AT389935B

AT389935B - Schaltung eines feuerungsautomaten

Info

Publication number: AT389935B
Application number: AT0108187A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1990-02-26
Also published as: ATA108187A; DE3813834C2; FR2614676B1; BE1000609A7; DE3813834A1; NL8801084A; FR2614676A1

Description

Nr. 389935

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung eines Feuerungsautomaten für ein brennstoffbeheiztes Gerät, dessen Brenner aus einer mit einem Magnetventil versehenen Brennstoffzuleitung gespeist ist, das von einem Magnetventilrelais gesteuert wird, wobei die Spule des MagnetventUielais beim Zündvorgang durch einen Anzugs- und im Betrieb über einen Haltestromkreis erregt wird und ein 5 Flammendetektor sowie ein im Anzugsstromkreis angeordneter Schalter sowie ein in beiden Stromkreisen eingeschleifter Sicherheitsschalter vorgesehen sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Feuerungsautomaten so auszugestalten, daß sich Änderungen in der Höhe der speisenden Spannung nicht auf die Halte- und Anzugsstromwerte im Stromkreis des 7

Sicherheitsschalters auswirken. 10 Die Lösung dieser Aufgabe liegt erfindungsgemäß darin, daß die Relaisspule elektrisch mit einer \\ umschaltbaren Konstantstromquelle verbunden ist. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil, daß v

Variationen der Höhe der speisenden Spannung sich nicht auf die Zeitdauer des Sicherheitsschalters auswirken.

Die Eigensicherheit der Schaltung ist nach wie vor gegeben. Unter Eigensicherheit wird hierbei verstanden, daß das Auftrennen jeder Leitung bzw. das Kurzschließen eines aktiven Bauteils nicht zu einem ungewollten 15 Öffnen des Magnetventils führt ln Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Schaltung des Feuerungsautomaten mit einem Netzteil versehen ist, das einen Niederspannungstrenntransformator aufweist, der unmittelbar am Netzspannungsstecker angeordnet ist.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß das Gerät in das der Feuerungsautomat eingebaut ist, beispielsweise in 20 einer Küche oder im Badezimmer hängender Gas-Wasserheizer, nicht mit einem Netzspannungsberührungsschutz versehen werden muß, da aufgrund des Niederspannungstransformators, der vom Gerät entfernt, nämlich im Netzstecker, angeordnet ist das Gerät frei von solchen Netzspannungen wird.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Durchlauf-Wasserheizers mit dem Feuerungsautomaten.

Der Durchlauf-Wasserheizer (1) besteht aus einem Heizschacht (2) mit eingebautem Lamellenwärmetauscher 25 (3), der von einem Wasserrohr (4) durchzogen ist, das von einer Kaltwasserleitung (5) gespeist ist in die ein

Wasserschalter (6) eingeschleift ist und die mit einem speisenden Kaltwassemetz (7) verbunden ist Stromab des Wasserrohres (4) ist eine Warmwasserzapfleitung (8) angeschlossen, die mit einem Zapfventil (9) versehen ist.

Dem Wasserschalter (6) zugehörig ist ein Membranschalter (10), der über eine Stange (11) einen Arbeitskontakt (12) steuert. Der Wärmetauscher (3) ist von einem Gasbrenner (13) beheizt der aus einer mit 30 einem Elektromagnetventil (14) versehenen Gaszuleitung (15) gespeist ist

Statt eines Gasbrenners könnte auch ein Ölbrenner in Frage kommen, der Feuerungsautomat muß nicht notwendig auf einen Durchlauf-Wasserheizer für sanitäres Brauchwasser angewendet werden, eine Anwendung wäre auch in einem Umlauf-Wasserheizer oder Kessel oder einem kombinierten Gerät möglich.

