Elektrische Überwachungseinrichtung für ein Objekt, insbesondere eine Flamme Die Erfindung bezieht sich auf eine überwachungs- einrichtung mit einem Fühlorgan, vorzugsweise auf eine Einrichtung zur Überwachung von Flammen oder Bren nern in Heizanlagen.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer sol chen Einrichtung, in welcher die Verarbeitung des vom Fühlorgan gelieferten Signals mit absoluter Sicherheit erfolgt.
Bei Überwachungseinrichtungen, welche zur Kon trolle von Flammen in Brennkammern dienen, ist es notwendig, dass die Einrichtung sehr schnell auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Flamme anspricht, um zu bewirken, dass das Brennstoffventil schnell geschlossen wird und dass sich in der Brenn kammer kein Überschuss an unverbranntem Brennstoff bei Nichtvorhandensein der Flamme ansammeln kann.
Es sind zwar Einrichtungen zur Überwachung von Flam men bekannt, welche die gewünschte kurze Ansprech- dauer für Anwesenheit oder Abwesenheit der Flamme haben; diese bekannten Einrichtungen haben jedoch störanfällige Schaltungselemente, so dass unwichtige An zeigen bezüglich der Anwesenheit einer Flamme möglich sind.
Wenn bei der Überwachung der Flamme in einer Brennkammer eine ,derartige Störung eintritt, dann kann ein Gefahrenzustand entstehen; falls nämlich bei Ab wesenheit der Flamme die Einrichtung so reagiert, als ob die Flamme noch anwesend wäre, wird weiterhin Brennstoff in die Brennkammer eingeleitet. Der in die Brennkammer eingeleitete Brennstoff kann dann bei geeigneter Zündung - entweder durch die heisse Aus kleidung der Kammer oder bei erneuter Zündung des Brenners - zu Explosionen und den damit verbundenen nachteiligen Folgen Anlass geben.
Es ist durch Industrienormen festgelegt, dass über wachungseinrichtungen für Brenner eine maximale Zeit verzögerung von vier Sekunden zwischen dem Ausgehen der Flamme und dem Absperren des Zuflusses des Brennstoffs zur überwachten Brennkammer haben. Prüfeinrichtungen, die zur Kontrolle einer solchen Ein- richtung durch Simulation des Erlöschens der Flamme dienen, müssen deshalb den Zyklus vom Abschalten bis zum Einschalten des Flammenrelais innerhalb dieser Zeit vollenden.
Die Überwachungseinrichtung gemäss vorliegendem Patent kann mit einer Prüfvorrichtung ausgestattet wer den, durch welche die Arbeitsweise der überwachungs- einrichtung in regelmässigen Abständen überprüft wird, um zu gewährleisten, dass diese Einrichtung oder Kom ponenten derselben nicht in der Weise versagen, dass der zu überwachende Zustand falsch angezeigt wird. Dies ist vor allem nicht für Einrichtungen, die der Überwachung von Flammen oder Brennern dienen.
Die erfindungsgemässe Überwachungseinrichtung mit einem Fühlorgan, welches beim Auftreten eines ersten Zustandes des zu überwachenden Objektes ein erstes Ausgangssignal und beim Auftreten eines zweiten Zustandes ein zweites Ausgangssignal erzeugt, und mit einer Aus gangsvorrichtung ist ,dadurch ,gekennzeichnet,
dass in den die Ausgangsvorrichtung enthaltenden Aus gangskreis eine Elektronenröhre mit einem zu therm- ionischer Emission befähigten Element und mit einer Heizvorrichtung für dieses Element vorgesehen ist, und ist ferner gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung, durch welche die Heizvorrichtung angeschaltet wird, so dass das genannte Element in einen zu thermionischer Emission befähigten Zustand versetzt wird,
und die Ausgangsvorrichtung abgeschaltet wird, wenn das eine der genannten Ausgangssignale auftritt, dagegen die Heizvorrichtung abgeschaltet und die Ausgangsvorrich tung angeschaltet wird, wenn das andere Ausgangssi gnal auftritt.
Infolge des Umstandes, dass die Elektronenröhre eine kurze Zeit nach dem Unterbrechen des Heizkreises ihre Emission behält, wird dem Indikator ein Signal, beispielsweise ein Gleichstromsignal, zugeführt, wenn der den Indikator beaufschlagende Kreis geschlossen wird. Der Indikator gibt dann eine Anzeige, dass der betreffende Zustand eingetreten ist.
