專利名稱：燃料油燃燒器用熱表面點(diǎn)火控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及燃料燃燒裝置的控制，具體地說(shuō)，涉及使用燒結(jié)得完全致密、沒(méi)有空隙的熱表面點(diǎn)火器電極的燃料油燃燒器，它還包括一個(gè)控制裝置，后者預(yù)熱點(diǎn)火器，然后試點(diǎn)火，在此期間，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)，向燃燒室提供燃料油，如果在不到一秒內(nèi)檢測(cè)不到火焰，該裝置便掉電，必須重新嘗試啟動(dòng)。
便攜式強(qiáng)制通風(fēng)煤油加熱器一般都有一個(gè)外殼，包圍著一個(gè)燃燒室?？諝夤娜肴紵?。燃燒器位于燃燒室的一端，而燃燒器一般都裝有燃料噴嘴，噴嘴往往裝有噴射器，噴入的氣流將由噴嘴送入的燃料帶入、攪拌和霧化。噴嘴和噴射器一起將可燃的燃料-空氣混合物送入燃燒室。裝有點(diǎn)火器，將混合物點(diǎn)燃，在初始點(diǎn)火之后便發(fā)生連續(xù)的燃燒。一般，在連續(xù)的燃燒過(guò)程中，鼓入的空氣熱流從加熱器中與燃燒器相對(duì)的另一端排出，其余的熱量通過(guò)加熱器的外殼輻射。
上述一般類型的便攜式空間加熱器往往裝有一個(gè)直接火花式點(diǎn)火器和一個(gè)馬達(dá)。馬達(dá)通常驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，向燃燒室和噴射器送風(fēng)，并操作燃料泵或空壓機(jī)，將燃料送入燃燒室。
當(dāng)便攜式空間加熱器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃燒在接近燃燒器所在的一端進(jìn)行。但當(dāng)空氣流量減小時(shí)，火焰就會(huì)伸向燃燒室的另一端，對(duì)正常燃燒而言氧氣的供應(yīng)變得不適當(dāng)。不適當(dāng)?shù)目諝饪赡苁秋L(fēng)機(jī)運(yùn)行不正?；蚩諝膺M(jìn)、出燃燒室的通道堵塞造成的。
燃燒器火焰低于正常溫度也說(shuō)明運(yùn)行不正常和可能處于危險(xiǎn)狀態(tài)。
熄火時(shí)最好關(guān)掉便攜式空間加熱器。這可能是由于點(diǎn)火失敗、燃料噴嘴堵塞或者燃料用盡造成的。
另外，許多現(xiàn)有的燃燒燃料油的便攜式加熱器利用火花隙點(diǎn)火。(有些用加熱到熱得足以點(diǎn)燃?xì)怏w燃料的特定溫度的加熱線圈)。
熱表面點(diǎn)火系統(tǒng)(HSI)在諸如煤氣衣服烘干機(jī)、煤氣爐、燒煤氣的爐子和鍋爐等裝置用來(lái)點(diǎn)燃煤氣，代替并取消不斷燃點(diǎn)著小煤氣焰已有20多年。熱表面型低電壓點(diǎn)火器(12和24伏)是用專利陶瓷/金屬互化物材料制成的。這些點(diǎn)火器用于緊湊的低瓦數(shù)煤氣點(diǎn)火裝置。元件在不到3-5秒之內(nèi)達(dá)到點(diǎn)火溫度，大約利用40瓦。點(diǎn)火器用強(qiáng)抗氧化陶瓷和金屬互化物的復(fù)合材料制成。這樣，熱表面點(diǎn)火器沒(méi)有火焰或火花。它們僅通過(guò)加熱至要求溫度來(lái)點(diǎn)燃燃料空氣混合物。這樣的點(diǎn)火器還沒(méi)有應(yīng)用到燃油系統(tǒng)上，因?yàn)辄c(diǎn)火器材料是多孔的，而油進(jìn)入多孔的孔穴，造成對(duì)燃燒器操作有害的材料堆積。
已經(jīng)研制出100至240伏熱表面點(diǎn)火器，其中的材料經(jīng)過(guò)壓縮并燒結(jié)到完全致密，不留空隙，從而產(chǎn)生高性能的陶瓷復(fù)合材料。它能在諸如1300至1600℃的非常高的溫度下運(yùn)行。這種高電壓熱表面點(diǎn)火裝置的應(yīng)用，對(duì)本發(fā)明建造燃油加熱器的應(yīng)用特別有吸引力。它們與現(xiàn)有的煤氣焰、加熱線圈及火花隙點(diǎn)火系統(tǒng)相比，提供了獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。
不論情況如何，只要現(xiàn)有加熱器運(yùn)行不正常，就會(huì)造成不充分或不完全燃燒，或者噴入的燃料不燃燒，從而產(chǎn)生極易著火的液體或有害煙氣的危險(xiǎn)?，F(xiàn)有裝置包括了多種燃料燃燒裝置用的安全控制回路，用以防止諸如便攜式空間加熱器等裝置中不恰當(dāng)?shù)娜紵蛳ɑ鹪斐傻脑S多往往是不利的后果。
這樣，在美國(guó)專利No.3,713,766中，預(yù)試點(diǎn)火期由雙金屬熱開關(guān)決定，預(yù)定的一段時(shí)間過(guò)去之后，如果沒(méi)有點(diǎn)燃，該開關(guān)即將電源切斷并撤離。若要重新啟動(dòng)，則需將雙金屬接點(diǎn)手動(dòng)復(fù)位。但是，在燃燒器工作過(guò)程中，如果由于某種原因熄火了，則會(huì)自動(dòng)重新引發(fā)一個(gè)新的試點(diǎn)火期。如果堆積在燃燒室的燃料著火，那將是危險(xiǎn)的。另外，如果檢測(cè)火焰的光電池在運(yùn)行的過(guò)程中短路，燃燒器就會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，因?yàn)殡娐窓z測(cè)不出光電池已經(jīng)短路。在這種情況下，裝置會(huì)認(rèn)為有火焰，因?yàn)橛谢鹧鏁r(shí)，光電池的電阻很小，類似于短路。這種控制要求黑暗的燃燒室來(lái)啟動(dòng)。但是，如果這個(gè)控制電路不加以鎖定，則如果因?yàn)槿紵覂?nèi)有光而阻止啟動(dòng)，則會(huì)出現(xiàn)不良后果。這樣，在揭去蓋子的情況下，如果有人走得很近，將光線擋住，控制就會(huì)啟動(dòng)馬達(dá)。另外，在所加線電壓的每個(gè)周期中，火花點(diǎn)火總是不斷進(jìn)行的。最后，這里有一個(gè)電火花點(diǎn)火電路。
