способ управления и обеспечения безопасности печи без дымовой трубы и система для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ управления и обеспечения безопасности печи без дымовой трубы для внутреннего помещения путем измерения высоты пламени чувствительным элементом, регистрации нормального состояния нагрева, при котором высота пламени, создаваемого горелкой, лежит в пределах предварительно определенного диапазона, и формирования электронной управляющей цепи управляющего сигнала для восстановления нормального состояния нагрева при превышении или недостижении предварительно определенного диапазона, а в случае продолжающейся работы горелки за пределами предварительно определенного диапазона высоты пламени сверх предварительно определенного промежутка времени формирования предупредительного сигнала и после соответствующей задержки отключения горелки, отличающийся тем, что производят с помощью датчика измерения содержания кислорода в газах, которое используют в качестве меры для контроля содержания двуокиси углерода в отходящем газе горелки и преобразуют через напряжение в управляющий сигнал, причем в случае режима работы горелки за пределами определенного диапазона высоты пламени управляющий сигнал используют для восстановления нормального состояния нагрева и контроля за режимом работы при минимальной высоте пламени, формируют предупредительный сигнал и сигнал с задержкой автоматического выключения горелки соответственно при предварительно определенном первом и втором значениях содержания кислорода в отходящем газе горелки, соответствующих предварительно определенным значениям содержания двуокиси углерода в помещении.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно измеряют содержание окиси углерода и используют в качестве меры для контроля за содержанием двуокиси углерода, содержащейся в отходящем газе горелки, формируют предупредительный сигнал и отключают горелку, когда значение содержания кислорода, соответствующее содержанию окиси углерода в отходящем газе, достигает значения, соответствующего максимальному значению двуокиси углерода, равному 0,8% в воздухе внутреннего помещения.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что горелку автоматически отключают по истечении 90 с после формирования предупредительного сигнала, указывающего на слишком малые значения содержания кислорода и соответственно слишком высокий уровень содержания окиси, двуокиси углерода в отходящем газе горелки.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что рабочее напряжение датчика содержания кислорода горелки фиксированно устанавливают на предварительно определенный промежуток времени, если горелка была выключена.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что рабочее напряжение датчика содержания кислорода горелки фиксированно устанавливают на 45 мин, если горелка была выключена вследствие слишком высокого уровня содержания двуокиси углерода в воздухе внутреннего помещения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочее напряжение датчика содержания кислорода циклично регистрируют и сравнивают с предшествующим значением напряжения.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что регистрацию напряжения датчика содержания кислорода производят через каждые 4 мин.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что электропитание электронной управляющей цепи осуществляют с помощью батареи и соблюдение заданного значения батарейного напряжения проверяют автоматически, причем при недостижении заданного значения батарейного напряжения либо предотвращают зажигание горелки и формируют аварийный сигнал, указывающий на необходимость замены батареи, либо в течение заданного промежутка времени формируют аварийный сигнал и подогревательный или нагревательный процесс керосиновой печи автоматически выключают.

9. Способ по пп.1 и 8, отличающийся тем, что при неисправности схемы батарейного электропитания электронной управляющей цепи зажигание горелки автоматически предотвращают.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что автоматическое предотвращение зажигания горелки производят механическим устройством.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что посредством электронной управляющей цепи непрерывно осуществляют проверку уровня топлива и при недостижении предварительно определенной высоты уровня автоматически формируют прерывистый сигнал.

12. Система управления и обеспечения безопасности печи без дымовой трубы, содержащая сенсорное устройство со световым датчиком, установленным в корпусе керосиновой печи и настроенным на верхний предел предварительно определенного диапазона высоты пламени, определяющего нормальное состояние нагрева керосиновой печи, батарею, соединенную с электронной управляемой цепью, управляющей в соответствии с измерительным сигналом светового сенсора при превышении предварительно определенного диапазона высоты пламени устройством для регулирования фитиля, имеющего также элемент ручного управления, предохранитель от сотрясений, устройство предупредительной сигнализации и устройство для автоматического выключения горелки, которые соответственно соединены с хронирующим устройством электронной управляющей цепи, приводящим их в действие со смещением во времени в случае режима работы горелки за пределами предварительно определенного диапазона высоты пламени сверх соответственно предварительно определенного промежутка времени, отличающаяся тем, что сенсорное устройство дополнительно включает датчик содержания кислорода и соединенный с ним микропроцессор, причем последний установлен внутри корпуса керосиновой печи в нижней области корпуса и соединен через электронную управляющую цепь с устройством для регулирования фитиля, с устройством предупредительной сигнализации и устройством для автоматического выключения горелки так, что при предварительно определенном первом и предварительно определенном втором меньшем значении содержания кислорода в отходящем газе горелки вступают в действие соответственно устройство предупредительной сигнализации и устройство для автоматического выключения горелки.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что дополнительно содержит датчик содержания окиси углерода и электронную схемную плату, причем последняя расположена на держателе в верхнем углу корпуса керосиновой печи позади экрана, отражающего тепло, излучаемое горелкой, и имеющего пропускное отверстие, так что минимальный газовый поток, проходящий через пропускное отверстие теплоотражающего экрана, попадает на датчик содержания окиси углерода.

