AT412419B

AT412419B - Verfahren und eine vorrichtung zur überprüfung der zündfunktion einer zündeinrichtung

Info

Publication number: AT412419B
Application number: AT0040203A
Authority: AT
Inventors: Gerhard Ing Poeschl
Original assignee: Windhager Zentralheizung Ag
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2005-02-25
Also published as: ATA4022003A; WO2004081451A1

Description

AT 41 2 41 9 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Zündfunktion einer Hochspannungszündung eines Heizungsbrenners für Öl- oder Gasfeuerungen, bei welchen die Zündung nach einer Wärmeanforderung an die Öl- oder Gasfeuerung eingeschaltet und die Leistungs- und/oder Stromaufnahme bzw. -abgabe der Hochspannungszündung während einer 5 Vorzündzeit to vor Beginn der Brennstoffzufuhr gemessen wird.

Nach einer Wärmeanforderung an eine Öl- oder Gasfeuerung, beispielsweise durch die ther-mostatische Regelung einer Heizungsanlage oder durch die Entnahme von Warmwasser eines Warmwasserboilers, wird die Zündung der Feuerung eingeschaltet. Üblicherweise wird nach der Zündfreigabe der Brennraum mit Luft gespült und währenddessen bzw. anschließend die Zündung 10 eingeschaltet. Nach einer fest vorgegeben Vorzündzeit to wird die Brennstoffzuftihr ffeigegeben und eine bestimmte Nachzündzeit ti (üblicherweise ca. 15 sek.) nachgezündet. Anschließend erfolgt die Bewertung, ob der Zündvorgang erfolgreich war, durch Messung der Ionisation, durch Detektierung mit einem lichtabhängigen Sensor oder mit einem Flackerdetektor o.ä.

So ist beispielsweise aus der DE 80 16 813 U ein Flammenüberwachungsgerät für eine Kes-15 selfeuerung beschrieben, welches einen lonisationsdetektor aufweist. Bei der Verbrennung von Gasen und anderen Brennstoffen werden Ionen, das heißt elektrisch geladene Teilchen, gebildet. Die dadurch verursachte elektrische Leitfähigkeit kann mit einem lonisationsdetektor gemessen werden, wobei im lonisationsdetektor ein lonisationsstrom entsteht, dessen Stärke unter anderem von der Zahl der gebildeten Ionen abhängt, die wiederum durch die Temperatur der Flamme, das 20 heißt vom Verbrennungsverlauf in der Flamme bestimmt ist und so zur Überwachung des Verbrennungsvorganges dient.

Weiters ist aus der DE 199 31 111 A1 eine Vorrichtung zum Übenwachen von Flammen mit einem Flammendetektor bekannt, welcher eine Reihe nebeneinander (zeilen- und/oder spaltenförmig) angeordnete und mit einer Auswerteschaltung elektrisch verbundene Halbleiter-Photo-25 sensoren aufweist, wodurch bei geringem Raumbedarf eine höhere Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit gegenüber üblichen als Photozellen ausgebildeten Flammendetektoren geboten wird. Bei den bekannten Sicherheitseinrichtungen treten allerdings dann Nachteile auf, wenn keine Zündung erfolgt.

Ist nämlich nach der Zündfreigabe und während der Nachzündzeit ti kein Zündfunke vorhan-30 den, so wird z.B. bei Ölbrennem für die Dauer der Nachzündzeit von 15 sek. das öl nicht verbrannt. Durch dieses unverbrannt eingespritzte Öl kommt es zu Verschmutzungen des Brenners und des Brennraumes. Es können vermehrt Schadstoffe, Ruß und Brennerstörungen entstehen. Weiters besteht bei einem Wiederstart die Gefahr, dass es durch den zuvor eingebrachten, unverbrannten Brennstoff infolge überhöhter Brennstoffkonzentration zur Explosion kommen kann, die 35 zur Schädigung der Heizanlagen bzw. des Kamins führen kann.

Bei einer elektrischen Hochspannungszündung kann es durch ungünstige Temperaturverhältnisse im Brennraum, bzw. der Zündelektroden, schwankende Druckverhältnisse und schlechte atmosphärische Umgebungen im Brennraum, durch Corona-Effekte, durch mangelhafte Ionisierung des Zündfunkenkanals, durch Zündelektrodenbeläge oder Ähnliches zum verspäteten Auftre-40 ten bzw. zum völligen Ausbleiben des Zündfunkens kommen.

