предохранительное устройство для анализа топочного газа

Формула изобретения

1. Предохранительное устройство для анализа топочного газа для работающей на газе или нефти установки, имеющей электрическое соединение и топочный канал для горючих газов, содержащее элемент для обнаружения опасного газа для размещения в топочном канале для отслеживания топочного газа, причем элемент для обнаружения опасного газа содержит удлиненный зонд, содержащий в дальнем конце датчик опасного газа, и контроллер для автоматического регулирования соотношения газа и воздуха в топочном газе на основании сигнала от элемента для обнаружения опасного газа, причем контроллер выполнен с обеспечением возможности прекращения подачи электроэнергии к работающей на газе или нефти установке, если соотношение газа и воздуха в топочном газе не может быть отрегулировано с достижением заданного безопасного параметра.

2. Предохранительное устройство по п.1, в котором элемент для обнаружения опасного газа содержит беспроводной передатчик, а контроллер содержит беспроводной приемник таким образом, что элемент обнаружения опасного газа выполнен с возможностью беспроводного сообщения с контроллером.

3. Предохранительное устройство по п.1, в котором зонд выполнен с возможностью гибкой регулировки.

4. Предохранительное устройство по п.1, в котором контроллер содержит предупреждающий элемент для выработки предупреждающего сигнала во время регулирования соотношения газа и воздуха.

5. Предохранительное устройство по п.1, в котором контроллер содержит предупреждающий элемент для выработки предупреждающего сигнала при отсоединении от элемента для обнаружения опасного газа.

6. Предохранительное устройство по п.1, дополнительно содержащее дистанционное устройство для обнаружения опасного газа для размещения на удалении от работающей на газе или нефти установки для выработки предупреждающего сигнала при обнаружении опасного газа.

7. Предохранительное устройство по п.6, в котором дистанционное устройство для обнаружения опасного газа выполнено с возможностью беспроводного сообщения с контроллером для прекращения подачи электроэнергии для работающей на газе или нефти установки.

8. Предохранительное устройство по п.6, в котором дистанционное устройство для обнаружения опасного газа содержит беспроводные передатчик и приемник для передачи сигнала контроллеру для остановки работающей на газе или нефти установки и для приема сигнала от контроллера и/или элемента для обнаружения опасного газа для выработки предупреждающего сигнала.

9. Предохранительное устройство по п.6, в котором контроллер содержит предупреждающий элемент для выработки предупреждающего сигнала при приеме сигнала от дистанционного устройства для обнаружения опасного газа.

10. Предохранительное устройство по п.1, в котором контроллер содержит независимый съемный корпус, который имеет розетку для приема электрического штепселя работающей на газе или нефти установки и штыри для вставки в электрическую розетку.

11. Предохранительное устройство по п.1, в котором контроллер содержит неудаляемый поверхностно-сборный корпус, выполненный с обеспечением возможности непосредственного соединения с электрической сетью, содержащий розетку для приема электрического штепселя работающей на газе или нефти установки.

12. Предохранительное устройство по п.1, в котором контроллер является встроенным в качестве части работающей на газе или нефти установки.

13. Предохранительное устройство по п.1, в котором элемент для обнаружения опасного газа выполнен с возможностью обнаружения по меньшей мере моноокиси углерода.

14. Работающая на газе или нефти установка, имеющая электрическое соединение и топочный канал для горючих газов, в котором расположен элемент для обнаружения опасного газа предохранительного устройства для анализа топочного газа по п.1, в котором возможность автоматического управления соотношением газа и воздуха в топочном газе и электрическим соединением реализована указанным контроллером на основании выходного сигнала элемента для обнаружения опасного газа.

15. Работающая на газе или нефти установка по п.14, которая является нагревателем.

