DE1209235B

DE1209235B - Safety device for monitoring the combustion chamber of combustion systems operated with liquid fuels

Info

Publication number: DE1209235B
Application number: DEE19240A
Authority: DE
Inventors: Josef Brattinger
Original assignee: Eisenwerk Theodor Loos GmbH
Current assignee: Bosch Industriekessel GmbH
Priority date: 1960-04-21
Filing date: 1960-04-21
Publication date: 1966-01-20

Description

Sicherheitsvorrichtung zur Überwachung des Feuerraumes von mit flüssigen Brennstoffen betriebenen Feuerungsanlagen Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zur Überwachung des Feuerraumes von automatisch oder halbautomatisch betriebenen Feuerungsanlagen für flüssige Brennstoffe, insbesondere Ölfeuerungsanlagen, mittels einer auf optische oder thermische Signale des Feuerraumes oder den Druck bzw. die Druckdifferenz des Brennstoffes in der Brennstoffleitung ansprechenden Signaleinrichtung.Safety device for monitoring the combustion chamber with liquids Fuel-operated combustion systems The invention relates to a safety device for monitoring the combustion chamber of automatically or semi-automatically operated Firing installations for liquid fuels, in particular oil firing installations, by means of one on optical or thermal signals of the combustion chamber or the pressure or the Pressure difference of the fuel in the fuel line responsive signaling device.

Mittels der bekannten automatischen Steuerungen wird die ölfeuerungsanlage in Betrieb gesetzt, der Brenner während des Betriebes fotoelektrisch überwacht und nach erreichter Kessel- bzw. Raumtemperatur wieder außer Betrieb gesetzt. Dem Zünden des Brenners geht eine Vorbelüftung des Feuerraumes voraus. Dem Abschalten des Brenners schließt sich das Nachbelüften des Feuerraumes an, um eventuell sich noch bildende Gase aus dem Feuerraum zu befördern.By means of the known automatic controls, the oil firing system put into operation, the burner is monitored photoelectrically during operation and shut down again after the boiler or room temperature has been reached. The ignition the burner is preceded by a pre-ventilation of the combustion chamber. Switching off the burner This is followed by post-ventilation of the combustion chamber in order to prevent any To convey gases from the combustion chamber.

Mit dem Abschalten des Brenners selbst wird aber zugleich die gesamte Steuerung, also auch die fotoelektrische Überwachung ausgeschaltet, so daß für die Zeit des Nachventilierens und auch für Schaltpausen kein; Kontrolle für die Vorgänge im Feuerraum besteht.When the burner is switched off, the entire Control, including the photoelectric monitoring switched off, so that for the There is no time for re-ventilating and also for switching pauses; Control for the processes exists in the firebox.

Es hat sich herausgestellt, daß nach der jeweiligen Außerbetriebsetzun;- des Brenners und während des Nachventilierens Öl in den Feuerraum nachlaufen kann, was auf die Undiehtheit von Absperrorganen zurückzuführen ist. Dies ist insofern gefährlich, als während der Wiederinbetriebnahme der Feuerung, d. h. während des Wiedereinschaltens und des damit verbundenen Vorventilierens Ö l bereits in den Feuerraum eingespriiht wird. ohne daß es brennt. Der Feuerraum selbst ist also nach Abschluß des Vorventilierens mit zündfähigem (hochexplosivem) Gemisch von Ölnebel und Luft Celaden, was beim Einsetzen der Zündhin- zu einer erheblichen Verpuffung führt. Mit den bisher Bekannten Steuerringen ist man ge#,en derart_e Gefahren nicht Geschützt.It has been found that after the respective shutdown, of the burner and during ventilation, oil can run into the combustion chamber, which is due to the leakage of shut-off devices. This is so dangerous than when the furnace is restarted, d. H. during the Switching on again and the associated pre-ventilating oil already in the Firebox is sprayed. without it burning. So the firebox itself is down Completion of pre-ventilating with an ignitable (highly explosive) mixture of oil mist and air celaden, which leads to a considerable deflagration when the ignition starts leads. With the so far known control rings one is not ge #, en such dangers Protected.

