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Sicherheitseinrichtung für Feuerungsanlagen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Sicherheitseinrichtung für Feuerungsanlagen mit einem mit gasförmigem
Brennstoff gespeisten Zündbrenner und einem mit gasförmigem oder flüssigem Brennstoff
gespeisten Hauptbrenner, dessen Flamme von einer Zündflamrne angezündet wird,
welche durch eine die Brennstoffzufuhr zum Zündbrenner überwachende Leitflammensicherung
mit Ionisationsstrecke gesichert ist, die bei ihrem Ansprechen einen Stromkreis
schließt, während die Hauptbrennerflamme durch eine die Brennstoffzufuhr zum Hauptbrenner
überwachende Strahlungszelle gesichert ist, die bei brennender Hauptbrennerflamme
einen elektrischen Stromkreis schließt und beim Erlöschen der Hauptbrennerflamme
den genannten Stromkreis unterbricht, wobei der Sicherungsstromkreis der Leitflammensicherung
sowie der Sicherungsstromkreis der Strahlungszelle an eine gemeinsame Schalteinrichtung
angeschlossen sind, welche die Brennstoffzufuhr zum Hauptbrenner steuert.
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Die im Sicherungsstromkreis von Feuerungsanlagen verwendeten optischen
überwachungseleinente, wie Strahlungszellen od. dgl., liefern bekanntlich nur eine
sehr geringe elektromotorische Kraft, was in einem Sicherungsstromkreis eine unerwünschte
Unsicherheit darstellt. Um diesem Mangel entgegenzuwirken, hat man durch die Strahlungszelle
od. dgl. beispielsweise ein Relais beeinflußt, welches einen Freindstromkreis steuert,
dessen Energie zum Betätigen einer Schalteinrichtung der Feuerungsanlage ausreicht.
Es ist auch bekannt, den optischen Einrichtungen im überwachungsstromkreis von Feuerungsanlagen
Magnetverstärker oder Röhren bzw. Transistoren zuzuordnen, um ein zuverlässiges
Schaltergebnis zu erzielen. Diese bekannten Einrichtungen sind aber insbesondere
auch wegen der erforderlichen Verwendung hochohmiger Steuer- und Schalteinrichtungen
verhältnismäßig umständlich und teuer und teilweise auch betriebsempfindlich.
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Gegenüber den bisher bekannten Lösungen kann eine wesentliche Verbesserung
erzielt werden, wenn gemäß der Erfindung der von dem gemeinsamen Sicherungsstromkreis
betätigten Schalteinrichtung ein Transformator zum Umwandeln der in dem Sieherungsstromkreis
fließenden Spannung in eine niedrigere Spannung sowie ein Gleichrichter und ferner
parallel zur Schalteinrichtung angeordneter Kondensator vorgeschaltet sind, welcher
ein verzögertes Ansprechen der Schalteinrichtung sowie ein Abglätten der Spannungsspitzen
bewirkt.
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Hierdurch wird erreicht, daß die von der Strahlangszelle kommende
hohe Spannung in eine niedrigere Gebrauchsspannung umgewandelt wird, so daß in diesem
für die Funktion#. der ganzen Anlage wesentlichen Steuerstromkreis
, 4iederohmige Bauteile und Schalteinrichtungen verwendet werden können,
die nicht nur betriebssicherer, arbeiten, sondern auch einfacher und billiger als,
ents prechende hochohmige Bau- und Schaltteile sind-.. Die Betriebssicherheit der
Feuerungsanlage wird dabei durch die erfindungsgemäße Anordnung des, Kondensators
weiter verbessert, da dieser ein verzögertes Ansprechen der Schalteinrichtung sowie
ein Abglätten der Span-nungsspitzen und damit ein ruhigeres Arbeiten der
Sicherheitseinrichtung zur Folge hat.
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In besonders vorteilhafter Weise kann ferner in der Verbindung zwischen
der Strahlungszelle mit dem Transformator ein Widerstand,angeordnet sein, welcher
den von der Strahlungszelle zu dem Transformator fließenden Strom auf den Gebrauchswert
abstimmt.
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Diese Anordnung ergibt den- Vorteil, daß die Schälteinrichtung erst
beim Erreichen einer bestimmten hohen Strahlungsenergie der Hauptbrennerflamm e
anspricht, so daß der Zündbrenner, insbesondere bei der Verwendung von schwer brennbaren
Brennstoffen für den Hauptbrenner, mit einen für den Betrieb der Feuerungsanlage,
vorteilhaften starken Zündflamme betrieben werden kann, da auch eine stark brennende
Zündflamme, kein eine Schaltung
auslösendes Ansprechen der Strahlungszelle
bewirken kann.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen
veranschaulicht. Es Z e ig, t F i g. 1 eine schematisch dargestellte
Sicherungsvorrichtung für eine- Feuerung, deren Zündflamme nach erfolgtem Anzünden
der Hauptbrennerflarnme erlischt und Fig. 2 eine ebenfalls schematisch dargestellte
Sicherungsvorrichtung, für Feuertingen, deren Zünd-Ramme auch nach erfolgtem Anzünden
der vorzu.-.sweise mit flüssigen Brennstoffen gespeisten Hauptbrennerflamme, also
während der ganzen Betriebsdauer der Feuerung brennt.
