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Schalteinrichtung zur Steuerung und Überwachung von Feuerungsanlagen
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung zur Steuerung und Überwachung von Feuerungsanlagen, mit einem Flammenüberwachungsrelais, einem Kraftschaltrelais, einem Sicherheitsrelais und einem
Zündzeitrelais, bei welcher ein gegenüber dem Nulleiter des Mehrphasennetzes spannungsführender Verzweigungspunkt mit einer Klemme eines Kontrollkontaktes des Flammenüberwachungsrelais sowie mit einer Klemme eines Hilfskontaktes des Kraftschaltrelais verbunden ist, an welch letzterem Kontakte zur Steuerung des Antriebsmotors für den Brenner der Feuerungsanlage angeordnet sind, und bei welcher ferner die zweite Klemme des Kontrollkontaktes über die Primärwicklung eines Zündtransformators an den Nullleiter angeschlossen ist.
Bei solchen Überwachungseinrichtungen wird der Zündtransformator durch einen Kontakt des Flammenüberwachungsrelais zusammen mit einem Kontakt des Zündzeitrelais gesteuert. Weiters wurde auch bereits vorgeschlagen, die Wicklungen des Kraftschaltrelais und des Sicherheitsrelais über mehrere Kontakte in Reihe zu schalten. Alle diese bekannten Ausführungsformen von Überwachungseinrichtungen haben jedoch einen überaus komplizierten Aufbau und sind ausserdem die Nachteile nicht vollkommen eigensicher oder ist die Nachzündzeit nicht eindeutig definiert.
Nach der Erfindung werden nun bei derartigen Schalteinrichtungen zur Steuerung und Überwachung von Feuerungsanlagen diese Nachteile dadurch behoben, dass von der zweiten Klemme des Kontrollkontaktes des Flammenüberwachungsrelais eine Verbindungsleitung zu einer Klemme des Zündzeitkontaktes des Zündzeitrelais, dessen Wicklung einerseits an einer zweiten Klemme des am Verzweigungspunkt angeschlossenen Steuerkontaktes und anderseits am Nulleiter liegt, und weiters von der zweiten Klemme des Zündzeitkontaktes über die Reihenschaltung der unmittelbar verbundenen Wicklungen des Sicherheitsrelais und des Kraftschaltrelais zum Nulleiter führt,
wobei die zweite Klemme des Zündzeitkontaktes gleichzeitig mit der zweiten Klemme des Hilfskontaktes verbunden und der Wicklung des Sicherheitsrelais ein vom Flammenüberwachungsrelais betätigter Überbrückungskontakt parallelgeschaltet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Überwachungseinrichtung ist am Zündzeitrelais nur ein einziger Zündzeitkontakt angeordnet und dieser als Arbeitskontakt ausgebildet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schalteinrichtung schematisch dargestellt.
Die Phasenklemmen 1, 2 und 3 sowie die Nullklemme 4 bilden den Anschluss der Schalteinrichtung an das Drehstromnetz, wobei zwischen je zwei Phasenklemmen die verkettete und zwischen der Nullklemme und jeder Phasenklemme die volle Phasenspannung liegt. Von den Phasenklemmen 1, 2 und 3 führen Verbindungsleitungen über je einen Motorkontakt 5,6 und 7 zu einem gegen Überstrom gesicherten Antriebsmotor 8 für den Brenner der Feuerungsanlage ; ausserdem steht die Phasenklemme 1 über einen Sicherheitsschalter 9, einen Thermostatschalter 10 und Leitungen 11, die von einem Verzweigungspunkt 12 ausgehen, mit je einer Klemme eines Kontrollkontaktes 13, eines Steuerkontaktes 14 und eines Hilfs- kontaktes 15 in Verbindung.
Die Primärwicklung eines Zündtransformators 16 ist an eine zweite Klemme des Kontrollkontaktes
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13 und an einen mit der Nullklemme 4 elektrisch verbundenen Nulleiter 17 angeschlossen. Eine weitere
Leitung verbindet die zweite Klemme des Kontrollkontaktes 13 mit einer ersten Klemme eines Zündzeit- kontaktes 18, der als einfacher Arbeitskontakt ausgebildet ist und von einem Zündzeitrelais 19 betätigt wird, dessen Erregerwicklung elektrisch zwischen einer zweiten Klemme des Steuerkontaktes 14 und dem
Nulleiter 17 liegt.
Von einer zweiten Klemme des Zündzeitkontaktes 18 führt ein Strompfad über die Reihenschaltung der Wicklungen eines Sicherheitsrelais 20 und eines Kraftschaltrelais 21 zum Nulleiter 17 ; gleichzeitig steht die zweite Klemme des Zündzeitkontaktes 18 mit einer zweiten Klemme des Hilfskontaktes 15 in leitender Verbindung. Elektrisch parallel zur Wicklung des Sicherheitsrelais 20 ist ein Überbrückungskontakt 22 angeordnet.
Als Sicherheitsschalter 9 dient ein Umschalter, der durch das Sicherheitsrelais 20 und mittels einer von Hand zu betätigenden Rückstellvorrichtung 23 gesteuert wird. Ein Kontakt 24 des Sicherheitsschalters 9-ist über eine Signallampe 25 an den Nulleiter 17 angeschlossen.