16. Способ предотвращения или ограничения появления опасного газа из дефектной работающей на газе или нефти установки, имеющей электрическое соединение, с использованием предохранительного устройства для анализа топочного газа по п.1, содержащий этапы, на которых:

a) размещают элемент для обнаружения опасного газа в топочном канале работающей на газе или нефти установки и

b) автоматически регулируют соотношение газа и воздуха в топочном газе на основании сигнала от элемента для обнаружения опасного газа для достижения заданного безопасного параметра и прекращают подачу электроэнергии к работающей на газе или нефти установке, и таким образом отключают указанную установку, если заданный безопасный параметр не может быть достигнут.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к предохранительному устройству для анализа топочного газа, к работающему на газе или нефти нагревателю, имеющему соединение с электросетью и содержащему указанное устройство, и к способу предотвращения или ограничения появления моноокиси углерода или другого опасного газа из дефектной работающей на газе или нефти нагревательной установки, имеющей соединение с электросетью, путем использования указанного устройства.

Утечка моноокиси углерода или двуокиси углерода из треснувшего, поврежденного или неправильно установленного топочного канала является опасной и может привести к смерти. Широко распространены автономные системы предупреждения об утечке моноокиси углерода, но они активируются лишь после того, как уже произошла значительная утечка в контролируемой зоне. Некачественные или поврежденные нагреватели могут создавать опасные уровни содержания моноокиси углерода или других опасных газов, которые распространяются через топочный канал в течение длительных периодов времени, даже лет, и остаются незамеченными. Если топочный канал получает повреждение или блокируется, топочные газы с опасными уровнями содержания моноокиси углерода или других газов распространяются во внутренней части здания, вызывая серьезную опасность.

В настоящем изобретении предложено решение указанных недостатков, при котором моноокись углерода или другие опасные газы, выработанные нагревателем, отслеживаются и регулируются до того, как во внутренней части здания произойдет утечка.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено предохранительное устройство для анализа топочного газа для работающей на газе или нефти установки, имеющей соединение с электросетью и топочный канал для горючих газов, причем предложенное устройство содержит элемент для обнаружения опасного газа, выполненный с возможностью размещения в топочном канале, для отслеживания топочного газа и контроллер для автоматического регулирования соотношения газа и воздуха в топочном газе на основании сигнала от элемента для обнаружения опасного газа, причем указанный контроллер выполнен с обеспечением возможности прекращения подачи электроэнергии для питания работающей на газе или нефти установки, если соотношение газа и воздуха в топочном газе не может быть отрегулировано с достижением заданного безопасного параметра.

Предпочтительные и/или дополнительные отличительные особенности первого аспекта настоящего изобретения изложены в пунктах 2-14 приложенной формулы включительно.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена работающая на газе или нефти установка, имеющая электрическое соединение и топочный канал для горючих газов, в котором размещен элемент для обнаружения опасного газа предохранительного устройства для анализа топочного газа в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, причем соотношение газа и воздуха в топочном газе и соединение с электросетью указанной установки автоматически регулируется указанным контроллером на основании выходного сигнала элемента для обнаружения опасного газа.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен способ предотвращения или ограничения появления опасного газа из дефектной работающей на газе или нефти установки, имеющей электрическое соединение, путем использования предохранительного устройства для анализа топочного газа в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, причем предложенный способ содержит этапы, на которых: а) размещают элемент для обнаружения опасного газа в топочном канале работающей на газе или нефти установки и b) автоматически регулируют соотношение газа и воздуха в топочном газе на основании сигнала от элемента для обнаружения опасного газа с достижением заданного безопасного параметра и прекращают подачу электроэнергии к работающей на газе или нефти установки и таким образом отключают указанную установку, если заданный безопасный параметр не может быть достигнут.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на фиг.1 показан первый вариант реализации предохранительного устройства для анализа топочного газа в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения;

на фиг.2-4 показано предохранительное устройство для анализа топочного газа в рабочем состоянии;

на фиг.5 показан вид спереди контроллера предохранительного устройства для анализа топочного газа в рабочем состоянии;

на фиг.6 показана часть второго варианта реализации предохранительного устройства для анализа топочного газа;