Bei mehrmaligen Fehlstarts muss der Brenner dann, aufgrund gesetzlicher Vorschriften, in Störverriegelung gehen. Dies führt zu einem Ausfall des Brenners.

Schließlich ist aus der US 4,934,925 A eine Gas-Zündeinrichtung bekannt geworden, welche mit Hilfe einer Zusatzschaltung Rückschlüsse auf die Zündtemperatur zulassen soll. Eine Start-45 Schaltung öffnet das Gasventil nur dann, wenn eine vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist, innerhalb welcher die an der Zündeinrichtung anliegenden, kontinuierlich überwachten Spannungsund Stromwerte in vorgegebenen Bereichen liegen. Dadurch soll sichergestellt werden, dass der Glühzünder die erforderliche Zündtemperatur erreicht hat, bevor der Brennstoff freigegeben wird.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Überprüfung der Zünd-50 funktion einer Hochspannungszündung von Heizungsbrennem für öl- oder Gasfeuerungen derart zu verbessern, dass eine Verunreinigung durch unverbrannte Brennstoffe bzw. die damit verbundene Gefahr vermieden werden kann, wobei die Freigabe der Brennstoffzufuhr zum Heizungsbrenner möglichst rasch erfolgen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine zeitlich variable Freigabe der Brennstoffzu-55 fuhr zum Heizungsbrenner in Abhängigkeit vom Zeitpunkt des Erreichens bzw. Überschreitens 2

AT 412 419 B eines vorgebbaren Schwellwertes der gemessenen Leistungs- und/oder Stromaufnahme bzw. -abgabe gelöst.

Das Verfahren gliedert sich somit in folgende Schritte:

Einschalten der Zündung nach einer Wärmeanforderung an die öl- oder Gasfeuerung; 5 - Messung der Leistungs- und/oder Stromaufnahme bzw. -abgabe der Hochspannungs zündung während einer Vorzündzeit to vor Beginn der Brennstoffeuführ; zeitlich variable Freigabe der Brennstoffeuführ zum Heizungsbrenner in Abhängigkeit vom Zeitpunkt des Erreichens bzw. Überschreitens eines vorgebbaren Schweliwertes, der gemessenen Leistungs- und/oder Stromaufnahme bzw. -abgabe. 10 Die Erfindung beruht darauf, dass sofort nach der Detektierung des Zündfunkens, das heißt beim Erreichen bzw. Überschreiten eines vorgebbaren Schwellwertes der Leistungs- und/oder Stromaufnahme- bzw. -abgabe, eine Freigabe der Brennstoffeuführ zum Heizungsbrenner erfolgt. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich somit durch eine rasche, zeitlich variable Freigabe der Brennstoffeuführ aus, da keine vorbestimmte Vorglühzeit bzw. Vorzündzeit abgewartet werden 15 muss. Ein Ausbleiben des Zündfunkens bedingt durch die eingangs genannten Gründe kann rechtzeitig vor Beginn der Brennstoffeuführ erkannt werden, sodass darauf entsprechend reagiert werden kann. Durch die Messung der Leistungsaufnahme oder Leistungsabgabe (bzw. Stromaufnahme oder Stromabgabe) des Zündtrafos (Hochspannungszündtrafo oder Ähnliches) wird erkannt, ob auf der Sekundärseite des Zündtrafos ein Zündfunke vorhanden ist. 20 Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überprüfung der Zündfunktion weist eine Einrichtung zur Messung der Leistungs- und/oder Stromaufnahme bzw. -abgabe des Hochspannungszünders auf, welche über ein Steuerelement mit einer Einrichtung zur Brennstofffreigabe verbunden ist.

Erfindungsgemäß wird die Vorzündzeit to bei einem Verfehlen des Schwellwertes bis zu einer vorgebbaren Zeitspanne automatisch verlängert. Die Vorzündzeit wird somit variabel gestaltet; das 25 heißt: bei schnellem Auftreten des Zündunkens kann bereits nach kurzer Zeit die Brennstofffreigabe erfolgen. Es braucht nicht mehr wie üblich die gesamte Vorzündzeit (z.B. 15 sek.) gezündet werden. Der Kessel geht daher schneller in Betrieb und der Zündtrafo und die Zündelektroden werden weniger stark belastet. Sollte der Zündfunke durch die eingangs genannten Gründe verspätet aufgebaut werden wird die Vorzündzeit selbsttätig bis zu einer vorgebbaren Zeitspanne 30 verlängert.

