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Vorrichtung zur Steuerung und Überwachung von Brennern
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wird der zusätzliche Kontakt im Stromkreis des Magnetventils für die Hauptgaszufuhr geschlossen. Das Relais wird über seinen Selbsthaltkontakt und den Kontakt des Flammenwächter-Relais gehalten. Die Heizwicklung des thermischen Schalters für die Störabschaltung wird nicht weiter erregt, da der Strom nur über den Parallelkontakt fliesst. Es wird dann die Gaszufuhr zum Hauptbrenner freigegeben.
Wenn dagegen die Zündung innerhalb der Sicherheitsfrist nicht erfolgt und daher das Flammenwächter-Relais noch nicht anzieht, dann fliesst weiter Strom durch die Heizwicklung des thermischen Schalters und dieser bewirkt eine Störabschaltung. Hiedurch wird die Stromzufuhr abgesperrt und alle Ventile gehen wieder in Schliessstellung. Die Störung wird gleichzeitig durch eine Lampe od. dgl. angezeigt.
Eine solche Schaltung würde somit bei normalen Arbeiten den eingangs geschilderten geforderten Funktionsablauf bewirken. Sie enthält jedoch einige wesentliche Unsicherheitsfaktoren :
Die Vorspülzeit wird durch ein thermisches Relais bewirkt. Wenn ein solches thermisches Relais angesprochen hat, dann geht es nach Abschaltung seiner Heizwicklung erst nach einer Abkühlzeit von 20 bis 30 sec wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Es kann nun bei der bekannten Anordnung vorkommen, dass unmittelbar nach dem Ansprechen des thermischen Relais eine kurzzeitige Stromunter- brechung eintritt. Es wird dann also das Gasventil (für das Startgas) geschlossen und der Zündtransformator abgeschaltet. Eine, wenn überhaupt vorhandene, Flamme erlischt auf jeden Fall.
Sobald nun der Strom unmittelbar anschliessend wieder auftritt, zieht das Relais sofort ohne Vorspülzeit wieder an und gibt die Gaszufuhr frei, weil ja das thermische Relais noch in seiner Arbeitsstellung ist. Es kann auch vorkommen, dass z. B. das Relais, das die Stromzufuhr zu den Magnetventilen beherrscht, in seiner Arbeitsstellung hängenbleibt. In diesem Fall wird die Stromzufuhr für das Startgas-Magnetventil beim Schliessen des Regelkontaktes stets sofort ohne Vorspülzeit freigegeben, so dass die Anlage nicht mehr den Vorschriften entsprechend arbeitet. Das Hauptgas-Magnetventil wird allerdings erst geöffnet, wenn auch das Flammenwächter-Relais anspricht.
Die Anordnung kann nun notfalls auch ohne Vorspülzeit arbeiten. Der Fehler wird aber gar nicht bemerkt, wenn es nicht einmal zu einer starken Verpuffung in der Feueranlage kommt. Wenn aber die Anlage längere Zeit arbeitet, ohne dass der Fehler bemerkt wird, dann kann es geschehen, dass zu diesem Fehler ein zweiter Fehler hinzukommt. Beispielsweise kann jetzt das Flammenwächter-Relais hängenbleiben. Das hat dann zur Folge, dass bei Schliessen des Regelkontaktes sofort das Hauptgasventil öffnet. Wenn man auch nicht damit zu rechnen braucht, dass zwei Schaltelemente gleichzeitig ausfallen, so muss doch der Ausfall eines Schaltelements zu einer Störabschaltung führen und es darf nicht geschehen, dass die Anlage scheinbar ungestört längere Zeit weiterläuft.
In diesem Falle muss man nämlich auch den Ausfall weiterer Schaltelemente in Rechnung setzen.
Die geschilderte vorbekannte Anordnung u. ähnl. Anordnungen genügen diesen Anforderungen nicht.
Sie sind nicht "eigensicher".
Es ist auch bekannt, ein Überwachungsrelais vorzusehen, dessen Erregerwicklung derart in Reihe mit einer Parallel-und Reihenschaltung von Kontakten liegt, die zu Schaltelementen für die Steuerung des Funktionsablaufes gehören, dass es bei Abweichung vor dem vorgeschriebenen Funktionsablauf anzieht (oder abfällt). Es erfolgt dort aber keine Überwachung des Überwachungsrelais.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung und Überwachung von Brennern zu schaffen, bei welcher dieSchaltung weitestgehend"eigensicher"ist. Auch bei Ausfall eines Schaltungselements kann dann keine Fehlfunktion in ungünstigem Sinne eintreten. Vielmehr werden bei solchen Fehlfunktionen alle Ventile in Schliessstellung bleiben bzw. in Schliessstellung gehen, eine Zündung wird unterbleiben und eine Störung angezeigt werden. Dabei soll vorausgesetzt werden, dass jeweils nur ein Schaltelement ausfällt und es ist dafür zu sorgen, dass ein solcher Ausfall zur Störabschaltung führt.
