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Elektrische Steuereinrichtung für Benzin- und Ölheizgeräte mit Druckluftzerstäubung des Brennstoffes Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steuereinrichtung für Benzin- und ölheizgeräte mit Druckluftzerstäubung des Brennstoffes.
Die bekannten Ausführungen einer elektrischen Steuerautomatik haben den Nachteil, dass sie bei Verwendung von Bimetallschaltern und temperaturabhängigen Halbleitern in direkter Kopplung mit elektromechanischen Relais durch elektrische Spannungsschwankungen in der Zuverlässigkeit ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Die unvermeidliche schleichende Kontaktauslösung der Bimetallschalter bzw. das allmähliche Erreichen eines Soll-Wertes bei Halbleitern verursacht eine starke Streuung der Ansprechzeiten bei den verschiedenen Schaltvorgängen. Die beim Einsatz solcher Geräte z.
B. im Fahrzeugbetrieb auftretenden Erschütterungen bewirken eine unsichere Kontaktgabe an den Schaltstellen der Relais und die im Winterbetrieb reduzierte Batteriespannung wirkt sich ebenfalls negativ auf die Zuverlässigkeit der Schaltfunktionen aus. Hinzu kommt noch als weiterer Faktor die Unzuverlässigkeit der bisher verwendeten Zeitkreise, welche aus einem Heizwiderstand und einem Halbleiter bestehen und stark spannungsabhängig sind, sowie von der Umgebungstemperatur und dem Alterungszustand beeinflusst werden.
Es ist ferner bei den bisher bekannten Steuerautoma- tiken ein Nachteil, dass sie nicht die systematische Teil- überprüfung der einzelnen Schaltelemente und Aggregate des Heizgerätes zulassen, um eine aufgetretene Störung schneller erkennen und beheben zu können. Die kompakte Bauweise der Heizgeräte und die darauf abgestellte festmontierte Verdrahtung für den Anschluss der zur Steuerautomatik gehörenden Aggregate des Heizgerätes lassen deren voneinander unabhängige Überprüfung nicht ohne weiteres zu.
Dieser Umstand ist besonders im Zusammenhang mit dem vorliegenden Heiz- gerätetyp von Bedeutung, der zur Starthilfe und Druckluft-Magnetventilsteuerung zusätzliche elektrische In- stallationen benötigt und dadurch ein umfangreiches elektrisches Netz aufweist. Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, für ein einfaches und leichtes Trennen der einzelnen Aggregatteile voneinander entsprechende Vorkehrungen zu treffen und in diese auch die elektrischen Anschlüsse einzubeziehen. Doch ist der in diesem Zusammenhang vorgeschlagene Weg, die Verbindungsleitungen zwischen den Aggregaten zu verlängern, dass diese in einen gewissen Abstand voneinander gebracht werden können, nicht als brauchbare Lösung anzusehen.
Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der genannten Mängel und die Erfüllung der Forderung, eine zuverlässige, übersichtliche und leicht überprüfbare Steuereinrichtung für Geräte der eingangs genannten Art zu schaffen.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Steuerautomatik durch die Verwendung verbesserter Zeit- und Temperatursteuerkreise in ihrem Schaltverhalten zu stabilisieren, die Kontaktgabe der Relais sicher und schlagartig erfolgen zu lassen und die elektrische Installation für die einzelnen Steuer- und Heizgerätaggre- gate so auszubilden, dass jedes Aggregat für sich und unabhängig von anderen überprüfbar ist. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine gewisse Vereinheitlichung des elektrischen Anschlusssystems von Heiz- gerät und Steuerautomatik herzustellen,
um wahlweise eine Ausrüstung mit vollautomatischer und halbautomatischer Steuereinrichtung vornehmen zu können.
