專利名稱：一種監(jiān)測和確保無煙囪爐，特別是煤油加熱器安全操作的方法以及實(shí)施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測和確保無煙囪爐，特別是煤油加熱器安全操作的方法，這種加熱器有一個圍起的空間，加熱器在正常加熱情況下，燃燒器在該空間內(nèi)產(chǎn)生的火焰高度保持在預(yù)定范圍內(nèi)，在加熱器上裝有輻射響應(yīng)設(shè)備用以監(jiān)控所述范圍之外的火焰，若在非正常加熱情況下，火焰高度將比預(yù)定的火焰高度范圍要高或要低，并由此產(chǎn)生一個要被輸入到控制電路使其恢復(fù)到正常工作狀態(tài)的控制信號，這樣，一方面，會產(chǎn)生一個報警信號，另一方面，在相應(yīng)的延時之后關(guān)閉燃燒器，以免燃燒器在預(yù)定期限內(nèi)以在正常火焰高度范圍之外操作。
此外，本發(fā)明還涉及到實(shí)施上述方法的裝置。
目前，歐洲各國制定更加嚴(yán)格的安全法規(guī)，以限制因無煙囪爐，特別是煤油加熱器所引起的室內(nèi)空氣污染;它們要求對這種無煙囪爐-如帶一級或二級燃燒器的煤油加熱器進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測，使其安全地工作(見US-4390003號專利)。
目前已有幾種爐用的，特別是煤油加熱器(PCT-NL86/00010)用的安全系統(tǒng)，其中，一旦這種爐或加熱器處于正常工作狀態(tài)，那么燃燒器所產(chǎn)生的火焰高度可以超過預(yù)定的范圍和/或加熱設(shè)備以及燃燒器頭部和與之相聯(lián)的管路可以加熱到爐子處于不希望的工作狀態(tài)的程度?，F(xiàn)有的安全裝置包括監(jiān)測高于預(yù)定的最大高度的火焰并提供一個與之相應(yīng)的調(diào)節(jié)和/或控制信號的傳感裝置，所述的控制信號被輸?shù)巾憫?yīng)該信號的工作設(shè)備來使煤油加熱器回到所希望的工作狀態(tài)或關(guān)掉煤油加熱器。對于帶一級燃燒器的煤油加熱器來說，在現(xiàn)有安全裝置中敏感裝置包括兩個感光器或兩個熱輻射測量元件，而每一個與正常工作下的煤油加熱器的所述火焰預(yù)定高度范圍的上限和下限相對應(yīng)。當(dāng)火焰高度超過了預(yù)定的火焰高度范圍時，用手來調(diào)節(jié)燃燒器的燈芯或根據(jù)感光器產(chǎn)生的測試信號來調(diào);此外，在預(yù)定的時間期限內(nèi)，當(dāng)火焰連續(xù)地超過預(yù)定火焰高度，就用一種落桿快速地關(guān)掉燃燒器。
這種現(xiàn)有的安全裝置唯一地根據(jù)被測火焰高度的輻射。然而，當(dāng)有許多固有的不確定因素時，就難以滿足最近的安全法規(guī)要求。例如，若燃燒器一開始以盡可能低的火焰高度工作，這種情況就不會被與預(yù)定火焰高度范圍的低限相關(guān)的感光器監(jiān)測到。一旦燃燒器以盡可能低的火焰高度燃燒，并因?yàn)橛脩敉P(guān)加熱器而延長了工作時間，例如，就會存在很大的危險，使室內(nèi)空氣中含有過高的不可接受的CO2量，這是由于缺少響應(yīng)光的最低火焰高度監(jiān)測特性，使加熱器不能被自動地關(guān)掉。
由于燈芯纖維總有不規(guī)則性，加熱器在正常工作時，燃燒器火焰短暫地超過預(yù)定火焰高度范圍是可能的，這樣的話，盡管室內(nèi)空氣中CO2含量還沒有達(dá)到最高可接受量，但現(xiàn)有的安全裝置就會過早地自動關(guān)掉燃燒器。在一臺裝有現(xiàn)有設(shè)備的爐上或加熱器上，這種初級的燃燒器的關(guān)閉會導(dǎo)致產(chǎn)生惡臭氣和煤煙，另外由于熱的燃燒器管沒有足夠的時間充分地冷卻來防止還留在燈芯纖維中的煤油，因燃燒器輻射的熱量加熱而燃燒，因此就會產(chǎn)生極惡臭的氣體。
在室內(nèi)，一臺無煙囪煤油加熱器正在工作的話，若通風(fēng)不足，CO2將增加而O2濃度下降(CH4+2O2→CO2+2H2O)。缺少氧氣就會導(dǎo)致不完全燃燒，然后，又引起CO和CO2量的增加。因此，一方面在O2和CO2或CO濃度之間存在直接的關(guān)系，另一方面在CO2和CO濃度之間也存在著直接關(guān)系。當(dāng)CO2量增加時，CO量同樣地增加。