In der Überwachungseinrichtung kann auch ein Simulator vorgesehen sein, welcher periodisch das Nicht vorhandensein eines bestimmten Zustandes simuliert. Der Simulator kann ein zwischen dem zu überwachen den Objekt und dem Fühlorgan angeordneter Verschluss sein. Wenn das Fühlorgan bei der Anzeige des betref fenden Zustandes versagt, wird die Ausgangsvorrich tung freigegeben (abgeschaltet) und der Kreis zum In dikator unterbrochen und darauf der Heizkreis dZr Elektronenröhre wieder beaufschlagt (eingeschaltet).
Durch passende Wahl der Zeitinkremente des Simula- tors zeigt die Einrichtung jedoch die Gegenwart des betreffenden Zustandes an, solange dieser bestehen bleibt. Sollte der Zustand verschwinden, so unterbricht die Ausgangsvorrichtung den Indikatorkreis, und die Anzeigevorrichtung wird innerhalb einer Zeit, die ihrer zeitlichen Verzögerung entspricht, ausser Betrieb ge setzt.
Sollte jedoch die Überwachungseinrichtung ver sagen und unabhängig vom anzuzeigenden Zustand in einer Stellung verbleiben, in welcher die Anwesenheit des Zustandes .angezeigt wird (falsche Anzeige mit Ge fahrenzustand), dann würde die Heizvorrichtung durch den Simulator nicht beaufschlagt werden.
Der Zustand der Elektronenröhre bzw. der als solche verwendeten Gleichrichterröhre würde dann die Beaufschlagung des Indikators nicht mehr gewährleisten und dieser würde abgeschaltet, d. h., Nichtvorhandensein des Zustandes anzeigen, was ein Gefahrenmoment bedeuten würde.
Wird eine solche Einrichtung zur Überwachung von Flammen oder Brennern verwendet, dann spricht das Fühlorgan auf eine in der Brennkammer befindliche Flamme an, und im allgemeinen wird als Indikator ein Relais verwendet. Das Relais ist z.
B. so eingestellt, dass es beim Verschwinden des anzuzeigenden Zustan des innerhalb einer Zeit von weniger als vier Sekunden abschaltet, und es wird eine Gleichrichterröhre als thermionische Elektronenröhre gewählt, die so bemes sen ist, dass ihre Gleichrichterwirkung verschwindet, wenn ihr Heizkreis mehr als etwa dreissig Sekunden lang unterbrochen wird.
Falls dann eines der Schalt elemente der Einrichtung vom Fühlorgan bis zum Aus gangsrelais versagen sollte, wenn ein Gefahrenzustand eintritt, dann nimmt die thermionische Emission ab, so dass der Gleichrichter seine Wirkung verliert und das Indikatorrelais zurückfällt.
Eine solche Prüfvorrichtung liefert eine zuverlässige Kontrolle der Arbeitsweise der Einrichtung, und zwar einfach dadurch, dass das Abschalten bzw. Unwirksam werden eines Gleichrichters in Abhängigkeit vom An sprechendes Fühlorgans gesteuert werden. Die einzigen Komponenten ausser denen, die für die Prüfvorrichtung verwendet werden, sind ein Verschluss oder anderer periodisch wirkender Simulator für Abwesenheit des zu überwachenden Zustandes und ein Kontakt des Flam menrelais im Heizkreis der thermionischen Elektronen röhre, die im Kreis des Indikatorrelais liegt.
Im folgenden wird die Überwachungseinrichtung ge- mäss vorliegendem Patent anhand der Zeichnung am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer elektrischen über wachungseinrichtung, teilweise schematisiert und teil weise in Blockdarstellung, Fig. 2 zeigt ein detailliertes Schaltbild einer prak tisch bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung, und Fig. 3 zeigt den in der Einrichtung der Fig. 2 ver wendeten Verschluss in Vorderansicht.
In Fig. 1 ist das zu überwachende Objekt oder die Quelle mit 10 bezeichnet. Mit dem Objekt 10 in opti scher Verbindung steht das Abfühlorgan 12, das bei spielsweise eine Photozelle ist. Diese produziert, wenn das Objekt eine Strahlungsquelle ist, ein Ausgangssi gnal. Dieses betätigt über einen Signalkreis 14, der das Ausgangssignal modifiziert und/oder verstärkt, eine Steuervorrichtung 16. Der Einfachheit halber ist diese als Relais mit einer Spule 18, einem Satz normaler weise geschlossener Kontakte und einem Satz normaler weise offener Kontakte dargestellt.
