tillräcklig överensstämmelse med den nämnda förutbestämda frekvensen.

2. att endast tryckvariationer över en förutbestämd minsta Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av styrka avkännes.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av att tändanordningen (17, 17A) och startfläkten (22) avställes med fördröjning vid tillräcklig överens- stämmelse med den nämnda förutbestämda frekvensen.

4. Övervaknings- och styranordning för genomförande av sättet enligt krav 1 vid en med pulsförbränning arbetande värmegenerator, innefattande en Helmholtz- resonator med en som brännkammare anordnad resonanskammare (13), ett till brännkammaren i sin ena ände anslutet puls- rör (14), en till pulsrörets andra ände ansluten av- 10 15 20 9oo112-An-p\A 462 661 kopplingskammare (23) med avgasrör (24), en insugnings- kammare (18) med startfläkt (22), en av pulstrycket i brännkammaren styrd ventil (20) för reglering av förbind- elsen mellan insugningskammaren och brännkammaren, en anordning (15, 16) för insprutning av gasformigt, flytande eller fluidiserat bränsle i brännkammaren, en sensor (25) för avkänning av de under värmegeneratorns drift alstrade tryckvariationerna i värmegeneratorn, och en tändanordning (17, 17A) för antändning av det insprutade bränslet i brännkammaren, k ä n n e t e c k n a d av en komparator (29) för jämförelse av tryckvariationernas frekvens med en förutbestämd frekvens, en av komparatorn styrd anordning (30) för avställning av tändanordningen (16, 17) och start- fläkten (22) vid tillräcklig överensstämmelse med den nämnda förutbestämda frekvensen och att sensorn (25) är placerad för avkänning av tryckvariationer i insugningskam- maren (18) eller därmed kommunicerande system.

5. n a d av att sensorn (25) utgöres av en piezoelektrisk kristall.

6. t e c k n a d av en operativt med sensorn (25) förbunden Styranordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k - Styranordning enligt krav 4 eller 5, k ä n n e - krets (28) för mätning av tryckvariationernas frekvens.