<Desc/Clms Page number 1>
Elektrische Flammenwächteranlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Flammenwächteranlage zur Überwachung und Steuerung von Brennern zur Verfeuerung von flüssigen Brennstoffen, welche in einem Schaltkreis als Schaltelemente ein lichtempfindliches Element zur Beobachtung der Flammen, ein von diesem beeinflussbares elektro- magnetisches Relais (Flammenüberwachungsrelais), ein Motorschützrelais, ein elektrothermisches An- laufzeitrelais und ein elektrothermisches Störzeitrelais aufweist, wobei durch die genannten Relais bzw. durch die den Relais zugeordneten Kontakte das, gegebenenfalls verzögerte, Ein- und Ausschalten der
Zündvorrichtung, des Motors sowie sonstiger Betriebselemente des Brenners erfolgt.
Derartige Flammenwächteranlagen sind bereits bekannt, wobei diese Anlagen vor allem auf Betriebs- störungen, die durch ein nicht rechtzeitiges Entstehen einer ordnungsgemässen Flamme oder durch Aus- fall der Flamme während des Betriebes auftreten, ansprechen. Betriebsstörungen, welche durch die Verwendung verschiedener Brennstoffsorten (Brennölsorten unterschiedlicher Viskosität) auftreten können, werden durch die bekannten Flammenwächteranlagen der beschriebenen Art jedoch nicht verhindert.
Diesem Mangel wird gemäss der Erfindung dadurch abgeholfen, dass in der Brenneranlage einSpülkreislauf, vorzugsweise mit einer Heizeinrichtung, für den flüssigen Brennstoff angeordnet ist und dass die Steuerschaltung ein weiteres thermoelektrisches Zeitrelais (Spülzeitrelais) aufweist, welches zum Motorschützrelais parallelgeschaltet ist und welches mit mindestens einem Kontakt in einem Teilschaltkreis für das Ein- und Ausschalten der Verstelleinrichtung, z. B. in Form eines Elektromagneten, eines im Spülkreislauf des Brenners liegenden Ventiles in Wirkverbindung steht.
Durch den erfindungsgemässen Spülkreislauf für den flüssigen Brennstoff werden die beim Anlauf einer Anlage infolge nicht richtiger Viskosität des Brennstoffes bedingten Störungen dadurch verhindert, dass der Brennstoff zunächst einige Zeit (während der Spülzeit) über den Spülkreislauf geleitet wird und dadurch in seiner Viskosität beeinflusst wird, was durch die vorteilhafte Anordnung einer Heizeinrichtung im Spülkreislauf noch erheblich begünstigt werden kann. Die Spülzeit kann durch Einstellung der Zeitkonstante des Spülzeitrelais entsprechend der Viskosität des Brennstoffes eingestellt werden.
DieErfindung wird anHand der Zeichnung durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein. In Fig. l der Zeichnung ist eine schematische Darstellung eines Ölbrenners sowie ein Schaltbild der elektrischen Steuereinrichtung des Ölbrenners enthalten. Fig. 2 zeigt den Aufbau eines der in der Schaltung verwendeten Thermozeitrelais.
Die wesentlichen Bestandteile des Ölbrenners sind gemäss Fig. l der Brennermotor 1, der die Brennerpumpe 2 antreibt, ferner die Brennstoffzuleitung 3, die Brennstoffdüse 4 mit der Primärluftzufuhr 5 und die Zündung 6 mit dem Zündtransformator 6'. Weiters ist eine Brennstoffumleitung 7 vorhanden, welche an der Brennerpumpe 2 saugseitig und druckseitig angeschlossen ist. Im Bereich der Brennstoffumleitung ist ein Vorwärmer 8 mit einer elektrischen Heizeinrichtung 8'angeordnet. Schliesslich sind noch einige Ventile vorhanden, u. zw. ein elektromagnetisch zu betätigendes Ventil 9 im Bereich der Brennstoffzuleitung 3, ein ebenfalls elektromagnetisch betätigbares Ventil 10 in der Brennstoffumleitung 7 und ein Druckventil 11 im Bereich der druckseitigen Brennstoffleitung zur Brennstoffdüse 4.
Zur Betätigung des Ventiles 9 dient der Elektromagnet 9'und zur Betätigung des Ventiles 10 der Elektromagnet 10'.