Die Kontakte 22 des Steuerrelais liegen im Kreis eines Ausgangsrelais 24, welches von einem Transforma tor 26 mit der Primärwicklung 28 und der Sekundär wicklung 30 gespeist wird. Im Kreise des Ausgangs relais 24 liegt eine Gleichrichterröhre 32 mit der Anode 34, der Kathode 36 und dem Heizelement 38. Das Heizelement 38 ist über normalerweise geschlossene Kontakte 20 mit der Heizwicklung 40 des Transforma tors 26 verbunden. Die Kathode der Gleichrichterröhre ist mit den normalerweise offenen Kontakten 22 ver bunden.
Parallel zum Ausgangsrelais 24 ist ein Kon densator 42 geschaltet, welcher in einer Überwachungs einrichtung für Flammen beim Abfallen der Kontakte des Ausgangsrelais eine Verzugszeit von weniger als vier Sekunden entsprechend den Anforderungen des Laboratoriums des Patentinhabers ergibt. Bei anderen Anwendungen kann eine andere Verzugszeit gewählt werden. Die Kontakte 44 des Ausgangsrelais liegen im Kreis eines Indikators 46. Dieser kann eine Alarm vorrichtung oder im Falle einer Regeleinrichtung für Heiz- oder Brennanlagen ein auf das Relais eines Ventils der Brennstoffzuführung einwirkendes Organ sein.
Zu der Einrichtung gehört ferner ein Simulator 48, der die Abwesenheit des interessierenden Zustandes simuliert; der Simulator kann ein Verschluss oder eine andere Vorrichtung sein, welche veranlasst, dass die elektrische Überwachungseinrichtung periodisch so an spricht, als ob das Fühlorgan den Zustand des Ob jektes 10 nicht wahrgenommen hätte.
Im Betrieb, wenn die Teile der Einrichtung sich in der in Fig. 1 dargestellten Stellung befinden und wenn der Simulator ausser Betrieb ist, befindet sich der Gleichrichter 32 infolge der Beheizung seines Heiz- fadens 38 im Gleichrichtungszustand. Wenn das Fühl- organ 12 am Objekt 10 einen Zustand wahrnimmt, durch welchen die Steuervorrichtung 16 betätigt wird, werden die Kontakte 20 geöffnet und die Kontakte 22 geschlossen.
Infolge der Trägheit der thermionischen Emission der G'leichrichterröhre wirkt diese dann weiter als Gleichrichter, obwohl ihr Heizkreis geöffnet ist und ihm kein Strom mehr zugeführt wird.
Durch das Schliessen der Kontakte 22 wird die Gleichrichterröhre in einen Kreis mit der Transforma- torwicklung 30 und dem Ausgangsrelais 24 geschaltet, wobei durch dieses ein Gleichstrom fliesst und die Kon takte 44 geschlossen werden. Wenn nicht ein Prüfvor gang eintritt, fällt das Ausgangsrelais zurück, sobald die Gleichrichterröhre keine entsprechende Wirkung mehr hat und nachdem die durch den Kondensator 42 be dingte Verzugszeit verstrichen ist.
Der Prüfvorgang wird durch den Simulator 48 er zeugt, der die Einrichtung so reagieren lässt, als ob der zu überwachende Zustand nicht vorhanden wäre. Wenn alle Teile der Einrichtung richtig funktionieren, dann fällt das & teuerrealais 16 beim Auftreten des Signals Zustand nicht vorhanden , welches vom Simulator 48 erzeugt wird, ab, wodurch die Kontakte 22 geöffnet und die Kontakte 20 geschlossen werden. Dadurch wird der Heizkreis der Gleichrichterröhre wieder beauf- schlagt, so dass deren Gleichrichterwirkung wiederher gestellt wird.
Durch den Kondensator 42 wird das Ausgangs- relais 24 während des vorbestimmten Zeitintervalls beaufschlagt, und der Simulator lässt während dieses Zeitintervalls die Einrichtung auf das zu überwachende Objekt ansprechen. Arbeitet die Einrichtung richtig, dann werden durch das Relais 16 die Kontakte 20 ge öffnet und die Kontakte 22 geschlossen, wodurch wieder der Kreis des Ausgangsrelais geschlossen wird.