Aufgabe vier Erfindung ist es,@die Feuerun2sanlage gegen die erwähnten Gefahren zu sciii'zvn. B:: elncr Sicherheitsvorrichtung zur Überwachung des Feuerraumes von a;utomatiseh oder halbautomatisch betriebenen @eucrun-santagen der ein-araes bezeichneten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Signalcinrichtun@r derart ausgebildet ist. daß sie nach einem Nbdurikelrnnszeitraum nach der Brenn2rvcntilabschaltun@@ derart in Tätigkeit Gesetzt wird. daß bei Ansprechen der Signaleinrichtung ein akustisches und 'oder optisches Signal ausgelöst wird und, oder die Vorrichtung zur Zuleitung des Brennstoffes zum Brennstoffventil abgeschaltet wird. Diese Sicherheitsvorrichtung ermöglicht eine Kontrolle für das nach jeder Brennerabsehaltung erfolgende dichte Schließen der Brennstoffabsperrung und hat die fortschrittliche Wirkung, daß jegliche Nachbrennflamme oder auch das Nachglühen von Ölkohle, die sich infol-e des Nachlaufens von Öl im Düsenbereich Gebildet hat, selbsttätig angezeigt wird. Auf diese Weise kann rechtzeitig, d. h. vor Eintritt eines größeren Schadens, Abhilfe geschaffen werden. Die erwähnten Störungen im Feuerraum können auch auf ungeeignete Ausbildung des Feuerraumes selbst oder der Schamottierung im Bereich des Brenners zurückzuführen sein. Auch in solchen Fällen können sich Ölkohleansätze bilden, die allmählich so weit zur Beeinträchtigung der Verbrennungführen können, daß sich die Flamme vom Brenner loslöst und so eine Verpuffung zustande kommt. In jedem Falle wird aber durch einen derartigen ölkohleansatz nicht nur die Wirtschaftlichkeit. sondern auch die Sicherheit des Betriebes geiährdet. Beim Abschalten des Brenn:rs kann cler noch heiße bzw. glühende Ölkohleansatz erfindungsgemäß zur Signalgabe herangezogen werden, wobei gleichzeitig der Brenner blockiert wird.Task four invention is to @ the Feuerun2sanlage against the mentioned Dangers to sciii'zvn. B :: elncr safety device for monitoring the combustion chamber of a; utomatiseh or semi-automatically operated @ eucrun-santagen der ein-araes designated type, the object is achieved in that the Signalcinrichtun @ r in such a way is trained. that after a period of time after the combustion valve has been switched off is put into action in this way. that when the signaling device responds, an acoustic signal and 'or optical signal is triggered and, or the device for the supply line of the fuel to the fuel valve is switched off. This safety device Allows you to check the density after each burner shutdown Closing the fuel shut-off and has the advanced effect that any Afterburning flame or the afterglow of oil carbon, which is caused by the after-run of oil in the nozzle area is displayed automatically. In this way can timely, d. H. remedial action taken before major damage occurs will. The mentioned malfunctions in the furnace can also be attributed to unsuitable training the firebox itself or the fireclay in the area of the burner be. In such cases, too, oil carbon deposits can form, which gradually do so can lead to impairment of the combustion that the flame from Burner detaches and so a deflagration occurs. In any case, however through such an oil coal approach, not only the profitability. but also the safety of the company is endangered. When switching off the burner: rs can still hot or glowing carbon deposits are used according to the invention for signaling, at the same time the burner is blocked.

Mit der n°_uen Sicherheitsvorrichtung zur über-«-achun- des Feuerraumes lassen sich auch unerwünschte Bestandteile des Öles feststellen, die nicht restlos verbrennen und so glühend im Bereich des Brenners lieaenbleiben. Auf diese Weise hat man jederzeit die Möglichkeit der Prüfung bzw. Änderung der Ölqualität.With the n ° _uen safety device for over - «- achund firebox it is also possible to identify undesirable constituents of the oil that are not completely burn and remain glowing in the area of the burner. In this way you have the option of checking or changing the oil quality at any time.