14. Система по п.12, отличающаяся тем, что содержит батарейный корпус и механизм предохранительно устройства, причем последний соединен с предохранителем от сотрясений так, что при отсутствии или неправильном вставлении батареи в батарейный корпус механизм предохранительного устройства предотвращает приведение в действие электронной управляющей цепи или блокирует устройство для регулирования фитиля в его основном положении, в котором фитиль не может быть зажжен вручную.

15. Система по п.14, отличающаяся тем, что механизм предохранительного устройства содержит функциональную пружину и инициирующий провод, предохранитель от сотрясений содержит инициирующую пластину, а батарейный корпус сенсорную пластину, причем последняя сжата в состоянии покоя механизма предохранительного устройства и взаимодействует с функциональной пружиной, инициирующий провод соединен с сенсорной пластиной и с инициирующей пластиной предохранителя и в состоянии покоя механизма предохранительного устройства является ненатянутым, так что при отсутствии или неправильном использовании батарей сенсорная пластина перемещается под действием функциональной пружины приведенного в действие механизма и натяжения инициирующего провода в батарейном корпусе и вступает в действие инициирующая пластина предохранителя от сотрясений.

16. Система по п.15, отличающаяся тем, что инициирующая пластина предохранителя от сотрясений выполнена в виде поворачиваемого блокировочного рычага.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу контроля и предохранительного соблюдения режима работы печей без дымовых труб, в частности керосиновых печей, во внутренних помещениях при нормальном состоянии нагрева, в случае которого высота пламени, создаваемая горелками, лежит в пределах предварительного определенного диапазона, превышение которого регистрируется чувствительно по излучению, так как и режима работы вне нормального состояния нагрева, причем при превышении, а также при недостижении предварительно определенного диапазона соответственно генерируется соответствующий управляющий сигнал и подается в электронную управляющую цепь, тем самым, с одной стороны, может быть восстановлено нормальное состояние нагрева, а, с другой стороны, при продолжающемся режиме работы горелки за пределами предварительно определенного диапазона высоты пламени сверх предварительно определенного промежутка времени генерируется предупредительный сигнал, и после соответствующей задержки горелка автоматически отключается.

Кроме того, изобретение относится к системе для осуществления соответствующего изобретению способа, как это описано в ограничительной части п. 12 формулы изобретения.

В последнее время в европейских странах положения по безопасности в связи с загрязнением воздуха внутренних помещений, которое может быть вызвано печами без дымовых труб, в частности керосиновыми печами, ужесточились и требуют строгого соблюдения режима работы таких печей без дымовых труб, как, например керосиновых печей с одноступенчатыми или двухступенчатыми горелками [1]

Известно предохранительное устройство для печей, в частности для керосиновых печей [2] в случае которых после достижения нормального режима работы высота пламени, создаваемого горелками, может оказаться за пределами предварительно определенного диапазона, и/или величина нагрева нагревательного устройства, такого как головка горелки и приданной трубы может стать такой большой, что получится нежелательное рабочее состояние печи. Известное предохранительное устройство имеет сенсорное устройство, которое регистрирует превышение предварительно определенного диапазона высоты пламени и генерирует соответствующий измерительный и/или управляющий сигнал, который подается в исполнительное устройство, с помощью которого керосиновая печь снова приводится в желаемое рабочее состояние или выключается. Для керосиновой печи с одноступенчатой горелкой сенсорное устройство известного предохранительного устройства содержит два световых сенсора или сенсора, регистрирующих тепловое излучение, которые настроены на верхний, соответственно нижний предел предварительно определенного диапазона высоты пламени в нормальном режиме работы керосиновой печи. В соответствии с измерительными сигналами, генерируемыми световыми сенсорами, при превышении предварительно определенного диапазона высоты пламени происходит автоматическая регулировка или ручная регулировка фитиля горелки или ее принудительное выключение с помощью опускаемого переключательного рычага, когда предварительно определенный диапазон высоты пламени продолжительно превышается сверх предварительно определенного времени.