So wird die Einrichtung in regelmässigen Abständen auf ihr Funktionieren geprüft, und zwar so, dass die in der Einrichtung angeordneten Verbraucher in Abhängigkeit von dem abgefühlten Zustand des Objektes stromfüh rend bleiben.
Beim Versagen eines der Teile der Einrichtung in der Weise, dass das Steuerrelais 16 so reagiert, als ob der zu überwachende Zustand nicht existiert, wer den die Relaiskontakte 22 geöffnet, so dass das Aus gangsrelais innerhalb der ihm eigenen Verzugszeit ab geschaltet wird. Andere Arten des Versagens, wobei das Steuerrelais 16 in seiner eingeschalteten Stellung bleibt, wobei angezeigt wird, dass der zu überwachende Zu stand vorhanden ist, bewirken, dass der Gleichrichter innerhalb einer durch seine Dimensionierung bestimm ten Zeit nicht mehr entsprechend funktioniert, so dass das Ausgangsrelais abgeschaltet wird.
Sollte die Anoden- Kathodenstrecke des Gleichrichters kurzgeschlosszn werden, dann erhält das Ausgangsrelais 24 nicht mehr Gleichstrom, sondern Wechselstrom, so dass es wieder abgeschaltet wird.
In der speziellen, in Fig.2 dargestellten Ausfüh rungsform der Einrichtung für Überwachung von Flam men sind als zu übelwachendes Objekt die Flamme 10' und der als Verschluss ausgebildete Simulator 48' mit einem Blendenflügel 50, siehe auch Fig. 3, das ist ein lichtundurchlässiger Sektor von etwa 120 , dargestellt. Zum Antrieb des Verschlusses 48' mit einer Drehzahl von sechs Umdrehungen pro Minute ist ein Motor 52 vorgesehen.
Eine für Ultraviolett empfindliche Abtast- röhx'ss 12', die mit Bo!genenrtladung arbeitet und zum Abfühlen des Zustandes des Objektes dient, ist bei spielsweise in der Brennkammer im optischen Wir kungsbereich der Flamme 10' angeordnet. Die Steuer vorrichtung ist ein Flammenrelais 16' mit den Kon takten 20' und 22'. In dem Ausgangskreis ist ein Aus gangsrelais 24' mit einem der Relaisspule parallelge schalteten Kondensator 42' angeordnet. Eine thermio- nische Diode 32', beispielsweise vom Typ 6X4, ist an die Transformatorwicklung 30' angeschlossen.
Der Heizfaden der Diode wird durch eine 6,3-Volt-Wick- lung 40' beheizt.
Das Abfühlorgan 12' ist an die Sekundärwicklung eines Autotransformators 54, und zwar in Serie mit einem der Strombegrenzung dienenden Widerstand 56 liegend, angeschlossen. Die Primärwicklung des Auto transformators, welche durch die Transformatorwick- lung 58 gespeist wird, liegt in einem Kreis mit dem Kondensator 60 und zwei Auskopplungsspulen 62 und 64. Der Kondensator ist in seiner Grösse so auf den Transformator abgestimmt, dass ein Resonanzkreis mit relativ niedriger Eingangsimpedanz gebildet wird, wenn die Abtaströhre 12' keine Strahlung aufnimmt.
Nach Entladung der Abtaströhre wird ein relativ hochfre- quentes Signal aus der Sekundärwicklung in die Pri- märwicklung eingekoppelt, wobei eine der Spulen 62 und 64 je nach der Polarität des Signals einen Impuls durch eine Diode 66 und den Impulsformungs- und Integrierkreis mit den Widerständen 68 und 70 und den Kondensatoren 72 und 74 schickt.
Sobald der Kondensator 74 eine ausreichende La dung aufgenommen hat, wird der als Schalter wirkende steuerbare Siliciumgleichrichter 76 über seine Steuer elektrode 78, welche über eine Diode 80 und einen Spannungsteiler 82, 84 mit dem Kondensator 74 ver bunden ist, entsperrt. Der Schaltkreis dieses Gleich richters enthält als Vorspannungselemente einen Kon densator 86 und eine Diode 88. Mit dem Schalter ist das Flammenrelais 16' verbunden.
