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Einrichtung zur Funkenzündung von gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen und zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Flammen
Es sind bereits Einrichtungen bekannt, die Flammen von gasförmigen und flüssigen Brennstoffen durch
Glühwendel oder Hochspannungsfunken entzünden. Diesen bekannten Einrichtungen hängen aber verschie- dene Mängel an. Die Glühwendel solcher Zündeinrichtungen sind grossem Verschleiss unterworfen und be- sitzen dadurch eine geringe Lebensdauer. Bei der Funkenzündung wird bisher die Hochspannung entweder durch unbequeme, von Hand aus zu betätigende Einrichtungen erzeugt oder durch direkte Transformation der Netzspannung hervorgerufen, wobei bei der letzteren Art für die bedienende Person durch die konti- nuierliche Hochspannung hoher Leistung und niedriger Frequenz eine grosse Gefahr gegeben ist.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein neuer Weg beschritten, indem zur Funkenzündung unge- fährliche hochgespannte Hochfrequenzimpulse verwendet werden, die eine selbsttätige Schaltvorrichtung erzeugt. Letztere schaltet einen geladenen Kondensator an die Primärwicklung eines mit hochwertigem
Kern ausgestatteten Transformators an. Die in der Sekundärwicklung auftretende Funkenenergie ist be- grenzt und klein und daher ungefährlich.
Die Zündschaltung erfordert keine händische Betätigung, son- dern wird in der vorliegenden Einrichtung durch ein Hilfsrelais an Spannung gelegt und damit in Betrieb gesetzt, Gegenüber bekannten Einrichtungen, die kontinuierliche Hochfrequenzlichtbögen zur Zündung heranziehen und diese durch komplizierte Oszillatorschaltungen erzeugen, benötigt die vorliegende Einrichtung nur wenig Aufwand und vermeidet durch die Verwendung von Impulsen eine empfindliche Störung des Rundfunkempfanges. Die Verwendung elektronischer Schaltmittel, insbesondere die einer Gasentladungsröhre mit kalten Elektroden, verleiht der erfindungsgemässen Einrichtung eine hohe Lebensdauer.
Den bereits bekannten Einrichtungen zur Überwachung bzw. Sicherung von Brennstoffflammen haften ebenfalls verschiedene Mängel an. So sind z. B. die bekannten thermoelektrischen Sicherungen und die Sicherungen mit Bimetallfühlern in der Flamme sehr träge, weisen Ermüdungserscheinungen auf und benötigen zum Einschalten händische Betätigung.
Einrichtungen, die mehrere unabhängige Brennerflammen ohne wesentlichen Mehraufwand gleichzeitig zünden und überwachen, sind nicht bekannt. Die erfindungsgemässe Einrichtung ermöglicht, diese Aufgabe jedoch betriebssicher auszuführen, indem die den Brennern zugeordneten ThermofUhler mit Widerständen mit stark negativem Temperaturkoeffizienten mit einem Hilfsrelais in Serie geschaltet sind, so dass bei Erlöschen eines Brenners oder Störung des Überwachungskreises das Hilfsrelais die Zündung wieder einschaltet bzw. nach Ablauf einer bestimmten Zeit das elektromagnetisch gesteuerte Brennstoffabsperrventil schliesst. Bei einem nicht benötigten Brenner wird der zugeordnete Thermofühler durch einen mit dem Hahn gekuppelten Schalter durch einen Widerstand überbrückt.
Bekannte elektronische Einrichtungen zur Flammensicherung sind sehr aufwendig, nicht voll gegen Funktionsfehler geschützt und verwenden nicht wie die vorliegende Erfindung ausschliesslich Niederspannung für den Überwachungskreis. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist voll gegen Unterbrechung oder Masseschluss im Überwachungskreis durch die Serienschaltung und durch Verwendung einer zweiten gegensinnigen Wicklung am Hilfsrelais, die zwischen Masse und Spannungsquelle geschaltet ist, gesichert.