Die Erfindung sieht zu diesem Zwecke vor, dass in Reihe mit der Störabschaltvorrichtung ein Umschaltkontakt des Überwachungsrelais und ein Umschaltkontakt eines weiteren Relais geschaltet ist, dessen Wicklung in einem Stromkreis liegt, dem in der Stromzuführung der Regelkontakt eingeschaltet ist, und dass der Strompfad zu der Störabschaltvorrichtung zwischen der Stromzuführung und dem Regelkontakt abgeht und entweder in Arbeitsstellung des Überwachungsrelais und Ruhestellung des besagten zweiten Relais oder in Ruhestellung des Überwachungsrelais und Arbeitsstellung des zweiten Relais geschlossen ist.
Auf diese Weise werden nicht nur alle Schaltelemente, insbesondere Relais, die für die Steuerung des Funktionsablaufs vorgesehen sind, mittels geeigneter Kontakte überwacht, sondern es erfolgt - mindestens nach jeder Regelabschaltung-auch eine Überwachung des Überwachungsrelais. Wenn die
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Schaltelemente nicht in die dem vorgeschriebenen Funktionsablauf entsprechenden Kombinationen treten, dann fällt das Überwachungsrelais ab, während das weitere Relais in Arbeitsstellung ist. Hiedurch wird die Störabschaltvorrichtung an Spannung gelegt.
Wenn aber das Überwachungsrelais in Arbeitsstellung hängenbleibt oder sein Kontakt festbrennt, dann erfolgt spätestens bei der nächsten Regelabschaltung eine Störungsmeldung, weil nämlich dann das weitere Relais, dessen Wicklung hinter dem Regelkontakt liegt, abfällt und dann über den in Arbeitsstellung verbliebenen Umschaltkontakt des Überwachungsrelais sowie den in Ruhestellung zurückgehenden Kontakt des weiteren Relais die Verbindung zur Störabschaltvorrichtung hergestellt wird.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen werden, dass ein erstes Zeitrelais mit einem Umschaltkontakt vorgesehen ist, wobei von dem Arbeitskontakt des Umschaltkontaktes ein Strompfad für ein Startgasmagnetventil und eine Zundeinrichtung und von dem Ruhekontakt des Umschaltkontaktes ein Strompfad zum Hauptgasmagnetventil abgeht, dass das erste Zeitrelais ein verzögert abfallendes Relais ist und ein zweites Zeitrelais mit einem vorgeschalteten Umschaltkontakt des Überwachungsrelais vorgesehen ist, und welches über einen ersten,
vom Ruhekontakt des Umschaltkontaktes über einen Arbeitskontakt und Arbeitskontakt eines Umschaltkontaktes zu einem Kondensator führenden Hilfsstromkreis mit Strom versorgt wird und über einen Arbeitskontakt über einen Selbsthaltekontakt einen Umschaltkontakt des ersten Zeitrelais einen zweiten Hilfsstromkreis vom Arbeitskontakt des Umschaltkontaktes mit dem Arbeitskontakt verbunden ist und der Ruhekontakt in einem Strompfad zur Stromversorgung liegt, dass aber die Zeitkonstante des zweiten Zeitrelais grösser ist als die des ersten Zeitrelais.
DieSchaltungsanordnung mit den beiden Zeitrelais gestattet ferner nicht nur eine zusätzliche Kontrolle der Funktion des Überwachungsrelais, sondern auch eine Kontrolle der Schaltzustände der andern Elemente, u. zw. jedesmal kurz bevor die Gaszufuhr freigegeben wird. Dazu wird vorgesehen, dass mit einem die Störabschaltung bewirkenden, thermisch verzögerten Relais dieses Relais in einem Strompfad mit den Umschaltkontakten liegt, wobei ein erster Hilfsstromkreis von einem Ruhekontakt des Umschaltkontaktes zum Arbeitskontakt des Umschaltkontaktes und ein zweiter Hilfsstromkreis vom Arbeitskontakt des Umschaltkontaktes über einen Ruhekontakt eines Umschaltkontaktes zum Ruhekontakt des Umschaltkontaktes führt.
Es wird also das Überwachungsrelais nach Beendigung der Vorspülzeit noch einmal zum Abfallen gebracht. Da gleich darauf das zweite Zeitrelais anzieht, zieht normalerweise auch das Überwachungsrelais sofort wieder an. Das tut es aber nur, wenn die übrigen Schaltelemente sich im richtigen Schaltzustand befinden. Es wird damit also der richtige Schaltzustand der übrigen Schaltelemente noch einmal kontrolliert. Durch das verzögerte Ansprechen der Störschaltvorrichtung wird erreicht, dass diese nicht schon bei dem kurzzeitigen Abfallen des Überwachungsrelais anspricht.
Zweckmässig ist es, dass in Reihe mit der Störabschaltvorrichtung ein Kontrollrelais liegt und ein Arbeitskontakt des Kontrollrelais zwischen die Wicklung des zweiten Zeitrelais und den zugeordneten Kondensator geschaltet ist.