на фиг.7 показана часть третьего варианта реализации предохранительного устройства для анализа топочного газа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1-5 показан первый вариант реализации предохранительного устройства 10 для анализа топочного газа, которое содержит обнаруживающий элемент 12 для обнаружения газа, предпочтительно по меньшей мере моноокиси углерода, контроллер 14 и дистанционное устройство 16 для обнаружения моноокиси углерода. Обнаруживающий элемент 12 в настоящем варианте реализации содержит удлиненный гибкий зонд 18, предпочтительно по меньшей мере датчик 20 моноокиси углерода, расположенный в дальнем конце зонда 18, и тонкий корпус 22, расположенный в ближнем конце зонда 18. В тонком корпусе 22 расположены аккумуляторный отсек и беспроводной передатчик. Предпочтительно для питания датчика 20 и передатчика используются батареи. Однако дополнительно или в другом варианте реализации изобретения обнаруживающий элемент 12 может быть выполнен с возможностью соединения с электросетью.

Обнаруживающий элемент 12 выполнен влагостойким и теплостойким, поскольку предназначен для размещения в топочном канале нагревателя.

Контроллер 14 выполнен раздельно от обнаруживающего элемента 12 и расположен на удалении от него, при этом контроллер 14 содержит выполненный из пластика обычным формованием корпус 24, содержащий штепсельную розетку 26, расположенную на одной стороне, для приема электрической штепсельной вилки 28 нагревателя 30 и электрические штыри 32, расположенные на другой стороне, для отсоединяемого взаимодействия с настенной розеткой 34 для подачи электроэнергии. Беспроводной приемник для приема сигнала от передатчика обнаруживающего элемента расположен в корпусе 24 контроллера вместе с управляющей схемой для управления подачей электроэнергии в электрическую штепсельную вилку 28 нагревателя 30. Также используют беспроводной передатчик для связи с контроллером работающей на газе или нефти установки, которая содержит по меньшей мере управляемый посредством электроники клапан для регулирования воздуха и также предпочтительно управляемый посредством электроники клапан для регулирования газа. Управляющая схема контроллера 14 автоматически управляет соотношением газа и воздуха в топочном газе посредством контроллера и клапана или клапанов работающей на газе или нефти установки на основании обратной связи от обнаруживающего элемента таким образом, что может быть найдено безопасное указанное соотношение, лежащее в пределах заданного параметра.

Контроллер 14 установки 10 также содержит предупреждающую схему, которая электрически соединена с управляющей схемой. Предупреждающая схема содержит выходное устройство 36, которое в настоящем случае является громкоговорителем 38, для вывода предупредительного звукового сигнала и светоизлучающий элемент 40, например светодиод, расположенный на корпусе 24 контроллера, для вывода визуального сигнала.

В данном случае три указанных светоизлучающих элемента 40 используются в качестве части предупреждающей схемы. Первый светоизлучающий элемент 42 показывает состояние обнаруживающего элемента 12 и меняется, если, например, прекращается подача электроэнергии к обнаруживающему элементу 12. В таком случае громкоговоритель 38 также излучает первый предупредительный звуковой сигнал.

Второй светоизлучающий элемент 44 меняется, если обнаруживающим элементом 12 обнаружено присутствие моноокиси углерода, содержание которой выше предварительно заданного уровня. В таком случае громкоговоритель 38 выдает второй предупредительный звуковой сигнал, предпочтительно различающийся с первым предупредительным звуковым сигналом.

Третий светоизлучающий элемент 46 отображает состояние дистанционного устройства 16 для обнаружения моноокиси углерода. Если подача электроэнергии дистанционному устройству 16 нарушена или если дистанционное устройство 16 обнаруживает моноокись углерода с содержанием выше заданного уровня, то изменяется цвет отображения. В этом случае громкоговоритель 38 также выдает третий предупредительный звуковой сигнал, который предпочтительно отличается от первого и второго сигналов.