AnStelle der in Patentschriften zur Zündsicherung beschriebenen Schaltungen mit Elektronenröhren verwendet die vorliegende Schaltung ein Relais, das nur Niederspannung zur Erregung benötigt. Zur Inbetriebsetzung eines Brenners ist nur das Schliessen des Hauptschalters und Öffnen des Brennstoffhahnes not-
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wendig. Die Verwendung einer Niederspannungsmagnetwicklung zur Wiedereinschaltung eines erfindung gemäss angewendeten Bimetallverzögerungsschalters ermöglicht die Femhaltung von Netzspannung von den Bedienungseinrichtungen.
Während die bisher bekanntgeworaenen Einrichtungen zur Zündung flüssiger Brennstoffe andauernde Lichtbögen hoher gefährlicher Leistung und niedriger Frequenz verwenden, werden in der vorliegenden Er- findung vorgeheizte Elektroden zur Verdampfung einer kleinen Flüssigkeitsmenge angewendet, die die Zündung flüssiger Brennstoffe über die Zündung des Flüssigkeitsdampfes mit Funken gefahrloser Stärke gestatten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Schaltplan Fig. 1 dargelegt, das die Zündung und Flammensicherung von fünf unabhängigen Gasbrennern zeigt.
Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus der Hochspannungserzeugungseinrichtung zur Zündung und dem Flammenüberwachungsteil. Erstere setzt sich aus dem Hochspannungstransformator 1 mitder Primärwicklung 8 und den Sekundärwicklungen 9, 10, 11, der Schalteinrichtung 2, die ausderMagnetwicklung 6 und der Quecksilbermagnetschaltröhre 7 besteht, dem Entladekondensator 3, dem Ladekondensator 5 und dem Gleichrichter 4 zusammen. Die Hochspannungserzeugungseinrichtung wird über die
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Der Überwachungsteil der Einrichtung besteht im wesentlichen aus dem Kleintransformator 27 mit der Primärwicklung 47 und der Niederspannungswicklung 48, dem Grätz-Gleichrichter 28, dem Hilfsrelais 29, das die Hauptwicklung 49 und die Sicherheitswicklung 50 besitzt und den Umschaltkontakt 55 betätigt, dem Bimetallschalter 30, der aus dem Bimetall mit Heizwiderstand 52, dem Schaltkontakt 51 und der Einschaltmagnetwicklung 53 besteht, dem Magnetventil 31, dem Taster 54, dem Hauptschalter 56 und der Sicherung 57. Im Überwachungskreis liegen die Thermofühlerwiderstände mit negativem
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die Sicherung 57, den Hauptschalter 56, die Leitungen 59 und 58 versorgt. Die Sekundärseite speist den Grätz-Gleichrichter 28 über die Leitungen 68 und 69 und die Magnetwicklung 53 über den Taster 54, die Leitungen 67,65 und 66.
Der Gleichstrom des Grätz-Gleichrichters 28 fliesst über die Leitung 70 zr den Thermofühlerwiderständen 32, 33, 34, 35 und 36 bzw. im Ruhestand über die Widerstände 42, 43, 44, 45 und 46 und die Hahnschalter 37, 38, 39, 40 und 41, über die Leitung 71, die Hauprwicklung 49 und Lei-
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schaltröhre 7, Leitung 20 und 19 auf die Primärwicklung 8 des Hochspannungstransformators 1. Da die Primärwicklung 8 nur wenige Windungen besitzt, ist der Entladestromstoss sehr hoch, aber auch sehr kurz.
Es entsteht ein stark gedämpfter Schwingungszug. Durch die hohe Frequenz, Induktion und sekundäre Windungszahl entsteht ein Hochspannungsimpuls von hoher Frequenz und kurzer Dauer. Zugleich mit der Entladung des Kondensators 3 zieht aber wieder der Magnet 6 an, weil der Stromkreis durch die Queck- silbermagnetschaltröhre 7 geschlossen ist, und der Vorgang wiederholt sich periodisch. Die Impulsfolgefrequenz hängt von der Masse des Kontaktstabes, der Magnetfeldstärke und der Grösse des Entladekondensators 3 ab. Der Kondensator 3 verzögert und beruhigt die mechanischen Schwingungen des Kontaktstabes wesentlich. Die Energie eines Impulses ist durch die Ladung des Kondensators begrenzt und kann daher unter der Gefahrengrenze gehalten werden.
