Газопальниковий пристрій з електронною автоматикою безпеки і управління

Винахід відноситься до області теплоенергетики, а саме - до побутових газопальникових пристроїв водогрійних котлів, які призначені для опалення житлових приміщень. Відомі газопальникові пристрої з автоматикою безпеки, що виготовляє промисловість: а саме - газопальниковий пристрій ГУАБ-20 паспорт П. 1.40.00.00.ПС. АО."НПО ім. М.В.Фрунзе" м.Суми, що має механічні вакумно-мембранні клапани відсікання газу (автоматика безпеки та регулювання) і механічні датчики тяги ,горіння запальника (теплочуттєва пластина), котрі забезпечують автоматичну роботу та безпечність роботи котла. Недоліком аналогу є: швидка відмова в роботі елементів пристроїв автоматики та безпеки (гумових клапанів, мембран, теплочуттєвих пластин), що (на практиці) призводить до роботи котла без діючих елементів пристроїв регулювання та безпеки. В основу винаходу - поставлено рішення технічних проблем: 1. Підвищення (на порядок) дієздатності, протягом тривалого часу, елементів пристроїв регулювання та безпеки. 2. Застосування сучасних технологій. 3. Можливість модернізації старих та інших типів газопальникових пристроїв. 4. Автоматизування (в подальшому-комп’ютерезування) всього процесу опалення приміщень. Поставлене завдання вирішується таким чином: в ході проведення робіт по ремонту елементів пристроїв регулювання та безпеки (далі - пристроїв автоматики) було помічено, що з працюючих 10 котлів - 7-8 котлів працює з несправною системою автоматики. Аналіз ремонтних робіт (проведених газовою службою) виявив , що роботи зводяться до "глушіння" роботи елементів, а то і самого пристрою автоматики (з ряду об'єктивних причин). Подальша нормальна робота котла залежить тільки від тяги в димогарній трубі, що значно знижує безпечність експлуатації котла. Аналіз спроб по усуненню недоліків, привів автора до цілковитої заміни механічного пристрою автоматики на електронний пристрій. З цією метою на місто механічного пристрою, в магістральний трубопровід, після газового крану поставлено три звичайні електромагнітні газові клапани (з працюючою напругою 12 вольт і ізольованою від корпусу клапана робочою обмоткою). Механічні датчики тяги, горіння запальника, датчик регулятор температури замінені на електронні (на основі фотодіодів та терморезисторів) і установлені на стойках (з не електропроводного матеріалу) в отвори установки датчиків на котлі. Додатково введений датчик - регулятор установки кімнатної температури, що установлений у необхідній кімнаті (наприклад - дитячій) і регулює роботу котла (включає-виключає) в залежності від необхідної (раніше запрограмованої) кімнатної температури, усі клапани і датчики, за допомогою ізольованого електричного кабелю, під’єднані до блоку управління, установленого на стінці приміщення, біля котла, в зручному місці. Через блок управління виконується все пускорегулювальне управління роботою котла (запуск, включення-виключення при зміні температурних режимів , аварійне відключення і т. д.). Оскільки електронний пристрій підключений до напруги 220v — блок управління містить в собі понижаючий блок живлення з 220 на 12v, а також перетворювач напруги з 4,5-9v на 12v.(для аварійної роботи котла при відключенні електричної напруги). Використані деталі (електромагнітні клапани, тиристори, транзистори чи мікросхеми), а також електронні схеми датчиків, плат управління клапанами, блока живлення чи перетворювача напруги) критичного значення не мають і можуть бути використані любі з відомих у технічній літературі рішень. Тому, автором (із-за неважливості) не наведено жодного схемного рішення , а лише рекомендовано : 1. Всі схемні рішення повинні бути виконані з загальним мінусом. 2. Весь електронний пристрій не повинен містити жодного електричного реле чи кнопки. 3. Перевагу слід віддати схемним рішенням на мікросхемах. Заміна механічних елементів пристрою автоматики на електронні підвищує експлуатаційні можливості та безпечність роботи котлів, що дозволяє зробити висновок про новизну такого рішення. Дані розпізнавальні ознаки не витікають звичним логічним шляхом з сучасного рівня розвитку опалювальних установок для систем водяного опалення будівель, а досягнуто за рахунок творчого рішення технічної задачі. Сукупність ознак, викладених у відмінній частині, не було виявлено у відомих технічних рішеннях. Запропоноване рішення відповідає вимогам "винахідницького рівня ". Технічним результатом винаходу є: підвищена продуктивність та безпечність котла, зниження експлуатаційних витрат, за рахунок підвищення (на порядок) дії елементів регулювання та безпеки газопальникового пристрою, завдяки застосуванню електронного газопальникового пристрою. Заміна механічних елементів газопальникового пристрою на електронні, введення додаткового датчика регулятора (кімнатної температури) дозволяє: 1. Знизити витрати газового палива. 