Damit wird sichergestellt, dass das zweite Zeitrelais erst anzieht, wenn das Überwachungsrelais auch tatsächlich abgefallen ist. Wenn man in Reihe mit dem das zweite Zeitrelais haltenden Ruhekontakt des ersten Zeitrelais noch einen Arbeitskontakt des letzteren vorsieht, dann bleibt das zweite Zeitrelais auch abgefallen, wenn das Überwachungsrelais nicht vorher abgefallen ist. Es wird damit die Funktion des Überwachungsrelais am Ende der Spülzeit nochmals überprüft.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Strompfad zu den Ventilen und der Zündung über den Umschaltkontakt des Überwachungsrelais in dessen Arbeitsstellung und einen Umschaltkontakt des zweiten Zeitrelais in dessen Arbeitsstellung verläuft, der in seiner Ruhestellung über den besagten Kontakt des weiteren Relais eine Verbindung zu der Störabschaltvorrichtung herstellt.
Der gleiche Umschaltkontakt des Überwachungsrelais, der bei Fehlfunktion die Störabschaltvorrichtung anschaltet, gibt also auch die Stromzufuhr zu den Ventilen frei. Wenn also dieser unter Last zu schaltende Kontakt festbrennt, dann wird sicher die Störabschaltvorrichtung betätigt, u. zw. spätestens bei der nächsten Regelabschaltung. Man könnte ja theoretisch für die Steuerung der Stromzufuhr zu den Ventilen und die Steuerung der Stromzufuhr zu der Störabschaltvorrichtung getrennte Kontakte des Überwachungsrelais vorsehen. Es hat sich aber gezeigt, dass durch Kurzschlüsse od. dgl. die Kontakte zusammenbrennen können, bevor eine vorgeschaltete Sicherung anspricht. Zusammengebrannte Kontakte vermögen jedoch nicht, den Anker des betreffenden Relais in dieser Stellung zu halten, da die Kontaktzungen nachgeben.
Die restlichen Kontakte des Relais schalten somit unter Umständen vorschriftsmässig, so dass der Strom für die Ventile freigegeben wird. Das wird bei der vorerwähnten Anordnung vermieden, da der gleiche Kontakt des Überwachungsrelais für die Ventile und Störabschalt-
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vorrichtung verwendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung als Schaltbild dargestellt und im folgenden beschrieben :
Das Schaltbild weist verschiedene parallele Strompfade auf, die der Übersichtlichkeit halber mit 1 bis 29 fortlaufend numeriert sind.
Wenn der in der Zuleitung liegende Hauptschalter 30 geschlossen wird, der nachgeschaltete Gasdruckwächter 31 bei Vorhandensein von genügend Gasdruck seinen Kontakt geschlossen hat und der nachgeschaltete Thermostat (Wärmefühler) 32 bei Wärmebedarf seinen Kontakt geschlossen hat, sind folgende Stromkreise geschlossen :
1. Für das im Strompfad 12 liegende Gebläse 33,
2. der im Strompfad 13 eingeschaltete Transformator 34, der die Spannung für den Flammenwächter 35 liefert.
3. Über einen Einweggleichrichter 36, dem ein Schutzwiderstand 37 vorgeschaltet ist, zu einigen nachgeschalteten Relais, denen ein Glättungskondensator 38 parallelgeschaltet ist.
Es kann somit ein Strom fliessen über die sich in Ruhe befindlichen Umschalter C1, Es und Fs und den geschlossenen Ruhekontakt B4 durch die Spule des Relais A. Das Relais A spricht an und seine Kontakte A1-A4 gehen in Arbeitsstellung. Während die Kontakte At-A, noch keine Funktion ausüben, fliesst über den umgeschalteten Kontakt Al ein Strom über die noch in Ruhestellung stehenden Umschalter BundE durch die Erregerwicklung S einer Störabschaltvorrichtung und die Wicklung des Relais H. Wenn also die Erregerwicklung S in Ordnung ist, wird das Relais H ansprechen und seine Kontakte Hi-Hg in Arbeitsstellung bringen.
Dabei wird in diesem Augenblick nur H wirksam, so dass ein Strom fliessen kann über einen Stromzweig, der von einer Leitung zwischen den Umschaltkontakten F, und EI ausgeht über einen noch geschlossenen Kontakt D1 und den erwähnten Kontakt H, und den sich noch in Ruhe befindlichen Umschaltkontakt C ; durch den Motor C.
Der Motor C schaltet nach zirka 5 sec seinen Umschaltkontakt C in Arbeitsstellung, so dass dieser nun als Selbsthaltekontakt wirkt, und nach zirka 6 sec seinen Umschaltkontakt Cl um. Dieser Motor C dient als Zeitgeber für die Vorspülzeit und hat hiebei eine Umlaufzeit von 60 sec, d. h. nach Ablauf von 59,5 sec schaltet Cl zurück und kurz darauf auch C ;, wobei dann der Motor stehen bleibt, was später noch einmal beschrieben wird.