Die Stromzufuhr zum Brennermotor 1, zu den Elektromagneten 9', 10', zum Zündtransformator 6' und zur Heizung 8', also zu den Antriebs- bzw. Betätigungselementen der Betriebseinrichtungen des Ölbrenners erfolgt über verschiedene Strompfade der Schaltung der Steuereinrichtung, u. zw. in bestimmter Programmfolge und in Abhängigkeit von diversen äusseren Betriebsbedingungen (z. B. der Zimmertemperatur, der Wassertemperatur im Kessel, der Helligkeit der Flamme u. dgl.).
<Desc/Clms Page number 2>
Die Anlage ist über einen nicht dargestellten Netzschalter an ein Drehstromnetz angeschlossen, wobei mit u, v, w die Phasenklemmen und mit 0 die Nullklemme für den Anschluss der vom Netzschalter kommenden Leiter bezeichnet sind. Ein Spannungsstabilisator ST hält die Spannung einer der Phasen gegenüber dem Nulleiter konstant. Falls nötig, kann der Spannungsstabilisator ST auch mit einem Frequenzstabilisator kombiniert sein. Die Schaltung der Anlage weist eine Reihe von Kontakten auf, wobei der Steuerhauptschalter H eine Handbetätigung erfordert.
Für die Betätigung der übrigen Kontakte sind folgende elektromagnetische bzw. elektrothermische Antriebsglieder vorgesehen : drei Thermozeitrelais A, B, C, wobei das Anlaufzeitrelais A mit dem Umschaltekontakt Al, das Störzeitrelais B mit dem Stör-
EMI2.1
Flammenüberwachungsrelais, welches mit den Kontakten F,F,F in Wirkverbindung steht ; ein Motorschütz S in Wirkverbindung mit den Kontakten S,Sl'und den Motorkontakten S,S. S. ein Hilfsrelais
EMI2.2
kondensator K, die Widerstände R, R, R, R und der Zähler ZL.
Die Thermozeitrelais A, B, C sind temperaturkompensiert, was beispielsweise in an sich bekannter Weise gemäss Fig. 2 mit Hilfe von zwei nebeneinanderliegenden, auf einem gemeinsamen schwenkbaren Träger 11 montierten Bimetallstreifen 12,13 ermöglicht wird, wobei einer der beiden Bimetallstreifen die Heizwicklung 14 trägt und sich mit seinem freien Ende gegen einen dem Schaltstück 15 des zu betätigenden Kontaktes gegenüberliegenden Anschlag 16 abstützt, während das freie Ende des andern Bimetallstreifens 12 das Schaltstück 15 berührt.
Die Temperaturkompensation der Thermozeitrelais A, B, C und die Stabilisierung der an den Wicklungen der Thermozeitrelais A, B, C liegenden Spannungen durch den Spannungsstabilisator ST garantieren exakt konstante Schaltzeiten, welche von Temperatur-und Spannungsschwankungen unabhängig sind.
Die an der Wicklung des Anlaufzeitrelais A anliegende Spannung wird jedoch während der verschiedenen Stadien des Steuerprogrammes bewusst verändert, u. zw. je nach der Stellung der Kontakte
EMI2.3
in Serie zum Störzeitrelais B, so dass bei schadhaftem Störzeitrelais B das Steuerprogramm, welches mit der Tätigkeit des Anlaufzeitrelais A beginnt, gar nicht erst in Gang gesetzt werden kann. Diese Serienschaltung bewirkt auch, dass das Störzeitrelais B während der ersten beiden Stadien des Steuerprogrammes vorgeheizt wird.
Zur Erläuterung der Funktion der in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel dargestellten Steuereinrichtung wird zunächst von dem Zustand ausgegangen, in dem sich die gesamte Anlage ausser Betrieb befindet. Die Phasenklemmen u, v, w und die Nullk1emme 0 sind durch einen nicht dargestellten Schalter vom Drehstromnetz getrennt. Der Steuerhauptschalter H ist offen.
Werden nun die Phasenklemmen u, v, w und die Nullklemme mit dem Drehstromnetz verbunden,
EMI2.4
Mit dem Schliessen des Steuerhauptschalters H leuchtet die grüne Signallampe L auf und es beginnt die eigentliche Programmsteuerung, sofern die Thermostatkontakte T., T 2, T3, T, geschlossen sind, was der Fall ist, wenn die Raumtemperatur, die Öltemperatur im Vorwärmer, die Wassertemperatur im Kessel solche Werte aufweisen, dass eine Inbetriebnahme des Brenners sinnvoll und ungefährlich ist. Mit dem Schliessen des Steuerhauptschalters H wird das Flammenüberwachungsrelais F über das lichtempfindliche Element L (dessen Widerstand bei abwesender Flamme verschwindend klein ist) unter Spannung gesetzt, wodurch die mit dem Flammenüberwachungsrelais F in Wirkverbindung stehenden Kontakte F, F, F3 geschlossen werden.