與微機(jī)聯(lián)用的那種氣體感應(yīng)器本身已經(jīng)公知，由于與微機(jī)聯(lián)用，因此，在檢測后信號經(jīng)電阻輸出并用以自動地控制空氣清潔裝置或風(fēng)扇，從而改變?nèi)鐝N房蒸汽、煙霧或汽車廢氣這種氣份環(huán)境中的CO，H2和許多其它有機(jī)成份的量。(氣體感應(yīng)器型號TGS800，費(fèi)伽路工程公司)。
在醫(yī)學(xué)上，已經(jīng)知道使用O2傳感器來探測人工呼吸裝置(US-4495051)中的氧氣含量。這種氧氣傳感器，例如，可是加伐尼電池，包括一根鉛正極，一根由金制的氧陰極和弱酸性電解質(zhì)。用于溫度補(bǔ)償?shù)囊粋€電阻和一個熱敏電阻接在陰極和陽極之間，使得鉛氧電池型的伽伐尼電池連續(xù)地放電。
本發(fā)明主要目的是提供一種具有上述特性的方法以及實(shí)施避免了上述缺陷并響應(yīng)目前迫切的安全需要的方法的裝置。特別地，對煤油爐或加熱器進(jìn)行監(jiān)測和以某種方式使其安全地運(yùn)行，這種控制方式無需依靠檢測火焰高度的輻射。
對本發(fā)明來說，其主要目的是這樣完成的，先是極靈敏地探測煤油加熱器內(nèi)燃燒廢氣中的O2含量，并利用所測出的含量作為監(jiān)測燃燒廢氣中CO含量的衡量標(biāo)準(zhǔn)，然后把它轉(zhuǎn)換成為形成所述控制信號的電壓信號;若燃燒器是在預(yù)定火焰高度范圍之外工作，為了恢復(fù)正常加熱狀態(tài)，以及檢測最低火焰高度狀態(tài)下的工作狀況，在程序控制下對O2進(jìn)行極敏感的監(jiān)測，測出的廢氣中的O2量在預(yù)定的第一和第二O2含量時，隨后就產(chǎn)生報警信號，并延時地自動關(guān)閉燃燒器，預(yù)定的第一和第二O2含量與室內(nèi)空氣中預(yù)定的CO2量相對應(yīng)，所述的第二含量低第一含量。
權(quán)利要求2到11涉及有關(guān)本方法的一些更有利的措施。
本發(fā)明的一個較好的實(shí)施例中，CO的百分比另外地作為監(jiān)控室內(nèi)CO2量的衡量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)燃燒器廢氣中的O2或CO含量達(dá)到了相應(yīng)與室內(nèi)空氣中可接受的最高0.8%CO2量級時，產(chǎn)生報警信號并自動地關(guān)閉燃燒器。
較好地，在指示出O2含量太低或CO-CO2含量太高的報警信號后90秒，才自動地關(guān)閉燃燒器。
在無煙囪爐，特別是煤油加熱器上實(shí)施本發(fā)明方法的本發(fā)明安全裝置上包括感應(yīng)元件，感應(yīng)元件由安裝在煤油加熱器空腔內(nèi)的感光器組成，該感光器與確定加熱器正常加熱狀態(tài)的預(yù)定的火焰高度的上限有關(guān);電池;與電池相接且適合于根據(jù)來自感應(yīng)器并指示火焰高度處于其預(yù)定范圍之外的測量信號來重調(diào)燈芯調(diào)節(jié)裝置(該裝置也適合于手調(diào))的電控電路;報警裝置以及一個當(dāng)燃燒器在預(yù)定的時間內(nèi)超過所述預(yù)定火焰高度情況下運(yùn)行時自動地關(guān)閉燃燒器的裝置，該裝置與控制電路上的計時器相聯(lián)并在延時后可起動。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計，前述的安全裝置是獨(dú)特的，其中傳感器附加還包括一個與安裝在煤油加熱器內(nèi)底部位置的微處理機(jī)相聯(lián)的O2傳感器，該O2傳感器通過控制電路報警裝置和燃燒器的自動關(guān)閉裝置與燈芯調(diào)節(jié)裝置相聯(lián)，而報警裝置和燃燒器的自動關(guān)閉裝置分別地響應(yīng)廢氣中預(yù)定的第一和第二O2含量而起動工作，所述的第二O2含量低于第一O2含量。
較有利的方式是可把CO傳感器附加地裝在電路極上，該電路極安在反射燃燒器輻射的熱量并帶有一孔口的反射屏后的煤油加熱器空腔的上部角的架子上，這樣，一小部分流過反射屏上孔口的廢氣流可以與CO傳感器接觸。
使用本發(fā)明方法及實(shí)施本發(fā)明方法的裝置，就可能使無煙爐特別是用于室內(nèi)的煤油加熱器正常地和連續(xù)地在滿足安全參數(shù)，甚至于滿足比目前官方強(qiáng)制的安全法規(guī)更嚴(yán)的情況下運(yùn)行。特別地，對CO進(jìn)行精確探測無需依靠對燃燒器的火焰高度的探測。
