<Desc/Clms Page number 1>
Stookautomaat.
De uitvinding betreft een stookautomaat voor een met brandstof verwarmde inrichting, waarvan de brander wordt gevoed vanuit een brandstoftoevoeleiding, die voorzien is van een magneetklep, die bestuurd wordt door een magneetkleprelais, waarbij de spoel van het magneetkleprelais bij het ontsteekproces door een aantrekstroomkring en tijdens het bedrijf door een houdstroomkring wordt bekrachtigd en waarbij een vlamdetector en een in de aandrijfstroomkring geplaatste schakelaar alsmede een in beide stroomkringen opgenomen veiligheidsschakelaar zijn aangebracht.
De uitvinding heeft ten doel de stookautomaat zodanig uit te voeren, dat veranderingen van het niveau van de voedingsspanning niet van invloed worden op de houdstroom-en aantrekstroom-waarden in de stroomkring , van de veiligheidsschakelaar.
Volgens de uitvinding wordt dit oogmerk hierdoor bereikt, dat een relaisspoel voor de magneetklep is aangebracht, die direct in de aantrekstroom-en houdstroomkring is opgenomen en dat de bekrachtiging hiervan plaatsvindt door middel van een omschakelbare constante stroombron.
Door het eerste kenmerk wordt het voordeel bereikt, dat de aantrek- en houdwaarde van de magneetklep door de controlefunctie van de stookautomaat onafhankelijk en niet veiligheidsrelevant zijn en door het tweede kenmerk wordt het voordeel bereikt van de spanningsniveau-onafhankelijkheid voor de veiligheidsschakelaar.
De eigen veiligheid van de schakeling is zoals tevoren bepaald. Hierbij wordt onder de eigen veiligheid verstaan, dat het optreden van elk vermogen, respectievelijk het kortsluiten van een werkzaam constructie-element niet een ongewenst openen van de magneetklep tot gevolg heeft.
Gunstige uitvoeringsvormen volgens de uitvinding volgen uit de volgconclusies en de hieronder staande
<Desc/Clms Page number 2>
beschrijving, die een uitvoeringsvoorbeeld van de stookautomaat volgens de uitvinding nader toelicht aan de hand van de bijbehorende enkele tokening.
Deze enkele tekening toont een schematische voorstelling van een doorloop-waterverwarmingstoestel, voorzien van de stookautomaat volgens de uitvinding.
Het doorloop-waterverwarmingstoestel 1 bestaat uit een warmteschacht 2 met ingebouwde lamellenwarmtewisselaar 3, waardoor heen een waterbuis 4 is getrokken, die gevoed wordt vanuit een koudwaterleiding 5, waarin een waterschakelaar 6 is opgenomen en die verbonden is met een voedend koudwaternet 7. Stroomafwaarts van de buis 4 is een warmwateraftapleiding 8 aangesloten, die voorzien is van een aftapkraan 9. Aan de waterschakelaar 6 is een membraanschakelar 10 toegevoegd, die via een werkverbinding 11 een werkcontact 12 stuurt.
De warmtewisselaar 3 wordt verwarmd door een gasbrander 13, die gevoed wordt vanuit een van een elektromagneetklep 14 voorziene gastoevoerleiding 15.
In plaats van een gasbrander zou ook een oliebrander is aanmerking kunnen komen, terwijl de stookautomaat niet noodzakelijkerwijze behoeft te worden toegepast op een doorloop-water-verwarmingstoestel voor sanitair gebruikswater, doch ook zou kunnen worden toegepast op een omloopwaterverwarmingstoestel of ketel of een gecombineerd apparaat.
De stookautomaat 17 is in het huis van het doorloopwaterverwarmingstoestel 1 ondergebracht en wel ten dele op een schakelplaat, terwijl grotere constructie-elementen ten dele op andere plaatsen zijn aangebracht. De stroomvoeding van de keten van de stookautomaat 17 vindt plaats door tussenkomst van een netdeel 18, dat uit een steker 19 en een scheidingstransformator 16 bestaat. De scheidingstransformator 16 is via een meer of minder lang laagspanningsverbindingssnoer 21 met de keten 17 verbonden. Door de scheidingstransformator 16 wordt de netspanning van 220 volt omlaag getransformeerd tot 12 of 24 volt. Hiermee wordt het voordeel bereikt, dat de installateur van het warmwatertoestel, respectievelijk de gebruiker niet in aanraking komt met het span-
<Desc/Clms Page number 3>
ningsniveau van de netspanning, hetwelk met betrekking tot de veiligheid van belang kan zijn.