在美國(guó)專利No.3,651,327中，火焰晃動(dòng)造成的波動(dòng)的控制信號(hào)經(jīng)整流，激勵(lì)控制裝置，即繼電器。該線路完全是直流電路。它只對(duì)有火焰或者無(wú)火焰作出響應(yīng)，并且試點(diǎn)火期會(huì)要求一個(gè)單獨(dú)的電路。它沒(méi)有啟動(dòng)電路或重新啟動(dòng)電路、無(wú)預(yù)熱電路，亦無(wú)熱表面點(diǎn)火裝置。
在美國(guó)專利No.3,672,811中，顯然是一種煤氣型加熱器，在運(yùn)行過(guò)程中，如果光電池短路，就測(cè)不出熄火。這樣就不會(huì)關(guān)閉燃料流或鼓風(fēng)機(jī)。它也采用火花隙點(diǎn)火，加上連續(xù)火花。沒(méi)有熱表面點(diǎn)火裝置。
在美國(guó)專利No.3,741,709中，在運(yùn)行過(guò)程中，如果光電池短路，控制系統(tǒng)不會(huì)關(guān)閉。沒(méi)有點(diǎn)火預(yù)熱期，沒(méi)有試點(diǎn)火期，不斷點(diǎn)火，沒(méi)有熱表面點(diǎn)火裝置。
在美國(guó)專利No.3,393,039中，在點(diǎn)火過(guò)程中，如果裝置啟動(dòng)失敗，則電阻加熱器會(huì)斷開熱觸點(diǎn)裝置的觸點(diǎn)，切斷電源。它只使用交流電，使用一個(gè)機(jī)械式繼電器，通過(guò)探測(cè)火焰的熱量來(lái)使電路繼續(xù)工作，并有自動(dòng)再啟動(dòng)。運(yùn)行時(shí)如果熄火則并不關(guān)閉。只是不斷嘗試點(diǎn)火。沒(méi)有熱表面點(diǎn)火器。
在美國(guó)專利No.3,537,804中，使用點(diǎn)火線圈而不使用火花隙或點(diǎn)火小火焰。點(diǎn)火線圈的溫度用一個(gè)光電池探測(cè)，當(dāng)其達(dá)到適當(dāng)溫度時(shí)，燃料閥門打開。它有試點(diǎn)火期，其間如果不出現(xiàn)火焰，則加熱元件將雙金屬接點(diǎn)打開，切斷電源。運(yùn)行時(shí)如果光電池短路，系統(tǒng)只是試圖重新啟動(dòng)，并不關(guān)閉，除非電路中的加熱元件達(dá)到預(yù)定溫度之后雙金屬開關(guān)斷開。
本發(fā)明涉及一種具有制造得完全致密沒(méi)有空隙的熱表面點(diǎn)火元件的燃油式燃燒器。一個(gè)風(fēng)機(jī)向燃燒室提供空氣，交-直轉(zhuǎn)換電路將交流轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出。第一控制開關(guān)在交流電源與熱表面點(diǎn)火器電極之間進(jìn)行耦合，以便有選擇地向熱表面點(diǎn)火器電極提供交流電源。第二控制開關(guān)在交流電源與風(fēng)機(jī)之間進(jìn)行耦合，以便有選擇地驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)。火焰探測(cè)器與燃燒室相聯(lián)系，以產(chǎn)生是否檢測(cè)到火焰的信號(hào)。一個(gè)控制裝置耦合到直流輸出電壓和火焰探測(cè)器，以便通過(guò)開始點(diǎn)火器預(yù)熱周期和試點(diǎn)火周期來(lái)啟動(dòng)及維持燃油燃燒?？刂蒲b置產(chǎn)生第一信號(hào)給第一控制開關(guān)，將交流電壓耦合到熱表面點(diǎn)火器，以便在一個(gè)稱為點(diǎn)火器預(yù)熱期的已知長(zhǎng)度的第一預(yù)定周期中預(yù)熱點(diǎn)火器。它還在稱為試點(diǎn)火期的第二周期提供熱量。它還產(chǎn)生第二信號(hào)給馬達(dá)，以便在試點(diǎn)火期的開始和在稱為火焰探測(cè)期的緊接在試點(diǎn)火期之后的一個(gè)非常短的周期時(shí)間里，把燃料和空氣都引入燃燒器。如果在火焰探測(cè)期里點(diǎn)不著火，它將切斷風(fēng)機(jī)馬達(dá)的電源，切斷燃燒室的燃料供應(yīng)。
一個(gè)光電池起著火焰探測(cè)器的作用，既產(chǎn)生交流輸出信號(hào)，又產(chǎn)生一個(gè)受周圍光線影響的直流成分輸出信號(hào)。交流信號(hào)的頻率取決于火焰的晃動(dòng)。光電池火焰控制電路包括一個(gè)電容，接受光電池的輸出信號(hào)。它隔斷光電池所產(chǎn)生的直流電壓成分，以防止燃油燃燒器風(fēng)機(jī)馬達(dá)由于周圍光線引起的直流信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)。它包括一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)電路，與第一時(shí)間常數(shù)電路耦合，產(chǎn)生第一信號(hào)，以便在預(yù)定的第一預(yù)熱周期預(yù)熱點(diǎn)火器。在預(yù)定的第二試點(diǎn)火期中繼續(xù)加熱點(diǎn)火器。第二時(shí)間常數(shù)電路與第二驅(qū)動(dòng)電路耦合，給風(fēng)機(jī)馬達(dá)加電，并基本上僅在第二試點(diǎn)火期內(nèi)才提供燃料油和空氣。第三時(shí)間常數(shù)電路將該光電池與第二驅(qū)動(dòng)電路耦合，以便在光電池檢測(cè)出火焰時(shí)，使風(fēng)機(jī)維持通電狀態(tài)。