例如，如果室內(nèi)空氣中氧氣濃度下降，那么，火焰的高度也將如此，也就意味著二級燃燒器的煤油加熱器，其第二級燃燒器將不再工作，就會產(chǎn)生大量CO，從而室內(nèi)空氣中CO2濃度增加。本發(fā)明的安全裝置直接和精確地探測煤油加熱器的空腔內(nèi)氧氣濃度的減少，從而將能精確地探測室內(nèi)空氣中CO2的增加。同時，本發(fā)明安全裝置是能夠精確地和直接地探測已經(jīng)在煤油加熱器空腔內(nèi)部增加CO濃度，從而保證能精確監(jiān)測煤油加熱器的燃燒器的最小火焰高度。
本發(fā)明的安全裝置測出煤油加熱器的空腔內(nèi)的廢氣中O2濃度從而間接地測出了室內(nèi)空氣中的CO2濃度，并把O2濃度轉(zhuǎn)換成電壓信號。設(shè)定值是與室內(nèi)空氣中可接受的最高CO2濃度相對應(yīng)的電壓，對于本發(fā)明的安全裝置來說，這個CO2最高可接受濃度被確定為0.8%。當(dāng)室內(nèi)空氣中CO2濃度超過0.8%(根據(jù)TUV所建立的標(biāo)準(zhǔn)值，TUV(Technical Inspection Association in West Germary)，最大可接受的量是1%)，本發(fā)明安全裝置中的關(guān)閉特性就關(guān)掉燃燒器。這意味著本發(fā)明的安全裝置能在低于可應(yīng)用的安全法規(guī)所規(guī)定的限度以下很好地運(yùn)行。
用伽伐尼電池形的O2傳感器來測出室內(nèi)空氣中CO2量，傳感器安在由煤油加熱器的空腔支承的線路板上。
下面的過程用來檢查CO2濃度1、在煤油加熱器起動后如4分鐘測一次CO2，以便設(shè)定傳感器電壓。
2、任何報警都要延時如30秒，以免瞬變現(xiàn)象引起報警。
3、產(chǎn)生一個間歇的烽音信號，可以由三種音調(diào)并持續(xù)90秒，指示室內(nèi)CO-CO2濃度超過標(biāo)準(zhǔn)。在該時間內(nèi)，可以改善室內(nèi)通風(fēng)(如開門或囟)以便減少CO-CO2量。
4、假如在90秒內(nèi)通風(fēng)狀況未能加以改善，就由螺線管關(guān)掉煤油加熱器。
O2傳感器因其在較低的溫度下工作或接近于它的使用壽命而失靈的話，結(jié)果傳感器的輸出電壓U傳感器就會低于30mv;這種情況會由如7次嘟嘟聲組成的間歇烽音來通告，這種聲音在停止煤油加熱器后持續(xù)90秒。
本發(fā)明安全裝置中的O2傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)1、工作壽命極長(5至10年)。
2、對CO2和其它的含硫成份不敏感。
3、因?yàn)橛捎谠谕L(fēng)不良的空間內(nèi)進(jìn)行燃燒O2減少和CO/CO2增加之間存在的關(guān)系，所以可靠性和精確度增強(qiáng)了。
4、存在了設(shè)定一個O2傳感器的報警電壓UO的可能性。
5、伽信尼電池式的O2傳感器自供電能，因此煤油加熱器內(nèi)控制電路可以保持3VDC。
唯一要記住的方面是工作電壓UO和與室內(nèi)空氣中0.8%CO2量相對應(yīng)的電壓之間的差可以是很小的。如在下面的表1所表示的測試結(jié)果中看到，氧氣傳感器的報警電壓Ua是2mV。為此原因，穩(wěn)定的，高的信號-聲響比以及對溫度波動的低靈敏度要求一個UO放大率(K)為100的高質(zhì)量工作放大器。精確的CO2控制作用主要地取決于O2傳感器的電壓漂移和煤油加熱器內(nèi)的控制電路的硬件。本發(fā)明安全裝置的O2傳感器可允許按每年2%的平均電壓漂移。
假如O2傳感器的輸出為50mV，那么每年所允許的漂移為1mV。在Ua＝2mV，且在工廠用一臺電位計固定工作電壓Uo時，CO2控制作用可期待在整個一年內(nèi)具有很高的可靠性。
在試驗(yàn)期內(nèi)，工作電壓將因每天的基本情況而稍有波動。當(dāng)裝有O2傳感器的煤油加熱器在通風(fēng)良好的室內(nèi)起動時，溫度影響將在90分鐘的期限內(nèi)使電壓U傳感器升到大約2mV。
本發(fā)明的安全裝置的控制系統(tǒng)中使用了微處理機(jī)就能夠解決上述問題。借助于微處理機(jī)，就可能在煤油加熱器內(nèi)的每個燃燒器起動后確定工作電壓Uo作為在通風(fēng)不良的室內(nèi)使傳感器電壓下降以前的最大電壓。每4分鐘檢查一次傳感器電壓并與在前的值比較。下面是確定工作電壓Uo、傳感器報警電壓Ua形成的關(guān)系。
Ua＝Uo-U′a
表 1(對用KE-50型氧氣傳感器獲得的試驗(yàn)結(jié)果的分析，傳感器聯(lián)到本發(fā)明安全裝置上的電控電路的微處理機(jī)上)。