Это известное предохранительное устройство, которое базируется исключительно на принципе чувствительной по излучению регистрации высоты пламени, не удовлетворяет современным требованиям безопасности, так как имеет некоторые факторы ненадежности. Если, например, горелка с самого начала работает только при минимально возможной высоте пламени, то она вообще не регистрируется световым сенсором, который настроен на нижний предел предварительно определенного диапазона высоты пламени. Если теперь горелка работает при самой малой высоте пламени в течение длительного промежутка времени, потому что пользователь забыл, например, выключить печь, то имеется опасность образования недопустимо высокого содержания CO₂ в воздухе внутреннего помещения, так как не происходит автоматического выключения печи в отсутствии светочувствительной регистрации минимальной высоты пламени.

Так как в ткани фитиля всегда имеются неровности, в нормальном режиме нагрева печи пламя горелки может часто кратковременно превышать верхний предел предварительно определенного диапазона высоты пламени, что в случае известного предохранительного устройства может привести к преждевременному автоматическому выключению горелки, хотя максимально допустимое значение CO₂ в воздухе внутреннего помещения еще совсем не достигнуто. Такое преждевременное выключение горелки в случае печи, оснащенной известным предохранительным устройством, связано с интенсивным образованием запаха и сажи, так как не имеется достаточного времени для охлаждения горячей трубы горелки, и так как керосин, содержащийся в ткани фитиля, таким образом испаряется вследствие теплового излучения трубы горелки при сильном образовании запаха.

Во внутренних помещениях, в которых работает керосиновая печь без дымовой трубы, а воздушная вентиляция является недостаточной, повышается концентрация CO₂, а концентрация O₂ уменьшается (CH₄ + 2O₂CO₂ + 2H₂O). Однако недостаток кислорода приводит к неполному сгоранию, которое несет с собой повышение концентрации СО и CO₂. Таким образом имеется прямая связь с одной стороны между концентрацией O₂ и CO₂, соответственно СО, а с другой стороны между концентрацией CO₂ и CO. Если повышается концентрация CO₂ и CO. Если повышается концентрация CO₂, то повышается также и концентрация СО.

Газовые сенсоры, которые, например, в сочетании с микрокомпьютерами служат для автоматического регулирования воздухоочистительных устройств или вентиляторов и регистрируют путем изменений электрических сопротивлений долю СО, H₂ и некоторых других газообразных органических составляющих, как, например, кухонные отходящие газы, сигаретный дым или автомобильные выхлопные газы, являются сами по себе известными (тип TGS 800 фирмы "Фигаро индж. инк.").

В медицинской области для контроля за концентрацией кислорода в приборах искусственного дыхания известно использование кислородных сенсоров. Подобный кислородный сенсор выполнен, например, как гальванический элемент, который содержит анод из свинца, кислородный катод, изготовленный из золота, и слабо кислый электролит. Резистор и термистор для компенсации температуры включены между катодом и анодом, так что гальванический элемент в виде свинцово-кислородной батареи всегда разряжается.

В основе изобретения лежит задача создания способа в начале указанного типа, а также устройства для осуществления способа, в случае которого устраняются указанные недостатки и удовлетворяются повышенные требования безопасности. В частности необходимо позаботиться о контроле и предохранительном соблюдении режима работы керосиновой печи, которые не обязательно зависят от чувствительной по изучению регистрации высоты пламени.

Лежащая в основе изобретения задача согласно изобретению решается тем, что доля O₂ в отходящем газе горелки чувствительно регистрируется внутри керосиновой печи и используется в качестве меры для контроля доли CO₂, содержащейся в отходящем газе горелки, и преобразуется в сигнал напряжения, образующий управляющий сигнал, причем при режиме работы горелки за пределами предварительно определенного диапазона высоты пламени чувствительная регистрация O₂ программно управляемо служит как для восстановления нормального состояния нагрева, так и для контроля режима работы при минимальной высоте пламени, и через электронную цепь управления происходит генерирование предупредительного сигнала, а также задержанное автоматическое отключение горелки соответственно при предварительно определенном первой, соответственно при предварительно определенной второй меньшей дозе O₂ в отходящем газе горелки, которые соответственно соответствуют предварительно определенной дозе CO₂ в воздухе внутреннего помещения.

Предпочтительные усовершенствованные варианты осуществления соответствующего изобретению способа явствуют из пп. 2-11 формулы изобретения.

Соответствующий изобретению способ предпочтительно отличается тем, что дополнительно доля СО используется как мера для контроля за долей CO₂, содержащейся в воздухе внутреннего помещения, и что генерируется предупредительный сигнал и происходит автоматическое отключение горелки, когда доля O₂, cоответственно СО в отходящем газе горелки достигла значения, которое соответствует максимально допустимой доле CO₂, равной 0,8% в воздухе внутреннего помещения.

