DE1250955B - Elektrische Überwachungseinrichtung fur Brenneranlagen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

UTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl

F23n

Deutsche Kl: 24 m -3

Nummer 1250 955

Aktenzeichen. St 195821 a/24 m

Anmeldetag: 9 August 1962

Auslegetag. 28. September 1967

V '/.C

Die Erfindung betrifft eine elektrische Überwachungseinrichtung fur Brenneranlagen, mit einem thermischen Sicherheitsschalter und einer optischen Flammenuberwachungseinnchtung

Es sind elektrische Überwachungseinrichtungen für Brenneranlagen nut Sicherheitsvorrichtungen bekannt, bei denen selbsttätig die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit vom Licht der Flamme derart beeinflußt wird, daß beim Verloschen der Flamme die Brennstoffzuführung unterbrochen wird Auch ist es nicht mehr neu, zur Erzielung dieser Wirkung lichtempfindliche Mittel, wie Photozellen, zu verwenden Dabei wirkt eine Photozelle entweder mit einem empfindlichen Relais zusammen, das direkt auf Grund des Stromflusses durch die Photozelle arbeitet, oder sie ist mit einem weniger empfindlichen Relais verbunden, das eine Verstärkung des Signalstromes durch die Zelle erfordert. Statt eines auf optische Einflüsse reagierenden Relais hat man auch auf die Temperatur der Abgase ansprechende Einrichtungen benutzt

Diese bekannten Kontrolleinrichtungen sind einmal sehr kompliziert aufgebaut, besitzen zahlreiche elektrische Einrichtungen, sind daher besonders störanfällig und gewährleisten aus diesem Grunde nicht mit absoluter Sicherheit ein emwandfieies Arbeiten der Überwachungseinrichtung Andereiseits hat man versucht, mit einfacheren Kontrollsystemen auszukommen, doch mußte man hierbei auf die eine oder andere Sicherheitseinrichtung verzichten So arbeitet diese überwachungseinrichtung nicht zufriedenstellend, wenn beispielsweise der Brennstofi nicht innerhalb einer bestimmten Zeit gezündet hat die Flamme erlischt, der Strom ausfallt oder irgendeine der Einrichtungen Störungen aufweist

Bei der Erfindung wurde von der Erkenntnis ausgegangen, daß die bisher bekannten Überwachungseinrichtungen fur Brenneranlagen noch nicht mit der erforderlichen Sicherheit gegen Störungen arbeiten

Es galt daher die Aufgabe zu losen, eine Überwachungseinrichtung zu entwickeln, die praktisch gegen sämtliche auftretenden Störungen im Brenneranlagesystem anspricht

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darm, daß in emem Stromkreis em Bimetallschalter mit dem Heizwiderstand des Sicherheitsschalters in Reihe geschaltet ist, wobei diesem Stromkreis ein zweiter Stromkreis mit wesentlich geringerem Widerstand parallel geschaltet ist und in diesem zweiten Stromkreis die Flammenwachteremrichtung eingreift

Die vorliegende Überwachungseinrichtung besitzt einen Bunetallsicherheitsschalter, der den Brenner

Elektrische Überwachungseinrichtung fur
Brenneranlagen

Anmelder.

White-Rodgers Limited,
Maikham, Ontario (Kanada)

Vertreter

Dr. H Wittek, Patentanwalt,

Heidelberg-Schherbach, Im Grund 20

Beanspruchte Priorität

Kanada vom 10 Februar 1962 (842 014)

ausschaltet, wenn der Brennstoff nicht innerhalb einer

so bestimmten Zeit gezündet wird, und weist außerdem emen auf Licht ansprechenden Schalter auf, der den Sicherheitsschalter außer Betrieb setzt, wenn der Brennstoff gezündet ist. Außerdem ist em Zweigkreis niedrigen Widei Standes parallel zum Heizwiderstand des Sicherheitsschalter gelegt, der emen Relaiskontakt enthalt, welcher geschlossen wird, wenn der Brenner eingeschaltet ist, und der ferner emen sjliziumgesteuerten Gleichrichter enthalt, der in Reihe zu diesem Kontakt geschaltet ist und als hchtempfindlicher Schalter dient Der sdiziumgesteuerte Gleichrichter ist normalerweise offen und besitzt em Kontrollelement, das m Reihe zu emem auf die Flamme ansprechenden Element geschaltet ist, dessen Widerstand im umgekehrten Verhaltens zu der Menge des darauffallenden Lichtes steht Der Kontrollkreis ist so ausgebildet, daß sein Widerstand abnimmt, wenn das auf die Flamme ansprechende Element beleuchtet wird Dadurch erhöht sich das Potential am Kontrollelement derart, daß der sihznimgesteuerte Gleichrichter zündet und den Heizwiderstand des Sicherheitsschalters ausschaltet Durch die Erfindung erhalt man ein automatisches