Einzelheiten sind aus der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich. In letzteren ist die Erfindung an Hand einer Ölfeuerung in schematischer Weise dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 ein Übersichtsschema einer Ölfeuerungsanlag;., F i g. 2 einen Stromlaufplan, F i g. 3 eine Einzelheit (Schaltnocken), F i g. 4 ein Programmablaufdiagramm, F i g. 5 a und 5 b Funktionsdiagramme.Details are from the following description and drawings evident. In the latter is the invention on the basis of an oil furnace shown in a schematic manner, namely shows F i g. 1 an overview scheme an oil firing system;., F i g. 2 shows a circuit diagram, FIG. 3 a detail (Switching cams), F i g. 4 shows a program flow diagram, FIG. 5 a and 5 b function diagrams.

In den Feuerraum des- Warmwasser- oder Dampfkessels 21 ragt in bekannter Weife die Brennstoffdüse 33 hinein. Die Verbrennungsluft wird in ebenfalls bekannter Weise durch den Luftkanal 22 zugeführt. In den Feuerraum ist ein licht- oder strahlungsempfindlicher Fühler 25 eingebaut. Mit 28 ist das reguläre Brennstoffabsperrventil bezeichnet. Falls nach Abschaltung des Brenners bei undichtem Absperrorgan Öl in den Feuerraum nachfließt und im Düsenbereich nachbrennt, wird über die an sich bekannte Fotozelle (Fühler 25) ein mit dem Schaltwerk 24 in Verbindung stehendes Signal 32 betätigt. Entsteht eine Flamme bzw. glüht die Ölkohle während des Nachbelüftens oder während der Wartezeit, so wird die Bedienungsperson durch das Signal auf diesen Mißstand aufmerksam gemacht. Gleichzeitig kann auch unmittelbar eine Verblockung des Brenners erfolgen, so daß er sich nicht mehr automatisch in Betrieb setzen kann. Erst nach Beseitigung des Fehlers kann der Brenner wieder automatisch arbeiten. Zur erfindungsgemäßen Überwachung der Vorgänge im Feuerraum kann die vorhandene, beim normalen Brennerbetrieb angewendete (im Stromlaufplan veranschaulicht) oder eine gesonderte Fotozelle verwendet werden. Anstatt der fotoelektrischen Überwachung sind auch Signaleinrichtungen vorgesehen, die auf Wärmestrahlung ansprechen. So kann z. B. die Kontrolle für das dichte Schließen der Brennstoffabsperrung mittels eines in den Abgasstrom 23 eingebauten Temperaturfühlers 27 erfolgen.The fuel nozzle 33 protrudes into the combustion chamber of the hot water or steam boiler 21 in a known manner. The combustion air is supplied through the air duct 22 in a likewise known manner. A light or radiation sensitive sensor 25 is built into the furnace. With the regular fuel shut-off valve is designated. If, after the burner has been switched off and the shut-off element is leaking, oil continues to flow into the combustion chamber and continues to burn in the nozzle area, a signal 32 connected to the switching mechanism 24 is actuated via the photocell known per se (sensor 25). If a flame develops or if the oil carbon glows during the post-ventilation or during the waiting time, the operator is made aware of this problem by the signal. At the same time, the burner can also be blocked immediately so that it can no longer automatically start up. The burner can only work automatically again after the fault has been eliminated. To monitor the processes in the furnace according to the invention, the existing photocell used in normal burner operation (illustrated in the circuit diagram) or a separate photocell can be used. Instead of photoelectric monitoring, signal devices are also provided that respond to thermal radiation. So z. B. the control for the tight closing of the fuel shut-off by means of a temperature sensor 27 built into the exhaust gas flow 23.

Um das dichte Abschließen der Brennstoffabsperrorgane zu überwachen, kann man z. B. auch einen. in der Brennstoffzuleitung nach dem Abschalten des Brenners auftretenden Druckabfall mittels eines Strömungswächters oder Druckfühlers 26 zur Signalgabe und Verblockung des Brenners benutzen. In F i g.1 ist die Brennstoffzuführung sowohl eines Hochbehälters 31 mit Absperreinrichtung 30 als auch durch Pumpenförderung 29 gezeigt.To monitor the tight sealing of the fuel shut-off devices, you can z. B. also one. in the fuel supply line after the burner has been switched off occurring pressure drop by means of a flow monitor or pressure sensor 26 for Use signaling and blocking of the burner. In F i g.1 is the fuel supply both an elevated tank 31 with shut-off device 30 and by pump delivery 29 shown.