Auch die sehr kurze Impulsdauer und hohe Frequenz machen die Verwendung dieser hohen Spannung ungefährlich. Durch die Hochspannungskabel 21, 22, 23, 24, 25 und 26 werden den Zündelektroden 12, 13, 14, 15 und 16 an den einzelnen Brennern von den Sekundärwicklungen 9, 10 und 11 die Hochspannungsimpulse zugeführt. Es treten also an allen Brennern periodische Zündfunken auf, die das ausströmende Gas entzünden konnen.
Das Magnetventil 31 liegt weiterhin an Spannung, nur muss der Strom von Schaltkontakt 51 zur Leitung 63 jetzt über die Heizwicklung 52 des Bimetallschalters 30 fliessen. Dieser erwärmt sich langsam und würde nach einer einstellbaren Zeitspanne die Stromzufuhr zum Magnetventil 31 durch den Schaltkontakt 51 unterbrechen. Damit wäre die Gaszufuhr gesperrt und ein Ausströmen von unverbranntem Gas vermieden. Wenn aber das Gas innerhalb dieser Zeitspanne durch die bei den Brennern auftretenden Funken gezündet wird, erwärmt sich der Widerstand des Thermofühler, wird gut leitend, und der Strom Im Überwachungskreis steigt wieder so stark an, dass das Hilfsrelais 29 anzieht und den Umschaltkontakt 55
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und der Kontakt 51 bleibt geschlossen. Zugleich ist die Zündeinrichtung abgeschaltet, da der Umschaltkontakt 55 die Stromzufuhr unterbrochen hat.
Dieser Betriebszustand hält solange an, bis ein weiterer Gashahn geöffnet wird, bei dem sich der eben beschriebene Vorgang wiederholt. Bei Erlöschen einer Flamme kühlt der entsprechende Thermofühlerwiderstand wieder aus, das Hilfsrelais 29 fällt ab, der Umschaltkontakt 55 wird in Stellung B gebracht, so dass das Zündgerät an Spannung liegt und der 81- metallschalter 30 sich aufheizt. Sind die Zündversuche erfolglos, so schaltet der Bimetallschalter 30 nach vorgewählter Zeit das Magnetventil und die Zündung ab, so dass die Gaszufuhr gesperrt ist. Dasselbe tritt ein, wenn der Überwachungskreis irgendwo unterbrochen wird. Auch eine Unterbrechung im Starkstromkreis des Magnetventiles bewirkt dessen Schliessen.
Bei einem Masseschluss im Überwachungskreis fliesst über die Leitungen 73, 74 und die Sicherheitswicklung 50 des Hilfsrelais 29 ein Strom. Da die Sicherheitswicklung 50 gegensinnig zur Hauptwicklung 49 gewickelt ist, wird deren Magnetfeld so geschwächt, dass auch bei diesem Fehler das Hilfsrelais 29 abfällt, welches wiederum die Absperrung der Gaszufuhr einleitet. Nach erfolgter Auslösung des Bimetallschalters 30 kann mit Hilfe des Tasters 54 und der Einschaltmagnetwicklung 53 des Bimetallschalters 30 über die Leitungen 67,65 und 66 von der Sekundärwicklung 48 des Transformators 27 die Einrichtung wieder in Bereitschaft geschaltet werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2 zur Zündung und Flammensicherung zweier unabhängiger Ölbrenner nach dem Verdampfungsprinzip.