Wird dieses bei Auf treten einer ultravioletten Strahlung am Abfühlorgan beaufschlagt, so wird es betätigt und schaltet die Diode 32' ein, so dass das Ausgangsrelais 24' beaufschlagt wird.
Wird vom Abfühlorgan der zu überwachende Zu stand ermittelt und arbeitet der Verschluss 48' richtig, dann durchläuft die Schaltung alle zehn Sekunden einen Prüfzyklus. Infolge der Gestaltung des Blendenflügels 50 des Verschlusses nimmt das Abfühlorgan 12' inner halb jeweils 2,2 Sekunden, das ist die Zeit, während welcher der Verschluss das Fühlorgan total abdeckt, in jedem Zehn-Sekunden-Zyklus die Flamme nicht wahr. Bei dieser Ausführungsform tastet das Abfühlorgan die Flamme also während 78 Prozent der gesamten Zeit ab.
Wenn das Abfühlorgan die Flamme nicht wahr- nimmt, fällt das Flammenrelais 16' ab und öffnet den Kreis des Ausgangsrelais. Die Schaltung ist so dimen sioniert, dass das Ausgangsrelais während einer Zeit von drei Sekunden gehalten wird. Arbeitet die Ein richtung richtig, dann nimmt die Abtaströhre 12' die Flamme nach Ablauf der 2,2 Sekunden wieder wahr, wobei das Flammenrelais innerhalb dreier Sekunden betätigt wird, welcher Zeitverzug durch den Konden sator 42' erzeugt wird, so dass das Ausgangsrelais ein geschaltet bleibt.
Falls dieser Zyklus nicht eintritt, fällt das Flammenrelais nach drei Sekunden ab und sperrt die Einrichtung sicher.
Falls jedoch eine Komponente der Prüfvorrichtung ausfallen sollte, wenn z. B. der Verschluss 48 hängen bleiben sollte, so dass die Simulation nicht periodisch erfolgt, dann bleibt der Spulenkreis des Ausgangsrelais geschlossen, jedoch verschwindet die reguläre Funktion der Diode 32' beim Erkalten ihrer Kathode nach einer Zeit von etwa fünfzehn bis dreissig Sekunden, so dass dadurch der Ausgangskreis unterbrochen wird.
Die Peri ode des Prüfzyklus, das sind zehn Sekunden, ist we sentlich kürzer als diese Nachwirkungszeit der Diode, so dass normalerweise die Kathode wieder ordnungs- gemäss aufgeheizt wird, heiss bleibt und unter normalen Arbeitsbedingungen nicht vergiftet wird.
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, dem Heizfaden während mindestens zwanzig Prozent der Dauer eines jeden Zyklus Strom zuzuführen, um eine konstante Emission aufrechtzuerhalten. Falls nötig, kann ein Widerstand 90 parallel zum Heizfaden geschaltet werden, um die Schaltstösse auf den Heizfaden abzu fangen.
Aus der vorangehenden Beschreibung geht hervor, dass der Prüfzyklus eine erheblich längere Dauer hat als die Abfallverzögerung des Ausgangsrelais, nämlich zehn Sekunden gegenüber drei Sekunden bei der beschrie benen Ausführungsform. Der Prüfzyklus wird grund sätzlich bestimmt durch die Abfallzeit des Ausgangs- relais und die Zeitdauer, während welcher in jedem Zyklus der Heizfaden der thermionischen Röhre be- aufschlagt werden muss. Durch diese beiden Faktoren wird die effektive Dauer der Simulation der Abwesen heit des zu erfassenden Zustandes innerhalb des Prüf zyklus bestimmt.
Demgemäss sollte bei dem beschrie benen Ausführungsbeispiel die genannte Dauer nicht wesentlich kürzer sein .als <I>zwei</I> Sekunden, das heisst, zwanzig Prozent von zehn Sekunden, und nicht wesent lich länger als drei Sekunden, das ist die Abfallver zögerung des Ausgangsrelais.
Zwar ist die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und von Modifikationen derselben dargestellt und beschrieben worden, jedoch können auch andere Modifikationen angewendet werden. So kann z. B. statt einer Diode im Prüfkreis auch eine Viel- fach-Vakuumröhre mit Heizkörper verwendet werden. Es kann auch eine Anzahl von anderen Simulatoren für die Abwesenheit des zu kontrollierenden Zustandes verwendet werden, einschliesslich solcher, durch welche das Abtastorgan z.