Falls eine Kesselanlage mehrere Stunden ununterbrochen :in Betrieb bleibt, ergäbe sich keine Möglichkeit der erfiadungsgemäßen Überwachung. Aus diesem Grunde wird eine den Betrieb Lies Brenners periodisch unterbrechende Schalteinrichtung vorgeschlagen. Durch diese wird der Betrieb des Brenners nach einer bestimmten Brenndauer kurzzeitig unterbrochen, damit die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung, die nur bei ausgeschaltetem Brenner anspricht, in Tätigkeit treten kann. Sind weder Nachbrennflamme noch nachglühende ölkohlereste vorhanden., so springt der Brenner automatisch wieder an, wogegen sonst eine Signalisierung und gegebenenfalls Verblockung des Brenners erfolgt.If a boiler system has been in operation for several hours: in operation remains, there would be no possibility of monitoring according to the invention. For this The basis is a switching device that periodically interrupts the operation of Lies Brenner suggested. This stops the burner from operating after a certain burning time briefly interrupted so that the safety device according to the invention, the only responds when the burner is switched off, can take action. Are neither After-burning flame there are still afterglowing oil coal residues, the burner jumps automatically reactivated, whereas otherwise signaling and possibly blocking of the burner.

An Hand des in F i g. 2 dargestellten Stromlaufplanes wird gezeigt, wie die Schaltung beispielsweise vorgesehen sein kann, um die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung wirksam werden zu lassen.On the basis of the in FIG. 2 shown circuit diagram is shown how the circuit can be provided, for example, to the safety device according to the invention to take effect.

Der Stromlaufplan ist im stromlosen Zustand, das Programmschaltwerk (Schaltkontakte mit den Ziffern 1 bis 14 bezeichnet) in der Ausgangsstellung gezeichnet.The circuit diagram is drawn in the de-energized state, the program switch (switching contacts with the numbers 1 to 14 ) in the initial position.