Im Falle eines kompletten Ausbleiben der Zündfunktion nach einer vorgebbaren Zeitspanne kann erfindungsgemäß eine festlegbare Anzahl von Neustarts durchgeführt werden, ohne dass zuvor Brennstoff in der Brennraum eingespritzt wurde.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann nach der Freigabe der Brennstoffeuführ in 35 bekannter Weise eine Flammendetektion, beispielsweise mittels lonisationsdetektor, Flackerdetektor oder optischem Detektor, durchgeführt werden. Eine derartige Flammendetektion, welche in vielen Betriebsbestimmungen vorgeschrieben ist, dient dazu, Fehlfunktionen zu vermeiden, die beispielsweise dann auftreten, wenn in der Brennstoffeuleitung Luft- oder Wasserblasen vorhanden sind, welche einen bereits bestehenden Zündfunken zum Verlöschen bringen. 40 Erfmdungsgemäß kann die Vorzündzeit to bis zum Einsetzen der Zündung und/oder die Anzahl von Fehlstarts gespeichert und zur Erstellung eines Fehlerprotokolls verwendet werden. Dazu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Speichermodul zur Aufnahme und zum Auslesen der entsprechenden Daten auf.

Weiters kann während der Vorzündzeit to, beispielsweise mit Hilfe des Signals der Leistungs-45 und/oder Stromaufnahme bzw. -abgabe, der Zustand der Zündeinrichtung (z.B. die Zündelektrode) überprüft, optisch oder akustisch angezeigt und ggf. gespeichert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch bei -Glühzündern oder Heißluftgebläsen eingesetzt werden. Es wird ebenfalls die Leistungs- bzw. Stromaufnahme gemessen und bewertet. Ist keine Strom-/Leistungsaufnahme vorhanden bzw. werden die vorgebbaren Schweliwerte nicht so erreicht, erfolgt keine Freigabe der Brennstoffeuführ.

Die Erfindung ist vor allem für flüssige Brennstoffe {Gebläsebrenner, Porenbrenner, Blaubrenner, Verdampferbrenner) und für gasförmige Brennstoffe einsetzbar.

Bei Brennern mit flüssigen Brennstoffen wird verhindert, dass unverbrannte Brennstoffe, auch in kleinen Mengen, in den Brennraum gelangen, womit der Brennraum keine durch Fehlstarts 55 hervorgerufene, störende Ablagerungen ansetzen und nach erfolgter Zündung eine sauberere 3

Claims

AT 412 419 B Verbrennung fortsetzen kann. Bei Brennern mit gasförmigen Brennstoffen kann auch bei mehrmaligem Starten {im Falle des Ausbleibens des Zündfunkens) keine Anreicherung des Brennstoff/Luftgemisches im Brennraum erfolgen, sodass bei späterem Einsetzen des Zündfunkens ein ungewollter und möglicherweise 5 gefährlicher Zündschlag vermieden werden kann. Bei Brennern mit festen Brennstoffen kann verhindert werden, dass vor Erreichen der Zündtemperatur die automatische Brennstoffförderung (z.B. für Pellets oder Hackschnitzel) in Betrieb gesetzt wird. Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsvariante {z.B. Gas* io feuerung) näher erläutert. Der Feuerungsautomat 1 gemäß Fig. 1 weist einen Zentralrechner 2 (z.B. Mikroprozessor) auf, welcher bei einer Wärmeanforderung den Schalter S2 durchschaltet. Wird an der Zündelektrode 3 erfolgreich ein Zündfunken erzeugt, so steigt die Stromaufnahme der Zündeinrichtung 4 (z.B. Zündtrafo) an. Obersteigt der Wert der Stromaufnahme eine parametrierbare Schwelle, so wird 15 dies mit Hilfe der Einrichtung 5 zur Messung der Stromaufnahme gemessen und an den Zentralrechner 2 weitergeleitet, der nach einer programmierten Zeit die Information an Steuerelement 6, z.B. eine Freigabeeinrichtung weiterleitet. Diese schaltet (Schalter S3) in der Folge über eine Einrichtung 7 zur Brennstofffreigabe (z.B. Magnetventil) die Brennstoffzufuhr ein. Der Zentralrechner 2 kann ein Speichermodul 8 zur Aufnahme und zum Auslesen von Daten betreffend die Vor-20 zündzeit to bis zum Einsetzen der Zündung und/oder die Anzahl von Fehlstarts aufweisen. Ober den Schalter S1 steuert der Zentralrechner 2 das Gebläse 9 des Brenners. Die Erfindung zeichnet sich vor allem durch folgende Vorteile aus: Es ist eine Einrichtung 5 vorgesehen, die das Einbringen des gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes vor dem Vorhandensein eines Zündfunkens zuverlässig verhindert.