試驗(yàn) Uo U0.8% △U0.8% Ua △Ua CO2T傳感器N° (mV) (mV) (mV) (mV) (mV) % ℃1 45.70 43.83 1.87 43.71 1.99 0.875 17-372 45.52 - - 43.39 2.13 0.77 29-453 45.58 44.52 2.06 44.52 2.06 0.8 9-244 46.85 - - 44.95 1.90 0.725 8-215 46.67 - - 44.70 1.97 0.75 13-256 47.55 45.1 2.45 44.16 3.39 1.18 3-257 45.39 44.0 1.39 43.83 1.56 1.09 -8 47.23 45.2 2.03 44.85 2.38 0.93 3-219 45.80 44.6 1.2 44.28 1.52 1.1310 45.52 44.1 1.42 43.90 1.62 0.84 -11 45.76 44.17 1.59 44.12 1.64 0.845 -平均1.75 2.01 0.903試驗(yàn) Uo Uo.8% Uo8%No - - -7a 45.36 42.84 2.529a 44.97 42.70 2.2710a 45.41 43.40 2.01在這個燃燒器起動之后，確定工作電壓Uo是有利的，因?yàn)?，這樣可以消除任何電壓漂移在對CO2監(jiān)測時的影響。然而，如果在過量CO2含量使得燃燒器關(guān)閉之后，室內(nèi)通風(fēng)沒有得到改善，并且盡管室內(nèi)空氣中CO2量仍是太高而煤油加熱器被失誤地重新起動，這就出現(xiàn)了新的問題。在那種情況下，相應(yīng)的傳感器電壓，該電壓不同于室內(nèi)通風(fēng)良好的情況下所產(chǎn)生的電壓，將會以不利的方式用作為工作電壓Uo。結(jié)果，在加熱器每次起動后由于過量CO2而影響停爐會進(jìn)一步增加CO2量。
解決上述問題的措施是把工作電壓在45分鐘之內(nèi)設(shè)置在固定的值上，以免室內(nèi)過量CO2使燃燒器關(guān)閉。如果燃燒器在該時間內(nèi)重新起動，那就將根據(jù)固定的工作電壓Uo來控制CO2。假定在45分鐘之后CO2濃度將又回到其正常狀態(tài)，從而工作電壓Uo以上描述的方法重新確定。
當(dāng)燃燒器火焰超過它的預(yù)定高度范圍，會產(chǎn)生煙灰或煙霧，且會增加火災(zāi)危險。本發(fā)明的安全裝置包括與最大可接受的火焰高度有關(guān)的光傳感器，并被放置在煤油加熱器燃燒室附近的相應(yīng)的地方。這個傳感器與本發(fā)明的安全裝置中的控制電路一起作用提供所需的控制功能，如1、大約3秒鐘的延時以越過瞬變現(xiàn)象;
2、如果燃燒器的火焰高度超過預(yù)定火焰高度范圍的上限，就產(chǎn)生間歇的聲音報警信號(如5音調(diào));
3、如果在如60秒的期限內(nèi)火焰高度未回到預(yù)定的火焰高度范圍，接著觸發(fā)出一個報警信號并自動地關(guān)閉燃燒器。
在通風(fēng)較差的室內(nèi)，煤油加熱器在燃燒器火焰太高的情況下運(yùn)行就會使得室內(nèi)O2不足，引起不完全燃燒并從而增加室內(nèi)CO-CO2量。在這種情況下，本發(fā)明的安全裝置中的O2傳感器提供一種監(jiān)控作用，該作用同時又受光感器的影響。
當(dāng)燃燒器自動關(guān)閉時，防止裝有傳統(tǒng)安全設(shè)備的加熱器產(chǎn)生煙霧和伴隨的臭氣是很重要的。
本發(fā)明的方法和本發(fā)明的安全裝置保證了以產(chǎn)生最少所述臭氣的方式自動地關(guān)閉燃燒器。
本發(fā)明的安全裝置通過下面連續(xù)步驟確保了防臭氣的燃燒器的自動關(guān)閉，該步驟是;轉(zhuǎn)動燃燒器的燈芯調(diào)節(jié)裝置將火焰調(diào)節(jié)到很低的高度;由色標(biāo)及持續(xù)3秒的聲音信號指明其正確的調(diào)節(jié)位置。對于燈芯被調(diào)之后的燃燒器來說，燃燒器還將繼續(xù)工作如又一個4分鐘，以便防止形成臭氣的成份產(chǎn)生。在這期間允許加熱管和燃燒器頭部足夠的冷卻。之后，給關(guān)閉裝置中的螺線管輸入能量來關(guān)閉燃燒器，從而就產(chǎn)生最小的臭氣。冷卻時間在任何時候都可通過旋轉(zhuǎn)燃燒器的燈芯調(diào)節(jié)設(shè)備的控制紐把燈芯升起而停止。