Die Schaltung unterscheidet sich prinzipiell nur insofern von der in Fig. 1 dargelegten, als das Gasmagnetventil 31 sinngemäss durch ein Ölmagnetventil 75 und die Gashähne durch Ölventile ersetzt wer- den, eine zusätzliche Einrichtung 79 und 80 zur Verdampfung des Öles an den Zündelektroden 14 und 15 vorgesehen ist und für die selbsttätige Schalteinrichtung im Primärkreis desHochspannungstransformatOB l eine andere mögliche Ausführungsform gezeigt wird. Um das Öl in kaltem Zustand des Gerätes zu verdampfen, werden die geerdeten Zündelektroden 79 und 80 durch eingebaute Widerstände geheizt. Diese werden bei abgefallenem Hilfsrelais 29, das jetzt einen weiteren Ruhekontakt 78 betätigt, über die Leitungen 69, 82, 85, 84 und 83 den Ruhekontakt 78 und Leitung 81 und 68 an die Sekundärwicklung 48 des Transformators 27 an Niederspannung gelegt.
Die Heizung erfolgt also nur dann, wenn auch der Hoch- spannungsteil eingeschaltet ist.
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richtung. Die Netzwechselspannung an den Leitungen 17 und 18 wird durch den Gleichrichter 4 gleichgerichtet und ladet über den Widestand 77 den Entladekondensator 3 auf, bis seine Spannung gleich der Zündspannung der Gasentladungsröhre 76 ist. Die Röhre wird leitend, entladet den Kondensator 3 über die Leitungen 19 und 20 auf die Primärwicklung 8 bis zur Löschspannung der Röhre, die bei dieser den Stromfluss unterbricht, wodurch die Ladung des Kondensators 3 von neuem beginnt. Die Impulsfolge-
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frequenz ist umgekehrt proportional der Zeitkonstanten vom Kondensator 3 und dem Widerstand 77.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Funkenzündung von gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen und zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer, unabhängiger Flammen, u. zw. mit Hilfe von Thermofühlem aus Wideiständen mit negativem Temperaturkoeffizienten und eines Bimetallschalters zur Beeinflussung der elektrisch ge- steuerten Brennstoffventile bzw. der Zündeinrichtung, für die vorzugsweise Verwendung bei Brennern von
Haushaltgeräten, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zündung hochgespannte Hochfrequenzimpulse verwen- det werden, zu deren Erzeugung in dem Primärkreis eines mit hochwertigem Kern ausgestatteten Transfor- mators (I) eine selbsttätige Schalteinrichtung (2 bzw.
76) und ein Kondensator (3) eingebaut sind und die
Zündelektroden der Brenner (12, 13, 14, 15, 16) an die Sekundärwicklungen des Transformators (1) ange- schlossen sind, wobei den einzelnen Brennern auch Thermofühlerwiderstände mit negativem Temperatur- koeffizienten (32, 33, 34, 35, 36) zugeordnet sind, die im Ruhezustand der einzelnen Brenner durch Wider- stände (42, 43, 44, 45, 46) überbrückt sind und mit einem in Serie geschalteten Hilfsrelais (29) so zusam- menwirken, dass bei Einschalten eines elektrischen Hauptschalters (56) über einen mit einem Hilfsrelais in Verbindung stehenden Umschalter (55) das Elektromagnetisch gesteuerte Brennstoff-Hauptabsperrventil (31, 75) öffnet,
bei Öffnen eines Brennstoffhahnes an einer Brennstelle die Zündeinrichtung an Spannung gelegt und dem Hauptabsperrventil ein vom elektrischen Strom beeinflussbarer Bimetallschalter (30) vor- geschaltet wird, bei Vorhandensein einer Flamme derhelzwiderstand des Bimetallschalters aber überbrückt und die Zündeinrichtung abgeschaltet wird, während bei Erlöschen eines Brenners oder bei Störung des Überwachungskreises das Hilfsrelais (29) den Bimetallschalter wieder in Bereitschaft schaltet, welcher nach Ablauf einer bestimmten Zeit das elektromagnetisch gesteuerte Brennstoff-Absperrventil schliesst, wobei jedoch in dieser Zeitspanne das Hilfsrelais (29) die Zündeinrichtung wieder an Spannung legt.