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
In diesem Moment beginnt das zweite Stadium des Steuerprogrammes : dieSpülzeit und Vorventilation.
Die vom Brennermotor 1 angetriebene Brennerpumpe 2 bringt das im Bereich des Vorwärmers 8 vorhandene Öl in Umlauf, wobei jedoch kein Öl zur Brennstoffdüse 4 gelangt, weil das Öl über die Umleitung 7 zirkuliert und sich daher kein Staudruck bilden kann, der das Druckventil 11 öffnet. Gleichzeitig wird auch Luft über die Primärluftzufuhr 5 in den Verbrennungsraum eingeblasen, wodurch aus dem Verbrennungsraum allenfalls dort vorhandene schädliche, z. B. explosive, Gase ausgeblasen werden.
Die Dauer der Spülzeit wird durch das Thermozeitrelais C kontrolliert, welches zu Beginn der Spül- zeit über den Kontakt sound den Umschaltkontakt V an die Phase gelegt wird und über den Umschaltkontakt Cl am Nulleiter liegt. Nach Ablauf der Zeitkonstante des Thermozeitrelais C erfolgt die Umschaltung des Umschaltkontaktes C, wodurch das Hilfsrelais V erregt wird und die Kontakte V, V, V, V4 betätigt werden. Durch das Umlegen des Umschaltkontaktes Vl wird dem Motorschütz S der grössere Widerstand R (etwa 0, 5 - 1 k ss) vorgeschaltet, wodurch das Schütz an verringerter Betriebsspannung liegt und geschont wird. Das Umlegen des Umschaltkontaktes V3 bewirkt ein Abschalten des Thermozeitrelais C.
Durch das Schliessen des Kontaktes V2 wird der Elektromagnet 10'unter Spannung gesetzt und dieser schliesst das Ventil 10, so dass nunmehr das aus der Brennstoffzuleitung 3 geförderte Öl am Druckventil 11 einen Staudruck bewirkt und das Druckventil 11 öffnet, wodurch das Öl in den Bereich der Brennstoffdüse 4 und der Zündung 6 gelangt.
In diesem Augenblick beginnt das dritte Stadium des Steuerprogrammes, u. zw. entweder der normale Betriebszustand oder die Anlage geht auf Störung.
Der normale Betriebszustand tritt dann ein, wenn die Zündung erfolgt, und sich eine den Vorschriften entsprechende Flamme bildet. In diesem Fall sperrt das lichtempfindliche Element den über das Flammen- überwachungsrelais F führenden Stromkreis und bewirkt ein Abfallen des Flammenüberwachungsrelais F, wodurch die Kontakte F,FundF geöffnet werden. Durch das Öffnen des Kontaktes Fl wird das Störzeitrelais B vor Ablauf der Zeitkonstante desselben stromlos und kühlt ab.
Das Anlaufzeitrelais A, welches nach Ablauf der Spülzeit über den Widerstand R2 an der Phase und über den umgelegten Kontakt V, den Widerstand R, den Kontakt F2 und den Widerstand R mit dem Nulleiter in Verbindung stand, wird nun wegen der Öffnung des Kontaktes F2 ebenfalls stromlos, wodurch der Umschaltekontakt Al wieder in die Ausgangslage zurückkehrt, jedoch mit einer zeitlichen Verzögerung, da die Abkühlung der Bimetallstreifen nicht plötzlich erfolgt. Bis dahin bleibt die Zündung 6 wirksam, da der Zündtransformator, auch wenn der Kontakt F3 geöffnet ist, über den geschlossenen Kontakt S'und über den noch nicht zurückge-
EMI3.2
regelmässigkeiten bei der Entstehung der Flamme ausgeglichen werden, ohne dass die Anlage auf Störung gehen und das Anlaufprogramm wiederholt werden muss.
Tritt nach Ablauf der Spülzeit jedoch der andere Fall ein, dass sich keine vorschriftsmässige Flamme bildet, das Flammenüberwachungsrelais F also nicht abfällt und die Kontakte F, F, F geschlossen bleiben, geht die Anlage auf Störung. Das Störzeitrelais B wird über den geschlossenen Kontakt F, den umgelegten Umschaltkontakt V und den geschlossenen Kontakt S an volle Spannung gelegt. Bis dahin hat nur eine Vorwärmung der Bimetallstreifen des Störzeitrelais B stattgefunden. Durch die nun vorhandene volle Spannung tritt eine weitere Temperaturerhöhung der Bimetallstreifen des Störzeitrelais B ein, die nach Ablauf einer bestimmten Zeit - der Störzeit - zu einer Öffnung des Störschutzkontaktes B führt.