Vorerst jedoch wird über den sich in Arbeitsstellung befindlichen Umschalter Cl einmal das Relais E erregt und zum andern der parallelgeschaltete Kondensator 39. Der zweite Kondensator 40
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lais H unterbricht, so dass dieses abfällt, aber E und E4 noch unwirksam bleiben, unterbricht Es den Strompfad gleichzeitig wie Cl zu Relais A. Das Relais A wird jedoch nicht abfallen, da es sich nunmehr über seinen geschlossenen Kontakt As über einen Strompfad vom Einweggleichrichter 36 ausgehend über den nunmehr geschlossenen Kontakt des Luftdruckschalters 45 (da ja von Anfang an das Gebläse läuft) den noch in Ruhestellung stehenden Umschaltkontakt Ds und Fs und den Kontakt B4 selbst hält. Nach der zuvor erwähnten Gesamtumlaufzeit des Motors C von 59, 5 sec schaltet Cl wieder zurück.
Das Relais E erhält nun der Kapazität des parallelgeschalteten Kondensators 39 entsprechend 2 sec (Sicherheitszeit) Spannung. Über den nun wieder in Ruhestellung stehenden Umschaltkontakt Ci wird nun ein Strom fliessen, über den in Arbeitsstellung stehenden Umschaltkontakt Eg sich zur Zeit in Ruhestellung befindlichen Ruhekontakt H ; und die Relaisspule D. Die Kontakte Di-Ds gehen in Arbeitsstellung. Dabei hält sich das Relais D über seinen Selbsthaltekontakt Dj, selbst und bleibt nun solange, wie der Gasfeuerungsautomat in Betrieb ist, in dieser Stellung stehen. Der Ruhekontakt D, unterbricht nun auch den Stromkreis zum Motor C. Der Arbeitskontakt D ; ist zur Zeit noch ohne Wirkung.
Der Umschaltkontakt Da jedoch unterbricht den Selbsthaltestromkreis über A g zur Relaisspule A, so dass diese in Ruhestellung übergeht. Da nun
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erregt und bringt seine Kontakte Hi-Hg in Arbeitsstellung. H bleibt wirkungslos, da der davor geschaltete Ruhekontakt D den Stromkreis unterbrochen hält. Ebenfalls wirkungslos bleibt Hj, da der Selbsthaltekontakt D4 das Relais D in Arbeitsstellung hält. Lediglich der Arbeitskontakt H, schliesst einen Nebenstromkreis vom zweiten Kondensator 40 über den sich in Arbeitsstellung befindlichen Umschaltkontakt D und den in Ruhestellung befindlichen Umschaltkontakt A4 zur Relaisspule F. Die Relaisspule F wird durch den aufgeladenen Kondensator 40 angezogen.
Die Kapazität
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an, ohne dass jedoch ein Strom fliessen kann, da sich Al noch in Ruhestellung befindet. Über den sich in Arbeitsstellung befindlichen Umschaltkontakt Ds kann nun ein Strom fliessen über , E,, %
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erhalten nur das Ventil 41 und Zündtransformator 42 Spannung. Der Arbeitskontakt A arbeitet dann als Selbsthaltekontakt, wenn B4 später öffnet. Der Kontakt Ag ist ohne Wirkung. Der Umschaltkontakt A4 schaltet die Relaisspule F auf einen Nebenstromkreis zu dem Kondensator 40 über F4 und den noch in Arbeitsstellung stehenden Umschaltkontakt E4 und Dy Da der Umschaltkontakt Ai in Arbeitsstellung geht, wird das Relais H nicht mehr erregt und der Arbeitskontakt H öffnet sich.
Wie zuvor erwähnt, erhalten Ventil 41 und der Zündtransformator 43 Spannung, u. zw. solange, wie Relais E seinen Kontakt E ; in Arbeitsstellung hält. Das ausströmende Gas wird vom Zündfunken entzündet und die Flamme vom Flammenwächter 35 wahrgenommen. Das Relais B und somit seine Kontakte Bi-Bg gehen in Arbeitsstellung.
Der Arbeitskontakt Bi überbrückt den Arbeitskontakt des Umschaltkontaktes E und der Ruhekontakt B unterbricht den Strompfad zum Zündtransformator 43. Der Ruhekontakt B4 unterbricht den Strompfad zur Relaisspule A, bleibt jedoch ohne Wirkung, da sich dieses über seinen Selbsthaltekontakt Ajj hält. Der Arbeitskontakt Bg schaltet einen Strompfad zum Relais F an, der jedoch erst durch das Zurückschalten des Umschaltkontaktes E4 wirksam wird. Wie bereits zuvor erwähnt, bleibt das Relais E nur 2 sec nach Abschalten in Arbeitsstellung und fällt dann ab. Dabei
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Kondensator 44 ist nur so gross gewählt, dass das Relais F beim Umschalten der Umschaltkontakte A und Ei nicht zwischendurch abfällt.