Zur Steuerung des Kontrollkontaktes 13, des Steuerkontaktes 14 und des Überbrückungskontaktes 22, die sämtliche Arbeitskontakte sind, dient ein Flammenüberwachungsrelais 26. Ebenfalls nur Arbeitskontakte weist das Kraftschaltrelais 21 auf, dem die Motorkontakte 5,6, 7 und der Hilfskontakt 15 zugeordnet sind.
Das Zündzeitrelais 19 und das Sicherheitsrelais 20 arbeiten mit Zeitverzögerung und sind vorzugsweise als Bimetallrelais ausgeführt, während als Kraftschaltrelais 21 und als Flammenüberwachungsrelais 26 je ein elektromagnetisches Relais dient. Diese Relaiswahl ist besonders zweckmässig, jedoch nicht bindend. Grundsätzlich lässt sich die erfindungsgemässe Schalteinrichtung auch mit andern bekannten Arten verzögerter und schneller Relais verwirklichen.
In der Zeichnung sind sämtliche Kontakte in ihrer Ruhelage dargestellt. Da für den Thermostatschalter 10 die Ruhelage dem kalten Zustand entspricht, d. h. dem Zustand, bei dem von der Feuerungsanlage Wärme verlangt wird, zeigt das Schaltbild die Kontaktstellungen im Zeitpunkt des Beginnes eines normalen Arbeitszyklus, der nun im folgenden beschrieben wird.
Der Verzweigungspunkt 12 ist mit der Spannung führenden Phasenklemme 1 verbunden, damit wird der Zündtransformator 16 erregt und Zündfunken springen an in der Zeichnung nicht dargestellten, in den Feuerungsraum hineinragenden Elektroden über. Gleichzeitig erhält auch die Wicklung des Zündzeitrelais 19 Spannung und dieses schliesst mit Zeitverzögerung den Zündzeitkontakt 18. Die Zeitspanne vom Einsetzen der Zündfunken bis zum Schliessen des Zündzeitkontaktes 18 heisst Vorzündzeit.
Nach dem Schliessen des Zündzeitkontaktes 18 kommt die Netzspannung in der Reihenschaltung des Sicherheitsrelais 20 und des Kraftschaltrelais 21 zur Wirkung, was zur Folge hat, dass das Kraftschaltrelais 21 aufzieht und die ihm zugeordneten Kontakte 5,6, 7 und 15 schliesst. Die gleichzeitige Erregung des verzögerten Sicherheitsrelais 20 bedeutet den Beginn des Ablaufes einer Verzögerungszeit, der sogenannten Sicherheitszeit, nach welcher das Sicherheitsrelais 20 auf den Sicherheitsschalter 9 einwirkt, falls die Erregung des Sicherheitsrelais 20 nicht vor Ablauf der Sicherheitszeit wieder unterbrochen wird.
Beim Schliessen der Motorkontakte 5,6 und 7 läuft der Antriebsmotor 8 an und bewirkt, dass Brennstoff und Luft in den Feuerungsraum gefördert werden. Da der Zündtransformator 16 bereits eingeschaltet ist, entzündet sich das Brennstoff-Luft-Gemisch an den Zündfunken. Das Zustandekommen einer Flamme hat in bekannter Weise ein Ansprechen des Flammenüberwachungsrelais 26 zur Folge, welches nun den Überbrückungskontakt 22 schliesst und den Kontrollkontakt 13 sowie den Steuerkontakt 14 öffnet. Das Kraftschaltrelais 21 liegt nunmehr über den Hilfskontakt 15 selbsthaltend an der vollen Spannung, da gleichzeitig die Wicklung des Sicherheitsrelais 20 durch den Überbrückungskontakt 22 überbrückt ist, wobei das Sicherheitsrelais 20 entregt wird und noch vor Ablauf der Verzögerungszeit (Sicherheitszeit) in den Ruhezustand zurückkehrt.
Nach dem Öffnen des Steuerkontaktes 14 durch das Flammenüberwachungsrelais 26 ist die Wicklung des Zündzeitrelais 19 spannungslos und dieses kehrt verzögert in seine Ruhelage zurück. Die Zeitspanne vom Zustandekommen einer Flamme und folgendem Öffnen des Steuerkontaktes 14 bis zum Öffnen des Zündzeitkontaktes 18 durch das Zündzeitrelais 19 wird Nachzündzeit genannt, weil während dieser Zeit der Zündtransformator 16 über den Hilfskontakt 15 und über den Zündzeitkontakt 18 erregt bleibt, obwohl die Flamme bereits brennt und daher der Kontrollkontakt 13 geöffnet ist. Während der durch Wahl einer geeigneten Abfallverzögerung des Zündzeitrelais 19 einstellbaren Nachzündzeit kann sich die Flamme stabilisieren. Es ist wesentlich, dass die Nachzündzeit erst dann beginnt, wenn bereits eine Flamme entstanden ist.
