ДАТЧИК ТЯГИ Российский патент 2002 года по МПК F23N5/04 

Изобретение относится к области автоматизации теплоэнергетических установок, в частности к автоматизации процессов контроля в паровых и водогрейных котлоагрегатах.

Известны "Устройство контроля работы теплоагрегата" (А.С. SU 1014346, F 23 N 5/24, опубл. 22.09.80; "Устройство контроля теплоагрегата", А.С. SU 1217039, F 23 N 5/08, опубл. 28.06.84; "Устройство контроля теплоагрегата", А. С. SU 1374880, F 23 F 5/08, опубл. 24.07.85). Устройства содержат ответвление в дымоотводящем канале, чувствительный элемент, в качестве которого используется транзистор.

Недостатками устройств являются:
1. Низкая функциональная надежность, связанная с возможностью выхода из строя транзистора, выполняющего функцию чувствительного элемента, в момент нарушения тяги, когда температура отходящих газов может существенно превысить допустимую для транзистора температуру.

2. Отсутствие возможности запоминания аварийной ситуации.

Наиболее близким к заявляемому является "Датчик тяги" (Р.Р.Рыбаков, "Автоматизация газифицированных агрегатов", Ленинград, "Недра", 1984 г., с. 220-221). Устройство содержит ответвитель в дымооводящем канале, магнитом, геркон и кнопку установки датчика в рабочее состояние. Устройство позволяет запоминать аварийную ситуацию.

Недостатками устройства являются:
1. Отсутствие возможности регулировки чувствительности датчика.

2. Невозможность достижения максимальной чувствительности, которая ограничивалась бы только параметрами используемого биметаллического чувствительного элемента. Причина этому - наличие трения между свободным концом биметаллической пластины и упором.

3. Ограничения на применение датчика в связи с тем, что в качестве коммутационного элемента используется геркон.

Задачами заявляемого устройства являются:
Расширение функциональных возможностей устройства за счет расширения диапазона рабочих токов и напряжений; повышения чувствительности датчика и обеспечения возможности ее регулирования.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве, содержащем дымоотводящий канал, биметаллический чувствительный элемент, элемент коммутации и элемент установки датчика в рабочее состояние, в качестве элемента коммутации установлен микровыключатель, а в качестве элемента установки датчика в рабочее состояние - рычаг. При этом на свободном конце биметаллического чувствительного элемента установлен винт настройки с возможностью как механического воздействия, так и изменения положения точки приложения этого воздействия на элемент установки датчика в рабочее состояние и кнопку микровыключателя.

При этом расширение функциональных возможностей датчика достигается:
- использованием в качестве коммутационного элемента микровыключателя,
- использованием в качестве элемента установки датчика в рабочее состояние рычага,
- использованием винта настройки, установленного на свободном конце чувствительного элемента, с возможностью как механического воздействия, так и изменения положения точки приложения этого воздействия на элемент установки датчика в рабочее состояние и кнопку микровыключателя.

Использование в качестве элемента коммутации микровыключателя позволяет по сравнению с прототипом расширить диапазон рабочих токов и напряжений.

Кроме того, использование микровыключателя позволяет реализовать функцию запоминания аварийной ситуации без применения каких-либо специальных конструктивных элементов, как это, например, реализовано в прототипе. Возможность запоминания аварийной ситуации в заявляемом устройстве достигается использованием гистерезиса положения кнопки микровыключателя при его включении и выключении.

Использование в качестве элемента установки датчика в рабочее состояние рычага позволяет перемещать вдоль рычага точку приложения механического воздействия винта настройки относительно положения кнопки микровыключателя и тем самым в широких пределах регулировать время реакции датчика на аварийную ситуацию при нарушении тяги. Удаление точки приложения механического воздействия к рычагу - элементу установки датчика в рабочее состояние от кнопки микровыключателя увеличивает рабочий ход свободного конца чувствительного элемента и соответственно снижает чувствительность датчика, увеличивает время его реакции на аварийную ситуацию. И наоборот, приближение точки приложения механического воздействия на элемент установки датчика в рабочее состояние к кнопке микровыключателя уменьшает рабочий ход чувствительного элемента и, как следствие, увеличивает чувствительность датчика. В общем случае желательно добиваться максимально возможной чувствительности датчика и тем самым минимизировать время его реакции на аварийную ситуацию. Вместе с тем для достижения устойчивости датчика к механическим вибрациям и недопущения ложных срабатываний датчика необходимо иметь возможность снижения его чувствительности. Соответственно возможность регулирования в широких пределах времени реакции датчика на аварийную ситуацию путем перемещения точки приложения механического воздействия винта настройки к элементу установки датчика в рабочее состояние и кнопке микровыключателя расширяет функциональные возможности устройства.

Установка винта настройки на свободном конце чувствительного элемента с возможностью механического воздействия на элемент установки датчика в рабочее состояние и кнопку микровыключателя позволяет:
- осуществить точную настройку чувствительности датчика без изменения положения точки приложения механического воздействия к элементу установки датчика в рабочее состояние;
- реализовать возможность запоминания аварийной ситуации путем выбора рабочего положения кнопки микровыключателя между точками его включения и выключения.