Sollte sich innerhalb der Sicherheitszeit keine Flamme bilden, d. h. das Relais B vor dem Abfallen des Relais E nicht angezogen haben, dann wird auch das Relais F abfallen, da der Arbeitskontakt Bg den Strompfad unterbricht. Mit dem Relais F gehen auch seine Kontakte in Ruhestellung und r 1 schaltet nun den Strompfad des Sicherheitsrelais S wieder ein. Es fliesst nun ein Strom
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dem Zündtransformator 43 ist und bleibt unterbrochen. Der Sicherheitsschalter S (Bimetallschalter) wird aufgeheizt und legt seinen Umschaltkontakt S um, wo dieser auch nach Abkühlung des Bimetall verbleibt, bis er von Hand wieder in seine Arbeitsstellung gebracht wird.
Der Umschaltkontakt S, unterbricht alle Stromkreise des Steuergerätes und zeigt über eine Nebenleitung mit einem anschaltbaren Signalgeber 46 seine Störstellung an. Wenn dieser Sicherheitsschalter S, manuell in seine Arbeitsstellung gebracht wird, geht das nur über den Ruhekontakt Si, der dabei solange geöffnet bleibt, wie eine Drucktaste betätigt wird. Damit wird verhindert, dass durch Blockieren des Druckknopfes ein Ansprechen des Sicherheitsschalters S, verhindert wird.
Durch diese Verkettung der einzelnen Kontakte wird erreicht, dass jedes der Relais überwacht wird.
Wichtig ist aber, dass selbst das Überwachungsrelais A, das am Anfang die Stellung der andern Relais prüft, selbst überwacht ist, u. zw. erstmalig nach Beendigung der Vorspülzeit, weil es da abfallen muss, um weiterzuschalten, und bei richtiger Kontaktstellung wieder anzieht, um den Strom für die Ventile einzuschalten, und zweitens dann, wenn der Thermostat bei ordnungsgemässer Funktion auch das Relais A abfallen. Sollte es aus irgendeinem Grunde in Arbeitsstellung hängen bleiben, so fliesst über den auch in Arbeitsstellung verbleibenden Umschaltkontakt Al von dem Strompfad vor dem Thermostaten ein Strom durch den Sicherheitsschalter S, der dann während der Regelabschaltung auf Störstellung geht.
Die wichtigsten Kontakte zu den Gasventilen sind die Umschaltkontakte Fi und Al, da sie mit der Sicherheitskette gekoppelt sind, sind sie ebenfalls überwacht. Bisher nahm man an, dass, wenn ein Kontakt auf einer Seite festbrennt, das Relais in dieser Stellung verbleibt. Dieses trifft jedoch bei Relais mit Kontaktfedern nicht zu. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die festgebrannten Kontakte die Gegenfeder mit sich ziehen und somit nach beiden Seiten hin Strom durchfliessen kann. Wenn also der Kontakt Fl in seiner Ruhestellung festbrennt, wird die Anlage im Betrieb auf Störung gehen, da nach
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Abfallen von E1 der Sicherheitsschalter S weiter aufgeheizt wird.
Das gleiche gilt für den wichtigsten aller Kontakte, für den Umschaltkontakt Al'Denn dieser Kontakt ist es, der unter Last die Ventile einzuschalten hat. Wenn also dieser Kontakt in Arbeitsstellung stehen bleibt, dann wird bei einer Regelabschaltung die Anlage, wie zuvor beschrieben, ebenfalls auf Störung gehen.
Zur Überwachung des die Sicherheitszeit bestimmenden Relais E ist das Relais F dazu geschaltet, das, wie oben beschrieben, etwas länger hält als das Relais E. Wenn also das Relais E in Arbeitsstellung hängen bleiben sollte, wird das Relais F abfallen, da es sich über den Umschaltkontakt E und den Arbeitskontakt Bg nicht selbst halten kann. Hiebei fällt das Relais A ebenfalls ab, da auch der Umschaltkontakt Eg in Arbeitsstellung bleibt. Über den abgefallenen Umschaltkontakt Ai und den noch in Arbeitsstellung stehenden Umschaltkontakt EI erhält der Sicherheitsschalter Spannung und löst aus.
Auch bei Unterbrechung irgendeines Strompfades oder Bauelementes oder Überbrückens der Bauelemente wird niemals die Funktion des Steuergerätes zur ungünstigen Seite hin beeinflusst.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Steuerung und Überwachung von Brennern mit einem Regelkontakt, nach einem vorgeschriebenen Funktionsablauf betätigten Schaltelementen und einer Störabschaltvorrichtung und mit einem Überwachungsrelais, dessen Erregerwicklung derart in Reihe mit einer Parallel- und Reihenschaltung von Kontakten liegt, die zu den besagten Schaltelementen gehören, dass es bei einer Abweichung von dem vorgeschriebenen Funktionsablauf abfällt, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit der Störabschaltvorrichtung (S) ein Umschaltkontakt (A des Überwachungsrelais (A) und ein Umschaltkontakt () eines weiteren Relais (E) geschaltet ist, dessen Wicklung in einem Stromkreis liegt, dem in der Stromzuführung der Regelkontakt (32) eingeschaltet ist,
und dass der Strompfad zu der Stör- abschaltvorrichtung zwischen der Stromzuführung und dem Regelkontakt (32) abgeht und entweder in Arbeitsstellung des Überwachungsrelais (A) und Ruhestellung des besagten zweiten Relais (E) oder in Ruhestellung des Überwachungsrelais und Arbeitsstellung des zweiten Relais geschlossen ist.