Дистанционное устройство 16 для обнаружения моноокиси углерода содержит: выполненный из пластика способом обычного литьевого формования корпус 48, имеющий аккумуляторный отсек; беспроводные передатчик и приемник, схему датчика моноокиси углерода и предупреждающую схему. Передатчик и приемник обеспечивают возможность беспроводной связи с контроллером 14 и предпочтительно также с обнаруживающим элементом 12. Предупреждающая схема предпочтительно содержит громкоговоритель 50 для вывода предупредительного звукового сигнала для предупреждения обитателей помещения и/или здания. Предупреждающая схема также может содержать светоизлучающий элемент 52, опять же, например, светодиод, для вывода визуального сигнала, показывающего состояние дистанционного устройства 16. Несмотря на то что дистанционное устройство 16 предпочтительно питается от батареи, дополнительно или в другом варианте реализации изобретения оно может получать питание от электросети.

В рабочем состоянии, как показано на фиг.2-4, беспроводной дистанционный обнаруживающий элемент 12 вводят в топочный канал 54 работающего на газе или нефти нагревателя 30. Обычно топочный канал 54 содержит горизонтальную часть 56, которая проходит к выходу 58. Выход обычно закрыт сеткой или решеткой 60. При удалении решетки 60 беспроводной обнаруживающий элемент 12 может быть легко продвинут в топочный канал 54 таким образом, чтобы датчик 20 был обращен от выхода и навстречу потоку. Затем решетку 60 возвращают на место.

Затем контроллер 14 соединяют со стенной розеткой 34 рядом с нагревателем 30 и штепсель 28 нагревателя вставляют в розетку 26 корпуса 24 контроллера. Контроллер 14 предпочтительно питается от электросети, но дополнительно может питаться от батареи.

Дистанционное устройство 16 для обнаружения прикреплено к поверхности, которая предпочтительно является соседней с нагревателем 30 или может быть стенкой или потолком 62.

Во время работы обнаруживающий элемент 12 непрерывно отслеживает уровень содержания моноокиси углерода и/или другого опасного газа в горючем газе, выпущенном из нагревателя 30 и проходящем вдоль топочного канала 54. Дистанционное устройство 16 для обнаружения также непрерывно отслеживает уровень содержания моноокиси углерода в помещении, в котором оно расположено.

Если обнаруживающий элемент 12 обнаружил уровень содержания моноокиси углерода, превышающий заданный предел или отношение, он передает сигнал контроллеру 14. Предупреждающая схема изменяет цвет второго светоизлучающего элемента 44 для индикации визуального сигнала тревоги, и громкоговоритель 38 активируется для подачи звукового сигнала тревоги. Управляющая схема одновременно автоматически дистанционным способом управляет контроллером нагревателя 30 для регулирования соотношения газа и воздуха в топочном газе для возвращения указанного соотношения в заданные пределы безопасного параметра. По истечении периода времени, заданного встроенным таймером контроллера 14 и обратной связью от обнаруживающего элемента 12, если указанный параметр не достиг заданных пределов, то контроллер останавливает подачу электроэнергии в розетку 26 корпуса и таким образом выключает нагреватель 30 или прекращает его работу. Как только уровень моноокиси углерода уменьшится ниже заданного предела, обнаруживающий элемент 12 вырабатывает сигнал, который вызывает сброс контроллера 14. Таким образом, нагреватель 30 может быть повторно введен в действие после обслуживания и/или ремонта.

Сигнал, сформированный обнаруживающим элементом 12, также может быть принят дистанционным устройством 16, которое, в свою очередь, вырабатывает предупредительный сигнал. Дистанционное устройство 16 также сбрасывается после понижения уровня содержания моноокиси углерода, обнаруженного обнаруживающим элементом 12.