Автоматическое отключение горелки предпочтительно происходит, например, через 90 с после инициирования предупредительного сигнала, указывающего слишком низкий уровень O₂, соответственно слишком высокий уровень CO-CO₂ в воздухе внутреннего помещения.

Соответствующее изобретению предохранительная система (устройство) для печей без дымовых труб, в частности керосиновых печей, для осуществления соответствующего изобретению способа оснащена сенсорным устройством со световым сенсором, который установлен в корпусе керосиновой печи будучи настроенным на верхний предел предварительно определенного диапазона высоты пламени, определяющего нормальное состояние нагрева керосиновой печи, с батарей, с соединенной с ней электронной управляющей цепью, с помощью которой может регулироваться устройство для регулирования фитиля, которое может приводиться в действие также и вручную, в соответствии с измерительным сигналом светового сенсора при превышении предварительно определенного диапазона высоты пламени с устройством предварительной сигнализации и с устройством для автоматического отключения горелки, которые соответственно связаны с хронирующим устройством электронной управляющей цепи и при режиме работы горелки над предварительно определенным диапазоном высоты пламени сверх соответственно предварительно определенного промежутка времени приводятся в действие с временным смещением. Согласно изобретению это предохранительное устройство отличается тем, что сенсорное устройство дополнительно содержит кислородный сенсор, соединенный с микропроцессором, который установлен внутри корпуса керосиновой печи в нижней области корпуса и через электронную управляющую цепь соединен с устройством для регулирования фитиля, сигнальным устройством и автоматическим выключательным устройством для горелки, причем при предварительно определенной первой и предварительно определенной второй меньшей концентрации O₂ в отходящем газе горелки работает устройство предварительной сигнализации, соответственно выключательное устройство горелки.

Предпочтительно, кроме того, сенсор СО может быть предусмотрен на электронной схемной плате, которая расположена на держателе в верхнем углу корпуса керосиновой печи позади экрана, отражающего тепло, излучаемое горелкой, и имеющего пропускное отверстие, так, что минимальный поток отработавшего газа, проходящий через пропускное отверстие отражающего экрана, попадает на сенсор СО.

С помощью соответствующего изобретению способа и соответствующего изобретению устройства для его осуществления возможно правильно контролировать и предохранительно соблюдать режим работы печей без дымовых труб, в частности керосиновых печей во внутренних помещениях с более жесткими безопасности по сравнению с ведомственными предписаниями по безопасности. В частности не является обязательно необходимой регистрация высоты пламени горелки для точного контроля за CO₂.

Если, например, концентрация кислорода в воздухе внутреннего помещения уменьшается, то уменьшается также и высота пламени, что означает, что, например, в случае керосиновой печи с двухступенчатой горелкой вторая ступень горелки более не функционирует, что обуславливает более высокую эмиссию СО и тем самым повышенную концентрацию СО₂ в воздухе внутреннего помещения. Соответствующее изобретению предохранительное устройство точно и соответственно регистрирует уменьшение концентрации кислорода в корпусе керосиновой печи, вследствие чего точно контролируется повышение концентрации CO₂ в воздухе внутреннего помещения. Одновременно соответствующее изобретению устройство может точно и непосредственно регистрировать более высокую концентрацию CO уже внутри корпуса керосиновой печи и обеспечивает таким образом точный контроль за минимальной высотой пламени горелки керосиновой печи.

Соответствующее изобретению предохранительное устройство регистрирует путем измерения концентрации O₂ в отходящем газе горелки в корпусе керосиновой печи концентрацию CO₂ в воздухе внутреннего помещения и преобразует соответствующую концентрацию O₂ в сигнал напряжения. Заданным значением является напряжение, которое соответствует максимально допустимой концентрации CO₂ в воздухе внутреннего помещения, которое для соответствующего изобретению предохранительного устройства установлено равным 0,8% Если концентрация CO₂ в воздухе внутреннего помещения превышает 0,8% (максимально допустимое значение согласно TUV является 1%), то горелка автоматически отключается выключательным устройством соответствующего изобретению предохранительного устройства. Это означает, что положения безопасности, заданные соответствующим изобретению предохранительным устройством, лежат значительно ниже ведомственно заданных директив.

Измерение содержания CO₂ в воздухе внутреннего помещения происходит с помощью кислородного сенсора, выполненного в качестве гальванического элемента, который расположен на схемной плате, удерживаемой корпусом керосиновой печи.

Контроль за содержанием CO₂ происходит в следующем ходе осуществления способа.

1. Временная задержка контроля содержания CO₂ после включения керосиновой печи равная, например, 4 мин, тем самым напряжение сенсора в этом промежутке времени стабилизируется.

2. Задержка аварийной сигнализации равная, например, 30 с, чтобы исключить временные помехи.