25 - Die Detektierung des Zündfunkens erfolgt vor der Brennstoffzuführ. Die Detektierung des Zündfunkens kann auf der Primärseite, beispielsweise durch Messen der Stromaufnahme, oder auf der Sekundärseite, beispielsweise durch Messen der Stromabgabe der Zündeinrichtung 4 erfolgen. Die Detektierung des Zündfunkens kann auch durch Messung der Leistungsaufnahme 30 oder Leistungsabgabe der Zündeinrichtung 4 erfolgen. Die Vorrichtung kann auf unterschiedliche Zündtrafotypen und Hersteller durch Vorgabe entsprechender Schwellwerte eingestellt werden. Mit Hilfe eines Moduls 8 können Daten (Zeit bis zum Auftreten des Zündfunkens, Anzahl der Fehlstarts, Zustand der Zündeinrichtung, usw.) aufgenommen, gespeichert und aus-35 gewertet werden. Die Vorzündzeit kann variabel gestaltet werden (bei schnellem Auftreten des Funkens nur kurze Zündzeit) Der Zustand der Zündelektrode 3 kann elektronisch überprüft werden (Elektrodenabstand zu gering, Elektrodenkurzschluss, etc.). 40 PATENTANSPRÜCHE: 45 50 1. Verfahren zur Überprüfung der Zündfunktion einer Hochspannungszündung meines Heizungsbrenners für Öl- oder Gasfeuerungen, bei welchen die Zündung nach einer Wärmeanforderung an die öl- oder Gasfeuerung eingeschaltet und die Leistungs- und/oder Stromaufnahme bzw. -abgabe der Hochspannungszündung während einer Vorzündzeit to vor Beginn der Brennstoffzufuhr gemessen wird, gekennzeichnet durch eine zeitlich variable Freigabe der Brennstoffzufuhr zum Heizungsbrenner in Abhängigkeit vom Zeitpunkt des Erreichens bzw. Überschreitens eines vorgebbaren Schwellwertes der gemessenen Leistungs- und/oder Stromaufnahme bzw. -abgabe.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorzündzeit to bei-einem Verfehlen des Schwellwertes bis zu einer vorgebbaren Zeitspanne automatisch verlängert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im "Falle eines Ausbleibens 4 55 5 AT 412 419 B der Zündfunktion nach der vorgebbaren Zeitspanne eine festlegbare Anzahl von Neustarts durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Freigabe der Brennstoffzufuhr in bekannter Weise eine Flammendetektion, beispielsweise mittels lonisationsdetektor, Flackerdetektor oder optischem Detektor, durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorzündzeit to bis zum Einsetzen der Zündung und/oder die Anzahl von Fehlstarts gespeichert wird. 10
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der Vorzündzeit to, beispielsweise mit Hilfe desSignals der Leistungs- und/oder Stromaufnahme bzw. -abgabe, der Zustand der Hochspannungszündung überprüft, optisch oder akustisch angezeigt und ggf. gespeichert wird. 15
7. Vorrichtung zur Überprüfung der Zündfunktion einer Hochspannungszündung (4) eines Heizungsbrenners für Öl- oder Gasfeuerungen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (5) zur Messung der Leistungs- und/oder Stromaufnahme bzw. -abgabe des Hochspannungszünders (4) vorgesehen ist, welche über ein Steuerelement iß) mit einer Einrichtung (7) zur Brennstofffreigabe verbunden ist. 20
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speichermodul (8) zur Aufnahme und zum Auslesen von Daten betreffend die Vorzündzeit to bis zum Einsetzen der Zündung und/oder die Anzahl von “Fehlstarts vorgesehen ist. HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN 25 30 35 40 45 50 es 5