Если дистанционное устройство 16 само сначала обнаруживает моноокись углерода, уровень содержания которой превышает заданный предел, то оно подает звуковой сигнал тревоги и посредством своего передатчика сигнализирует об этом контроллеру 14, вызывая автоматическое регулирование соотношения воздуха и газа в топочном газе до безопасного уровня, а в случае неудачи отключает нагреватель 30, как описано выше. В указанном случае предупреждающая схема изменяет внешний вид третьего светоизлучающего элемента 46, расположенного на корпусе 24.

На фиг.6 показан второй вариант реализации предохранительного устройства 10 для анализа топочного газа. Подобные позиционные номера относятся к элементам, которые подобны элементам из первого варианта реализации и далее подробно не описаны.

В настоящем варианте реализации обнаруживающий элемент 12 и дистанционное устройство 16 являются идентичными. Однако контроллер 14 не является отсоединяемым. В данном случае контроллер 14 непосредственно электрически соединен с электрической сетью. Работающий на газе или нефти нагреватель 30 может быть непосредственно и постоянно электрически соединен с контроллером 14 или может быть соединен с использованием рассоединяемого штепселя, как и в первом варианте реализации.

Другие отличительные особенности остаются теми же, что и описанные в первом варианте реализации.

На фиг.7 показан третий вариант реализации предохранительного устройства 10 для анализа топочного газа. Подобные позиционные номера относятся к элементам, которые подобны элементам из первого варианта реализации и далее подробно не описаны.

В этом варианте реализации обнаруживающий элемент 12 и дистанционное устройство 16 подобны описанным в первом варианте реализации. Однако контроллер 14 является встроенным и полностью интегрированным в качестве части работающего на газе или нефти нагревателя 30, в результате чего упрощено автоматическое регулирование и отключение без необходимости использования передатчика в контроллере в отличие от предыдущих вариантов реализации. В данном случае корпус 24 контроллера является частью корпуса 64 нагревателя, а управляющая схема и предупреждающая схема реализованы как часть электронных схем непосредственно нагревателя 30.

Таким образом, нагреватель 30 может быть включен в электросеть или соединен с ней обычным способом, но при обнаружении моноокиси углерода и/или другого опасного газа, уровень содержания которого превышает заданный предел, управляющая схема выполняет автоматическое регулирование для возвращения безопасного соотношения воздуха и газа, а в случае неудачи по истечении заданного периода времени прекращает подачу электроэнергии для питания схемы нагревателя и таким образом отключает нагреватель 30.

Указанное предохранительное устройство для анализа топочного газа, несмотря на его конкретное применение к работающим на газе или нефти нагревателям, потенциально может быть применено к любой работающей на газе или нефти установке, имеющей топочный канал, например дымовую трубу.

Если электропитание обнаруживающего элемента 12 или дистанционного устройства 16 прервано или прекращено, например, по причине разряда батарей, то выработка сигналов обнаруживающим элементом 12 или дистанционным устройством 16 прекращается и таким образом предупреждающая схема контроллера 14 формирует звуковой сигнал тревоги и изменяет внешний вид первого светоизлучающего элемента 42.

Обнаруживающий элемент, дистанционное устройство для обнаружения и/или контроллер могут иметь проверочную функцию, которая может быть задействована испытательной кнопкой для периодической проверки установки.

Обнаруживающий элемент может действовать без зонда 18. Однако использование зонда, предпочтительно выполненного с возможностью гибкой регулировки, обеспечивает преимущество, состоящее в том, что датчик 20 может быть размещен ближе к входной части топочного канала, соединенной с корпусом нагревателя, без риска падения обнаруживающего элемента непосредственно внутрь корпуса нагревателя.

Несмотря на то что обнаруживающий элемент показан расположенным на нижней поверхности топочного канала, он может содержать зажим или другое средство, посредством которого он может быть удержан на расстоянии от нижней поверхности для предотвращения контакта с конденсатом.

Для обеспечения связи между контроллером, обнаруживающим элементом и дистанционным устройством для обнаружения посредством любого подходящего беспроводного протокола или средства для передачи данных могут быть использованы, например, Wi-Fi, Bluetooth RTM, радиоволны или микроволны.