In een lus van het verbindingssnoer 21 is het contact 12 opgenomen en het verbindingssnoer gaat naar een gelijkrichter 22, vanwaaruit twee basisleidingen 23 en 24 afgaan, waarvan de leiding 23 aan massa 25 is gelegd, welke massa kan worden verschaft door het huis van het doorloopwaterverwarmingstoestel.
Tussen de leidingen 23 en 24 is een condensator Cl geschakeld, die dient voor het filteren van de ge- lijkgerichte spanning, die met haar potentialen verschijnt over de leidingen 23 en 24. De leidingen 23 en 24 zijn parallel met de condensator Cl via een brug Br met elkaar verbonden. Deze brug Br bestaat uit twee takken, waarvan de ene tak bestaat uit een serieketen, gevormd door een weerstand Rl en een zenerdiode Dl.
Het verbindingspunt 26 tussen deze beide elementen is via een leiding 27 aangesloten op de basis 28 van een transistor Tl. De collector-emitterweg van deze transistor maakt deel uit van de tweede tak van de genoemde brug, die overigens bestaat uit een serieketen, gevormd door een veiligheidsschakelaar F en een spoel 45 van een magneetkleprelais. De tweede tak bestaat uit de reeds genoemde collector-emitterweg in verbinding met de weerstand R2 en de parallelketen, gevormd door de weerstand R3 en de collector-emitterweg van een transistor T2. De tweede tak bestaat derhalve uit de serieketen, gevormd door de elementen F, 45, de collector-emitterweg van de transistor Tl en de weerstanden R2 en R3.
De veiligheidsschakelaar F is voorzien van een contact, dat bestuurd wordt door een bimetaal, waarbij dit bimetaal gevoed wordt door een verwarmingswikkeling. Bij een sterke verwarming van het bimetaal door de verwarmingswikkeling zal. het bimetaal het bijbehorende contact doen openen. Van belang is nog, dat de veiligheidsschakelaar F direcht in serie ligt met de spoel 45.
Een verbindingspunt 49 tussen de weerstanden R2 en R3 is aangesloten op de collector van de tweede transistor T2, waarvan de emitter direct is verbonden met de leiding 23. De basis van de transistor T2 is via een weerstand R5
<Desc/Clms Page number 4>
verbonden met de uitgang van een vlambewaker en met de ingang van een ontsteker Z, waarbij deze ontsteker voorzien is van een ontsteek-transformator met inge- bouwde omzetter. De ontsteker is via een leiding 30 ver- bonden met de leiding 23. Van de ontsteker gaan twee leidingen 31 en 32 uit, waarbij de leiding 31 direct is verbonden met de brander 13, terwijl aan het einde van de leiding 32 een ontsteekelektrode 33 is aangesloten.
De leiding 34, die zieh uitstrekt tussen de basis van de transistor T2 en de ontsteker Z, is via een aftakleiding 35 verbonden met de uitgang van een ver- sterkerketen 36, die deel uitmaakt van een vlamdetector
37. De versterker is met haar ene ingang via een leiding
38 verbonden met de leiding 23 en met haar andere ingang via een leiding 39 verbonden met een eerste wikkeling van een transformator TR2 en via deze transformator met een controle-elektrode 20. De tweede wikkeling van de transformator TR2'is via de aders van de twee- aderige kabel 40 met het snoer 21 verbonden.
Het relais 45 is voorzien van een vast laszeker werkcontact 46, dat gelegen is in een van de leiding 23 bij 47 aftakkende leiding 48 en dat via de spoel SP van de magneetklep 14 gaat naar de leiding 24.
De werking van de keten van de stookatuomaat is als volgt : In de rusttoestand bij niet stromend water is het contact 12 geopend, zodat de gehele keten 17 van de stookautomaat stroomloos is. Enkel de aan de steker van het apparaat aanwezige nettransformator is in bedrijf, doch geeft slechts een te verwaarlozen verliesvermogen af. Bij het openen van de aftapkraan vindt de water- doorstroming door de leidingen 7, 5 en 8 plaats, hetwelk door de waterschakelaar 6 wordt geregistreerd en door de membraanschakelaar 10 wordt dan door middel van een drukverschil het contact 12 gedwongen te sluiten. Hiermee is de spanningsvoeding voor de keten 17 gewaarborgd.