本發(fā)明的安全裝置包括一組向煤油加熱器內(nèi)消耗電能的元器件提供能量并可替換的電池，需要電能的如點(diǎn)火線圈、包括微處理機(jī)的電控制電路，和帶CO傳感器的加熱器元件。
順時針方向轉(zhuǎn)動燈芯調(diào)節(jié)裝置使主開關(guān)起動接通電控制電路。開頭，是試驗(yàn)電池，如果電池電壓Ub低于2.3V，將不能點(diǎn)火，并會發(fā)出一個連續(xù)的聲音信號持續(xù)約30秒表示要更換電池。30秒后，報警信號中斷，并通過螺線管的作用中斷對煤油加熱器的加溫或加熱的過程并重調(diào)燈芯。
若電池電壓處于正常范圍，將可以點(diǎn)火，在如15秒中必然點(diǎn)著。如果點(diǎn)不著，就會發(fā)出一個間歇的蜂鳴信號并持續(xù)90秒;在此期間，仍然可以給加熱器點(diǎn)火。如果90秒后仍沒有點(diǎn)著，螺線管就重調(diào)加熱器到其停爐狀態(tài)。
在點(diǎn)著火之后，就要定期地開始以上述方法檢查電池電壓;同樣，在煤油加熱器開始加熱后4分鐘檢查一次火焰高度和CO2濃度。
本發(fā)明的安全裝置中，已經(jīng)證明選擇好微處理機(jī)的頻率可以減少控制電路的能量消耗。微機(jī)的頻率在0.5-5MHz之間將能滿意地運(yùn)行。頻率f＝0.5MHz時，所選的電流I是2.5mA，而f＝5MHz時，電流I增到30mA。在f＝0.5MHz時，微機(jī)的運(yùn)行速度比f＝5MHz時要慢得多;然而在目前的應(yīng)用中，這種差別完全是無關(guān)緊要的。
還應(yīng)該注意到本發(fā)明的安全裝置包括一個安裝在煤油加熱器空腔內(nèi)的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)用來防止萬一電池盒內(nèi)無電池或電池放得不合適時燃燒器點(diǎn)火裝置和燈芯調(diào)節(jié)裝置工作。
用一個傳統(tǒng)的電路以連續(xù)的方法來監(jiān)控燃料箱底的燃料量。如果太少，就產(chǎn)生一個間歇蜂音信號，同時底部閃光燈閃耀即3分鐘。在這種情況下，燃料箱內(nèi)可用的燃料還是以使燃燒器繼續(xù)工作大約30分鐘。
本發(fā)明的方法和實(shí)施該方法的安全裝置將參考附圖詳細(xì)說明。


圖1表示了設(shè)置本發(fā)明的安全裝置的煤油加熱器的剖視圖;
圖2表示了圖1的煤油加熱器的透視圖;
圖3表示了測定傳感器工作電壓Uo的方法的示意圖。
圖4表示了室內(nèi)空氣中的氧對時間和CO-CO2濃度的關(guān)系;
圖5表示監(jiān)測煤油加熱器的運(yùn)行和確保其安全的方塊圖;
圖6a，6b表示了屬于本發(fā)明的安全設(shè)備的一個機(jī)構(gòu)的兩個實(shí)施例的透視圖，該機(jī)構(gòu)用于在電池未裝或在電池盒內(nèi)放得不合適時防止燃燒器點(diǎn)燃或燈芯調(diào)節(jié)裝置操作。
如圖1和圖2所示，煤油加熱器1有一空間2，在空間2內(nèi)的中央設(shè)置了帶一與其相聯(lián)的燈芯調(diào)節(jié)裝置3的燃燒器4;燃燒器可以是一級或兩級結(jié)構(gòu)。此外，加熱器有一個打了孔的、頂部為一個開口且限定了一個燃燒室的燃燒器空腔6。在燃燒器空腔6和煤油加熱器1的空間2(在圖1左側(cè))的后壁7之間，設(shè)有一個垂直向下延伸的反射屏8，該反射屏8在靠近煤油加熱器1的空間2的頂壁9有一開孔口10，而在燃燒器4產(chǎn)生的一部分廢氣可流過此開孔10并由此向上逸出(箭頭A)。固定到空間2底部的一個垂直保持器12在該空間的下部區(qū)內(nèi)支撐了一個伽伐尼電池式的O2傳感器13，該傳感器與控制電路14上的微處理機(jī)相連接。在加熱反射屏8的后面，在空間2的左上角(看圖1)的一塊CO監(jiān)測電路板15上設(shè)有CO傳感器，如此，流過熱反射屏9上開孔10的廢氣將與其接觸。電路板15導(dǎo)電地與安全裝置的電控電路14相連，并依次與報警信號裝置(未畫)和燃燒器4的自動關(guān)閉裝置16相連。與燃燒器4產(chǎn)生的火焰18高度的預(yù)定值范圍的最高值17相關(guān)的感光器19裝在熱反射屏8的后面，并以某種方式來監(jiān)測火焰高于上述預(yù)定火焰高度范圍的最高值17。感光器19與控制電路14相聯(lián)。當(dāng)感光器19監(jiān)測到火焰18高于上述火焰高度范圍的最高值17時，它就發(fā)出一個測量信號并將該信號輸?shù)娇刂齐娐?4并激發(fā)出一個具有音響效果的報警信號。煤油加熱器的用戶在響后的90秒內(nèi)起動燈芯調(diào)節(jié)裝置裝置3使燃燒器4的火焰18回到燃燒器4正常工作狀態(tài)下的預(yù)定火焰高度范圍內(nèi)。假如在上述90秒內(nèi)未能達(dá)到上述目的，就由控制電路14起動關(guān)閉裝置16并自動地操作燃燒器4。