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Device for controlling and monitoring burners
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the additional contact in the circuit of the solenoid valve for the main gas supply is closed. The relay is held by its self-holding contact and the contact of the flame monitor relay. The heating coil of the thermal switch for the lockout is no longer excited because the current only flows through the parallel contact. The gas supply to the main burner is then released.
If, on the other hand, ignition does not take place within the safety period and therefore the flame monitor relay does not yet pick up, current continues to flow through the heating coil of the thermal switch and this causes a fault lock-out. This cuts off the power supply and all valves return to their closed position. The fault is indicated at the same time by a lamp or the like.
Such a circuit would thus bring about the required functional sequence described at the beginning during normal work. However, it contains a number of major uncertainties:
The purging time is effected by a thermal relay. If such a thermal relay has responded, it does not return to its starting position until its heating coil has been switched off after a cooling time of 20 to 30 seconds. With the known arrangement it can now happen that a brief power interruption occurs immediately after the thermal relay has responded. The gas valve (for the starting gas) is then closed and the ignition transformer is switched off. Any flame, if any, will definitely go out.
As soon as the current occurs again immediately afterwards, the relay picks up again immediately without purging time and releases the gas supply, because the thermal relay is still in its working position. It can also happen that z. B. the relay, which controls the power supply to the solenoid valves, gets stuck in its working position. In this case, the power supply for the starting gas solenoid valve is always released immediately when the control contact closes without a pre-purging time, so that the system no longer works according to the regulations. The main gas solenoid valve is only opened when the flame monitor relay responds.
If necessary, the arrangement can now work without a pre-purge time. The error is not noticed at all if there is not even a strong deflagration in the fire system. However, if the system works for a long time without the error being noticed, then it can happen that a second error occurs in addition to this error. For example, the flame monitor relay can now get stuck. This then has the consequence that the main gas valve opens immediately when the control contact closes. Even if one does not have to expect that two switching elements fail at the same time, the failure of one switching element must lead to a fault lock-out and the system must not continue to run for a long time, apparently undisturbed.
In this case, the failure of other switching elements must also be taken into account.
The described previously known arrangement u. similar Arrangements do not meet these requirements.
They are not "intrinsically safe".
It is also known to provide a monitoring relay whose excitation winding is in series with a parallel and series connection of contacts belonging to switching elements for controlling the functional sequence in such a way that it picks up (or drops) in the event of a deviation before the prescribed functional sequence. However, there is no monitoring of the monitoring relay there.
The invention is based on the object of creating a device for controlling and monitoring burners in which the circuit is largely "intrinsically safe". Even if a circuit element fails, no malfunction in an unfavorable sense can then occur. Rather, in the event of such malfunctions, all valves will remain in the closed position or go into the closed position, ignition will not take place and a fault will be displayed. It should be assumed that only one switching element fails at a time and it must be ensured that such a failure leads to a lockout.
For this purpose, the invention provides that a changeover contact of the monitoring relay and a changeover contact of a further relay are connected in series with the lockout device, the winding of which is in a circuit in which the control contact is switched on in the power supply, and that the current path to the lockout device between the power supply and the control contact and is closed either in the working position of the monitoring relay and the rest position of said second relay or in the rest position of the monitoring relay and the working position of the second relay.
In this way, not only are all switching elements, in particular relays, which are provided for controlling the functional sequence, monitored by means of suitable contacts, but the monitoring relay is also monitored - at least after each regular shutdown. If the
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Switching elements do not come into the combinations corresponding to the prescribed functional sequence, then the monitoring relay drops out while the other relay is in the working position. As a result, the lockout device is connected to voltage.
However, if the monitoring relay gets stuck in the working position or its contact burns, then at the latest with the next regular shutdown, a fault message is issued, because then the other relay, the winding of which is behind the control contact, drops out and then via the switching contact of the monitoring relay that remained in the working position and the in Rest position declining contact of the further relay, the connection to the lockout device is established.
In a further embodiment of the invention it can be provided that a first time relay with a changeover contact is provided, with a current path for a starting gas solenoid valve and an ignition device from the normally open contact of the changeover contact and a current path to the main gas solenoid valve from the normally closed contact of the changeover contact, so that the first time relay is on delayed releasing relay and a second timing relay with an upstream changeover contact of the monitoring relay is provided, and which is via a first,
from the normally closed contact of the changeover contact via a normally open contact and normally open contact of a changeover contact to an auxiliary circuit leading to a capacitor, and via a normally open contact via a self-holding contact, a changeover contact of the first time relay, a second auxiliary circuit from the normally open contact of the changeover contact is connected to the normally open contact and the normally closed contact is connected to a current path to the power supply, but that the time constant of the second timing relay is greater than that of the first timing relay.