3. Генерирование прерывистого сигнала зуммера, состоящего, например, из 3 тонов, продолжительностью максимально равной 90 с, который указывает на то, что содержание CO-CO₂ в воздухе внутреннего помещения является слишком высоким. В течение этого промежутка времени вентилирование внутреннего помещения может быть улучшено, например, путем открытия двери или окна, и таким образом может быть уменьшена концентрация CO-CO₂.

4. Отключение керосиновой печи под действием электромагнитов, если вентилирование внутреннего помещения не улучшилось в течение 90 с.

Неправильные функции кислородного сенсора вследствие его работы при очень низких температурах или вследствие окончания его срока службы имеют своим следствием то, что выходное напряжение U_сенсор cенсора становится меньше 30 мВ, причем это состояние индицируется после выключения керосиновой печи посредством прерывистого зуммерного сигнала, состоящего, например, из 7 пикающих звуков, продолжительностью 90 с.

Кислородный сенсор, используемый в соответствующем изобретению предохранительном устройстве, имеет следующие преимущества.

1. Чрезвычайно большой срок службы (5-10 лет).

2. Нечувствительность по отношению к CO₂ и к другим кислым компонентам.

3. Повышенная надежность и точность, так как существует непосредственная связь между уменьшением O₂ и увеличением CO/CO₂, которая возникает в невентилируемых помещениях.

4. Возможность определения напряжения U_a аварийной сигнализации кислородного сенсора.

5. Собственное обеспечение мощностью кислородного сенсора, выполненного в качестве гальванического элемента, так что может поддерживаться постоянное напряжение, равное 3 В, электронной управляющей цепи керосиновой печи.

Можно было бы только следить за тем, чтобы могла получиться очень небольшая разность между рабочим напряжением и напряжением, которое соответствует содержанию CO₂, равному 8,8% в воздухе внутреннего помещения. Как явствует из результатов испытаний, представленных в таблице, напряжение U_a аварийной сигнализации кислородного сенсора равно 2 мВ. Поэтому в отношении стабилизации и отношения шум/сигнал, а также в отношении нечувствительности кислородного сенсора к колебаниям температуры требуется операционный усилитель высокого качества, а именно с коэффициентом усиления U_a К 100. Точность контроля CO₂ главным образом зависит от отклонений напряжения в аппаратном обеспечении электронной управляющей цепи керосиновой печи и от отклонения напряжения (дрейфа) кислородного сенсора. Средние отклонения напряжения кислородного сенсора соответствующего изобретению предохранительного устройства в течение года составляют 2%

Принимается, что выходной сигнал кислородного сенсора имеет напряжение равное, 50 мВ, что означает отклонение напряжения, равное 1 мВ за год. При U_a 2 мВ рабочее напряжение U₀, фиксированно установленное посредством потенциометра при изготовлении керосиновой печи, дает высокую надежность контроля за CO₂ в течение года.

Во время испытательного периода рабочее напряжение незначительно колеблется изо дня в день. Если керосиновая печь, оснащенная кислородным сенсором, включена в хорошо вентилируемом помещении, то вследствие температурных влияний сенсорное напряжение U_сенсор возрастает приблизительно на 2 мВ в течение 90 мин.

Путем установки микропроцессора в управляющую систему соответствующего изобретению предохранительного устройства возможно справиться с вышеуказанной проблемой. Рабочее напряжение U₀ может быть определено с помощью микропроцессора как максимальное значение напряжения после каждого процесса включения горелки керосиновой печи до того, как упадет сенсорное напряжение вследствие плохой вентиляции внутреннего помещения. Сенсорное напряжение регистрируется каждые 4 мин и сравнивается с предшествующим значением напряжения. После определения рабочего напряжения U₀ получается напряжение U_a аварийной сигнализации сенсора путем использования формулы

U_a U₀ U"_a

Благодаря определению рабочего напряжения U₀ после каждого включения горелки получается преимущество, заключающееся в том, что исключается влияние дрейфа напряжения на контроль CO₂. Однако возникает проблема в ситуации, когда вентиляция внутреннего помещения не улучшилась после выключения горелки вследствие слишком высокого уровня CO₂ в плохо вентилируемом помещении, а керосиновая печь неосторожно была снова включена, хотя содержание CO₂ в помещении еще является намного слишком высоким. Соответствующее сенсорное напряжение, которое отклоняется от напряжения в хорошо вентилируемом состоянии внутреннего помещения, использовалось бы в таком случае невыгодным образом в качестве рабочего напряжения U₀. Это имело бы своим следствием то, что выключение при слишком высоком уровне CO₂ вызвало бы дальнейшее увеличение уровня CO₂ после каждого включения керосиновой печи.