B. durch Öffnen des zugehörigen elektrischen Kreises abgeschaltet wird.
Electrical monitoring device for an object, in particular a flame. The invention relates to a monitoring device with a sensing element, preferably to a device for monitoring flames or burners in heating systems.
The purpose of the invention is to create such a device in which the processing of the signal supplied by the sensing element takes place with absolute certainty.
In the case of monitoring devices which are used to control flames in combustion chambers, it is necessary that the device responds very quickly to the presence or absence of the flame in order to ensure that the fuel valve is closed quickly and that there is no excess in the combustion chamber can accumulate on unburned fuel in the absence of the flame.
It is true that devices for monitoring flames are known which have the desired short response time for the presence or absence of the flame; However, these known devices have failure-prone circuit elements, so that unimportant to show with respect to the presence of a flame are possible.
If such a malfunction occurs when monitoring the flame in a combustion chamber, then a hazardous condition can arise; namely, if the device reacts in the absence of the flame as if the flame were still present, fuel continues to be introduced into the combustion chamber. The fuel introduced into the combustion chamber can then, with suitable ignition - either through the hot lining of the chamber or when the burner is reignited - give rise to explosions and the associated adverse consequences.
Industry standards stipulate that burner monitors have a maximum time delay of four seconds between the flame going out and the shutoff of fuel flow to the monitored combustion chamber. Test equipment that is used to check such a device by simulating the extinguishing of the flame must therefore complete the cycle from switching off to switching on the flame relay within this time.
The monitoring device according to the present patent can be equipped with a test device by which the operation of the monitoring device is checked at regular intervals in order to ensure that this device or its components do not fail in such a way that the state to be monitored is incorrect is shown. This is especially not the case for equipment used to monitor flames or burners.
The monitoring device according to the invention with a sensing element which generates a first output signal when a first state of the object to be monitored occurs and a second output signal when a second state occurs, and is provided with an output device, characterized in that,
that an electron tube with an element capable of thermally ionic emission and with a heating device for this element is provided in the output circuit containing the output device, and is further characterized by a control device by which the heating device is switched on, so that said element in a state capable of thermionic emission is set,
and the output device is switched off when one of said output signals occurs, whereas the heating device is switched off and the output device is switched on when the other output signal occurs.
As a result of the fact that the electron tube keeps its emission for a short time after the heating circuit has been interrupted, a signal, for example a direct current signal, is supplied to the indicator when the circuit acting on the indicator is closed. The indicator then gives an indication that the relevant state has occurred.
A simulator can also be provided in the monitoring device, which periodically simulates the absence of a certain state. The simulator can be a closure arranged between the object to be monitored and the sensing element. If the sensing element fails to display the relevant state, the output device is released (switched off) and the circuit to the indicator is interrupted and the heating circuit of the electron tube is applied again (switched on).
By appropriately selecting the time increments of the simulator, however, the device indicates the presence of the relevant state as long as it persists. Should the state disappear, the output device interrupts the indicator circuit and the display device is put out of operation within a time corresponding to its time delay.
However, should the monitoring device fail and remain in a position regardless of the status to be displayed, in which the presence of the status is displayed (incorrect display with danger status), then the heating device would not be acted upon by the simulator.
The condition of the electron tube or of the rectifier tube used as such would then no longer ensure that the indicator is acted upon and it would be switched off, ie. That is, indicate the absence of the condition, which would mean a moment of danger.
If such a device is used to monitor flames or burners, the sensing element responds to a flame located in the combustion chamber, and a relay is generally used as an indicator. The relay is z.
B. set so that it switches off within a time of less than four seconds when the state to be displayed disappears, and a rectifier tube is selected as a thermionic electron tube, which is dimensioned so that its rectifying effect disappears when your heating circuit is more than about interrupted for thirty seconds.
If one of the switching elements of the device from the sensing element to the output relay should fail when a dangerous condition occurs, the thermionic emission decreases, so that the rectifier loses its effect and the indicator relay drops out.
Such a test device provides a reliable control of the operation of the device, simply by controlling the switching off or ineffective of a rectifier as a function of the sensing element to speak. The only components other than those used for the test device are a shutter or other periodically acting simulator for the absence of the state to be monitored and a contact of the flame relay in the heating circuit of the thermionic electron tube, which is in the circuit of the indicator relay.