The circuit arrangement with the two timing relays allows not only an additional control of the function of the monitoring relay, but also a control of the switching states of the other elements, etc. between each time shortly before the gas supply is released. For this purpose, it is provided that, with a thermally delayed relay causing the fault shutdown, this relay is in a current path with the changeover contacts, a first auxiliary circuit from a normally closed contact of the changeover contact to the normally open contact of the changeover contact and a second auxiliary circuit from the normally open contact of the changeover contact via a normally closed contact of a changeover contact leads to the break contact of the changeover contact.
The monitoring relay is therefore made to drop out again after the purging time has ended. Since the second timing relay picks up immediately afterwards, the monitoring relay usually picks up again immediately. But it only does that if the other switching elements are in the correct switching state. The correct switching status of the remaining switching elements is thus checked once again. The delayed response of the fault switching device ensures that it does not respond when the monitoring relay drops out for a short time.
It is expedient for a control relay to be connected in series with the lockout device and for a normally open contact of the control relay to be connected between the winding of the second timing relay and the associated capacitor.
This ensures that the second timing relay only picks up when the monitoring relay has actually dropped out. If a normally open contact of the latter is provided in series with the normally closed contact of the first time relay holding the second time relay, then the second time relay remains de-energized even if the monitoring relay has not de-energized beforehand. The function of the monitoring relay is checked again at the end of the flushing time.
In a further embodiment of the invention, it is provided that the current path to the valves and the ignition runs via the switching contact of the monitoring relay in its working position and a switching contact of the second timing relay in its working position, which in its rest position connects to the said contact of the further relay the lockout device manufactures.
The same changeover contact of the monitoring relay that switches on the lockout device in the event of a malfunction also releases the power supply to the valves. So if this contact to be switched under load burns, then the lockout device is safely operated, u. between at the latest at the next regular shutdown. One could theoretically provide separate contacts of the monitoring relay for controlling the power supply to the valves and controlling the power supply to the lockout device. However, it has been shown that short circuits or the like can cause the contacts to burn together before an upstream fuse responds. Burned-together contacts are unable to hold the armature of the relevant relay in this position, since the contact blades give way.
The remaining contacts of the relay may switch according to regulations, so that the current for the valves is released. This is avoided with the aforementioned arrangement, since the same contact of the monitoring relay for the valves and lockout
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device is used.
An embodiment of the invention is shown in the single figure of the drawing as a circuit diagram and described below:
The circuit diagram shows various parallel current paths, which are numbered consecutively from 1 to 29 for the sake of clarity.
If the main switch 30 in the supply line is closed, the downstream gas pressure switch 31 has closed its contact when there is sufficient gas pressure and the downstream thermostat (heat sensor) 32 has closed its contact when heat is required, the following circuits are closed:
1. For the fan 33 located in the current path 12,
2. The transformer 34 which is switched on in the current path 13 and which supplies the voltage for the flame detector 35.
3. Via a half-wave rectifier 36, which is preceded by a protective resistor 37, to some downstream relays, to which a smoothing capacitor 38 is connected in parallel.
A current can thus flow through the coil of relay A via the idle changeover switches C1, Es and Fs and the closed break contact B4. Relay A responds and its contacts A1-A4 go into the working position. While the contacts At-A are not yet performing any function, a current flows via the switched contact Al via the switch BundE, which is still in the rest position, through the excitation winding S of a lockout device and the winding of the relay H. So if the excitation winding S is OK, the relay H will respond and bring its contacts Hi-Hg into working position.
At this moment only H is effective, so that a current can flow through a branch that originates from a line between the changeover contacts F and EI via a contact D1 that is still closed and the contact H mentioned and the one that is still at rest Changeover contact C; by the engine C.
The motor C switches its changeover contact C to the working position after about 5 seconds, so that it now acts as a self-holding contact, and after about 6 seconds it switches over its changeover contact Cl. This motor C serves as a timer for the purging time and has a cycle time of 60 seconds, i.e. H. after 59.5 seconds, Cl switches back and shortly thereafter also C;, in which case the engine stops, which will be described again later.
For the time being, however, the relay E is energized via the switch Cl in the working position and the capacitor 39 connected in parallel. The second capacitor 40
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lais H interrupts, so that it drops out, but E and E4 still remain ineffective, it interrupts the current path at the same time as Cl to relay A. However, relay A will not drop out, since it is now via its closed contact As via a current path from the half-wave rectifier 36 based on the now closed contact of the air pressure switch 45 (since the fan is running from the start) holds the switchover contact Ds and Fs, which is still in the rest position, and the contact B4 itself. After the aforementioned total cycle time of the motor C of 59.5 seconds, Cl switches back again.
The relay E now receives the capacity of the capacitor 39 connected in parallel according to 2 sec (safety time) voltage. A current will now flow through the switchover contact Ci, which is now in the rest position, and through the switchover contact Eg, which is in the rest position, the rest contact H is currently in the rest position; and the relay coil D. The contacts Di-Ds go into the working position. The relay D holds itself via its self-holding contact Dj, and remains in this position as long as the automatic burner control is in operation. The normally closed contact D, now also interrupts the circuit to the motor C. The normally open contact D; is currently without effect.