Эта проблема может быть решена тем, что рабочее напряжение U₀ фиксированно устанавливается на промежуток времени, равный 45 мин для случая, когда горелка выключена вследствие высокого уровня CO₂ в воздухе внутреннего помещения. Если горелка снова включается в течение этого промежутка времени, то для контроля CO₂ применяется установленное рабочее напряжение U₀. Принимается, что после промежутка времени, равного 45 мин, уровень CO₂ снова примет нормальное состояние, так что рабочее напряжение U₀ снова будет определяться описанным образом.

Если пламя горелки превышает предварительно определенный диапазон высоты пламени, то возникает сажа или запах, и имеется опасность пожара. Световой сенсор соответствующего изобретению предохранительного устройства, настроенный на максимально допустимую высоту пламени, который расположен на соответствующей высоте рядом с камерой сгорания керосиновой печи, обеспечивает во взаимодействии с электронной управляющей цепью соответствующего изобретению предохранительного устройства необходимые функции управления, такие как:

1) задержка времени равная, например, 3 с, чтобы исключить переходные помехи;

2) генерирование акустической прерывистой аварийной сигнализации (например 5 звуков), когда происходит превышение верхнего предела предварительно определенного диапазона высоты пламени горелки;

3) автоматическое выключение горелки, если высота пламени не будет возвращена в предварительно определенный диапазон высоты пламени в течение, например, 60 с после инициирования аварийного сигнала.

Так как при неудовлетворительной вентиляции внутреннего помещения в случае режима работы керосиновой печи со слишком высоким пламенем горелки возникающий недостаток кислорода вызывает неполное сгорание и тем самым повышение концентрации CO-CO₂ в воздухе внутреннего помещения, с помощью кислородного сенсора соответствующего изобретению предохранительного устройства наряду с контролем посредством светового сенсора осуществляется дополнительный контроль при режиме работы горелки с недопустимо высоким пламенем горелки.

Важно то, чтобы при автоматическом выключении горелки воспрепятствовать образованию чада и связанного с ним запаха, которые возникают в случае керосиновой печи, оснащенной обычными предохранительными устройствами.

Соответствующий изобретению способ и соответствующее изобретению устройство обеспечивают автоматическое выключение горелки приблизительно предотвращающим образование запаха образом.

Соответствующее изобретению предохранительное устройство (система) делает возможным предотвращающее образование запаха автоматическое выключение горелки, а именно путем прохождения следующих операций способа: с помощью установочной поворотной головки устройства для регулирования фитиля горелки соответственно устанавливается очень малая высота пламени. Правильная установка индицируется цветной маркировкой и акустическим прерывистым сигналом продолжительностью, например, 3 с. В таком случае при этой установке устройства для регулирования фитиля горелка горит, например, еще 4 мин, чтобы уменьшить эмиссию компонентов, образующих запах. За этот промежуток времени нагревательная труба и головка горелки могут в достаточной степени охладиться. Затем активированный электромагнит выключательного устройства выключает горелку с минимальным выделением запаха. Однако процесс охлаждения также может быть закончен в любое время путем поворота в верхнем направлении фитиля посредством установочной поворотной головки устройства для регулирования фитиля горелки.

В соответствующее изобретению предохранительное устройство включен заменяемый комплект батарей для электроснабжения всех приемников электроэнергии керосиновой печи, как, например, катушки зажигания, электронной управляющей цепи с микропроцессором, нагревательным элементом сенсора СО.

При вращении устройства для регулирования фитиля в направлении вращения часовой стрелки приводится в действие основной переключатель, который замыкает электронную схему. Прежде всего осуществляется проверка батареи. Если напряжение батареи U_в меньше, чем 2,3 В, то зажигание невозможно, и раздается продолжительный зуммерный сигнал в течение, например, 30 с, который указывает на то, что батарею необходимо заменить. По истечении 30 с аварийный сигнал прерывается, и выключается подогревательный или нагревательный процесс керосиновой печи путем приведения в действие электромагнита, который вызывает возврат фитиля.

Если напряжение батареи лежит в нормальном диапазоне, то зажигание возможно и должно произойти в течение, например, 15 с. Если зажигание не будет осуществлено в течение 15 с, то раздается прерывистый зуммерный сигнал, продолжительностью равной, например, 90 с, в течение которых зажигание керосиновой печи еще возможно. Если после 90 с зажигание не произошло, то включение керосиновой печи повторяется в результате действия электромагнита.

После успешного зажигания начинается периодический цикл контроля, в ходе которого указанным образом проверяется напряжение батареи, а также по истечении 4 мин после начала процесса нагрева керосиновой печи осуществляется контроль за высотой пламени, а также за содержанием CO₂ в отходящем газе.