Wenn zwischen P (Phase) und Mp (Nulleiter) Spannung aus dem Netz mittels eines Schalters gegeben wird, spricht nur das Signal 38 an. Dies kann jedoch vermieden werden, wenn vor Betätigung des Schalters der Startknopf 16 gedrückt und erst nach Betätigung des Schalters wieder losgelassen wird. Durch das Drücken des Startknopfes 16 wird das Sicherheitsrelais 18 eingeschaltet. Die Selbstschaltung dieses Relais erfolgt über einen eigenen Arbeitskontakt. Ein weiterer Arbeitskontakt dieses Relais schaltet die Spannung, wenn sich der druck- oder temperaturbetätigte automatische Schalter 34 in Einschaltstellung befindet, über den Umschalter 1 des Programmschaltwerkes zu dessen Antriebsmotor 20 weiter. Dieser schaltet nun in kurzen Abständen nacheinander die Kontakte 5 von it nach o, 2 von o nach u, 4 von o nach 11, 1 von o nach u und 5 wieder von o nach u. Durch diese Schaltung verläuft die Spannung über Kontakt 1-1t, 2-t1, 5-o zur Spule des Betriebsrelais 19. Nachdem sich dieses Relais eingeschaltet hat, erfolgt seine Selbsthaltung über einen Arbeitskontakt, welcher seine Spannung aus dem Kontakt 10-u, dem Ruhekontakt des Fühlerrelais 15, dem Kontakt 2-u und 1-1t erhält. Der Programmotor erhält zum Weiterlaufen seine Spannung über einen Arbeitskontakt des Betriebsrelais 19 und dem Kontakt 12-1t. Die weiteren Schaltvorgänge für die Inbetriebsetzung einer Feuerung, ausgeführt durch die vom Programmotor angetriebenen Kontakte 6, 7, 8, 13 und 14, sind wegen der Übersichtlichkeit im Stromlaufplan nicht gezeichnet. Im allgemeinen besteht der Schaltablauf aus Vorlüftung, Vorzündung, Freigabe der Ölzufuhr, Nachzündung und Betrieb. Gleichzeitig mit der Freigabe der Ölzufuhr wird das Fühlerrelais 15 durch den Kontakt 11 über den Zeitraum der Sicherheitszeit überbrückt, anschließend an das Umschalten des Kontaktes 11 von o nach u schaltet der Kontakt 10 von o nach u und nach Entstehen der Flamme auch das Fühlerrelais 15, das beispielsweise von einem licht- oder strahlungsempfindlichen Fühler 37 beeinfiußt wird. Nach Ablauf der Sicherheitszeit öffnet der Kontakt 11 von u nach o, und damit hängt das Betriebsrelais 19 über den Kontakt 10=o am Flammenfühlerrelais 15. Wenn sich das Programmschaltwerk bis zur Betriebsstellung weitergedreht hat, wird der Antriebsmotor 20 vom. Kontakt 12 durch Schalten von u nach o ausgeschaltet. Nach Erreichen des eingestellten Druckes oder der Temperatur wird der automatische Schalter 34 geöffnet, worauf das Betriebsrelais auf Ruhestellung schaltet. Mit der Ruhestellung des Betriebsrelais wird die Brennstoffzufuhr zur Feuerung abgeschaltet, und der Programmschaltwerkmotor 20 erhält Spannung über einen Ruhekontakt. Dadurch dreht sich das Programmschaltwerk weiter, und der Kontakt 10 schaltet sofort von o nach u. Nach weiterem Programmlauf - die Zeit wird je nach Art der Feuerung länger oder kürzer eingestellt (Abdunkelungszeit) - schalten die Kontakte 1 von u .nach o, 2 von u nach o und 3 von u nach o. Wenn das Programmschaitwerk die Ausgangsstellung erreicht hat, wird dessen Motor vom Kontakt 4 ausgeschaltet, und damit ist auch die Nachlüftzeit beendet. Die Anlage bleibt in dieser Ausgangsstellung, bis der druck- oder temperaturabhängige automatische Schalter 34 wieder schließt (einschaltet). Wenn das Fühlerrelais vor Ablauf der Abdunkelunaszeit nicht in Ruhestellung geschaltet hat oder während der Nachlüftzeit nochmals an- zieht, verursacht durch nachbrennende Flamme in- folge undichter Absperror`rane, wird auf das Stör- relais 17 von Kontakt 3-o über das Fühlerrelais 15 klar ccit@@teüu:@`) sind honta-',#t 2-o Spanntang gegeben. Dadurch wird von einem Ruhekontakt des Störrelais 17 der Selbstschaltekreis des Sicherheitsrelais geöff- net: die Attlmre ist damit verriegelt. Nur ein manu- ell,s Betätigen des Startknopfes ermöglicht eine wei- tere Inbetriebnahme. Über einen Ruhekontakt des Sicherheitsrelais 18 wird ein Signal ausgelöst, und durch einen Arbeitskontakt, bezeichnet durch die Anschlußklctnmen 35 und 36, wird die BrennstofT- zubrin"ereinrichtuna ausgeschaltet oder bei Gefälle- zulauf eine zweite Absperrvorrichtung ausgelöst. Das gleiche geschieht auch, wenn während der Schalt- pause durch Entstehen einer Flamme das Fühler- relais 15 auf Arbeitsstellung schaltet. In F i @@. 3 ist ein Schaltnocken dargestellt; unter 1 bis 14 sind die verschiedenen Schaltnocken zu ver- stehen. Mit s ist die jeweilige Strecke im Proaramm- ablaufdiaaramm (F i g. -1) angedeutet, während wel- cher der Schaltnocken auf Stellung o ist. Im Funktionsdiagramm zeigt F i g. 5 a: Dinkel im Feuerraum nach Regelabschaltung, die F i g. 5b zeigt: Hell im Feuerraum nach Regelabschaltung. 