控制裝置中的火焰探測(cè)電路接受光電池交流輸出峰-峰振幅電壓，如果交流峰-峰振幅和火焰頻率處在預(yù)定的極限以內(nèi)，則將第三時(shí)間常數(shù)電路維持在充電狀態(tài)。給一個(gè)三極管加上使之處于導(dǎo)通狀態(tài)的偏壓，防止第三時(shí)間常數(shù)電路維持充電。它還有一個(gè)截止?fàn)顟B(tài)，提供一個(gè)信號(hào)，使第三時(shí)間常數(shù)電路維持充電。如果從光電池來(lái)的振幅和頻率的火焰信號(hào)都在預(yù)定的范圍內(nèi)，則三極管就會(huì)在信號(hào)頻率每個(gè)交替的1/2周期截止一次，以此使充電電壓能夠加在第三時(shí)間常數(shù)電路上，維持充電，從而使風(fēng)機(jī)維持通電狀態(tài)。這樣，從光電池接受信號(hào)的火焰探測(cè)電路是對(duì)頻率敏感的。它也是對(duì)幅度敏感的。因此，如果火焰的頻率在預(yù)定的范圍以內(nèi)，則第三時(shí)間常數(shù)電路維持充電狀態(tài)，而當(dāng)頻率低于預(yù)定極限時(shí)，第三時(shí)間常數(shù)電路放電，從而使風(fēng)機(jī)馬達(dá)被去激勵(lì)。類似地，當(dāng)火焰振幅不夠大，不在預(yù)定的極限以內(nèi)，則第三時(shí)間常數(shù)電路放電，就會(huì)使風(fēng)機(jī)馬達(dá)被去激勵(lì)。
一個(gè)鎖定電路耦合在風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和火焰探測(cè)電路三極管之間，從該光電池來(lái)的任何信號(hào)都不能克服的這樣幅度的電壓，將它鎖定在導(dǎo)通狀態(tài)。這能防止任何重新啟動(dòng)，除非首先關(guān)掉交流電壓，并重新加上交流電壓，使裝置再?gòu)念^開始。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，提供許多優(yōu)點(diǎn)。
首先，它利用熱表面點(diǎn)火器，它能點(diǎn)著燃油，而又不會(huì)吸收燃油而抑制熱表面點(diǎn)火器的功能。其次，它的電子電路非常簡(jiǎn)單，卻具有預(yù)熱期、試點(diǎn)火期和隨后的火焰探測(cè)期，其間如果沒(méi)有火焰出現(xiàn)，系統(tǒng)將被關(guān)閉，不僅切斷點(diǎn)火裝置的電壓，而且還關(guān)斷風(fēng)機(jī)裝置，停止向燃燒室提供空氣和燃油。本系統(tǒng)還進(jìn)行鎖定，防止由于光電池的信號(hào)而使馬達(dá)重新啟動(dòng)(在蓋子揭掉而電源還接通的情況下)。另外，向點(diǎn)火器提供交流線電壓，這使加熱器在有交流電源的地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。這還使將高壓交流用于點(diǎn)火器及風(fēng)機(jī)馬達(dá)，而將低壓直流用于可用緊湊的集成電路形成的控制電路。再有，它使用光電池作為火焰探測(cè)器，既用交流電平又用頻率來(lái)探測(cè)確定火焰是否已經(jīng)建立。一個(gè)時(shí)間常數(shù)電路用來(lái)控制風(fēng)機(jī)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)。如果火焰的振幅和頻率都正確，則火焰信號(hào)的交流部分每個(gè)周期都使三極管截止。每當(dāng)該三極管截止，就有一個(gè)充電電壓加在時(shí)間常數(shù)電路上。這使時(shí)間常數(shù)電路維持充電狀態(tài)，這就給驅(qū)動(dòng)電路加上一個(gè)適當(dāng)?shù)碾妷?，使風(fēng)機(jī)馬達(dá)運(yùn)行。如果火焰的頻率正確，但是振幅太低，盡管每個(gè)周期都有一個(gè)電壓加在三極管的基極上，但電壓的幅度不足以使三極管截止，這就使該時(shí)間常數(shù)電路放電。如果電壓的水平足夠，但是頻率太低，三極管會(huì)截止，但是截止的時(shí)間并不長(zhǎng)到足以向該時(shí)間常數(shù)電路重新充電，這就有可能放電，從而使風(fēng)機(jī)馬達(dá)停止。使鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)停止的信號(hào)是高電平邏輯信號(hào)，后者還耦合回到三極管基極的輸入，從而將其鎖定在導(dǎo)通狀態(tài)，使時(shí)間常數(shù)電路保持放電狀態(tài)。這樣裝置就不能重新啟動(dòng)，除非斷開主開關(guān)，切斷裝置的交流電壓，然后再加上交流電壓，以防止意外的重新啟動(dòng)。
這樣，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種燃油型燃燒器，它利用與燃燒室相聯(lián)系的熱表面點(diǎn)火器元件，點(diǎn)火器元件燒結(jié)得完全致密，基本上沒(méi)有空隙。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種既利用100至240伏交流線電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火器，又用它驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)馬達(dá)，但在其控制電路上仍舊使用低壓直流來(lái)控制是否將交流電壓加在點(diǎn)火器和風(fēng)機(jī)馬達(dá)上的燃油型燃燒器。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是利用一個(gè)偏置于導(dǎo)通狀態(tài)的三極管，以便基本上沒(méi)有電壓加在時(shí)間常數(shù)電路上，從而使風(fēng)機(jī)維持?jǐn)嚯姞顟B(tài)，還有一個(gè)交流耦合的輸入，當(dāng)從火焰探測(cè)光電池收到每個(gè)振幅足夠的輸入負(fù)脈沖時(shí)，三極管就轉(zhuǎn)入截止?fàn)顟B(tài)，并將一個(gè)電壓加在時(shí)間常數(shù)電路上，維持其處于充電狀態(tài)，從而當(dāng)檢測(cè)出有適當(dāng)?shù)幕鹧鏁r(shí)，使風(fēng)機(jī)保持通電狀態(tài)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的，是提供一種鎖定電路，其功能是只要熄火就將三極管偏置在導(dǎo)通狀態(tài)，從而防止自動(dòng)重新啟動(dòng)，并要求該裝置手動(dòng)重新啟動(dòng)。但是，即使燃燒室有火焰，它也允許重新啟動(dòng)。這使燃料的任何過(guò)量聚集都能安全地更受控制地燃燒。