Kontrollsystem fur Brenner, welches mit Sicherheit auf das Versagen der Zündung, Ausgehen der Flamme, Stromausfall, Nichtansprechen des lichtempfindlichen Elementes und Versagen einzelner Teile anspricht

Em weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Schaffung eines positiv wirkenden, einfachen Brennerkontrollsystems der Flammenkontrollausfuhrung, welches em Mindestmaß an verhältnismäßig preisgünstigen Bauteilen benötigt

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Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben direkt oder durch Reflektion genügend Licht erhält, sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der um die fur sein Arbeiten erforderliche Leitfähigkeit

Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsform zu erhalten, wahrend es andererseits in Abwesenheit

Bei der Überwachungseinrichtung gemäß der Zeich- der Brennerfiamme ausreichend gegen Außenlicht

nung ist der Antnebsmotoi 12' des Olbrenners 10' 5 geschützt ist

über den den Relaiskontakt 203 enthaltenden Strom- Die Relaiskontakte 201, 202 und 203 werden kreis 209 parallel zur Primärwicklung 56' des Trans- gleichzeitig durch die Motorrelaisspule 20' betätigt formators geschaltet, der von einer geeigneten Wenn diese entregt wird, schließt Kontakt 201 und

Wechselstromquelle gespeist wird Parallel zum offnen die Kontakte 202 und 203 Stromkreis 209 ist im einfachsten Fall über Leiter io

74 und 76 der Transformator 54 geschaltet, mit des- Arbeitsweise

sen Sekundärwicklung die Zündeinrichtung 52 ver- Es sei angenommen, daß sich bei dem dargestell-

bunden ist ten Kontrollsystem der Raumthermostat 14' schließt,

Der Ölbrenner 10' enthalt in üblicher Weise das der Brenner also einzuschalten ist Die Motorrelais-

Geblase und die Brennstoffpumpe, die, wenn sie 15 spule 20' wird dann über einen Stromweg erregt, der

durch den Motor 12' angetrieben werden, der Bren- Sekundarspule 58', Leiter 213, Sicherheitsschalter 30',

nerduse ein Gemisch aus femzerstaubtem Ol und Leiter 212 und 211, Diode 204, Raumthermostat 14',

Verbrennungsluft zufuhren, welches dann durch Leiter 210, Motorrelaisspule 20', Leiter 214, Heiz-

Funken an den Elektroden der Zündeinrichtung 52 widerstand 40', Leiter 215 und 216, Heizwiderstand

gezündet wird ao 32', Spulschalter 38' und Leiter 217 enthalt. Infolge

Mit der einen Seite der Transformatorsekundar- der Erregung der Motorrelaisspule 20' schließen die

spule 58' ist das eine Ende der Motorrelaisspule 20' Relaiskontakte 202 und 203 und öffnet Relaiskon-

uber Leiter 210, Raumthermostat 14', der auf die takt 201 Das Schließen des Relaiskontaktes 203

Temperatur des durch den Brenner beheizten fuhrt zur Einschaltung des Antnebsmotors 12' über

Raumes anspricht, Diode 204, Leiter 211 und 212, 25 Stromkreis 209, und durch das Schließen des Relais-

Bunetallfeder 30' des thermischen Sicherheitsschal- kontaktes 202 wird die Kathode des silizmmgesteuer-

ters und Leiter 213 verbunden ten Gleichrichters 206 mit der Sekundarspule 58' des

Die anderen Enden der Motorrelaisspule 20' und Tiansformators verbunden, so daß der Gleichnchter der Transfoimatoi sekundarspule 58' sind über 206 arbeitsbereit ist Da der lichtabhangige WiderLeiter 214, Heizwiderstand 40' des Spulschalters, 30 stand 50' noch nicht beleuchtet wird, ist sein WiderLeiter 215 und 216, Heizwiderstand 32' des Sicher- stand sehr hoch (in der Größenordnung von heitsschalters, Bimetallfeder 38' des Spulschalters 10 Millionen Ohm) und der zu den Kontrollelemen- und Leiter 217 verbunden. Diode 205 ist zur Motor- ten 206 α des siliziumgesteuerten Gleichrichters flierelaisspule 20' parallel geschaltet ßende Strom so klein, daß der Gleichrichter 206 sich