40 bezeichnet: Feuerraum-Dunkel-Überwachung; 41 bezeichnet: Öffnen des Brennstoffventils; 42 bezeichnet: Einschaltung der Brennstoffzufuhr.If voltage is given from the mains by means of a switch between P (phase) and Mp (neutral conductor), only signal 38 responds. However, this can be avoided if the start button 16 is pressed before the switch is actuated and is only released again after the switch has been actuated. The safety relay 18 is switched on by pressing the start button 16. The self-switching of this relay takes place via its own normally open contact. Another working contact of this relay switches the voltage, when the pressure- or temperature-actuated automatic switch 34 is in the on position, via the changeover switch 1 of the program switching mechanism to its drive motor 20. This now switches the contacts 5 from it to o, 2 from o to u, 4 from o to 11, 1 from o to u and 5 again from o to u at short intervals. 1t, 2-t1, 5-o to the coil of the operating relay 19. After this relay has switched on, it is self-holding via a normally open contact, which draws its voltage from contact 10-u, the normally closed contact of sensor relay 15, contact 2-u and get 1-1t. The program motor receives its voltage to continue running via a normally open contact of the operating relay 19 and the contact 12-1t. The other switching operations for starting a furnace, carried out by the contacts 6, 7, 8, 13 and 14 driven by the program motor, are not shown in the circuit diagram for the sake of clarity. In general, the switching sequence consists of pre-ventilation, pre-ignition, release of the oil supply, post-ignition and operation. Simultaneously with the release of the oil supply, the sensor relay 15 is bridged by the contact 11 for the duration of the safety time, after the switchover of the contact 11 from o to u, the contact 10 switches from o to u and, after the flame has arisen , the sensor relay 15, which is influenced, for example, by a sensor 37 sensitive to light or radiation. After the safety time has elapsed, contact 11 opens from u to o, and thus the operating relay 19 is connected to the flame sensor relay 15 via contact 10 = o. Contact 12 switched off by switching from u to o. After the set pressure or temperature has been reached, the automatic switch 34 is opened, whereupon the operating relay switches to the rest position. When the operating relay is in the rest position, the fuel supply to the furnace is switched off, and the program switch motor 20 receives voltage via a normally closed contact. As a result, the program switching mechanism continues to rotate, and contact 10 switches immediately from o to u. After another program run - the time is set longer or shorter depending on the type of furnace (darkening time) - contacts 1 switch from u. To o, 2 from u to o and 3 from u to o. When the program switch has reached the starting position, its motor is switched off by contact 4, and the post-ventilation time is also ended. The system remains in this initial position until the pressure- or temperature-dependent automatic switch 34 closes again (switches on). If the sensor relay before the expiry of the Darkening time not switched to rest position or again during the post-ventilation time draws in, caused by the after-burning flame if the shut-off valve is leaking, the disturbance relay 17 from contact 3-o via sensor relay 15 clear ccit @@ teüu: @ `) are given honta - ', # t 2-o Spanntang. This is a break contact of the fault relay 17 the self-switching circuit of the safety relay is net: the Attlmre is locked. Just a manual ell, s pressing the start button enables further further commissioning. Via a normally closed contact of the Safety relay 18 is triggered a signal, and by a working contact, designated by the Terminals 35 and 36, the fuel furnishing switched off or on a slope inlet triggered a second shut-off device. That the same happens if during the switching pause through the creation of a flame the feeler relay 15 switches to working position. In F i @@. 3 shows a switching cam; under 1 to 14 the various switching cams are to be locked stand. With s the respective route is in the program flow diagram (F i g. -1) indicated, while wel- the switching cam is in position o. In the function diagram, F i g. 5 a: spelled im Firebox after regular shutdown, the F i g. 5b shows: Light in the combustion chamber after regular shutdown. 40 denotes: furnace dark monitoring; 41 denotes: opening the fuel valve; 42 denotes: Switching on the fuel supply.

Claims

Claim: Safety device for monitoring the combustion chamber of automatically or semi-automatically operated combustion systems for liquid fuels, in particular oil firing systems, by means of an optical or thermal signal of the combustion chamber or the pressure or the pressure difference of the fuel in the fuel line responsive signaling device, d a d u r c h g e - indicates that the signaling device is designed such that it is after a darkening period after the burner valve shutdown is set in action in such a way that when the signaling device responds, an acoustic and / or optical signal is triggered and / or the device for the supply line of the fuel to the fuel valve is switched off. Considered publications: German Patent No. 728 522; German interpretation document No. 1037 053.