Enerzijds wordt de ionisatiecontrole-elektrode 20 voorzien van spanning, terw l anderzijds de versterkerketen 36 wordt gevoed met de bedrijfsspanning. De transistor Tl wordt zwak geleidend en de stroom door het relais 45 en de veiligheidsschakelaar F is niet voldoende voor het
<Desc/Clms Page number 5>
aantrekken van het relais 45, zodat contact 46 hiervan open blijft. De elektromagneetklep SP 14 is gesloten.
Daar de brander niet brandt, kan de elektrode 20 geen vlamsignaal registreren, zodat aan de uitgang 35 van de vlamdetector 37 de positieve spanningspotentiaal aanligt.
Als gevolg hiervan wordt de ontsteker Z gevoed met de bedrijfsspanning, zodat hoogspanningsvonken van de elektrode 33 overspringen naar de massa van de brander.
Tegelijkertijd wordt via de weerstand R5 de basis van de transistor T2 gevoed met spanning, zodat de collectoremitterweg hiervan geleidend wordt en de weerstand R3 wordt kortgesloten. Daar de emitter van de transistor Tl nu alleen via de weerstand R2 is verbonden met de leiding 23, is de spanningsval over deze weerstand een maat voor de resulterende aantrekstroom, die door de collector-emitterweg van de transistor Tl stroomt en hierdoor de spoel 45 en ook de veiligheidsschakelaar F voedt. Deze schakeltoestand is de eerste toestand van de constante stroombron, die bestaat uit de brug Br.
De werking van de constante stroombron is hierdoor bepaald, daar de zenerdiode Dl een constante basisspanning afgeeft aan de basis van de transistor Tl, die wordt vergeleken met de spanningsval over de weerstand R2.
De door de collector-emitterweg van de transistor Tl gaande stroom, in dit geval de aantrekstroom, is derhalve constant en onafhankelijk van eventuele spann1ngsschommel ingen van het voedingsnet. Hierdoor wordt da spoel 45 gevoed met een constante stroom, die zodanig is-gedimensioneerd, dat door deze stroom juist het aantrekken van het relais 45 bereikbaar is. De spoel 45 wordt derhalve voldoende bekrachtigd en het contact 46 wordt gesloten, zodat de klep SP wordt geopend. Deze klep kent slechts de be- drijfstoestanden"open"en"gesloten", derhalve vindt een gasdoorstroming door de leiding 15 naar de brander 13 plaats, wordt het aldaar uittredende gas via de elektrode 33 ontstoken, verbrand en zal dan de warmtewisselaar 3 verwarmen, zodat de gebruiker warm gebruikswater verkrijgt.
Met het voeden van de spoel 45 wordt ook de verwarmingswikkeling van de veiligheidsschakelaar F verwarmd. Ook dit verwarmen met de aantrekstroom van de
<Desc/Clms Page number 6>
spoel 45 heeft tot gevolg, dat het contact van de veiligheidsschakelaar na verloop van een vastgestelde tijd, namelijk de veiligheidstijd wordt geopend. Daar in het boven beschouwde werkingsgeval de brander reeds is ontstoken, is. het ontstaan van de vlam via de elektrode 20 reeds gemeld aan de vlamdetector 37. Als gevolg hiervan zal de uitgang 35 haar potentiaal veranderen, hetwelk tot gevolg heeft, dat enerzijds de ontsteker Z stroomloos wordt geschakeld en anderzijds de transistor T2 weer gesperd wordt.
Als gevolg van het sperren is de weerstand R3 weer in de tweede brugtak werkzaam, zodat de door de collector-emitterweg van de transistor Tl gaande stroom wordt gereduceerd, en wel tot op de houdstroom van de spoel 45, die juist zo groot is, dat het relais weliswaar aangetrokken kan worden gehouden.
Met deze stroom is een aantrekken van het relais vanuit de afgevallen toestand niet mogelijk. Deze schakeltoestand correspondeert derhalve met de tweede schakeltoestand van de constante stroombron. De nu vloeiende gereduceerde stroom door de spoel en door de veiligheidsschakelaar bewerkstelligt weliswaar een tweede verwarming van het bimetaal van de veiligheidsschakelaar, doch deze is dermate klein, dat hierdoor het contact niet zal worden geopend. Het is niet moeilijk om deze verhoudingen voor te stellen, daar de verhouding van de aantrekstroom tot de houdstroom ongeveer in het gebied van 1 : 5 ligt, respectievelijk bij een keuze van geschikte elementen voor de spoel en de veiligheidsschakelaar zonder meer in een dergelijk gebied kan worden gebracht.
Derhalve is voorgesteld, dat de enkele constante stroombron twee stabiele en gestabiliseerde schakeltoestanden kent, die beide tot zeer bepaalde stroomwaarden door de spoel 45 van het relais leiden.