如果煤油加熱器在一個通風(fēng)良好的室內(nèi)點(diǎn)燃，那么氣溫的影響在90分鐘內(nèi)會使安全裝置中的O2傳感器13的輸出U傳感器增加到大約2mV。而煤油加熱器正在工作時，O2傳感器13連續(xù)地監(jiān)測空間2內(nèi)空氣中的O2濃度并把得到的濃度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號。由于O2減少直接表明CO2增加，指示O2濃度的電壓信號是室內(nèi)空氣中CO2瞬時值的衡量標(biāo)準(zhǔn)。如圖3所示，控制電路14中的微機(jī)在燃燒器4起動后，先確定O2傳感器13的工作電壓作為室內(nèi)不良通風(fēng)引起傳感器電壓U傳感器下降以前的最大值。如圖3所示，每隔4分鐘測一次傳感器電壓U傳感器并與最初預(yù)定的值相比較。圖3中，U4是在室內(nèi)不良通風(fēng)使U傳感器電壓值下降(見U5＜U4)以前的最大值。由于這個理由，U4-U0。在工作電壓確定以后，O2傳感器13的報警電壓Ua遵循的是Ua＝Uo-Ua′。如果由O2傳感器13測到的氧氣濃度與報警電壓Ua的電壓值一致，就產(chǎn)生一個報警信號。如室內(nèi)通風(fēng)狀況在90秒內(nèi)未加改善，O2濃度將會繼續(xù)下降，而煤油加熱器會由自動停爐裝置16以一個來自O(shè)2傳感器13的低于報警電壓Ua的輸出值U傳感器。
當(dāng)煤油加熱器1工作時，CO傳感器11能連續(xù)地測出空間2內(nèi)燃燒器4(箭頭A)產(chǎn)生的廢氣中的CO濃度，并把測出的CO濃度由CO監(jiān)控電路連續(xù)地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓。與此同時，CO濃度可用作為室內(nèi)空氣中CO2濃度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。圖4的方框圖表示了煤油加熱器1工作時間內(nèi)CO和CO2濃度與室內(nèi)空氣中相對氧氣百分比的關(guān)系。如可見的，在O2減少和CO2增加之間的直接的相互關(guān)系通過CO2和CO的增加的關(guān)系在O2減少和CO減少之間建立一個一致關(guān)系。
圖5的方框圖表示了在室內(nèi)為一臺處于正常的和非正常的加熱情況下運(yùn)行的煤油加熱器監(jiān)測和保持該爐的安全運(yùn)行的各個方法步驟。這些方框指出了各個方法測試間存在的功能性的關(guān)系。
圖6a和6b表示了安全裝置中的機(jī)構(gòu)的兩個實(shí)施例，該機(jī)構(gòu)用于阻斷燃燒器4的點(diǎn)火裝置燈芯調(diào)節(jié)裝置3的調(diào)節(jié)工作-從而就可用火柴來點(diǎn)燃燈芯-如果電池20不在盒內(nèi)或在電池盒21內(nèi)放得不合適。
上述機(jī)構(gòu)包括一根起彈簧作用的彈簧22，彈簧22假設(shè)當(dāng)電池適當(dāng)?shù)胤胖脮r，即，當(dāng)電池接觸電池盒21內(nèi)的傳感器板23時，使其處于受壓狀態(tài)，而起動電線24(圖6a)的兩個端頭分別地與安全裝置26的起動板25和傳感器板23相接，安全裝置26相應(yīng)振動(包括地震顫動)該傳感器板23處于松弛狀態(tài)以使燃燒器4能被點(diǎn)燃。如果電池20從電池盒21內(nèi)取出或與傳感器板23接觸不當(dāng)，壓縮的彈簧22在復(fù)厚力作用下推動板23，以使起動電線24處于拉緊狀態(tài)并移動起動板25使得安全裝置26工作來防止點(diǎn)火或阻止燈芯調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)工作或關(guān)閉燃燒器4。在圖6b的實(shí)施例中，安全裝置26的起動板25由插銷27代替，插銷27與起動電線24的一端相連接來起動插銷27，當(dāng)工作彈簧22被移動時，從而觸發(fā)了安全裝置26。