這樣，本發(fā)明涉及一種燃油型燃燒器，它包括燃油的燃燒室；提供交流線電壓的電源；與該燃燒室相聯(lián)系的熱表面點(diǎn)火器元件；燒結(jié)得完全致密基本上沒(méi)有空隙的該點(diǎn)火器的電極；由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，用來(lái)向燃燒室提供燃料油和空氣；耦合至交流電源的交-直轉(zhuǎn)換器，提供直流輸出；耦合在交流電源和熱表面點(diǎn)火器之間的第一可控開關(guān)；耦合在交流電源和風(fēng)機(jī)馬達(dá)之間的第二可控開關(guān)；與燃燒室相聯(lián)系的火焰探測(cè)器，用來(lái)在探測(cè)到有火焰時(shí)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)；和耦合到直流輸出、火焰探測(cè)器以及第一和第二可控開關(guān)的控制裝置，用來(lái)在第一預(yù)定的預(yù)熱期用交流電壓預(yù)熱熱表面點(diǎn)火器，在第二預(yù)定的試點(diǎn)火期給風(fēng)機(jī)馬達(dá)加電并繼續(xù)加熱熱表面點(diǎn)火器，并僅在試點(diǎn)火期的開始和緊接在試點(diǎn)火期之后一個(gè)短的火焰探測(cè)周期內(nèi)，給風(fēng)機(jī)馬達(dá)加電。如果有火焰，但仍不足以使光電池產(chǎn)生振幅和頻率恰當(dāng)?shù)慕涣餍盘?hào)，則切斷送往裝置的燃料和空氣，使裝置停止。停止之后，裝置提供一個(gè)鎖定方式，防止意外的重新啟動(dòng)，從而使該加熱器對(duì)維修人員更安全。
本發(fā)明的這些和其他更詳細(xì)的目的，在下文中將有更詳細(xì)的揭示，其中相同的標(biāo)號(hào)代表相似的元件，其中

圖1是這個(gè)新發(fā)明的方框圖；圖2是本發(fā)明相應(yīng)的電路圖；以及圖3是本發(fā)明用的熱表面點(diǎn)火器的簡(jiǎn)要示意圖。
圖1是新型燃油型燃燒器10的框圖，圖中示明燃燒室外殼12和燃燒室13，均用虛線表示，它們中間的一個(gè)裝有熱表面點(diǎn)火器14和與之非常接近的火焰探測(cè)器或光電池18。在外殼12內(nèi)有風(fēng)機(jī)馬達(dá)16，它不僅向燃燒室提供空氣，而且提供燃料油。點(diǎn)火器的驅(qū)動(dòng)器20有選擇地將熱表面點(diǎn)火器14和從電源24經(jīng)線25到點(diǎn)火器14的交流線電壓耦合。線電壓可以是110V或者220V交流。類似地，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)開關(guān)22有選擇地將電線25上的線電壓耦合到風(fēng)機(jī)馬達(dá)16上，以便向燃燒室12提供燃料及空氣。
交流電壓源24還通過(guò)開關(guān)27耦合到眾所周知的交-直轉(zhuǎn)換器26，在線28上產(chǎn)生直流輸出電壓信號(hào)。在電線28上直流電壓一般可以是12伏。接110伏交流線電壓伏時(shí)，R10的值為2.7K歐姆，5瓦。接220伏交流線電壓伏時(shí)，R10的值為5.5K歐姆，10瓦。
當(dāng)開關(guān)27閉合時(shí)，電源24來(lái)的電壓加在交-直轉(zhuǎn)換器26上，電線28上的直流電壓開始向第一時(shí)間常數(shù)電路32和第二時(shí)間常數(shù)電路34充電。例如，第一時(shí)間常數(shù)32可能只有10秒左右。它的輸出耦合到“與非”門驅(qū)動(dòng)器36，它在線38上輸出邏輯低電平使點(diǎn)火器驅(qū)動(dòng)器上的可控硅開關(guān)20閉合，將線25上的交流線電壓提供給熱表面點(diǎn)火器14，使其開始加熱。由方框32代表的時(shí)間常數(shù)TC1的時(shí)間周期長(zhǎng)約10秒。前5秒為加熱周期，其間點(diǎn)火器被加熱至適當(dāng)溫度。
在第一時(shí)常數(shù)32開始起作用的同時(shí)，由方框34代表的第二時(shí)間常數(shù)，TC2，也開始起作用。這個(gè)時(shí)間常數(shù)周期長(zhǎng)約5秒，它在線40上耦合到“與非”門42。這使線44上無(wú)輸出，線44包括二極管45，并與“與非”門驅(qū)動(dòng)器46的輸入及由方框48代表的第三時(shí)間常數(shù)電路TC3耦合。當(dāng)5秒時(shí)間常數(shù)過(guò)去之后，不僅點(diǎn)火器14達(dá)到試點(diǎn)火的適當(dāng)溫度，而且第二時(shí)間常數(shù)34在線40上的輸出變成低電平，使線44上“與非”門42的輸出變高，通過(guò)二極管45連接到第三時(shí)間常數(shù)48和“與非”門驅(qū)動(dòng)器46的輸入。這使“與非”門驅(qū)動(dòng)器46在線47上通往馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路22的輸出變低，并使該電路起作用。然后，驅(qū)動(dòng)電路22將線25上的交流電壓耦合到風(fēng)機(jī)馬達(dá)16，它開始向燃燒室12提供燃料油和空氣。