Der Sicherheitsschalter ist normalerweise ge- 35 im Zustand des offenen Stromkreises befindet schlossen Wenn jedoch die Bimetallfeder 30' eine Falls die Zündung nicht innerhalb einer bestimmbestimmte Zeitlang durch den Heizwiderstand 32' ten Zeit erfolgt, wird durch die Warme, die der beheizt wird und dieser vollen Strom erhalt, biegt sie durch den Heizwiderstand 32' fließende Strom entsich durch und öffnet dadurch den Kontakt Sie wird wickelt, die Bimetallfeder 30' des Sicherheitsschalters in der Offenstellung vernegelt und muß von Hand 40 verformt, wodurch die Motorrelaisspule 20' entregt wieder eingeschaltet werden Diese Art Sicherheits- und der Motorkreis 209 des Brennmotors 12' schalter ist allgemein gebrauchlich Seine Konstruk- geöffnet wird

tion und Arbeitsweise sind auf dem einschlagigen Nimmt man an, daß die Kontakte der Schalter 30',

Fachgebiet bekannt 14' und 38' geschlossen sind und daß Brenner 10'

Es ist ein Stromkreis zum Kurzschließen des Heiz- 45 gezündet ist, so fallt das Licht der Brennerflamme

Widerstandes 32' des Sicherheitsschalters vorgesehen auf den Widerstand 50' und setzt dessen Widerstand

Dieser enthält einen siliziumgesteuerten Gleichrichter auf annähernd 2000 Ohm herab Diese Vermrnde-

206, dessen Anode mit der Verbindungsstelle b der rung des Widerstandes bewirkt eine solche Zunahme

Leiter 215 und 216 über Leiter 218 verbunden ist des Stromflusses zum Kontrollelement 206 a, daß der

und dessen Kathode mit der Verbindungsstelle des 50 siliziumgesteuerte Gleichnchter 206 leitend wird. Da

Leiters 217 und der Transformatorsekundarspule 58' der Widerstand des Stromweges, welcher Leiter 218,

über Leiter 219 und 220, Relaiskontakt 202 und Gleichrichter 206, Leiter 219 und 220, Relaiskon-

Leiter 221 verbunden ist takt 202 und Leiter 221 enthalt, mednger ist als der-

Der siliziumgesteuerte Gleichnchter 206 ist ein jenige des Stromweges, welcher Leiter 216, Heizaus vier Lagen bestehender PNPN-Halbleiter mit 55 widerstand 32', Spulschalter 38' und Leiter 217 entemem Kontrollelement 206a, welches mit der Ver- halt, wird m dieser Weise der Heizwiderstand 32' des bmdungsstelle α von Leiter 210 und Motorrelaisspule Sicherheitsschalters wirksam durch Kurzschluß aus 20' über Leiter 224, hchtabhangigem Widerstand 50' dem System ausgeschaltet Es fließt ein größerer und Leiter 225 verbunden ist Strom über den Heizwiderstand 40' des Spulschalters,

Das lichtempfindliche Element 50' besteht aus 5o und nach einer bestimmten Zeit wird die Bimetall-

einem Halbleiter, der in Abwesenheit des Lichtes der feder 38' so weit erhitzt, daß ihre Verformung zum

Brennerflamme einen außerordentlich hohen elektn- Offnen des aus Leiter 217, Bimetallfeder 38' und

sehen Widerstand besitzt, unter Einwirkung des Lieh- Heizwiderstand 32' bestehenden Stromweges fuhrt

tes der Brennerflamme jedoch genügend leitfähig Heizwiderstand 32' hat infolgedessen kernen Einfluß

wird Das lichtempfindliche Element 50' wird vor- 65 mehr auf die Bimetallfeder 30'

teilhaft innerhalb des Brennergehauses am hmteren Durch das Zünden des Gleichrichters 206 wird fur

Ende des Blasrohres angebracht Es wurde fest- die Motorrelaisspule 20' em Haltekreis ausgebildet,

gestellt, daß das Element an dieser Stelle entweder der besteht aus Sekundarspule 58', Leiter 213,

Sicherheitsschalter 30', Leiter 212 und 211, Diode Dauerverriegelung, wie sie weiter oben an Hand der

204, Raumthermostat 14', Leiter 210, Motorrelais- unterbliebenen Zündung beschrieben wurde,

spule 20', Leiter 214, Heizwiderstand 40', Leiter 215 Wenn drittens der Strom ausfallt, und zwar ohne

und 218, Gleichrichter 206, Leiter 219 und 220, Rucksicht auf die Dauer, wird Motorrelaisspule 20'