Die rote Signallampe L2 leuchtet auf und sämtliche Relais der Steuereinrichtung werden von der Phase getrennt. Auch das Motorschütz S fällt ab und der Brennermotor 1 wird abgeschaltet. In gleicher Weise setzt die Zündung 6 aus und dieElektromagnete 9', 10'werden stromlos, so dass sich das Ventil 9 schliesst und
<Desc/Clms Page number 4>
das Ventil 10 öffnet. Um die Anlage wieder in Gang zu setzen, muss die Entstörtaste B1' des Störschutzkontaktes Bl von Hand aus betätigt werden, worauf das beschriebene Steuerprogramm erneut abläuft.
Die bisherige Funktionsbeschreibung der Steuereinrichtung bezog sich auf die Inbetriebnahme der Anlage. Es ist noch zu erläutern, welche Schalthandlungen bei Störungen während des Betriebes ausgelöst werden :
Während des funktionsgemässen Betriebszustandes sind die drei Thermozeitrelais A, B, C stromlos.
Die zugeordneten Kontakte A,B,C befinden sich in der in der Zeichnung dargestellten Lage. Ferner ist auch das Flammenüberwachungsrelais F stromlos, weshalb die Kontakte F, F, F offen sind. Das Motorschütz S befindet sich auf verminderter Betriebsspannung, bleibt aber angezÏgen, so dass der Kontakt Sl offen und der Selbsthaltekontakt S1' geschlossen ist. Auch die Motorkontakte S S, S sind ge- schlossen-der Motor läuft. Das Hilfsrelais V ist unter Spannung. Die Stellung der Kontakte V, V, V, V4 ist demnach von der in der Zeichnung dargestellten Stellung verschieden. Die Ventile 9 und 11 sind offen. Das Ventil 10 ist geschlossen. Die Zündung ist abgeschaltet.
Erlischt in diesem Zustand des normalen Betriebes die Flamme, dann fällt der Sperrwiderstand am lichtempfindlichen Element L ab, das Flammenüberwachungsrelais F zieht an und die Kontakte F, F, F werden geschlossen.
Durch das Schliessen des Kontaktes F. wird das Motorschütz S kurzgeschlossen und fällt ab. Die Motorkontakte ,S,S werden geöffnet, der Motor steht still. Gleichzeitig wird auch der Kontakt Sl geschlossen und S geöffnet, womit auch das Hilfsrelais V abfällt und die zugehörigen Kontakte V, V,
EMI4.1
10 geöffnet.
Durch das Schliessen des Kontaktes F2 wird aber die Zündung 6 wieder in Bereitschaft gesetzt und durch das Schliessen des Kontaktes Fl gelangt das Anlaufzeitrelais A in Serie mit dem Störzeitrelais B
EMI4.2
- Spülzeit - Betriebszustandstand R eine besondere Bedeutung, indem er einen Kurzschluss durch den nunmehr geschlossenen Strom- pfad von der Phase über die Kontakte Sl', A und F2 zum Nulleiter verhindert.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass das Motorschütz S mit einer zusätzlichen auf Motor- überstrom ansprechenden Wicklung ausgestattet ist und bei Motorüberstrom ein Umlegen des Überstromkontaktes U bewirkt, wobei die rote Signallampe L aufleuchtet und die Anlage abgeschaltet wird. Von Hand aus kann über die Taste U' die anlage erneut eingeschaltet werden, wobei das beschriebene Steuerprogramm von neuem beginnt.
Nachdem nunmehr sowohl der Aufbau als auch die Funktionsweise der Anlage beschrieben ist, soll noch kurz auf die bereits erwähnten verschiedenen Zustände bzw. Spannungsstufen des Anlaufzeitrelais A und des Störzeitrelais B näher eingegangen werden. Das Anlaufzeitrelais A befindet sich während des ersten Stadiums des Steuerprogrammes, also während der Anlaufzeit, unter Spannung in Serie mit dem Störzeitrelais B. Das Anlaufzeitrelais A ist so eingestellt, dass trotz des Spannungsabfalles am Störzeitrelais B die Bimetallstreifen des Anlaufzeitrelais A nach Ablauf einer bestimmten Zeit (der Anlaufzeit) die gewünschte Umschaltung des Umschaltkontaktes A durchführen können.