附圖標(biāo)記表1、煤油加熱器2、空間3、燈芯調(diào)節(jié)裝置4、燃燒器
5、燃燒室6、燃燒空間7、煤油加熱器空間后壁8、加熱反射屏9、煤油加熱器空間頂板10、開孔11、CO傳感器12、保持器13、O2傳感器14、控制電路15、線路板16、關(guān)閉裝置17、預(yù)定火焰高度的最高限18、火焰19、感光器20、電池21、電池盒22、工作彈簧23、感光器板24、起動電線25、起動板26、保持裝置(安全裝置)27、插銷。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測和確保無煙囟爐，特別是在正常加熱狀況下室內(nèi)的煤油加熱器的安全操作方法，其中，燃燒器產(chǎn)生的火焰高度是在預(yù)定的范圍內(nèi)，并由輻射響應(yīng)裝置來監(jiān)控探測所述范圍外的火焰高度以非正常的運(yùn)行狀態(tài)，若火焰高度高于和低于預(yù)定范圍，就產(chǎn)生一個相應(yīng)的控制信號并把該信號輸入電控電路以便能恢復(fù)正常加熱狀態(tài)，或，如果燃燒器繼續(xù)在預(yù)定火焰高度之外運(yùn)行并超過了預(yù)定的時間周期，就產(chǎn)生一個報警信號，在過了相應(yīng)的延時之后，自動地關(guān)掉燃燒器，其特征在于對煤油加熱器內(nèi)燃燒器廢氣中的O2百分比進(jìn)行嚴(yán)格地探測，并將其作為監(jiān)測燃燒器廢氣中CO2含量的衡量標(biāo)準(zhǔn)，然后把得到的量值轉(zhuǎn)變成形成所述控制信號的電壓信號，燃燒器在預(yù)定火焰高度范圍之外工作時，為了恢復(fù)正常加熱狀態(tài)和為監(jiān)測燃燒器運(yùn)行處于最小火焰高度下，燃燒器的工作狀況在程序控制下，對敏感的O2進(jìn)行監(jiān)測，兩者都是很有效的，和在燃燒的廢氣中O2濃度達(dá)到了預(yù)定的第一和第二O2濃度時，由控制電路被用來產(chǎn)生一個報警信號，并在一定的延時之后，自動地關(guān)閉燃燒器，其中每個O2濃度與室內(nèi)空氣中預(yù)定的CO2濃度相對應(yīng)，且所述第二O2濃度低于所述第一O2濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是CO濃度附加地作為燃燒器廢氣中CO2量的衡量標(biāo)準(zhǔn)，并當(dāng)燃燒器廢氣中O2或CO濃度達(dá)到了室內(nèi)空氣可接受的最大CO2濃度0.8%的相應(yīng)程度時，產(chǎn)生一個報警信號，并自動地關(guān)閉燃燒器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征是在指示出燃燒器廢氣中O2濃度太低或CO/CO2濃度太高的報警信號激發(fā)后90秒才自動地關(guān)閉燃燒器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3所述的方法，其特征是當(dāng)燃燒器已被關(guān)閉，在預(yù)定的時間范圍內(nèi)，燃燒器工作電壓UO是固定不變的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是因室內(nèi)空氣過量的CO2而關(guān)閉了燃燒器之后45分鐘之內(nèi)工作電壓固定不變。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于來自O(shè)2傳感器的電壓被周期地監(jiān)測并與在前的傳感器電壓值相比較。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于每隔4分鐘監(jiān)測一次來自O(shè)2傳感器的電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于由電池向控制電路供給電能，為保持穩(wěn)定的規(guī)定值，自動地檢查電池電壓Ub，若電池電壓Ub低于所述規(guī)定值，就防止了燃燒器的點(diǎn)火，并產(chǎn)生一指示需交換電池的報警信號，或者在預(yù)定的時間內(nèi)產(chǎn)生一個報警信號并且自動地終止煤油加熱器的暖爐或加熱工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和8所述的方法，其特征在于向控制電路供電的電池出現(xiàn)障礙就能自動地防止燃燒器點(diǎn)火。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于由一個機(jī)械機(jī)構(gòu)來防止燃燒器點(diǎn)火。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于由控制電路連續(xù)地檢查燃料量并產(chǎn)生一個與低于預(yù)定燃料量相應(yīng)的間歇信號。