2. Підвищення (на порядок) безпечності та регулюючих можливостей роботи котла. 3. Можливість модернізації старих і інших типів котлів. 4. Комп'ютеризація (в подальшому часі) всього процесу опалення житлових приміщень. До недоліків, можна віднести - зупинку роботи котла при відключенні електричної напруги. (Усувається введенням перетворювача напруги в блок управління). На фіг.1 схематично зображено розміщення елементів газопальникового пристрою на магістральному трубопроводі, що підходить до пальників та на фіг.3 схематичне розміщення всіх елементів електронного газопальникового пристрою, який складається з електронного: датчика регулювання температури-2, датчика тяги -3, датчика горіння запальника- 4 розміщених у отворах котла-1. Датчик горіння запальника -4 розміщений над запальником -5, з’єднаний трубопроводом - 14 з магістральним трубопроводом-15 після газового крана-6, електромагнітного клапану датчика горіння запальника - 7 і електромагнітного клапана датчика тяги - 8. На магістральному трубопроводі - 15 розміщений також датчик - регулятор температури -9 теплоносіїв, який одночасно виконує і функції клапана, що реагує на спрацювання (роботу) датчика кімнатної температури-12. Всі датчики, клапани з’єднані електричним кабелем -13 з блоком управління-11, що розміщений на стіні біля котла і підключений до електромережі 220v. На фіг.2 показане (як конструктивний варіант) розміщення електронних плат блока управління, що складається з пластмасового корпуса-16 у якому розміщені електронні (як варіант-сенсорні) кнопки запуску та зупинки роботи котла, блок живлення -17 з понижаючим трансформатором, плата перетворювача на 12v-8, що працює від батареї чи акомулятора (наприклад 4,5v), плат управління датчика тяги19, датчика горіння запальника-20, датчика регулювання температури-21, датчика регулювання кімнатної температури-22, а також (як варіант) розміщення плат (поз.23, 24, 25) електронного термометра, звукового сигналізатора, газоаналізатора і т.д. Всі електронні плати у блоці управління -11 розташовані на основній (як варіант) монтажній платі - 26, що електрично з’єднає між собою всі елементи пристрою і закріплюються за допомогою штирькових гнізд до основної плати (повинні легко вийматись та вставлятись при заміні під час ремонту). Із-за відомих, великої кількості, електронних схемних рішень, застосованих радіодеталей (автором не вважається "елементом новизни") і тому не наводяться в проекті. Електронний газопальниковий пристрій працює таким чином: При наявності електричної напруги 220v на блоці управління, вікривається газовий кран - 6 і паливо(газ) надходить до електромагнітного клапана датчика горіння запальника-7, який знаходиться у закритому стані (відсутність напруги на обмотці), при цьому і інші два клапани закриті. При натисканні пускової кнопки на блоці управління і її утримки у натиснутому стані, включаються клапани (горіння запальника-7 і датчика тяги - 8). Газ через трубопровід-14 поступає на запальник-5, де підпалюється одним із відомих способів. Робочий елемент датчика-4 нагрівається до необхідної температури, спрацьовує електроніка датчика-4 і при відпусканні пускової кнопки клапани 7 і 8 знаходяться у ввімкненому стані (котел працює на запальнику). Одночасно (з запізненням 10-20сек.) включається клапан регулювання температури - 9, якщо температура води у котлі та повітря у кімнаті нижче заданих регуляторами датчиків -2 і 12 відповідно, газ поступає до пальників-10 загоряється і котел працює у звичайному режимі. При зникненні тяги робочий елемент датчика тяги-3 нагрівається, включається його автоматика і відключає клапан-8, як наслідок відключається і клапан - 7, котел припиняє роботу до усунення неполадок. При потуханні запальника-5 зпрацьовує датчик-4, і відключає клапан - 7 і, як наслідок, клапан-8, припиняється робота котла до чергового запуску. Датчик регулювання температури води — 2 та датчик кімнатної температури-12 керують роботою клапана - 9 в залежності від заданої температури води у котлі та повітря у потрібній кімнаті. Додатково підключені електронні: термометр, звуковий сигналізатор, газоаналізатор (поз.23, 24, 25) підвищують безпечність роботи котла. Застосування електронного газопальникового пристрою дає широкі можливості по вдосконаленню (наприклад комп’ютеризації) процесу опалення житлових приміщень.