Relaiskontakt 202 und Leiter 221 5 entregt, und es tritt die gleiche Wirkung ein, wie sie

Nachdem der Brenner 10' genügend Warme ge- vorstehend an Hand des Ausgehens der Flamme

liefert hat, um die Temperatur des geheizten Raumes beschrieben wurde

auf die Einstellung des Raumthermostaten 14' zu Wenn viertens ein Kurzschluß zwischen Punkte

bringen, öffnet sich der Thermostat, so daß die und Kontrollelement 206 α eintritt — der auftreten

Motorrelaisspule 20' entregt wird und der Relais- io kann, wenn em Kurzschluß im Widerstand 50' vor-

kontakt 203 sich öffnet, was zui Abschaltung des hegt oder dieser falschem Licht ausgesetzt ist, d h

Antnebsmotors 12' fuhrt Die Bimetallfeder 38' kühlt anderem Licht als der Brennerflamme —, so wird

ab und schheßt den Zweigstromkreis wieder, der aus das Kontrollsystem auf diese Fehler mit Sicherheit

Leiter 217, Spulschalter 38', Heizwiderstand 32' und reagieren, da das Kontrollelement 206« Strom erhalt

Leiter 216 besteht Da die Brennerflamme geloscht 15 und Gleichrichter 206 infolgedessen zündet In die-

lst, nimmt Widei stand 50' wieder seinen hohen ser Weise wird ein Stromweg hergestellt über Sekun-

Widerstandswert an und Gleichrichter 206 wird nicht- darspule 58' des Transformators, Leiter 217, Spul-

leitend schalter 38', Heizwiderstand 32' des Sicherheitsschal-

Die Diode 206 dient als Puffer, welcher die Ver- ters, Leiter 216 und 218, Gleichrichter 206, Leiter

wendung des billigeren Gleichstromrelais 20' ermog- 20 219 und 223, Relaiskontakt 201, Leiter 222 und 212,

licht Diode 204 verhindert, daß Ruckstrom zum Sicherheitsschalter 30' und Leiter 213 Der Sicher-

siliziumgesteuerten Gleichrichter 206 fließt Wurde heitsschalter 30' wird daher innerhalb ungefähr eines

man Diode 204 aus dem Stromkreis fortlassen, so Drittels der oben beschriebenen Zeit offnen und das

wurde Gleichnchier 206 Strom wahrend der posi- Kontrollsystem dauernd ausschalten

tiven Halbwellen des Wechselstromes durchlassen «5 Fünftens spricht der Kontrollkreis außerdem mit

und den Strom während der negativen Halbwellen Sicherheit auf das Versagen einzelner Teile an. Wenn

verriegeln Unter diesen Umstanden wurde der der Gleichrichter 206 seinen Stromkreis unterbricht,

Sicherheitswiderstand 32' wahrend der negativen tritt die gleiche Kontrollfolge em, wie sie weiter oben

Halbwellen leitend sein und daher schließlich den in bezug auf das Versagen der Zündung beschrieben

Sicherheitsschalter 30' offnen. 30 wurde Wenn Kurzschluß im Gleichrichter auftritt,

Anstatt die Diode 204 in der dargestellten Weise verhalt sich das Kontrollsystem, wie weiter oben in

im Stromkreis anzuordnen, kann sie auch fur be- Verbindung mit dem Versagen der Flammenkon-

stimmte Schaltungen des Zundrelaiskreises in Reihe trolle beschrieben ist Wenn die Dioden 204 oder

zur Motorrelaisspule 20' gelegt werden. Wenn bei- 205, die Motorrelaisspule 20' oder die Heizwider-

spielsweise der Zundrelaiskreis zwischen die Punkte a 35 stände 32' oder 40' nicht arbeiten, wird das Kontroll-

und b gelegt wird, kann die Diode 204 an der Stelle c system den Brenner nicht betätigen

m Reihe zur Motorrelaisspule 20' geschaltet werden Wenn auch Element 206 als sihziumgesteuerter