Die erfindungsgemässe elektrische Steuereinrichtung für Benzin- und ölheizgeräte mit Druckluftzerstäubung des Brennstoffes, die als vollautomatische oder halbautomatische Steuereinrichtung ausgebildet ist und bei Inbetriebnahme des Heizgerätes das Vorglühen einer Glühkerze über einen Zeitabschnitt bewirkt, nach dem ein Verbrennungsluftgebläse zugeschaltet wird und ein Magnetventil die Druckluft nach einem Schwimmerregler freigibt, derart, dass durch eine Starthilfe während
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der Inbetriebnahme des Heizgerätes der Brennstoff mit Überschuss gefördert wird,
während ein Temperatursteuerkreis das Abschalten der Glühkerze sowie nach einem Fehlstart oder Überhitzungsfall auch das Abschalten und Wiedereinschalten des Verbrennungsvorganges selbsttätig veranlasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass für die Steuerkreise elektronische Steuereinheiten mit einer transistorisierten Trigger-Schaltanordnung in Verbindung mit mechanischen Relais vorgesehen sind, von denen eine Kontaktgruppe zur Entladung der RC-Zeitglieder den Zeitsteuerkreisen und eine andere Kontaktgruppe den Schaltvorgängen der Zeitsteuerkreise gegenüber dem Temperatursteuerkreis bzw. den Steueraggregaten des Heizgerätes zugeordnet ist.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht die vollautomatische Steuereinrichtung einen Paketschalter mit vier Schalterkontaktgruppen und vier Schalterstellungen vor, von denen die Schalterstellung 0 die Betriebsbereitschaft des Gebläsemotors sichert, der durch den Temperatursteuerkreis über Relais für den Nachlauf-Spülvorgang der Brennerbereiche zu- und abgeschaltet wird.
Bei Schalterstellung 1 wird die Glüh- kerze nebst Starthilfe, das Magnetventil, die Brennstoffpumpe sowie der 2-min. -Zeitsteuerkreis für die Betriebskontrolle und der 30-sek. -Zeitsteuerkreis für das Nachschalten des Gebläsemotors eingeschaltet, wobei im Stromkreis des Magnetventils und der Brennstoffpumpe eine Schmelzsicherung liegt und diese mit einem vom 2-min. -Zeitsteuerkreis betätigten Relaiskontakt in Reihe liegt. Bei Schalterstellung 1/2 wird ein Vorwiderstand in den Gebläsemotor-Stromkreis geschaltet und bei L lediglich der Gebläsemotor unter Spannung gesetzt.
Gemäss einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht die halbautomatische Steuereinrichtung einen Paketschalter mit fünf Schalter-Kontaktgruppen und fünf Schalterstellungen vor, von denen die Schalterstellung 0 die Betriebsbereitschaft des Gebläsemotors sichert, der durch den Temperatursteuerkreis über Relais für den Nachlauf-Spülvorgang im Brennerbereich zu- und ab-eschaltet wird.
Bei Schalterstellung G wird die Glühkerze nebst Starthilfe, Magnetventil und Brennstoffpumpe eingeschaltet, bei Schalterstellung l der Gebläsemotor, während die Glühkerze nebst Starthilfe durch den Temperatursteuerkreis abgeschaltet wird. Bei Schalterstellung 1!2 wird der Vorwiderstand in den Gebläsemotor-Stromkreis geschaltet und bei L lediglich der Gebläsemotor unter Spannung gesetzt.
Gemäss einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht die Steuereinrichtung für das Heizgerät vor, dass dessen voneinander lösbare Baugruppen Ge- bläseteil, Brennerteil, Wärmetauscher und Membranpumpe selbständige Steueraggregate aufweisen, derart, dass im Gebläseteil Motor und Vorwiders.tand ein Aggregat bilden und dass das Magnetventil und die Starthilfe mit Glühkerze im Brennerteil ein weiteres Aggregat bzw. der Heissleiter und die Schmelzsicherung am Wärmetauscher ebenfalls ein Aggregat darstellen.