由方框48代表的第三時(shí)間常數(shù)電路具有非常短的時(shí)間常數(shù)，例如，由0.6到0.95秒。如果在此時(shí)間周期，即，火焰探測(cè)期內(nèi)探測(cè)不出火焰，第三時(shí)間常數(shù)電路48放電，導(dǎo)致“與非”門驅(qū)動(dòng)器46在線47上的輸出變高，它使馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路22不起作用，從而將風(fēng)機(jī)馬達(dá)的交流電壓25切斷，這樣就使系統(tǒng)停止。在這樣的情況下，要試圖重新啟動(dòng)，必須將開關(guān)27斷開，以初始化全部電路，然后再閉合以便嘗試重新啟動(dòng)。
但是，如果光電池18探測(cè)到火焰，則在線52上出現(xiàn)適當(dāng)?shù)男盘?hào)，光電池火焰控制電路50將在線54上通過(guò)二極管56斷斷續(xù)續(xù)地向第三時(shí)間常數(shù)電路48發(fā)脈沖，使之維持充電狀態(tài)，這樣，“與非”門驅(qū)動(dòng)器46在線47上提供適當(dāng)?shù)妮敵鲂盘?hào)，使開關(guān)22維持加在風(fēng)機(jī)馬達(dá)16上的交流電壓。
第一時(shí)間常數(shù)32過(guò)去之后，“與非”門驅(qū)動(dòng)器36在線38上的輸出通過(guò)二極管39耦合到非門驅(qū)動(dòng)器42的輸入，這使線44上的輸出變低，通過(guò)二極管45耦合到第三時(shí)間常數(shù)48。如果第三時(shí)間常數(shù)電路48沒(méi)有收到從光電池火焰控制電路50來(lái)的輸入，它將在不到一秒的時(shí)間內(nèi)放電，從而如前所述，切斷風(fēng)機(jī)馬達(dá)的電源。
這樣，如上所述，利用圖1的電路與現(xiàn)有技術(shù)相比有幾個(gè)好處。首先，熱表面點(diǎn)火器用于油燃燒系統(tǒng)是新的。它們已經(jīng)用在煤氣系統(tǒng)上，但由于碳的形成，幾個(gè)循環(huán)之后就妨礙它們的使用，所以沒(méi)有用在燃油的系統(tǒng)上。其次，既將交流線電壓用在點(diǎn)火器上，又用在鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)上，使它具有現(xiàn)有裝置所沒(méi)有的通用性。第三，控制電路采用低壓直流，使控制電路在制造上簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，而同時(shí)用高壓交流電作為點(diǎn)火器和風(fēng)機(jī)馬達(dá)電源。第四，采用三個(gè)時(shí)間常數(shù)電路是新的。第一時(shí)間常數(shù)電路預(yù)熱熱表面點(diǎn)火器，預(yù)熱期結(jié)束時(shí)，第二時(shí)間常數(shù)電路34接通風(fēng)機(jī)馬達(dá)電源，提供燃料和空氣。試點(diǎn)火期結(jié)束時(shí)，如果探測(cè)不到火焰，那么，第一時(shí)間常數(shù)電路就通過(guò)二極管39和“與非”門42產(chǎn)生輸出信號(hào)，使第三時(shí)間常數(shù)電路48放電。如果在小于一秒的時(shí)間內(nèi)第三時(shí)間常數(shù)電路48放電，驅(qū)動(dòng)器46在線47上的輸出使開關(guān)22將風(fēng)機(jī)馬達(dá)16的電源切斷。第三時(shí)間常數(shù)電路48的這個(gè)小于一秒的放電時(shí)間稱為火焰測(cè)試期。
另外，下面參考圖2將會(huì)看到，光電池火焰控制電路50是以一種獨(dú)特的方式起作用的。最后，為了保證在第三時(shí)間常數(shù)電路48探測(cè)到“無(wú)火焰”狀態(tài)時(shí)，燃料不會(huì)堆積在燃燒室12內(nèi)，來(lái)自線47上驅(qū)動(dòng)器46的用于切斷風(fēng)機(jī)馬達(dá)電源的輸出信號(hào)也通過(guò)線51上鎖定電路49耦合到光電池火焰控制電路50，使之失去作用，從而使之不能用來(lái)向第三時(shí)間常數(shù)電路提供假信號(hào)，來(lái)維持風(fēng)機(jī)馬達(dá)16的狀態(tài)，或許由于該馬達(dá)意外的重新啟動(dòng)而意外地傷害維修人員。
圖2公開了圖1方框圖的細(xì)節(jié)，是本發(fā)明的完整的電路圖。如圖1所示，當(dāng)開關(guān)閉合而接通電源時(shí)，24處的交流線電壓在線25上耦合到點(diǎn)火器驅(qū)動(dòng)器20、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器22和交-直轉(zhuǎn)換器26。交-直轉(zhuǎn)換器26在線28上產(chǎn)生12伏電壓。一旦達(dá)到CMOS的邏輯閾值，第一時(shí)間常數(shù)電路32和第二時(shí)間常數(shù)電路34就開始充電。第一時(shí)間常數(shù)電路32內(nèi)的電容C6和電阻R9的接點(diǎn)接到“與非”門36的輸入。另一個(gè)輸入是12伏直流。這使引腳10的輸出，線38電位基本上降到地電位。線38上的這個(gè)地電位耦合到點(diǎn)火器驅(qū)動(dòng)器電路20內(nèi)的光電路23，造成可控硅21的門電壓，并使它導(dǎo)通。這使交流線電壓耦合到點(diǎn)火器14，并開始預(yù)熱階段。