Durch das Öffnen des Zündzeitkontaktes 18 wird der Zündtransformator 16 abgeschaltet. Nunmehr
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befindet sich die Feuerungsanlage ordnungsgemäss in Betrieb, bis der Thermostatschalter 10 seinen Kontakt öffnet, worauf sämtliche Kontakte sofort in ihre im Schaltbild dargestellte Ruhelage zurückkehren, mit
Ausnahme des Kontaktes des Thermostatschalters 10, der seine Ruhelage erst nach einer Abkühlungszeit wieder einnimmt, die durch den geregelten Kreis, z. B. durch eine Heizungsanlage, gegeben ist, um da- durch einen neuen Arbeitszyklus einzuleiten.
Eine Besprechung einiger denkbarer Störungsfälle soll nun im folgenden zeigen, dass die vorliegende
Schalteinrichtung über ihre normalen und als bekannt vorausgesetzten Sicherheitsfunktionen hinaus voll- ständig eigensicher ist, d. h., dass Störungen in der Schaltung selbst zur Abschaltung der gesamten Feu- erungsanlage führen.
Falls ein Drahtbruch die Wicklung des Sicherheitsrelais 20 unbrauchbar macht, während die Feu- erungsanlage in Betrieb ist, bleibt die Anlage weiter in Betrieb, da das Kraftschaltrelais 21 über den Hilfskontakt 15 und den Überbrückungskontakt 22 an Spannung liegt. Erlischt jedoch die Flamme, worauf das Flammenüberwachungsrelais 26 abfällt und die dem Flammenüberwachungsrelais 26 zugeordneten Kontakte ihre im Schaltbild dargestellte Ruhelage einnehmen, so wird das Kraftschaltrelais 21 entregt und öffnet die Motorkontakte 5,6 und 7 sowie den Hilfskontakt 15. Die Feuerungsanlage ist damit abgeschaltet und bleibt ausser Betrieb, bis die Störung behoben ist.
Ein Masseschluss der Wicklung des Sicherheitsrelais 20 führt entweder zur Auslösung dieses Relais und damit zur Betätigung des Sicherheitsschalters 9, wodurch die Anlage abgeschaltet und die Störungsmeldelampe 25 an Spannung gelegt wird, oder zum Ansprechen einer nicht gezeichneten Gerätesicherung, was ebenfalls eine Stillegung der Feuerungsanlage bewirkt.
Falls während des Anfahrzustandes etwa die Wicklung des Zündzeitrelais 19 durchbrennt, so wird entweder der Zündzeitkontakt 18 überhaupt nicht geschlossen, weil die Erregung des Zündzeitrelais 19 nicht ausreichend war, oder es erfolgt bei vor der Wicklungsunterbrechung zum Schliessen des Zündzeitkontak- tes 18 bereits genügender Erregung ein normaler Ablauf eines Arbeitszyklus, nach dessen Beendigung die Einrichtung abschaltet und ausser Betrieb bleibt, bis die Störung behoben ist, weil der Zündzeitkontakt 18 durch das gestörte Zündzeitrelais 19 nicht mehr geschlossen und somit die Wicklung des Kraftschaltrelais 21 nicht mehr erregt werden kann. Ein Masseschluss der Wicklung des Zündzeitrelais 19 führt entweder zu einem Durchbrennen der Wicklung oder zu einem Ansprechen der erwähnten Gerätesicherung.
Aus dem Schaltbild lässt sich im weiteren mühelos ablesen, dass bei einer Störung der Kontakte 5,6, 7, 9, 10,13, 14 und 18 infolge von Abbrand oder Verschmutzung, wodurch eine Kontaktgabe verhindert wird, eine Inbetriebsetzung der Feuerungsanlage nicht erfolgen kann, während bei einer ungenügenden Kontaktgabe im Kontakt 15 oder 22 der Erregerstrom des Kraftschaltrelais 21 die Wicklung des Sicherheitsrelais 20 so lange durchfliesst, bis dieses anspricht und die Feuerungsanlage abschaltet.
Neben ihrer überraschenden schaltungstechnischen Einfachheit und inhärenten Sicherheit besitzt die erfindungsgemässe Schalteinrichtung den weiteren Vorteil, dass die Nachzündzeit selbsttätig verlängert wird, falls sich die Flamme nicht sogleich stabilisiert. Sooft nämlich die Flamme während des Anfahrzustandes kurzzeitig erlischt, fällt das Flammenüberwachungsrelais 26 ab und schliesst mittels des Steuer kontaktes 14 den Erregerstromkreis für das Zündzeitrelais 19, dessen Abfall über die normale Nachzündzeit hinaus dadurch so lange weiter verzögert wird, bis die Flamme stabil brennt.
Da bei jedem Abfall des Flammenüberwachungsrelais 26 auch der Überbrückungskontakt 22 geöffnet wird, nimmt der Erregerstrom des Kraftschaltrelais 21 seinen Weg über die Wicklung des Sicherheitsrelais 20, das schliesslich anspricht und die Anlage abschaltet, wenn sich die Flamme längere Zeit nicht stabilisiert und somit ein zuverlässiger Betrieb der Feuerungsanlage nicht sichergestellt ist.
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