Die Steueraggregate für den Gebläse- und Brennerteil besitzen eigene Anschlüsse gegenüber der Steuereinrichtung, während die Anschlüsse für das Wärmetauscher- Aggregat ebenso wie für die Brennstoffpumpe mit dem Anschluss des Brennerteil-Aggregats lösbar verbunden sind.
Vorteilhaft kann bei einer vollautomatischen Steuereinrichtung der Temperatursteuerkreis mit den beiden Zeitsteuerkreisen bzw. bei einer halbautomatischen Steuereinrichtung der Temperatursteuerkreis als selbständiges Bauteil ausgebildet werden, in welches die mechanischen Relais einbezogen sind, wobei dieses Bauteil Steckeranschlüsse sowohl nach dem Heizgerät als auch nach dem Paketschalter aufweist.
An der elektrischen Steuerautomatik eines Heizge- rätes mit Druckluftzerstäubung des Brennstoffes, wie es für die Kabinenheizung von Kraftfahrzeugen und Kranen Verwendung findet, soll nachstehend die Erfindung erläutert werden.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Stromlaufplan für eine vollautomatische Steuereinrichtung, Fig. 2 einen Anschlussplan, Fig. 3 einen Stromlaufplan für eine halbautomatische Steuereinrichtung, Fig. 4 einen Anschlussplan, Fig. 5 die Baugruppen eines Heizgerätes mit den zugehörigen elektrischen Steueraggregaten, Fig. 6 Magnetventil und Starthilfe des Heizgerätes. Ein Paketschalter 1 (Fig. 1 und 2) und die beiden Anzeigeleuchten 2 (grün) und 3 (orange) sind auf einer Schalttafel D befestigt, die in Reichweite des Kraftfahrers im Fahrzeug montiert ist.
Der Paketschalter 1 setzt sich aus vier Kontaktgruppen S1, S2, S3, S4 zusammen, die in den Schalterstellungen 0 (Aus), 1 (volle Heizleistung), 1/2 (halbe Heizleistung), L (Lüften) einrasten. In der Schalterstellung 0 ist die Anlage stromlos, lediglich der Schalterkontakt S3 ist geschlossen. Dieser Schalterkontakt S3 sichert die Bereitschaft eines Gebläsemotors 4 und eines Temperatursteuerkreises A, über einen Relaiskontakt AR2 so lange den Lüfterbetrieb des Gebläsemotors 4 aufrechtzuerhalten, bis das Heizgerät abgekühlt ist und die Temperatur der geförderten Frischluft noch etwa 40 C beträgt.
Wird der Paketschalter 1 von 0 auf l geschaltet, so sind die Schalterkontakte S2 und S3 geschlossen. Über einen Relaiskontakt BR1 eines Zeitsteuerkreises B, der auf eine 2-min. -Schaltzeit eingestellt ist, liegen eine Brennstoffpumpe 5 und ein Magnetventil 6 an der Spannung. Mit dem Relaiskontakt BR1 liegt ein Relaiskontakt AR1 des Temperatursteuerkreises A in der Stromleitung nach einer Glühkerze und nach einem 30-sek. -Zeitsteuerkreis C. In dieser Stromleitung liegt auch die Anzeigeleuchte 3.
Mit dem genannten Relaiskontakt BR1 und dem Schalterkontakt S2 ist der Relaiskontakt AR3 des Temperatursteuerkreises A in der Stromleitung nach dem Zeitsteuerkreis B angeordnet. Das einwandfreie Funktionieren der Glühkerze 7 wird durch Aufleuchten der Anzeigeleuchte 3 kontrolliert. Parallel zur Glühkerze 7 liegt die Magnetspule einer Starthilfe 8, welche für die Zeit der Be- aufschlagung mit dem Glühkerzenstrom die Druckluftregulierung nach dem Schwimmerregler 9 (Fig. 5) ausser Betrieb setzt und dadurch den vollen Druckluftstrom in den Schwimmerregler leitet, um eine erhöhte Brennstofförderung nach der Brennkammer 22 zu erzielen.