與此同時(shí)，第二時(shí)間常數(shù)電路34在線40上C5與R6接點(diǎn)上產(chǎn)生一個(gè)逐漸降低的電壓。這個(gè)電壓耦合到第二“與非”門42的一個(gè)輸入端。另一個(gè)輸入端也接12伏直流。這使“與非”門42在線44上產(chǎn)生一個(gè)低輸出，通過(guò)二極管45作為輸入接到第三“與非”門46，直至?xí)r間常數(shù)電路的電壓降到使門42轉(zhuǎn)為導(dǎo)通的電位為止。當(dāng)?shù)诙r(shí)間常數(shù)電路34電壓下降后，這是“與非”門46的低輸入，故在線47上產(chǎn)生高的輸出，并耦合到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路22。高的輸出不能使該電路起作用，因?yàn)樗蟮仉娖?。但是，?dāng)來(lái)自第二時(shí)間常數(shù)電路34的電壓已經(jīng)降到CMOS邏輯閾值電平，“與非”門42在線44上產(chǎn)生一個(gè)高的輸出，并耦合到二極管45作為“與非”門46的輸入。這在線47上產(chǎn)生一個(gè)給馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路22的低的輸出。它激活光電路17，給可控硅15提供一個(gè)門電壓，使之導(dǎo)通，將交流線電壓耦合到風(fēng)機(jī)馬達(dá)，從而向燃燒室提供燃料和空氣。
在來(lái)自第二“與非”門42的輸出高電平激勵(lì)第三“與非”門46、使風(fēng)機(jī)馬達(dá)啟動(dòng)的同時(shí)，它還向含有并聯(lián)電容C3和電阻R12的第三時(shí)間常數(shù)電路48充電。這個(gè)時(shí)間常數(shù)電路非?？欤谎永m(xù)0.6至0.95秒。第三時(shí)間常數(shù)電路48基本上在與第一時(shí)間常數(shù)電路32終了的同時(shí)開始放電。當(dāng)這個(gè)時(shí)間過(guò)去時(shí)，一個(gè)低的信號(hào)輸入第一“與非”門36，使線38上輸出高電平，切斷點(diǎn)火器14的電源。它還通過(guò)二極管39耦合到線40，迫使“與非”門46輸出高電平，通過(guò)二極管45輸入第三“與非”門46以及第三時(shí)間常數(shù)電路48。如果這時(shí)檢測(cè)不到火焰，第三時(shí)間常數(shù)電路48放電至低電壓，使第三“與非”門46在線47上輸出高電平，使驅(qū)動(dòng)器門28不起作用，從而切斷風(fēng)機(jī)馬達(dá)16的電源。這樣裝置就不起作用。與此同時(shí)，來(lái)自第三“與非”門46在線47上的使不起作用的高電平輸出，通過(guò)由二極管D5和電阻R13組成的鎖定電路49，在線51上產(chǎn)生一個(gè)輸出，耦合到光電池火焰控制電路50中的三極管Q1的基極。這個(gè)大信號(hào)使三極管Q1導(dǎo)通，并使線54二極管56基本上接地，這樣便保證第三時(shí)間常數(shù)電路48不能通過(guò)光電池火焰控制電路50中的三極管Q1進(jìn)行充電。這樣，該電路有效地使(裝置)不起作用，并將其鎖定于該狀態(tài)。
為了重新啟動(dòng)，必須斷開開關(guān)27，使所有電路初始化，然后將開關(guān)27重新閉合，從頭開始重新啟動(dòng)。
在緊接于試點(diǎn)火期之后的火焰測(cè)試期中，如果光電池18檢測(cè)到火焰，線51上的信號(hào)通過(guò)電容C1耦合到光電池火焰控制電路50中的三極管Q1的基極。因?yàn)楣怆姵?8由于搖曳閃動(dòng)的火焰而產(chǎn)生交流輸出電壓，如果光電池18輸出的峰-峰振幅足夠高，負(fù)向脈沖將通過(guò)電容C1加在Q1的基極，從而使之截止。當(dāng)它截止時(shí)，線28上的12伏直流信號(hào)通過(guò)電阻R4耦合到二極管56，向電容C3充電，從而給第三時(shí)間常數(shù)電路48充電。這樣，在從光電池18接收的波形的一般主頻率為30赫的每個(gè)負(fù)脈沖過(guò)程中，三極管Q1截止，使直流電壓從線28上的直流電壓源通過(guò)電阻R4向電容C3充電，應(yīng)該提醒，它放電很快。只要頻率周期在足于使電容C3能不斷地以比正半周的放電速度快的速度重新充電的范圍內(nèi)，那么，風(fēng)機(jī)馬達(dá)就能保持導(dǎo)通狀態(tài)。
另外，線52上來(lái)自光電池18的火焰信號(hào)的直流成分被電容C1阻隔，所以周圍的光線不能激活電路。但是，火焰很慢，以致通過(guò)電容C1的信號(hào)的峰-峰振幅不足以克服Q1基極上的偏置電壓而使之截止，則電容C3以及第三時(shí)間常數(shù)電路就會(huì)放電，裝置就會(huì)關(guān)斷。這樣，由光電池檢測(cè)出來(lái)的、并耦合到線52上三極管Q1的信號(hào)，不論是其頻率還是其峰-峰振幅，都必須在預(yù)定的范圍以內(nèi)，才能使電路不斷地讓風(fēng)機(jī)馬達(dá)保持接通電源。
第一時(shí)間常數(shù)電路32具有約10秒的時(shí)間常數(shù)周期。第二時(shí)間常數(shù)電路34具有約5秒的時(shí)間常數(shù)周期，而第三時(shí)間常數(shù)電路48具有約0.6至0.95秒的時(shí)間常數(shù)周期。另外，從圖2中可以看出，“與非”門46在線47上的輸出，當(dāng)它是高時(shí)，就會(huì)使風(fēng)機(jī)馬達(dá)電路22不起作用，它通過(guò)鎖定電路49和二極管D5耦合到光電池火焰控制電路50中的三極管Q1的基極，以防止該三極管被虛假的信號(hào)導(dǎo)通。這樣，該電路被鎖定，防止其重新啟動(dòng)，除非通過(guò)開關(guān)27切斷交流電源。