Der Feuerungsautomat (17) ist im Gehäuse des Durchlauf-Wasserheizers (1) untergebracht. Die 35 Stromversorgung der Schaltung des Feuerungsautomaten (17) geschieht durch ein Netzteil (18), das aus einem Stecker (19) und einem Trenntransformator (16) (Tr 1) besteht. Der Trenntransformator (16) ist über eine mehr oder weniger lange Niederspannungsverbindungsschnur (21) mit der Schaltung des Feuerungsautomaten (17) verbunden. Durch den Trenntransformator (16) wird die Netzspannung in Höhe von 220 V auf 12 V oder 24 V herabtransformiert. Damit tritt der Vorteil ein, daß der Installateur des Wasserheizers bzw. der Benutzer nicht 40 mit Spannung in Höhe der Netzspannung in Berührung kommt, was bezüglich der Sicherheit wichtig sein kann, ln eine Litze der Verbindungsschnur (21) ist der Kontakt (12) eingeschleift, die Verbindungsschnur führt an einen Gleichrichter (22), von dem zwei Basisleitungen (23) und (24) abgehen, von denen die Leitung (23) an Masse (25) gelegt ist, wobei die Masse gleichzeitig dem Gehäuse des Durchlauf-Wasserheizers entsprechen kann.

Zwischen den Leitungen (23) und (24) ist zunächst ein Kondensator (CI) geschaltet. Er dient der Siebung 45 der gleichgerichteten Spannung, die mit ihren Potentialen auf den Leitungen (23) und (24) ansteht Die Leitungen (23) und (24) sind parallel zum Kondensator (CI) über eine Brücke (BR) miteinander verbunden.

Diese Brücke (BR) besteht aus zwei Zweigen, von denen der erste Zweig aus der Serienschaltung eines Widerstandes (RI) mit einer Zenerdiode (Dl) besteht. Der Verbindungspunkt (26) zwischen beiden ist über eine Leitung (27) an die Basis (28) eines Transistors (TI) gelegt. Die Kollektor-Emitterstrecke dieses 50 Transistors ist Teil des zweiten Zweiges der Brücke, der im übrigen aus der Serienschaltung eines Sicherheitsschalters (F) in Reihe mit einer Spule (45) eines Magnetventilrelais als ersten Ast besteht. Der zweite Ast besteht aus der bereits erwähnten Kollektor-Emitterstrecke in Verbindung mit dem Widerstand (R2) und der Parallelschaltung aus dem Widerstand (R3) und der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors (Γ2). Der zweite Zweig besteht somit aus der Reihenschaltung der Elemente (F), (45), Kollektor-Emitterstrecke des ^ 55 Transistors (TI) und den Widerständen (R2) und (R3). Der Sicherheitsschalter (F) weist einen Kontakt auf, der von einem Bimetall beherrscht ist, wobei dieses Bimetall durch eine Heizwicklung beaufschlagt wird. Bei zu starker Beheizung des Bimetalls durch die Heizwicklung öffnet das Bimetall den zugehörigen Kontakt Wesentlich £ ist noch, daß der Sicherheitsschalter (F) mit der Spule (48) unmittelbar in Serie liegt. Ein Verbindungspunkt (29) zwischen den Widerständen (R2) und (R3) ist an den Kollektor des zweiten Transistors (T2) angeschaltet, 60 dessen Emitter mit der Leitung (23) unmittelbar verbunden ist. Die Basis des Transistors (T2) ist über einen Widerstand (R5) mit dem Ausgang eines Flammenwächters und mit dem Eingang eines Zünders (Z) verbunden, wobei dieser Zünder allgemein gesehen einen Zündtransformator mit eingebautem Wandler auf weist. Der Zünder -2-

Nr. 389935 ist über eine Leitung (30) mit der Leitung (23) verbunden. Vom Zünder gehen zwei Leitungen (31) und (32) ab, wobei die Leitung (31) mit dem Brenner (13) unmittelbar verbunden ist, während an das Ende der Leitung (32) eine Zündelektrode (33) angeschlossen ist