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Bei dem Beispiel nach F i g. 1 ist die Feuerung mit einem mit
Gas gespeisten Zündbrennex 1 und einem mit Gas oder öl gespeisten
Hauptbrenner 2 versehen. Die Gäsiüfuhr züm-Z-Undbrenner steuert ein Magnetventil
3, während die Brennstoffzufuhr zum Hauptbrenner 2 ein Magnetventil 4 steuert.
Die Verbindungsleitungen zwischen den Magnetventilen 3 und 4 und den zugehörigen
Brennem 1 und 2 sind -bei F i g. 1 nicht näher dargestellt. Der Zündbren-ner
1
ist mit einer seine Gaszufuhr überwachenden Leitflammensicherung versehen,
die zwei in einen Stromkreis eingeschaltete Elektroden 5, 6 aufweist> ».--zwischen
> deren einander zugekehrten Enden eine Ionisationsst'r-ecki2# liegt
' über die bei brennender Zündf12mme 7 ein Strom fließt. An die Stromzuführungsleituno,
der Elektrode 5 ist unter Zwischenschaltuneines kapazitiven Widerstandes
eine Anzündelektrode 8 angeschlossen, von der bei eingeschalteter Stromzufuhr
Zündfunken zum Zündbrenner 1 überspringen und die Zündflamme 7 anzünden.
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-Dem Hauptbrenner 2 ist eine in einem Gehäuse 9
angeordnete
Strahlungszelle 10 zugeordnet, welche die Brennstoffzufuhr zum Hauptbrenner
überwacht und bei brennender Hauptflamme 11 einen Stromkreis schließt. Das
rohrförmige Ende des Gehäuses9 hat - in seinem Boden eine öffnung 12, welche
den Einstrahlungsbereich derHauptbrennerflammell auf die Strahiungszelle,
10 begrenzt, so daß insbesondere derjenige, Teil der Flamme
11 auf die Zelle 10 ein" wirkt, der eine starke UV-Strahlung aufweist.
Der Zelle 10 ist noch ein Widerstand 13 vorgeschaltet, wodurch die
zugeführte Spannung auf den Gebrauchswert abgestimmt wird.
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Ein Gebläge14 liefert im Betrieb dem Zündbrenner 1 -und dem
Hauptbrenner 2 durch eine Rohrleitung 15 die benötigte Verbrennungsluft.
An die Rohrleitung 15 ist auch noch das Gehäuse 9 der Strahlungszelle10
angeschlossen, so daß im Betrieb Kühl-luft durch das Gehäuse 9 hindurchströmt,
die gleichzeitig den Eintritt von Verbrennungsgasen in das Gehause verhindert.
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Die Strornversorgung des elektrischen Teiles der Sicherheitsvorrichtung
erfolgt von einem Netz 16
über einen. Hauptschalter 17, der in der
Regel von Hand ein- u«nd ausschaltbar ist.
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Be- im Einschalte n- des Hauptschalters 17 wird über einen
geschlossenen Schalter 18, der mit noch zwei weiteren Schaltern
19 und 20 von einem Relais 21 gesteuert wird, das Elektromagnetventil
3 eingeschaltet und damit die Gaszufuhr zum Zündbrenner 1 geöffnet.
Gleichzeitig wird die Primärspule 22 eines Höchspannungstransformators
23 an die Stromquelle. angeschlossen, so daß die Sekundärspule dieses. Transformators
eine Spannung von beispielsweise 5000 Volt an die Elektrode 5 der
Leitflammensicherung und an die Anzündelektrode 8 abgibt. Von der Elektrode
8 springen hierauf Anzündfunken zum Zündbrenner 1 über, wodurch das
aus dem Zündbrenner ausströmende Gas zur Zündflqrnrne 7 angezündet wird.
Der jetzt über die Ionisierungsstrecke zwischen den beiden Elektroden
5 und 6 fließende Strom gelangt über den geschlossenen Schalter 20
einerseits zur Schaltstelle der Strahlungszelle 10 und andererseits zu der
Primärspule 25 eines Transformators 26. Dessen Sekundärspule
27 speist daraufhin einen Gleichrichter 28, an den das Relais 21 angeschlossen
ist. Zwischen dem Gleichrichter und dem Relais ist noch ein Kondensator
29 parallel zum Relais 21 angeordnet, welcher die Aufgabe hat, ein verzögertes
Ansprechen des Relais bei Stromausfall zu bewirken.