這樣，總而言之，接通電源時(shí)，直流電源電壓從0升至12伏。只要一達(dá)到CMOS的邏輯閾值電壓，三個(gè)“與非”門36，42和46即被初始化?！芭c非”門36使點(diǎn)火器驅(qū)動(dòng)電路20中的可控硅21導(dǎo)通，將交流線電壓送到點(diǎn)火器裝置14。經(jīng)過(guò)4.5至5.5秒點(diǎn)火器預(yù)熱時(shí)間之后，第三“與非”門46令風(fēng)機(jī)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路22中的可控硅15導(dǎo)通，將交流線電壓送到馬達(dá)16上。點(diǎn)火器14再繼續(xù)保持通電狀態(tài)約3.5至5秒的試點(diǎn)火期之后，才由于第一時(shí)間常數(shù)電路32放完電而斷電。當(dāng)風(fēng)機(jī)馬達(dá)16接通通電時(shí)，將空氣送入現(xiàn)有技術(shù)眾所周知的虹吸噴嘴，后者將燃料油從油箱向上吸入，與此同時(shí)，裝在馬達(dá)軸上的風(fēng)扇將二次燃燒空氣鼓入燃燒室裝置。在試點(diǎn)火期，如果整個(gè)系統(tǒng)都“運(yùn)行”，則霧化了的燃料被點(diǎn)火器14點(diǎn)著，在燃燒室12建立火焰。光電池18位于燃燒室的后部，監(jiān)視燃燒室12內(nèi)的火焰。如果光電池18在燃燒室內(nèi)檢測(cè)到適當(dāng)數(shù)量的火焰，一個(gè)多頻率、變振幅的火焰信號(hào)便被送到光電池火焰控制電路50，而風(fēng)機(jī)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路22則保持導(dǎo)通狀態(tài)。如果由于某種原因，燃燒室內(nèi)沒(méi)有建立起適當(dāng)?shù)幕鹧?，則在第三時(shí)間常數(shù)電路48放完電而試點(diǎn)火期過(guò)后，在一秒之內(nèi)“與非”門46使風(fēng)機(jī)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路22截止。由于斷燃料的狀態(tài)而“正常關(guān)閉”之后，例如，為安全起見(jiàn)，由鎖定電路49來(lái)的信號(hào)使控制進(jìn)入鎖定方式，這時(shí)風(fēng)機(jī)馬達(dá)不能再被接通，除非通過(guò)開關(guān)27關(guān)掉電源，再重新接通電源。
雖然已經(jīng)聯(lián)系最佳實(shí)施例描述了本發(fā)明，但并不打算將本發(fā)明的范圍限制在前述的特定形式，相反，準(zhǔn)備包括由后附的權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍以內(nèi)可能包括的方案、修改和等同物。
權(quán)利要求
1.一種燃油型燃燒器，其特征在于它包括燃料油的燃燒室，提供至少120伏交流的電源，與所述燃燒室相聯(lián)系的熱表面點(diǎn)火器電極，該點(diǎn)火器電極被燒結(jié)得完全致密，基本上沒(méi)有空隙，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，用來(lái)向所述燃燒室提供燃料油和空氣，耦合至所述電源、用來(lái)提供直流電壓輸出的交-直轉(zhuǎn)換器，耦合在所述交流電源與所述熱表面點(diǎn)火器之間的第一可控開關(guān)，耦合在所述交流電源與所述風(fēng)機(jī)之間的第二可控開關(guān)，與所述燃燒室相聯(lián)系的火焰探測(cè)器，如果檢測(cè)到火焰就用來(lái)產(chǎn)生電信號(hào)，耦合到所述直流輸出電壓、所述火焰探測(cè)器和所述第一及第二可控開關(guān)的控制裝置，用于在第一預(yù)定的預(yù)熱期以及第二預(yù)定的試點(diǎn)火期、接通所述第一可控開關(guān)以便用交流電壓加熱所述熱表面點(diǎn)火器，僅在第二試點(diǎn)火期接通第二可控開關(guān)、以便用交流電壓使所述風(fēng)機(jī)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述風(fēng)機(jī)馬達(dá)僅在試點(diǎn)火期的開始階段接通交流電壓，并在緊接在所述試點(diǎn)火期之后的火焰測(cè)試期繼續(xù)加電，而如果在所述火焰探測(cè)期未見(jiàn)引燃，則使所述風(fēng)機(jī)斷電。
2.如權(quán)利要求1中的燃油型燃燒器，其特征在于這樣的控制裝置包括第一時(shí)間常數(shù)電路，用來(lái)為第一可控開關(guān)產(chǎn)生第一信號(hào)，所述可控開關(guān)將所述交流電壓耦合到所述熱表面點(diǎn)火器，以便在預(yù)定的第一時(shí)間周期中預(yù)熱所述點(diǎn)火器，并在預(yù)定的第二試點(diǎn)火期繼續(xù)讓點(diǎn)火器繼續(xù)保持預(yù)熱狀態(tài)，第二時(shí)間常數(shù)電路，用來(lái)為第二可控開關(guān)產(chǎn)生第二信號(hào)，以便在預(yù)定的第二時(shí)間周期的開始階段將所述交流電壓耦合到所述風(fēng)機(jī)馬達(dá)，以及與第二時(shí)間常數(shù)電路相聯(lián)系的第三時(shí)間常數(shù)電路，如果檢測(cè)到火焰，就讓所述風(fēng)機(jī)馬達(dá)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而如果在預(yù)定的第三時(shí)間周期內(nèi)檢測(cè)不到火焰，就切斷所述風(fēng)機(jī)馬達(dá)的電源。
3.如權(quán)利要求1中的燃油型燃燒器，其特征在于它還包括作為所述火焰探測(cè)器的光電池，所述光電池產(chǎn)生具有受周圍光線影響的直流成分的交流輸出信號(hào)，其峰-峰振幅決定于火焰的量，而其頻率取決于火焰的晃動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3中的燃油型燃燒器，其特征在于所述控制裝置還包括光電池火焰控制電路，用來(lái)產(chǎn)生輸出信號(hào)，根據(jù)是否檢測(cè)到火焰而使所述風(fēng)機(jī)馬達(dá)通電或斷電，以及電容器，用來(lái)接收所述火焰控制電路用的所述光電池的輸出信號(hào)，該電容器隔斷所述光電池所產(chǎn)生的所述直流電壓分量，防止所述燃油型燃燒器的風(fēng)機(jī)馬達(dá)由于周圍光線造成的直流電平而通電。