The changeover contact Da, however, interrupts the self-holding circuit via A g to the relay coil A, so that it goes into the rest position. Because now
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excited and brings his contacts Hi-Hg into working position. H remains ineffective as the normally closed contact D connected in front of it keeps the circuit interrupted. Hj also remains ineffective, since the self-holding contact D4 holds the relay D in the working position. Only the normally open contact H closes a branch circuit from the second capacitor 40 via the switchover contact D in the working position and the switchover contact A4 in the rest position to the relay coil F. The relay coil F is attracted by the charged capacitor 40.
The capacity
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on, but without a current being able to flow, since Al is still in the rest position. A current can now flow via the changeover contact Ds, which is in the working position, via, E ,,%
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only the valve 41 and ignition transformer 42 receive voltage. The normally open contact A works as a latching contact when B4 opens later. Contact Ag has no effect. The changeover contact A4 switches the relay coil F to a branch circuit to the capacitor 40 via F4 and the changeover contact E4 and Dy, which are still in the working position. Since the changeover contact Ai is in the working position, the relay H is no longer energized and the working contact H opens.
As previously mentioned, valve 41 and ignition transformer 43 receive voltage, u. between as long as relay E has its contact E; holds in working position. The escaping gas is ignited by the ignition spark and the flame is detected by the flame monitor 35. The relay B and thus its contacts Bi-Bg go into the working position.
The normally open contact Bi bridges the normally open contact of the changeover contact E and the normally closed contact B interrupts the current path to the ignition transformer 43. The normally closed contact B4 interrupts the current path to the relay coil A, but has no effect because it is held by its self-holding contact Ajj. The normally open contact Bg switches on a current path to the relay F, which only becomes effective when the changeover contact E4 is switched back. As already mentioned before, the relay E remains in the working position only 2 seconds after switching off and then drops out. There
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Capacitor 44 is only chosen so large that relay F does not drop out in between when the changeover contacts A and Ei are switched over.
Should no flame form within the safety time, i. H. relay B did not pick up before relay E dropped out, then relay F will also drop out, since normally open contact Bg interrupts the current path. With the relay F, its contacts also go into the rest position and r 1 now switches the current path of the safety relay S on again. A stream is now flowing
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the ignition transformer 43 is and remains interrupted. The safety switch S (bimetal switch) is heated up and switches its changeover contact S, where it remains even after the bimetal has cooled down until it is returned to its working position by hand.
The changeover contact S interrupts all circuits of the control device and indicates its fault position via a secondary line with a switchable signal generator 46. When this safety switch S is manually brought into its working position, this is only possible via the normally closed contact Si, which remains open as long as a push button is pressed. This prevents the safety switch S from responding by blocking the push button.
This linking of the individual contacts ensures that each of the relays is monitored.
However, it is important that even the monitoring relay A, which checks the position of the other relays at the beginning, is itself monitored, u. for the first time after the purging time has ended, because it has to drop out in order to switch on, and picks up again when the contacts are in the correct position to switch on the current for the valves, and secondly when the thermostat also drops out relay A when it is working properly. If for any reason it gets stuck in the working position, a current flows through the safety switch S via the changeover contact Al, which also remains in the working position, from the current path in front of the thermostat, which then switches to the fault position during the regular shutdown.
The most important contacts to the gas valves are the changeover contacts Fi and Al, since they are coupled to the safety chain, they are also monitored. Previously it was believed that if a contact stuck on one side, the relay would remain in that position. However, this does not apply to relays with contact springs. Experience has shown that the burned-in contacts pull the return spring with them and thus current can flow through to both sides. So if the contact Fl burns in its rest position, the system will malfunction during operation, since after
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If E1 falls, the safety switch S continues to heat up.
The same applies to the most important of all contacts, the changeover contact Al'Due to this contact, which has to switch on the valves under load. So if this contact remains in the working position, the system will also go into a malfunction in the event of a regular shutdown, as described above.
To monitor the relay E, which determines the safety time, the relay F is connected, which, as described above, lasts a little longer than the relay E. So if the relay E should get stuck in the working position, the relay F will drop out because it is over the changeover contact E and the normally open contact Bg cannot hold themselves. The relay A also drops out, since the changeover contact Eg also remains in the working position. The safety switch receives voltage and trips via the switchover contact Ai which has dropped out and the switchover contact EI which is still in the working position.
Even if any current path or component is interrupted or the components are bridged, the function of the control device is never influenced to the disadvantageous side.
PATENT CLAIMS:
1. Device for controlling and monitoring burners with a regulating contact, switching elements operated according to a prescribed functional sequence and a fault lock-out device and with a monitoring relay whose excitation winding is in series with a parallel and series connection of contacts belonging to said switching elements that it drops out in the event of a deviation from the prescribed functional sequence, characterized in that a changeover contact (A of the monitoring relay (A) and a changeover contact () of another relay (E) are connected in series with the fault lockout device (S), the winding of which is connected in a circuit the control contact (32) is switched on in the power supply,
and that the current path to the fault cut-off device between the power supply and the control contact (32) is closed either in the working position of the monitoring relay (A) and inoperative position of said second relay (E) or in the inoperative position of the monitoring relay and inoperative position of the second relay.
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