Nach 30 Sekunden Einschaltdauer des Paketschalters 1 auf 1 wird der Zeitsteuerkreis C und das nachgeschaltete Relais CR mit dem Relaiskontakt CR1 wirksam, welcher den Gebläsemotor 4 zuschaltet. Die Kontrolle über das richtige Funktionieren des Starts des Gebläsemotors 4 übt die Anzeigeleuchte 2 aus.
Mit dem Anlaufen des Gebläsemotors 4 wird der Brennstoff aus dem Schwimmerregler 9 in die Brennkammer 22 gedrückt, dort durch die eingeblasene Verbrennungsluft
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zerstäubt und durch die glühende Spirale der Glühkerze 7 entzündet. Damit ist der Brennvorgang des Heizge- rätes eingeleitet, die geförderte Frischluft wird erhitzt.
Ist der Frischluftstrom über eine Temperatur von etwa 50 C erwärmt, so ist der Ohmsche Widerstand eines Heissleiters 10 so weit gesunken, dass der nachgeschaltete Temperatursteuerkreis A schlagartig das zugehörige Relais AR ansprechen lässt, welches über die Relaiskontakte AR 1 die Glühkerze 7 nebst Starthilfe 8, den Zeitsteuerkreis C und über den Relaiskontakt AR3 den Zeitsteuerkreis B abschaltet. Diese Schalthandlung der Steuerautomatik wird durch Erlöschen der Anzeigeleuchte 3 optisch sichtbar gemacht.
Das Relais CR besitzt einen Kondensator 23 als Abfallverzögerung, damit nach Abschalten des Zeitsteuerkreises C die Stromzufuhr zum Gebläsemotor 4 und zum Temperatursteuerkreis A über den Relaiskontakt CR1 nicht unterbrochen wird, bevor der Relaiskontakt AR2 geschlossen ist.
Wird die Schalterstellung 1/2 am Paketschalter 1 gewählt, so wird an diesem der Schalterkontakt S3 geöffnet, die Schalterkontakte S2 und S4 geschlossen und in den Stromkreis des Gebläsemotors 4 ein Vorwiderstand 11 eingeschaltet, der die Motordrehzahl reduziert. Dadurch wird sowohl die Frischlufzufuhr als auch die Verbrennungsluft verringert, der Druck im Schwimmerregler 9 und die Brennstoffzufuhr vermindert.
Zur Ausserbetriebsetzung des Heizgerätes wird der Paketschalter 1 in die Schalterstellung 0 zurückgedreht. Damit wird der Schalterkontakt S2 geöffnet, der Schalterkontakt S3 geschlossen, die Brennstoffpumpe 5 und das Magnetventil 6 werden abgeschaltet. Letzteres sperrt die Druckluftzufuhr nach dem Schwimmerregler 9 und bewirkt dadurch die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr nach der Brennkammer 22, die Verbrennung wird sofort unterbrochen. Die Stromzufuhr zum Ge- bläsemotor 4 und Temperatursteuerkreis A wird über den Relaiskontakt AR2 noch aufrechterhalten, so dass der Gebläsemotor 4 weiter mit Strom versorgt wird und mit der geförderten Frischluft bzw.
Verbrennungsluft eine Kühlung in den Brennbereichen des Heizgerätes herbeiführt. Untefschreitet die Temperatur der Frischluft eine untere Grenze von etwa 40 C, wird der Ohmsche Widerstand des Heissleiters 10 so weit erhöht, dass der Temperatursteuerkreis A anspricht und das Relais AR abfällt. Durch das öffnen des Relaiskontaktes AR2, wird die ganze Anlage stromlos.