Die Leitung (34), die sich zwischen der Basis des Transistors (T2) und dem Zünder (Z) erstreckt, ist über 5 eine Zweigleitung (35) mit dem Ausgang einer Verstärkerschaltung (36) verbunden, die Teil eines Flammendetektors (37) ist. Der Verstärker ist mit einem Eingang über eine Leitung (38) mit der Leitung (23) und mit seinem anderen Eingang über eine Leitung (39) mit einer ersten Wicklung eines Transformators (TR2) und über diesen hinaus mit einer Überwachungselektrode (20) verbunden. Die zweite Wicklung des Transformators (TR2) ist über eine Ader des zweiadrigen Kabels (40) mit der Schnur (21) verbunden. 10 Das Relais (45) weist einen verschweißsicheren Arbeitskontakt (46) auf, der in einer von der Leitung (23) bei (47) abzweigenden Leitung (48) liegt und welche über die Spule (SP) des Magnetventils (14) zur Leitung (24) führt

Die Funktion der Schaltung des Feuerungsautomaten ist folgende: Im Ruhezustand, bei nicht fließendem Wasser, ist der Kontakt (12) geöffnet so daß die gesamte Schaltung des Feuerungsautomaten (17) stromlos ist 15 Lediglich der am Stecker des Gerätes vorhandene Netztrafo ist in Betrieb, erzeugt aber eine zu vernachlässigende

Verlustleistung. Beim Öffnen des Zapfventils erfolgt Wasserdurchfluß durch die Leitungen (7,5) und (8), was der Wasserschalter (6) registriert und über den Membranschalter (10) mittels einer Druckdifferenz den Kontakt (12) zum Schließen bringt. Damit ist die Spannungsversorgung für die Schaltung (17) gesichert Einmal wird die Ionisationsüberwachungselektrode (20) mit Spannung versorgt, zum zweiten die Verstärkerschaltung (36) 20 mit Betriebsspannung beaufschlagt. Der Transistor (TI) wird schwach leitend, der Strom durch das Relais (45) und der Sicherheitsschalter (F) reicht zum Anzug des Relais (45) nicht aus, so daß dessen Kontakt (46) offen bleibt. Das Elektromagnetventil (SP 14) ist geschlossen. Da der Brenner nicht brennt, kann die Elektrode (20) kein Flammensignal registrieren, so daß am Ausgang (35) des Flammendetektors (37) positives Spannungspotential anliegt. Als Folge dessen wird der Zünder (Z) mit Betriebsspannung versorgt, so daß 25 Hochspannungsfunken von der Elektrode (33) zur Masse des Brenners überspringen. Gleichzeitig wird über den Widerstand (R5) die Basis des Transistors (T2) mit Spannung beaufschlagt, so daß dessen Kollektor-Emitterstrecke leitend wird und den Widerstand (R3) kurzschließt. Da der Emitter des Transistors (TI) nunmehr nur über den Widerstand (R2) mit der Leitung (23) verbunden ist, ist die an diesem Widerstand abfallende Spannung ein Maß für den resultierenden Anzugsstrom, der durch die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 30 (TI) fließt und damit die Spule (45) wie auch den Sicherheitsschalter (F) beaufschlagt Dieser Schaltzustand ist der erste Zustand der Konstantstromquelle, die aus der Brücke (BR) besteht. Die Funktion der Konstantstromquelle ist deswegen gegeben, weil die Zenerdiode (Dl) eine konstante Basisspannung an die Basis des Transistors (TI) liefert, die mit der am Widerstand (R2) abfallenden Spannung verglichen