5.如權(quán)利要求4中的燃油型燃燒器，其特征在于所述控制裝置還包括耦合至所述第一可控開關(guān)的第一驅(qū)動(dòng)電路，所述第一時(shí)間常數(shù)電路耦合到第一驅(qū)動(dòng)電路，以產(chǎn)生所述第一信號(hào)，使所述點(diǎn)火器在預(yù)定的第一時(shí)間周期中被預(yù)熱，并在預(yù)定的第二試點(diǎn)火期繼續(xù)加熱；耦合至所述風(fēng)機(jī)馬達(dá)的第二驅(qū)動(dòng)電路，所述第二時(shí)間常數(shù)電路耦合到所述第二驅(qū)動(dòng)電路，以便在預(yù)定的第二試點(diǎn)火期的開始階段讓所述風(fēng)機(jī)馬達(dá)通電，提供所述燃料油和空氣，以及所述第三時(shí)間常數(shù)電路耦合在所述光電池與第二驅(qū)動(dòng)電路之間，如果在不遲于所述第三時(shí)間周期過(guò)去之前，所述光電池檢測(cè)到所述火焰，就讓所述風(fēng)機(jī)馬達(dá)維持通電狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求5中的燃油型燃燒器，其特征在于所述光電池火焰探測(cè)電路還包括用來(lái)接收和檢測(cè)所述光電池交流峰-峰振幅和取決于所述火焰的晃動(dòng)的所述頻率的傳感電路，其作用是，如果所述交流峰-峰振幅和所述火焰頻率在預(yù)定的限度內(nèi)，就使所述第三時(shí)間常數(shù)電路維持在充電狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6中的燃油型燃燒器，其特征在于所述傳感電路還包括耦合到所述第三時(shí)間常數(shù)電路的三極管，當(dāng)它被偏置得處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，所提供的信號(hào)不足以維持所述第三時(shí)間常數(shù)電路處于所述充電狀態(tài)，當(dāng)它被偏置得處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，提供一個(gè)信號(hào)來(lái)維持所述第三時(shí)間常數(shù)電路處于所述充電狀態(tài)，所述電容這樣耦合到所述三極管，使得其振幅和頻率均處于所述預(yù)定的范圍內(nèi)的火焰信號(hào)，在所述信號(hào)頻率的每一周期使所述三極管截止，維持所述第三時(shí)間常數(shù)電路處于所述充電狀態(tài)，從而使所述風(fēng)機(jī)馬達(dá)維持通電狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求6中的燃油型燃燒器，其特征在于所述傳感電路是對(duì)頻率敏感的。
9.如權(quán)利要求6中的燃油型燃燒器，其特征在于所述傳感電路是對(duì)振幅敏感的。
10.如權(quán)利要求8中的燃油型燃燒器，其特征在于當(dāng)所述頻率在所述預(yù)定的范圍內(nèi)時(shí)，所述第三時(shí)間常數(shù)電路保持充電，而當(dāng)所述頻率低于所述預(yù)定極限時(shí)，所述第三時(shí)間常數(shù)電路放電，從而使風(fēng)機(jī)馬達(dá)處于斷電狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求7中的燃油型燃燒器，其特征在于還包括鎖定電路，該鎖定電路耦合在所述第二驅(qū)動(dòng)電路與所述光電池火焰控制電路之間，使得運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中熄火時(shí)，所述鎖定電路使所述三極管導(dǎo)通，使所述第三時(shí)間常數(shù)電路不能充電，從而使風(fēng)機(jī)馬達(dá)處于斷電狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求7中的燃油型燃燒器，其特征在于所述鎖定電路在所述火焰控制電路與所述第二驅(qū)動(dòng)電路之間還包括二極管，用來(lái)給所述三極管加上偏壓，防止所述三極管截止，以免向所述第三時(shí)間常數(shù)電路提供充電電壓，從而防止馬達(dá)意外地重新啟動(dòng)。
全文摘要
燃油型燃燒器包括點(diǎn)火器，電源電路，交—直轉(zhuǎn)換器及控制電路?？刂齐娐肪哂械谝粫r(shí)間常數(shù)電路，用來(lái)在預(yù)定的試點(diǎn)火期內(nèi)預(yù)熱點(diǎn)火器，并維持點(diǎn)火器于點(diǎn)火溫度，第二時(shí)間常數(shù)電路，用來(lái)在與試點(diǎn)火期重合的預(yù)定時(shí)間里啟動(dòng)風(fēng)機(jī)馬達(dá)，向燃燒室提供燃料和空氣，以及第三時(shí)間常數(shù)電路，當(dāng)檢測(cè)到具有足夠的振幅和頻率的火焰時(shí)，維持風(fēng)機(jī)馬達(dá)處于通電狀態(tài)，而當(dāng)檢測(cè)不到火焰時(shí)，使風(fēng)機(jī)馬達(dá)處于斷電狀態(tài)。鎖定電路使得檢測(cè)不到火焰時(shí)裝置不能重新啟動(dòng)，除非切除電源然后重新加上電源。
文檔編號(hào)F23N5/08GK1153884SQ9611343
公開日1997年7月9日 申請(qǐng)日期1996年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月5日
發(fā)明者H·W·麥科伊 申請(qǐng)人:迪沙國(guó)際公司