В случае соответствующего изобретению предохранительного устройства предпочтительным оказывается то, чтобы требуемая частота микропроцессора позволяла удерживать относительно малым потребление тока I электронной управляющей цепью. Микропроцессор работает удовлетворительно при частоте между 0,5 и 5 МГц. При f 0,5 I по выбору равен 2,5 мА. При f 5 МГц 30 мА. При f 0,5 МГц микропроцессор является правда более инертным, чем при f 5 МГц, что однако в случае настоящего применения микропроцессора не имеет значения.

Наконец важно то, что соответствующее изобретению предохранительное устройство имеет механизм, расположенный в корпусе керосиновой печи, который при отсутствии или неправильном вставлении батареи в батарейный корпус препятствует приведению в действие устройства зажигания горелки или устройства зажигания горелки или устройства для регулирования фитиля.

Проверка уровня топлива непрерывно происходит с помощью обычной схемы в основании топливного бака. Если уровень топлива является слишком низким, то генерируется, например, в течение 3 мин прерывистый зуммерный сигнал вместе с мигающим светом в основании топливного бака. Топливо, находящееся в этом состоянии в основании топливного бака, достаточно для того, чтобы позволить горелке гореть в течение приблизительно 30 мин.

На фиг. 1 изображен схематичный вид в разрезе керосиновой печи, оснащенной предохранительным устройством (системой); на фиг. 2 общий вид керосиновой печи согласно фиг. 1; на фиг. 3 диаграмма, из которой явствует определение рабочего напряжения U₀ кислородного сенсора; на фиг. 4 - диаграмма, из которой явствует соотношение содержания кислорода в воздухе внутреннего помещения с течением времени и концентрации CO-CO₂; на фиг. 5 блок-схема, из которой явствует способ контроля и предохранительного соблюдения режима работы керосиновой печи; на фиг. 6 общий вид двух вариантов исполнения механизма соответствующего изобретению предохранительного устройства, который при отсутствии или неправильном вставлении батареи в батарейный корпус препятствует зажиганию горелки, соответственно регулировке устройства для регулирования фитиля.

Керосиновая печь 1, представленная на фиг. 1 и 2, содержит корпус 2, в котором посредине расположена горелка 4, имеющая устройство 3 для регулирования фитиля, которая может быть выполнена одноступенчатой или двухступенчатой и имеет частично перфорированный, открытый сверху корпус 6 горелки, образующий камеру 5 сгорания. Между корпусом 6 горелки и расположенной слева на фиг. 1 задней стенкой 7 корпуса 2 керосиновой печи 1 установлен вертикальный проходящий вниз теплоотражающий экран 8, который вблизи верхней стенки 9 корпуса 2 керосиновой печи 1 имеет пропускное отверстие 10, через которое может проходить часть отходящего газа (стрелка А) горелки 4, текущего сверху из корпуса 6 горелки. На вертикальном держателе 12, скрепленном с основанием корпуса 2, в нижней области корпуса 2 установлен кислородный сенсор 13, выполненный в качестве гальванического элемента, который соединен с микропроцессором электронной управляющей цепи 14. Позади теплоотражающего экрана 8 в левом верхнем углу на фиг. 1 корпуса 2 расположен сенсор СО 11 на схемной плате 15 для контроля СО так, что на него попадает часть отходящего газа, проходящая через пропускное отверстие 10 теплоотражающего экрана 8. Схемная плата 15 соединена с электронной управляющей цепью 14 предохранительного устройства, которая снова соединена с не показанным устройством предупредительной сигнализации и с автоматическим выключательным устройством 16 для горелки 4. Световой сенсор 19, настроенный на верхний предел 17 предварительно определенного диапазона высоты пламени 18 горелки 4, расположен позади теплоотражающего экрана 8 так, что он регистрирует превышение верхнего предела 17 предварительного определенного диапазона высоты пламени пламенем 18. Световой диод 19 соединен с электронной управляющей цепью 14. Если световой диод 19 регистрирует превышение пламенем 18 верхнего предела высоты пламени, то он генерирует измерительный сигнал, который вводится в электронную управляющую цепь 14, генерирующую акустический предупредительный сигнал. Теперь пользователь керосиновой печью 1 должен в течение 90 с привести в действие устройство 3 для регулирования фитиля и возвратить высоту пламени 18 горелки 4 снова в предварительно определенный диапазон высоты пламени в соответствии с нормальным состоянием нагрева горелки 4. Если этот возврат не произойдет в течение указанных 90 с, то посредством электронной управляющей цепи 14 будет приведено в действие выключательное устройство 16, и горелка 4 автоматически выключится.