wird. Der durch die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors (TI) fließende Strom, in diesem Fall der Anzugsstrom, ist somit 35 konstant und unabhängig von etwaigen Spannungsschwankungen des speisenden Netzes. Damit wird die Spule (45) mit einem konstanten Strom beaufschlagt, der so bemessen ist, daß durch diesen Strom gerade das Anziehen des Relais (45) erreichbar ist. Somit wird die Spule (45) ausreichend erregt, und der Kontakt (46) schließt, so daß das Ventil (SP-ΠΙ) öffnet. Dieses Ventil kennt nur die Betriebszustände "voll offen" und "geschlossen", somit findet Gasdurchsatz durch die Leitung (15) zum Brenner (13) statt, das dort austretende Gas wird über die 40 Elektrode (33) gezündet, verbrennt und beheizt den Wärmetauscher (3), so daß der Benutzer warmes Brauchwasser bekommt. Mit dem Beaufschlagen der Spule (45) wird auch die Heizwicklung des Sicherheitsschalters (F) beheizt. Auch dieses Beheizen mit dem Anzugsstrom der Spule (45) führt dazu, daß der Kontakt des Sicherheitsschalters nach Ablauf einer Zeit von 10 Sekunden (allgemein gesprochen der pro Land festgelegten und unterschiedlichen Sicherheitszeit) öffnet. Da im vorliegenden betrachteten Funktionsfall der 45 Brenner bereits gezündet hat, ist das Entstehen der Flamme über die Elektrode (20) bereits dem Flammendetektor (37) gemeldet worden. Als dessen Folge ändert der Ausgang (35) sein Potential, was dazu führt, daß einmal der Zünder (Z) stromlos geschaltet wird und zum anderen der Transistor (T2) wieder gesperrt wird. Als Folge der Sperrung ist der Widerstand (R3) wieder in dem zweiten Brückenast wirksam, so daß der durch die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors (TI) fließende Strom reduziert wird, und zwar auf den Haltestrom der Spule (45), 50 der gerade so groß ist, daß das Relais zwar angezogen gehalten werden kann, mit diesem Strom ist aber ein Anziehen des Relais aus dem abgefallenen Zustand nicht möglich. Dieser Schaltzustand entspricht somit dem zweiten Schaltzustand der Konstantstromquelle. Der nunmehr fließende reduzierte Strom durch die Spule und durch den Sicherheitsschalter bewirkt zwar eine weitere Beheizung des Bimetalls des Sicherheitsschalters, die aber so klein ist, daß hierdurch kein Öffnen des Kontakts resultiert Diese Verhältnisse darzustellen ist nicht 55 schwierig, da das Verhältnis des Anzugsstroms zum Haltestrom etwa im Bereich von 1:5 liegt beziehungsweise bei Auswahl entsprechender Elemente der Spule und des Sicherheitsschalters ohne weiteres in einen solchen Bereich gelegt werden kann. Somit ist dargelegt, daß die einzige Konstantstromquelle zwei stabile und stabilisierte Schaltzustände kennt, die beide zu ganz definierten Stromwerten durch die Spule (45) des Relais führen. 60 Ist die Sicherheitszeit abgelaufen, bevor der Brenner gezündet wurde, so öffnet der Kontakt des Sicherheitsschalters und unterbindet damit jedweden weiteren Stromfluß durch die Spule (45), unabhängig davon, ob danach noch ein Flammenerscheinen über die Elektrode (20) gemeldet wird oder nicht. Andererseits bewirkt -3-