Wanneer de veiligheidstijd is verstreken alvorens de brander werd ontstoken, zal het contact van de veiligheidsschakelaar worden geopend en hiermee elke verdere stroomdoorgang door de spoel 45 onderbreken, onafhankelijk of hierna nog een verschijnen van een vlam via de elektrode 20 wordt gemeld of niet. Anderzijds zou een stroomloos worden van de spoel 45 direct een
<Desc/Clms Page number 7>
sluiten van de elektromagneetklep SP/14 bewerkstelligen.
Een nadere beschouwing toont, dat de keten 17
EMI7.1
zelE-betrouwbaar is opgebouwd kan in de tak Rl-Dl alle verbindingen scheiden. Wanneer de tak met de weerstand Rl wordt afgescheiden, kan de transistor Tl niet geleidend worden. Hetzelfde vindt plaats, wanneer de verbinding 27 wordt afgescheiden. Wanneer de tak met de diode Dl wordt afgescheiden, wordt het punt 26 respectievelijk de basis van de transistor positief en dan zal de maximum mogelijke stroom vloeien door de collector-emitterweg van de transistor Tl, die nog groter is dan de aantrekwaarde van de spoel 45. De werking van de constante stroombron is dan opgeheven, zodat de veiligheidsschakelaar F door deze hoge stroom zeer sterk verwarmd wordt en derhalve zeer snel opent.
Dit heeft tot gevolg, dat de spoel 45 weliswaar voor korte tijd wordt gevoed met een zeer hoge stroom, waarna de magneetklep SP/14 wordt geopend, doch anderzijds wordt dit proces sneller be indigd dan de tevoren gegeven veiligheidstijd.
Wanneer de tak van de brug met de spoel 45 en de veiligheidsschakelaar F wordt geopend, kan de spoel niet worden bekrachtigd. Wanneer de tak met da weerstanden R2 en R3 wordt geopend, kan geen aantrekstroom voor de spoel vloeien. Het begrip eigerk-betrouwbaarheid impliceert verder, dat alle actieve constructie-elementen kunnen worden kortgesloten, zonder dat een onveilige toestand mag ontstaan. Een kortsluiten van de zenerdiode Dl heeft tot gevolg, dat de transistor Tl niet geleidend kan worden. De kortsluiting van de transistor Tl leidt tot het buiten bedrijfstellen van de constante stroombron en derhalve tot een uitschakelen van de veiligheidschakelaar F. Hierbij zal weliswaar de magneetklep SP/14 voor een bepaalde tijd worden geopend, doch zal ook weer worden gesloten in een tijd, die korter is dan de veiligheidstijd.
Een kortsluiten van de transistor T2 bewerkstelligt een voeden van da spoel 45 met de aantrekstroom onder invloed van de constante stroombron.
Na verloop van de veiligheidstijd is deze toestand weer beeindigd. Hierbij kan weliswaar het toestel'behoorlijk in bedrijf komen, doch na het verstrijken van de ve111gheids-
<Desc/Clms Page number 8>
tijd wordt wegens het in gebreke blijvend omschakelen van de constante stroombron op de houdstroom door de veiligheidsschakelaar F het vrijgeven van het gas be indigd. Van belang is, dat een aanspreken van de veiligheidsschakelaar leidt tot een blijvende afschakeling van het toestel. Deze storing kan alleen door het indrukken van een aan de veiligheidsschakelaar aangebrachte knop met de hand weer ongedaan worden gemaakt. Ook bij andere fouten in de keten is steeds een terugvallen naar de veilige toestand gegeven.
Wanneer bij normaal werkend toestel een storing in de vlamqetectorkring 37 zou plaatsvinden, wordt via de transistor T2 de weerstand R3 kortgesloten. Dit leidt tot een voeden van de spoel met de openingsstroom en derhalve naar het verstrijken van de veiligheidstijd tot een aanspreken van de veiligheidsschakelaar. Wanneer bij gesloten aftapkraan de vlamdetector 37 een verder brandende vlam zou voorwenden, zou dit bij een eerst volgend inschakelen van het toestel tot gevolg hebben, dat de uitgangsstroomwaarde van de constante stroombron niet meer kan worden bereikt, daar de transistor T2 onder deze omstandigheden wordt gesperd.
In plaats van een enkele constante stroombron, waartoe overigens de constructie-elementen Dl, R2, R3, Tl en Rl behoren, zouden ook twee verschillende op de nodige stroomdrempels aangepaste constante stroombronnen kunnen worden verschaft.