Совокупное использование в устройстве первого и третьего факторов позволяет добиваться чувствительности датчика, в несколько раз превышающей этот показатель у прототипа. Высокая чувствительность датчика и соответственно малое время реакции на аварийную ситуацию в заявляемом устройстве достигается за счет:
- отсутствия какого-либо механического воздействия, затрудняющего движение свободного конца чувствительного элемента (в прототипе на снижение подвижности свободного конца чувствительного элемента влияет трение между концом чувствительного элемента и упором),
- возможности установки винта регулировки в положение, при котором микропереключатель находится в состоянии, сколь угодно близком к точке изменения своего состояния с рабочего на аварийное.

Таким образом, использование в заявляемом датчике тяги:
- микровыключателя в качестве элемента коммутации,
- рычага в качестве элемента установки датчика в рабочее состояние,
- винта настройки, установленного на свободном конце чувствительного элемента с возможностью как механического воздействия, так и изменения положения точки приложения этого воздействия на элемент установки датчика в рабочее состояние и кнопку микровыключателя,
обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства, в том числе:
- увеличение рабочего диапазона токов и напряжений;
- регулирование в широких пределах чувствительности и соответственно времени реакции устройства на аварийную ситуацию,
- увеличение чувствительности и соответственно уменьшение времени реакции датчика на аварийную ситуацию.

Конструкция устройства приведена на чертеже.

Датчик тяги содержит дымоотводящий канал 1, биметаллический чувствительный элемент 2, микровыключатель 3, рычаг 4 - элемент установки датчика в рабочее состояние, винт настройки 5, свободный конец 6 чувствительного элемента 2, кнопку 7 микропереключателя 3, крышку 8, направляющую 9 дымоотводящего канала 1, основание 10.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии свободный конец 6 чувствительного элемента 2 с помощью винта настройки 5 и посредством рычага 4 воздействует на кнопку 7 микровыключателя 3, частично утопив ее внутрь последнего. С помощью винта настройки 5, рычага 4 кнопка 7 микропереключателя 3 установлена и занимает состояние между рабочими аварийным положениями датчика тяги.

При нарушении тяги в дымоходе теплоагрегата топочные газы поступают в дымоотводящий канал датчика, образованный основанием 10, крышкой 8 и направляющей дымоотводящего канала 9. Топочные газы нагревают биметаллический чувствительный элемент 2, свободный конец которого 6 перемещается в сторону от микровыключателя 3. Кнопка 7 микропереключателя 3 освобождается от механического воздействия свободного конца 6 чувствительного элемента 2 и переводит микропереключатель в состояние, соответствующее аварии.

По аварийному сигналу "Нет тяги" котлоагрегат отключается, температура топочных газов уменьшается до температуры, при которой датчик был настроен в рабочее состояние. Свободный конец 6 чувствительного элемента 2 возвращается в исходное состояние, при котором кнопка 7 микропереключателя 3 занимает начальное состояние, однако микропереключатель остается в аварийном состоянии. Для того чтобы установить датчик в рабочее состояние, необходимо нажать на рычаг 4. Под его действием кнопка 7 микровыключателя 3 опускается в нижнее положение, в результате чего контакты микропереключателя принимают положение соответствующее рабочему состоянию.

Датчик тяги выполнен с использованием следующих комплектующих и материалов.

- биметаллический чувствительный элемент - из ленты ТБ 138/80 0,8х200-0-М-А,
- элемент коммутации - микропереключатель МИ-3А, (микропереключатель МИ-3А оснащен рычагом),
- свободный конец чувствительного элемента, основание крышка датчика выполнены из листовой стали толщиной 1,5 мм.,
- винт настройки - винт М3х20.

Заявляемое устройство обеспечивает:
- расширение диапазона рабочих значений токов и напряжений не менее чем на 25%,
- обеспечивает повышение чувствительности и соответственно уменьшение времени реакции датчика на аварийную ситуацию - не менее чем в 2 раза,
- обеспечивает возможность настройки времени реакции датчика на аварийную ситуацию от 2 до 30 с.

Изобретение относится к области автоматизации теплоэнергетических установок, в частности к автоматизации процессов контроля в паровых и водогрейных котлоагрегатах. В датчике тяги, содержащем дымоотводящий канал, биметаллический чувствительный элемент, элемент коммутации и элемент установки датчика в рабочее состояние, в качестве элемента коммутации установлен микровыключатель, а в качестве элемента установки датчика в рабочее состояние - рычаг. На свободном конце биметаллического чувствительного элемента установлен винт настройки, устанавливающий рабочее положение приводного элемента между рабочим и аварийным положениями тяги. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности датчика за счет расширения диапазона рабочих токов и напряжений, повысить чувствительность датчика, обеспечить возможность его регулирования. 1 ил.

Датчик тяги, содержащий дымоотводящий канал, биметаллический чувствительный элемент, элемент коммутации и элемент установки датчика в рабочее состояние в виде рычага, отличающийся тем, что в качестве элемента коммутации установлен микровыключатель с приводным элементом (кнопкой), а на свободном конце биметаллического чувствительного элемента установлен винт настройки, устанавливающий рабочее положение приводного элемента между рабочим и аварийным положениями датчика тяги.