Claims

Nr. 389935 ein Stromloswerden der Spule (45) sofort ein Schließen des Elektromagnetventils (SP/14). Eine nähere Betrachtung zeigt, daß die Schaltung (17) eigensicher aufgebaut ist, man kann im Zweig (Rl-Dl) die Verbindung trennen. Wird der Zweig des Astes mit dem Widerstand (RI) aufgetrennt, so kann der Transistor (TI) nicht leitend werden. Das gleiche passiert, wenn die Verbindung (27) aufgetrennt wird. Wird der Zweig mit der Diode (Dl) aufgetrennt, so wird der Punkt (26) beziehungsweise die Basis des Transistors positiv, dann fließt der maximal mögliche Strom durch dieKollektorerrnitterstrecke des Transistors (TI), der noch größer ist als der Anzugswert der Spule (45). Die Funktion der Konstantstromquelle ist dann aufgehoben, so daß der Sicherheitsschalter (F) durch diesen hohen Strom sehr hoch beheizt wird und damit sehr schnell öffnet. Das führt dazu, daß die Spule (45) zwar für kurze Zeit mit einem sehr hohen Strom beaufschlagt wird, worauf das Magnetventil (SP/14) öffnet, andererseits wird dieser Vorgang aber extrem schnell wieder beendet, und zwar schneller als die vorgegebene Sicherheitszeit. Wird der Zweig der Brücke mit der Spule (45) und dem Sicherheitsschalter (F) geöffnet, so kann die Spule nicht erregt werden. Wird der Zweig mit den Widerständen (R2) und (R3) geöffnet, so kann kein Anzugsstrom für die Spule fließen. Der Begriff der Eigensicherheit impliziert weiter, daß alle aktiven Bauelemente kurzgeschlossen werden können, ohne daß ein unsicherer Zustand entstehen darf. Ein Kurzschließen der Zenerdiode (Dl) führt dazu, daß der Transistor (TI) nicht leitend werden kann. Der Kurzschluß des Transistors (TI) führt zum Außerbetriebsetzen der Konstantstromquelle und damit zu einem Auslösen des Sicherheitsschalters (F). Hierbei öffnet zwar das Magnetventil (SP/14) für eine gewisse Zeit, schließt aber auch in einer Zeit, die kürzer ist als die Sicherheitszeit. Ein Kurzschließen des Transistors (T2) bewirkt ein Beaufschlagen der Spule (45) mit dem Anzugsstrom unter der Wirkung der Konstantstromquelle. Nach Ablauf der Sicherheitszeit ist dieser Zustand wieder beendet. Dabei kann zwar das Gerät ordnungsgemäß in Betrieb gehen; nach Ablauf der Sicherheitszeit wird wegen des fehlenden Umschaltens der Konstantstromquelle auf den Haltestrom über den Sicherheitsschalter (F) die Gasffeigabe beendet Wesentlich ist, daß ein Ansprechen des Sicherheitsschalters zu einer dauernden Abschaltung des Gerätes führt Diese Störung kann nur durch Eindrücken eines am Sicherheitsschalter angebrachten Knopfes per Hand wieder rückgängig gemacht werden. Auch bei sonstigen Fehlem der Schaltung ist immer ein Zurückfallen in den sicheren Zustand gegeben. Unterstellt man eine Störung im Flammendetektorkreis (37) bei normal arbeitendem Gerät, so wird über den Transistor (T2) der Widerstand (R3) kurzgeschlossen. Das führt zu einer Beaufschlagung der Spule mit dem Öffnungsstrom und damit nach Ablauf der Sicherheitszeit zu einem Ansprechen des Sicherheitsschalters. Würde bei geschlossenem Zapfventil der Flammendetektor (37) eine weiterbrennende Flamme vortäuschen, so würde das beim nächsten Einschalten des Gerätes dazu führen, daß der Anzugsstromwert der Konstantstromquelle nicht mehr erreicht werden kann, da der Transistor (T2) unter dieser Bedingung gesperrt wird. Statt einer einzigen Kostantstromquelle, zu der im übrigen die Bauelemente (Dl, R2, R3, TI) und (RI) gehören, könnten auch zwei verschiedene auf die nötigen Stromschwellen ausgelegte Konstantstromqueiien vorgesehen werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Schaltung eines Feuerungsautomaten für ein brennstoffbeheiztes Gerät, dessen Brenner aus einer mit einem Magnetventil versehenen Brennstoffzuleitung gespeist ist, das von einem Magnetventilrelais gesteuert wird, wobei die Relaisspule des Magnetventils beim Zündvorgang über einen Anzugsstromkreis und im Betrieb über einen Haltestromkreis erregt wird und ein Flammendetektor sowie ein im Anzugsstromkreis angeordneter Schalter sowie ein in beiden Stromkreisen eingeschleifter Sicherheitsschalter vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaisspule (45) elektrisch mit einer umschaltbaren Konstantstromquelle (43) verbunden ist.
2. Feuerungsautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (17) des Feuerungsautomaten mit einem Netzteil (18) versehen ist, das einen Niederspannungstrenntransformator (TRI) aufweist, der unmittelbar im Netzspannungsstecker angeordnet ist Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-