Если керосиновая печь 1 включена в хорошо вентилируемом помещении, то вследствие температурных влияний напряжение U_сенсор кислородного сенсора 13 предохранительного устройства повышается в течение 90 мин приблизительно на 2 мВ. Во время работы керосиновой печи 1 кислородный сенсор 13 непрерывно регистрирует содержание O₂ в воздухе в корпусе 2 и непрерывно его преобразует в соответствующий сигнал напряжения. Вследствие непосредственного соотношения между уменьшением O₂ и увеличением CO₂ сигнал напряжения, указывающий долю O₂, соответственно является мерой для доли CO₂ в воздухе внутреннего помещения. Рабочее напряжение U₀ кислородного сенсора 13, как явствует из фиг. 3, определяется после включения горелки 4 с помощью микропроцессора электронной управляющей цепи 14 как максимальное значение напряжения до того, как уменьшится сенсорное напряжение U_сенсор вследствие плохой вентиляции внутреннего помещения. Как показано на фиг. 3 сенсорное напряжение U_сенсор регистрируется каждые 4 мин и сравнивается с предшествующим значением напряжения. На фиг. 3 U₄ является максимальным значением напряжения до того, как сенсорное напряжение U_сенсор уменьшится вследствие плохой вентиляции внутреннего помещения (сравни U₅ меньше чем U₄). Поэтому действительно следующее соотношение: U₄ U₀. Таким образом напряжение U_a аварийной сигнализации кислородного сенсора 13 получается после определения рабочего напряжения из следующего уравнения: U_a U₀ U"_a. Если доля кислорода, зарегистрированная кислородным сенсором 13, соответствует значению напряжения U_a аварийной сигнализации, то генерируется аварийный сигнал. Если вентиляция внутреннего помещения не улучшится в течение 90 с, то содержание O₂ еще больше уменьшится, и керосиновая печь выключится под действием электромагнита, образующего автоматическое выключательное устройство 16, при значении напряжения U_сенсор, подаваемом кислородным сенсором 13, которое меньше, чем напряжение U_a аварийной сигнализации.

Во время работы керосиновой печи 1 также и сенсор СО 11 может непрерывно регистрировать долю СО в отходящем газе (стрелка А) горелки 4 в корпусе 2, причем измеренная концентрация СО непрерывно может преобразовываться электронной схемой контроля СО в соответствующее электрическое напряжение. Концентрация СО может одновременно использоваться в качестве меры для концентрации СО₂, содержащейся в воздухе внутреннего помещения. На диаграмме согласно фиг. 4 процентная концентрация СО и СО₂ нанесена в зависимости от процентного содержания кислорода в воздухе внутреннего помещения за время работы керосиновой печи 1. Из диаграммы видно, что вследствие непосредственного соотношения между уменьшением O₂ и увеличением СО₂ имеется соответствующее соотношение между уменьшением O₂ и уменьшением СО ввиду зависимости увеличения СО₂ от увеличения СО.

Блок-схема согласно фиг. 5 показывает отдельные операции способа контроля и предохранительного соблюдения режима работы керосиновой печи во внутреннем помещении как при нормальном состоянии нагрева, так и вне этого состояния, причем обозначения отдельных блоков, на которые делается ссылка, показывают функциональные зависимости отдельных мероприятий способа.

Из фиг. 6 явствуют два варианта исполнения механизма предохранительного устройства, который при отсутствии или неправильном вставлении батареи 20 в батарейный корпус 21 препятствует зажиганию устройства зажигания горелки 4, соответственно блокирует регулировку устройства 3 для регулирования фитиля и тем самым зажигание фитиля спичкой является невозможным.

Механизм имеет функциональную пружину 22, которая при правильном вставлении батареи, т.е. при ее прилегании к сенсорной пластине 23 в батарейном корпусе 21, находится в сжатом состоянии, причем инициирующий провод 24, один конец которого согласно фиг. 6 соединен с инициирующей пластиной 25 предохранителя 26, срабатывающего на сотрясения (например землетрясения), а другой конец которого соединен с сенсорной пластиной 23, является ненатянутым, так что зажигание горелки 4 возможно. Если батарея 20 удаляется из батарейного корпуса 21 или если она не точно прилегает к сенсорной пластине 23, то последняя выдавливается вперед сжатой пружиной, вследствие чего инициирующий провод 24 натягивается, и инициирующая пластина 25 перемещается, вследствие чего в действие вступает предохранитель 26 и предотвращает зажигание, соответственно перемещение фитиля блокируется, или происходит выключение горелки 4. В случае варианта исполнения согласно фиг. 6 инициирующая пластина 25 предохранителя 26 заменена на блокировочный рычаг 27, с которым соединен конец инициирующего провода 24, который при перемещении функциональной пружины 22 приводит в действие блокировочный рычаг 27, вследствие чего приводится в действие предохранитель 26.