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-Zu der Sicherheitseinrichtung gehört noch ein thermischer Schalter
30, der zwei Schaltglieder 31, 32
steuert und dem ein Widerstand
33 zugeordnet ist, welcher das Ansprechen des thermischen Schalters
30
bewirkt, sobald er über eine bestimmte Zeit hinaus von Strom durchflossen
ist.
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Der Antriebsmotor des Gebläses ist einerseits, über das Schaltglied
31 sowie den-. Hauptschalter 17 und andererseits über den Widerstand
33 an das Netz 16
anschließbar.
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Beim Inbetriebnehmen der Anlage nach F i g. 1
wird, wie schon
erwähnt, durch Schließen des-Schal# ters 17 das Elektromagnetventil
3 geöffnet, die. Zünd" Ramme 7 an-gezündet und das Relais 21 mit Strom
versorgt. Zu erwähnen ist hierbei- noch, daß auch das
Gebläse 14 einaeschaltet,wird
und den beiden Breifnirfi-l'uiitL 2- -3ÖW-ie der Strahlungszelle 10 Luft
zuführt. Das an die Stromzufuhr angeschlossene Relais 21 schaltet um, wobei die
Schalter 18 und 19 geöffnet und der Schalter 19, der bisher
geöffnet war-, geschlossen wird. Das hat zur Folge, daß jetzt auch einerseits über
den geschlossenen Schalter 19 das Elektromagnetventil 4 eingeschaltet und
damit die Brennstoffzufuhr zum Hauptbrenner 2 geöffnet wird. Andererseits wird durch
den geöffneten Schalter 18
die Stromzufuhr zum Elektromagnetventil
3 unterbrochen und damit die Gaszufuhr zum Zündbrenner 1
ausgeschaltet,
so daß die Zündflamme 7 erlischt. Ferner wird durch Ausschalten des Schalters
20 die Verbindung zwischen der Elektrode 6 und der Primärspule
25 des Transformators 26 unterbrochen. Da die Zündflamme aber mit
einer gewissen Verzögerung erlischt, wird in der Zwischenzeit von der brennenden.
Zündflarnrne 7 noch die Hauptbrennerflamme 11 angezündet. Die brennende
Hauptflamme-11 bewirkt durch Einstrahlung auf die Zelle 10 das Schließen
ihrer Schaltstelle und damit das Schließen des zugehörigen, an eine Anzapfstelle
der Sekundärspule 24 des Transformators 23 angeschlossenen Sicherungsstromkreises,
worauf die Sekundärspule 25
des Transformators 26 über die Schaltstelle
der Strahlungszelle mit Strom versorgt wird. Das Relais 21 wird daher in der Umschaltstellung
gehalten, und die Feuerung nach F i g. 1 befindet sich im Betriebszustand.
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Erlischt die Hauptbrennerflamme 2, so wird der Stromkreis in der Strahlungszelle
10 unterbrochen, so daß der Transformator26 spannungslos wird. Das hat zur
Folge, daß das Relais 21 mit einer durch den Kondensator 29 bewirkten Verzögerung
anspricht,
und wieder in die Ausschaltstellung umschaltet, wobei
die Schalter 18 und 20 geschlossen und der Schalter 19 unterbrochen
wird. Dadurch wird einerseits das Magnetventil 4 ausgeschaltet und damit die Brennstoffzufuhr
zum Hauptbrenner 2 unterbrochen und andererseits das Magnetventil 3 geöffnet
und damit die Brennstoffzufuhr zum Zündbrenner 1 wieder geöffnet. Die Zündflamme
7 wird. jetzt wieder angezündet, so daß über die lonisationsstrecke der Leitflammensicherung
die Primärspul#e 25 des Transformators 26 wieder mit Strom versorgt
wird. Damit erhält auch das Relais 21 wieder Strom und schaltet in die Betriebsstellung
um, wodurch das Zündbrennerventil 3 geschlossen und das Hauptbren#nerventil
4 geöffnet wird. Die erst mit Verzögerung erlöschend#e Zündflamme 7 bewirkt
ein Wiederanzünden der Hauptbrennerflamme 1-1, so daß sich die Anlage wieder
inder schon beschriebenen Einschaltstellung befindet.