In the following, the monitoring device according to the present patent is explained using the example of a preferred embodiment using the drawing.
Fig. 1 shows a circuit diagram of an electrical monitoring device, partly schematically and partly in block diagram, Fig. 2 shows a detailed circuit diagram of a practically preferred embodiment of the device, and Fig. 3 shows the closure used in the device of FIG in front view.
The object to be monitored or the source is designated by 10 in FIG. 1. With the object 10 in optical connection is the sensing element 12, which is for example a photocell. This produces an output signal if the object is a radiation source. This actuates a control device 16 via a signal circuit 14 which modifies and / or amplifies the output signal. For the sake of simplicity, this is shown as a relay with a coil 18, a set of normally closed contacts and a set of normally open contacts.
The contacts 22 of the control relay are in the circuit of an output relay 24, which is fed by a transformer 26 with the primary winding 28 and the secondary winding 30. Die Umlufa tor 26 with the primary winding 28 and the secondary winding 30 is fed. In the circles of the output relay 24 there is a rectifier tube 32 with the anode 34, the cathode 36 and the heating element 38. The heating element 38 is connected to the heating coil 40 of the transformer 26 via normally closed contacts 20. The cathode of the rectifier tube is connected to the normally open contacts 22.
In parallel with the output relay 24, a capacitor 42 is connected, which results in a monitoring device for flames when the contacts of the output relay drop out, a delay time of less than four seconds according to the requirements of the patentee's laboratory. A different delay time can be selected for other applications. The contacts 44 of the output relay are in the circle of an indicator 46. This can be an alarm device or, in the case of a control device for heating or burning systems, an organ acting on the relay of a valve of the fuel supply.
The facility also includes a simulator 48 which simulates the absence of the condition of interest; the simulator can be a lock or some other device which causes the electrical monitoring device to respond periodically as if the sensing element had not perceived the state of the object 10.
In operation, when the parts of the device are in the position shown in FIG. 1 and when the simulator is out of operation, the rectifier 32 is in the rectification state as a result of the heating of its filament 38. When the sensing element 12 on the object 10 perceives a state by which the control device 16 is actuated, the contacts 20 are opened and the contacts 22 are closed.
As a result of the inertia of the thermionic emission of the rectifier tube, it then continues to act as a rectifier, although its heating circuit is open and no more current is supplied to it.
By closing the contacts 22, the rectifier tube is switched into a circuit with the transformer winding 30 and the output relay 24, a direct current flowing through this and the contacts 44 being closed. If a test process does not occur, the output relay drops out as soon as the rectifier tube no longer has a corresponding effect and after the delay time caused by the capacitor 42 has elapsed.
The test process is generated by the simulator 48, which makes the device react as if the state to be monitored was not present. If all parts of the device are functioning properly, then upon occurrence of the condition not present signal, which is generated by the simulator 48, the expensive real 16 drops, whereby the contacts 22 are opened and the contacts 20 are closed. As a result, the heating circuit of the rectifier tube is acted upon again, so that its rectifying effect is restored.
The output relay 24 is acted upon by the capacitor 42 during the predetermined time interval, and the simulator allows the device to respond to the object to be monitored during this time interval. If the device works properly, then the contacts 20 ge opens and the contacts 22 closed by the relay 16, whereby the circuit of the output relay is closed again.
The device is checked for its functioning at regular intervals in such a way that the consumers arranged in the device remain energized depending on the sensed state of the object.
If one of the parts of the device fails in such a way that the control relay 16 reacts as if the state to be monitored does not exist, who opened the relay contacts 22, so that the output relay is switched off within its own delay time. Other types of failure, with the control relay 16 remaining in its switched-on position, indicating that the state to be monitored is present, cause the rectifier to no longer function appropriately within a time determined by its dimensioning, so that the output relay is switched off.
Should the anode-cathode path of the rectifier be short-circuited, the output relay 24 no longer receives direct current, but alternating current, so that it is switched off again.
In the special embodiment of the device for monitoring flames shown in FIG. 2, the object to be monitored is the flame 10 'and the simulator 48' with a shutter blade 50, which is designed as a closure, see also FIG. 3, which is opaque Sector of about 120, shown. A motor 52 is provided to drive the closure 48 'at a speed of six revolutions per minute.