Die Anordnung besitzt die folgenden Sicherheits- Gleichrichter beschrieben ist, versteht es sich doch eigenschaften Erstens bleibt, wenn wahrend des von selbst, daß unter geeigneten Bedingungen andere oben beschriebenen Anlaßvorganges die Zündung 40 Arten von Schaltvornchtungen (beispielsweise ein nicht erfolgt, der hchtabhangige Widerstand 50' im Thyratron) verwendet werden können.
Zustand hohen Widerstandes und hält dadurch den In der vorstehenden Beschreibung wurde die be-Gleichnchter 206 in nichtleitendem Zustand Da der vorzugte Form und Ausfuhrung der Erfindung be-Heizwiderstand 32' des Sicherheitsschalters im schrieben Es versteht sich jedoch von selbst, daß die Stromkreis bleibt, wird die Bimetallfeder 30' er- 45 verschiedensten Abänderungen und Modifikationen wannt und öffnet nach einer bestimmten Zeit, so daß der beschriebenen Vorrichtung vorgenommen werdie Motoi relaisspule 20' entregt und infolgedessen den können, ohne von der m den folgenden Ander Motorkreis 209 geöffnet wird Der Kontakt des sprachen beschriebenen Erfindung abzuweichen
Sicherheitsschalters 30' kann nur von Hand nach Es liegt daher im Rahmen der Erfindung, wenn die einer bestimmten Abkuhlzeit wieder eingeschaltet 50 Zündeinrichtung nicht als Dauerzündung gleichzeitig werden mit dem Motoi eingeschaltet ist, wobei im übrigen

Zweitens wird der Stromkreis automatisch geöffnet, kerne beeinträchtigende Wirkung auf den Relaiskonwenn die Brennerflamme ausgeht Unter der Voraus- takt 203 eintritt So kann die Zündeinrichtung intersetzung, daß der Kontrollkreis alle seme Anfangs- imitierend über ein Zundrelais beeinflußt werden Zu schritte durchgeführt hat, ist Motorrelaisspule 20' 55 diesem Zweck wird die Leitung 74 durch einen Schaluber den oben beschriebenen Haltekreis erregt Wenn ter unterbrochen, der von dem Zundrelais gesteuert die Flamme ausgeht oder vorübergehend unter- wird Voizugsweise ist das eme Ende der Zundrelaisbrochen wird, steigt der Widerstand des hchtabhan- spule mit dem Stromkreis zwischen Heizwiderstand gigen Widerstandes 50' sofort so wert an, daß Gleich- 32' und Spulschalter 38' verbunden, wahrend das nchter 206 geloscht wird. Dadurch wird Motorrelais- 60 andere Ende der Zundrelaisspule über eine Diode in spule 20' entregt und Motorkreis 209 geöffnet Das den Leiter 210 mundet Der Einbau dieser Diode ist Arbeiten des Brennei s wird sofort beendet Nach angezeigt, um bei geöffnetem Spulschalter 38' einen einer bestimmten Zeit schheßt sich der Spulschalter Stromfluß von der rechten Seite der Sekundarwick-38', da die von dem Heizwiderstand 40' gelieferte lung 58' durch den Sicherheitsschalter 30', Raum-Warme fehlt Der Kontrollkreis wiederholt jetzt die 65 thermostat 14', Zundrelaiswicklung, Heizwiderstand anfängliche Startfolge und versucht so, die Brenner- 32', siliziumgesteuerten Gleichrichter 206 und Relaisflamme wieder zu zünden Wenn die Flamme nicht kontakt 202 zur linken Seite der Sekundärwicklung innerhalb einer bestimmten Zeit erscheint, erfolgt die 58' zu vermeiden Anderenfalls wurde die Wirkungs-

weise des zur Kontrolle der Zündeinrichtung erforderlichen Spulschalters aufgehoben und der Sicherheitsschalter 30' standig ansprechen

Claims (2)

Patentansprüche·

1. Elektrische Überwachungseinrichtung fur Brenneranlagen mit einem thermischen Sicherheitsschalter und einer optischen Flammenuberwachungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Stromkreis ein Bimetallschalter (38') mit dem Heizwiderstand (32') des Sicherheitsschalters (300 ^m Reihe geschaltet ist, wobei diesem Stromkreis em zweiter Stromkreis (Leiter 218 bis 221 mit Gleichrichter

206 und Relaiskontakt 202) mit wesentlich geringerem Widerstand parallel geschaltet ist und in diesen zweiten Stromkreis die Flammenwachtereinnchtung (50') eingreift.

2 Elektrische Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den zweiten Stromkreis ein normalerweise offener Kurzschlußschalter (206) gelegt ist, welcher sich durch den mittels der Brennerflamme bewirkten Einfluß auf lichtempfindliche Mittel (50') schließt.

In Betracht gezogene Druckschriften.
Deutsche Auslegeschnf ten Nr 1069 806,
302,
schweizerische Patentschrift Nr. 352 083

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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