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Sofern durch irgendeine Störung die Hauptbrennerflamme nicht innerhalb
von einigen Sekunden wieder angezündet worden ist, bewirkt der eingeschaltete Widerstand
33 ein Ansprechen des thermisehen Schalters 30, der darauf seine Schaltglieder.31
und 32 umschaltet, so daß der Schalter 32 geschlossen und der Schalter
31 geöffnet wird. Durch Öffnen des Schalters 31 wird die ganze Anlage
stromlos und ausgeschaltet. Gleichzeitig werden durch Schließen des Schalters
32 ein Lichtsignal 34 und ein akustisches Signal 35 eingeschaltet,
welche das erfolgte Ausschalten der Anlage anzeigen.
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Zum Wiederinbetriebnehmen der Anlage muß jetzt zunächst der thermische
Schalter 30 beispielsweise von Hand in die gezeichnete Stellung umgeschaltet
werden, wodurch auch die Signale 34 und 35
ausgeschaltet werden.
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Es sei noch hervorgehoben, daß sowohl bei dem Ausführungsbeispiel
nach F i g. 1 als auch bei dem im nachfolgenden näher beschriebenen Ausführungsbeispiel
nach F i g. 2 sämtliche elektrischen Einrichtungen in einem gemeinsamen metallischen
Gehäuse 36 angeordnet sind, während die Verbindungsleitungen zu den Elektroden
5 und 6 der Leitflammensicherung und der Strahlungszelle
10 in getrennten Panzerarmierungen38 angeordnet sind.
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Bei dem Beispiel nach F i g. 2 sind die mit der F i
g. 1 grundsätzlich übereinstimmenden Einrichtungen mit den gleichen Bezugszahl-en
versehen.
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Das Beispiel nach F i g. 2 ist für die Verwendung von gasförmigen
Brennstoffen für beide Brenner 1
und 2 gezeichnet. Ferner sind die Verbindungsleitungen
la und 2a zwischen den Elektromagnetventilen3 und 4 und den zugehörigen Brennem
1 und 2 dargestellt. Das Beispiel nach F i g. 2 eignet sich aber besonders
für solche Feuerungen, bei denen der Hauptbrenner 2 mit flüssigen Brennstoffen gespeist
wird. In diesem Fall sind die beiden Brenner natürlich an getrennte Speiseleitungen
anzuschließen.
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Der wesentliche Unterschied gegenüber dem Beispiel nach F i
g. 1 besteht darin, daß bei dem Beispiel nach F i g. 2 der über die
Ionisationsstrecke zwischen den Elektroden 5 und 6 fließende Strom
einerseits über den Schalter 20 der Primärspule 25
des Transformators
26 und andererseits unmittelbar der Schaltstelle der Strahlungszelle10 zugeführt
wird. Ferner ist hier das Elektromagnetventil 3 nicht über einen der vom
Relais 21 gesteuerten Schalter, sondern unmittelbar derart an das Netz
16 anschließbar, daß es im Betrieb nicht geschlossen wird, die Zündflamme
7 also während der ganzen Betriebsdauer der Feuerun.g brennt.
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Wenn bei der Anlage nach F i g. 2 die Zündflamme
7 angezündet worden ist, dann wird der Transformator 26 mit Strom
versorgt, worauf das Relais 21 in der gleichen Weise wie bei F i g. 1 umschaltet.
Durch das öffnen des Schalters 20 wird aber bei F i g. 2 die Verbindung zur
Primärspule 25 unterbrochen. Bis zu dem mit Verzögerung erfolgenden Erlöschen
der Zündflamme 7 ist aber nach öffnen des Magnetventils 4 durch Schließen
des Schalters 19
die Hauptbrennerflamme 11 angezündet worden, so daß
die Strahlungszelle 10 ihre Schaltstelle und damit ihren Sicherungsstromkreis
schließt. Hierauf fließt der von der Ionisationsstrecke zwischen den Elektroden
5 und 6 kommende Strom auch über die Schaltstelle der Strahlungszelle
10 und dann zur Primärspule 25 des Transformators 26, so daß
das Relais 21 unter Spannung bleibt und daher in seiner Umschaltstellung gehalten
wird. In dieser Einstellung befindet sich die Feuerung nach F i g. 2 in der
Betriebsstellung.
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Das selbsttätige Ausschalten der Brennstoffzufuhr zum Hauptbrenner
beim Erlöschen der Hauptbrennerflarnme sowie das selbsttätige Wiedereinschalten
bzw. das vollständige Ausschalten der Anlage geschieht bei dem Beispiel nach F i
g. 2 grundsätzlich in der gleichen Weise wie bei F i g. 1.
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An Stelle des Transformators 26 könnte auch eine Kaltkathodenröhre
vorgesehen werden, welche den ihr zugeführten Strom gleichzeitig gleichrichtet,
so daß der. Gleichrichter 28 wegfallen kann.