A scanning tube 12 'sensitive to ultraviolet, which works with arc charge and serves to sense the state of the object, is arranged, for example, in the combustion chamber in the optical area of action of the flame 10'. The control device is a flame relay 16 'with the contacts 20' and 22 '. In the output circuit, an output relay 24 'is arranged with a capacitor 42' connected in parallel to the relay coil. A thermal diode 32 ', for example of the 6X4 type, is connected to the transformer winding 30'.
The filament of the diode is heated by a 6.3 volt winding 40 '.
The sensing element 12 'is connected to the secondary winding of an autotransformer 54, namely in series with a resistor 56 which is used to limit the current. The primary winding of the auto transformer, which is fed by the transformer winding 58, is in a circuit with the capacitor 60 and two decoupling coils 62 and 64. The size of the capacitor is matched to the transformer so that a resonance circuit with a relatively low input impedance is formed when the scanning tube 12 'is not receiving radiation.
After the scanning tube has discharged, a relatively high-frequency signal is coupled from the secondary winding into the primary winding, one of the coils 62 and 64 sending a pulse through a diode 66 and the pulse shaping and integrating circuit with the resistors 68, depending on the polarity of the signal and 70 and capacitors 72 and 74 sends.
As soon as the capacitor 74 has received a sufficient charge, the controllable silicon rectifier 76 acting as a switch is unlocked via its control electrode 78, which is connected to the capacitor 74 via a diode 80 and a voltage divider 82, 84. The circuit of this rectifier contains a capacitor 86 and a diode 88 as biasing elements. The flame relay 16 'is connected to the switch.
If this is acted upon when an ultraviolet radiation occurs on the sensing element, it is actuated and switches on the diode 32 'so that the output relay 24' is acted upon.
If the state to be monitored is determined by the sensing element and the closure 48 'is working correctly, the circuit then runs through a test cycle every ten seconds. As a result of the design of the diaphragm wing 50 of the shutter, the sensing element 12 'does not perceive the flame in every ten-second cycle within 2.2 seconds, that is the time during which the shutter completely covers the sensing element. In this embodiment, the sensing element scans the flame for 78 percent of the total time.
If the sensing element does not perceive the flame, the flame relay 16 'drops out and opens the circuit of the output relay. The circuit is dimensioned so that the output relay is held for a period of three seconds. If the device works correctly, then the scanning tube 12 'perceives the flame again after the 2.2 seconds have elapsed, the flame relay being actuated within three seconds, which time delay is generated by the capacitor 42' so that the output relay is switched on remains.
If this cycle does not occur, the flame relay drops out after three seconds and locks the device safely.
However, if a component of the test device should fail if, for. B. the shutter 48 should get stuck so that the simulation does not take place periodically, then the coil circuit of the output relay remains closed, but the regular function of the diode 32 'disappears when its cathode cools after a time of about fifteen to thirty seconds, so that thereby the output circuit is interrupted.
The period of the test cycle, that is ten seconds, is much shorter than this after-effect time of the diode, so that normally the cathode is properly heated up again, remains hot and is not poisoned under normal working conditions.
It has been found to be beneficial to have power supplied to the filament for at least twenty percent of the duration of each cycle in order to maintain constant emission. If necessary, a resistor 90 can be connected in parallel to the filament in order to catch the switching shocks on the filament.
From the preceding description it is apparent that the test cycle has a considerably longer duration than the dropout delay of the output relay, namely ten seconds compared to three seconds in the embodiment described enclosed. The test cycle is basically determined by the dropout time of the output relay and the time during which the heating filament of the thermionic tube must be charged in each cycle. These two factors determine the effective duration of the simulation of the absence of the condition to be detected within the test cycle.
Accordingly, in the exemplary embodiment described, the duration mentioned should not be significantly shorter than <I> two </I> seconds, that is, twenty percent of ten seconds, and not significantly longer than three seconds, which is the waste delay of the Output relay.
While the invention has been illustrated and described in terms of a preferred embodiment and modifications thereof, other modifications may be employed. So z. For example, instead of a diode in the test circuit, a multiple vacuum tube with a heater can be used. A number of other simulators for the absence of the condition to be controlled can also be used, including those by which the sensing element e.g.
B. is switched off by opening the associated electrical circuit.