12.實(shí)施權(quán)利要求1到11所述方法的安全裝置由傳感器、傳感器包括安裝在煤油加熱器空腔內(nèi)并與預(yù)定的火焰高度范圍的上限相關(guān)聯(lián)的感光器，其中預(yù)定的火焰高度范圍是指加熱器處于正常加熱狀態(tài)時的火焰高度;電池;與電池相關(guān)聯(lián)的控制電路，該控制電路根據(jù)來自感光器的與處于火焰的預(yù)定高度范圍外的火焰高度相對應(yīng)的信號對燈芯調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述燈芯調(diào)節(jié)裝置可用手調(diào);防振裝置;報警裝置及自動地關(guān)閉燃燒器的裝置組成;每個所述的裝置與控制電路中的計時器相聯(lián);并當(dāng)燃燒器在所述預(yù)定的火焰高度范圍之外工作了一段比預(yù)定時間長的時期，它們可延時地工作;其特征在于傳感器另外還包括一個與微處理機(jī)相聯(lián)的O2傳感器(11)、所述O2傳感器安裝在煤油加熱器(1)的空腔(2)內(nèi)的底部位并通過控制電路(14)連接到燈芯調(diào)節(jié)裝置(3)，燃燒器(4)的報警裝置和關(guān)閉裝置(16)，在燃燒器(4)中引起所述報警裝置和自動關(guān)閉裝置(16)根據(jù)燃燒器(4)的廢氣中預(yù)定的第一和第二O2濃度去進(jìn)行工作，而所述的第二氧氣濃度低于第一氧氣濃度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于在電路板(15)上設(shè)置了一個CO傳感器(11)，而電路板(15)安裝在反射由燃燒器(4)熱量輻射的反射屏后的煤油加熱器(1)空腔(2)的頂部一個角上的架子上，而反射屏上有一個孔(10)，通過這樣小孔，小部分廢氣流(A)在熱反射屏(8)上的孔(10)與CO傳感器(11)接觸而漏泄。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于通過一個與防振裝置(26)相聯(lián)的機(jī)構(gòu)(22、24)，在電池盒(21)內(nèi)如果無電池或電池放得不合適時，來防止燃燒器(4)的點(diǎn)火裝置動作或把燈芯調(diào)節(jié)裝置(3)在其基本位置上鎖定燈芯不能用手來點(diǎn)燃。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于所述機(jī)構(gòu)(22、24)包括分別為起彈簧作用的彈簧(22)嚙合電池盒(21)的傳感器(23)和機(jī)構(gòu)(22、24)處于松馳狀態(tài)時，彈簧處于壓縮狀態(tài)以及具有其一端聯(lián)接到傳感器板(23)的啟動電線(24)和保護(hù)裝置(26)的起動板(25)，所述機(jī)構(gòu)(22、24)處于松弛狀態(tài)時，起動線是松著，其中電池盒(20)內(nèi)無電池或電池放置不正確時，由起作用的機(jī)構(gòu)(22、24)具有起彈簧作用的(22)使傳感器板(23)在電池盒(21)內(nèi)移動，拉緊了起動線(24)和保護(hù)裝置(26)的起動板(25)也處于工作狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于由可轉(zhuǎn)動的插銷(27)來代替保護(hù)設(shè)備(26)的起動板(25)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種監(jiān)測和確保室內(nèi)的無煙囪爐、特別是煤油加熱器在正常加熱狀態(tài)之內(nèi)和之外的安全操作的方法和裝置。在正常加熱狀態(tài)之外，就會出現(xiàn)不完全燃燒的危險并伴隨室內(nèi)O
文檔編號F24C5/16GK1066324SQ91103780
公開日1992年11月18日 申請日期1991年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月30日
發(fā)明者簡·萬·貝梅爾 申請人:豐臣株式會社