Im zweiten Stadium des Steuerprogrammes, während der Spülzeit, liegt die Wicklung des Anlaufzeitrelais A ausserdem noch in Serie zum Widerstand R, wodurch ein Spannungsabfall eintritt und eine Abkühlung der Bimetallstreifen stattfindet. Dieser Spannungsabfall am Widerstand R2 wird jedoch so bemessen, dass noch keine Rück- schaltung des Umschaltkontaktes A bewirkt wird. Die Bimetallstreifen des Anlaufzeitrelais A gelangen jedoch näher an die Rückschaltlage des Umschaltkontaktes Al heran. Eine weitere stufenweise Änderung der Spannung an der Wicklung des Anlaufzeitrelais A tritt nach Beendigung der Spülzeit bzw. nach dem Anziehen des Hilfsrelais V, also während der Störzeit, ein. In diesem Stadium des Steuerprogrammes liegt die Wicklung des Anlaufzeitrelais A nicht mehr in Serie zur Wicklung des Störzeitrelais B.
Das An- laufzeitrelais A liegt vielmehr über den umgelegten Kontakt V und den geschlossenen Kontakt S'direkt an der Phase und über den umgelegten Kontakt V, den Widerstand R den geschlossenen Kontakt F2 und den Widerstand R am Nulleiter. Die Widerstände R und R sind nun so bemessen, dass der durch die Wicklung des Anlaufzeitrelais A fliessende Strom noch ausreicht, die Temperatur der Bimetallstreifen des
EMI4.3
schlossen ist) kurzgeschlossen wird, wodurch abgesehen von dem zu diesem Zeitpunkt nicht erwünschten Stillstand des Motors noch weitere Schalthandlungen (über das Hilfsrelais) ausgelöst werden, die den ganzen vorgesehenen Programmablauf stören.
Die beschriebeneReduzierung der Spannung am Anlaufzeit-
<Desc/Clms Page number 5>
relais A nach Ablauf der Anlaufzeit hat den Zweck, die Bimetallstreifen des Anlaufzeitrelais A näher an den Rückschaltpunkt des Umschaltkontaktes Al heranzuführen, damit im Augenblick der Entstehung einer ordnungsgemässen Flamme die Abkühlung der Bimetallstreifen des Anlaufzeitrelais A unter den kriti- schen Rückschaltpunkt des Umschaltkontaktes Al rascher vor sich geht.
Die bereits erwähnte Parallelschaltung der Wicklungen des Anlaufzeitrelais A und des Störzeitrelais
B erfolgt, wie ebenfalls bereits erwähnt, einmal aus Sicherheitsgründen und hat ausserdem für das Stör- zeitrelais B den Zweck, dieses vorzuwärmen, da sich herausgestellt hat, dass sich bei einem angewärmten
Thermozeitrelais die gewünschte Abschaltzeit noch feinstufiger einstellen lässt, was insbesondere beim
Störzeitrelais B sehr wichtig ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Flammenwächteranlage zur Überwachung und Steuerung von Brennern zur Verfeuerung von flüssigen Brennstoffen, welche in einem Schaltkreis als Schaltelemente ein lichtempfindliches
Element zur Beobachtung der Flamme, ein von diesem beeinflussbares elektromagnetisches Relais (Flammenüberwachungsrelais), ein Motorschützrelais, ein elektrothermisches Anlaufzeitrelais und ein elektrothermisches Störzeitrelais aufweist, wobei durch die genannten Relais bzw.
durch die den Relais zugeordneten Kontakte das, gegebenenfalls verzögerte, Ein- und Ausschalten der Zündvorrichtung, des Motors sowie sonstiger Betriebselemente des Brenners erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brenner- anlage ein Spülkreislauf (7,8), vorzugsweise mit einer Heizeinrichtung (8'), für den flüssigen Brennstoff angeordnet ist und dass die Steuerschaltung ein weiteres thermoelektrisches Zeitrelais (C) (Spülzeitrelais) aufweist, welches zum Motorschützrelais (S) parallelgeschaltet ist und welches mit mindestens einem Kontakt (Cl) in einem Teilschaltkreis für das Ein- und Ausschalten der Verstelleinrichtung, z. B. in Form eines Elektromagneten (10'), eines im Spülkreislauf des Brenners liegenden Ventiles (10) in Wirkverbindung steht.