Несмотря на то что предпочтительным является радиочастотное соединение, контроллер, обнаруживающий элемент и дистанционное устройство для обнаружения могут быть соединены друг с другом проводной связью.

По меньшей мере один светоизлучающий элемент или все светоизлучающие элементы предупреждающей схемы могут вырабатывать сигнал тревоги, предупреждающий об обнаружении опасного газа или об изменении соотношения газов в топочном канале. Предупреждающий сигнал тревоги может быть дополнительно сформирован с различными цветами и/или звуками. Например, если указанное топочное соотношение газов или параметр лежат в пределах заданного допуска, то вырабатывается зеленый визуальный сигнал и звук отсутствует. Предупредительный сигнал может быть, например, оранжевым визуальным сигналом и прерывистым звуком. Сигнал тревоги может быть, например, красным визуальным сигналом тревоги и непрерывным звуком.

Предпочтительно использование дистанционного устройства для обнаружения, которое при необходимости может быть размещено в любом месте. В другом варианте реализации изобретения могут быть использованы по меньшей мере два дистанционных устройства для обнаружения. В этом случае дистанционные устройства для обнаружения предпочтительно связаны друг с другом, обнаруживающим элементом и/или контроллером. Или каждое дистанционное устройство для обнаружения может быть расположено в том же помещении, что и нагреватель, или в любом подходящем помещении, например спальне или гостиной.

Несмотря на то что предпочтительно обнаружение моноокиси углерода, обнаруживающий элемент и дистанционное устройство (дистанционные устройства) для обнаружения дополнительно или в другом варианте реализации изобретения могут обнаруживать другой газ или другие газы, предпочтительно опасные, например двуокись углерода. Вместо одного газа или дополнительно, обнаруживающим элементом могут быть отслежены соотношения или изменения в соотношениях составных газов в топочном канале.

Дальний конец зонда может содержать фильтрующий элемент для одного обнаруженного топочного газа или для каждого из обнаруженных топочных газов. В этом случае фильтрующий элемент может быть выполнен с обеспечением возможности удаления и/или замены, которые обычно выполняются во время обслуживания.

Несмотря на то что обнаруживающий элемент предпочтительно соединен с контроллером посредством радиосвязи, он также может быть соединен посредством проводов.

Таким образом, может быть создано предохранительное устройство для анализа топочного газа, которое немедленно оповещает обитателя помещения или пользователя работающей на газе или нефти установки об обнаружении моноокиси углерода или другого опасного газа, содержание которого в топочном канале превышает заданный уровень. Также может быть создано предохранительное устройство для анализа топочного газа, которое автоматически регулирует соотношение воздуха и газа для достижения безопасного параметра и в случае неудачи немедленно блокирует или отключает нагреватель при обнаружении моноокиси углерода или другого опасного газа, содержание которого превышает заданный уровень, в течение заданного периода времени. Контроллер указанного устройства может быть выполнен в форме штепсельной вилки в устройстве и таким образом может обеспечивать быстрое и простое приспособление к существующим нагревателям, а также в форме постоянного стационарного устройства, расположенного на удалении от нагревателя, или может быть встроенным в качестве части нагревателя. Датчик предпочтительно связан с контроллером беспроводным способом и таким образом может быть легко расположен в топочном канале.

Таким образом, предложенная установка уменьшает риск отказа работающей на газе или нефти установки в течение любого длительного периода времени и таким образом потенциально способствует сохранению жизни пользователей. Установка также может уменьшить эксплуатационные расходы для работающей на газе или нефти установки указанием на потенциальные дефекты и, кроме того, может уменьшить опасное воздействие на окружающую среду дефектно работающей на газе или нефти установки.

Варианты реализации, описанные выше, представлены исключительно в качестве примеров, и для специалистов очевидны различные другие изменения, которые могут быть осуществлены без отступления от объема настоящего изобретения, определенного приложенной формулой.