Die Stellung des Paketschalters 1 auf L bewirkt den einfachen Lüftervorgang im Heizgerät, dieses wird als Ventilator wirksam. Zu diesem Zweck wird der Schalterkontakt S1 geschlossen, der eine direkte Verbindung zwischen Gebläsemotor 4 und Stromzufuhr herstellt und von den übrigen Schalterkontaktgruppen sowie vom elektronischen Teil getrennt ist. Lediglich die Anzeigeleuchte 2 wird die Dauer des Lüftens signalisieren.
Tritt ein Überhitzungsfall ein und erreicht das Gerät während des Heizbetriebes eine unzulässig hohe Temperatur, so wird die Schmelzsicherung 12 zerstört und der Stromkreis zur Brennstoffpumpe 5 und zum Magnetventil 6 unterbrochen. Dies führt zum Erlöschen der Brennerflamme im Heizgerät. Durch das Weiterlaufen des Gebläsemotors 4 wird das Gerät so weit abgekühlt, dass der Ohmsche Widerstand des Heissleiters 10 ansteigt, über den Temperatursteuerkreis A wird das Relais AR stromlos. Damit ist der Ausgangszustand entsprechend dem Start des Heizgerätes wieder hergestellt und es wird automatisch ein neuer Startvorgang eingeleitet.
Durch das Ausbleiben der Brennstoffzufuhr kommt es zu keiner neuen Zündung und daher bleibt der 2-min. -Zeitsteuerkreis B weiterhin unter Spannung. Dementsprechend wird nach einer Verzögerungszeit von 2 Minuten das Relais BR ansprechen und über den Relaiskontakt BR3 die Kondensatoren des RC- Gliedes im Zeitsteuerkreis B entladen. Über den Relaiskontakt BR2 wird ein Selbsthalte-Stromkreis geschlossen. Durch das öffnen des Relaiskontaktes BR1 wird die Stromzufuhr zum 30-sek. -Zeitsteuerkreis C, zur Glühkerze 7 nebst Starthilfe 8, und zur Anzeigeleuchte 3 unterbrochen.
Das Relais CR fällt ab und unterbricht mit dem Relaiskontakt CRI die Stromzufuhr zum Ge- bläsemotor 4, züm Temperatursteuerkreis A und zur Anzeigeleuchte 2. Die gesamte Anlage ist ausser dem 2/-min. -Zeitsteuerkreis B stromlos. Nachdem die Überhitzungsursache beseitigt und die Schmelzsicherung 12 erneuert wurde, wird der Startvorgang von der Schalterstellung 0 aus durch Handbetätigung vorgenommen.
Wie aus dem Anschlussplan gemäss Fig. 2 ersichtlich, ist die gesamte Anlage der vollautomatischen Steuereinrichtung zweipolig ausgeführt, ohne die sonst übliche Masseleitung eines Poles von der Stromquelle her bzw. für die Verbindung der Schaltelemente untereinander. Der Minuspol ist an Masse gelegt.
Dementsprechend führt die Stromleitung von der Stromquelle (nicht dargestellt) zur Steckverbindung I an der Schaltertafel D, auf der der Paketschalter 1 zusammen mit den Anzeigeleuchten 2, 3 montiert ist. Über ein Verbindungskabel Ia ist die Steckverbindung I mit der Steckverbindung II zusammengeschlossen, die sich an einem Gehäuse E befindet, in welchem der Temperatursteuerkreis A, der 30-sek. -Zeitsteuerkreis C und der 2-min. -Zeitsteuerkreis B untergebracht sind. Ferner sind in diesem Gehäuse E die zu den vorgenannten Steuerkreisen gehörigen Relais AR, CR und BR angeordnet.
Von der Steckverbindung Il führt ein Verbindungskabel IIa zum Heizgerät und wird dort über eine Steckverbindung III an den Gebläsemotor 4 und dem Vorwiderstand 11 angeschlossen. Eine gleiche Steckverbindung IV ist für das Magnetventil 6, die Starthilfe 8 und die Glühkerze 7 vorgesehen. Die Steckverbindungen III und IV sind ausserdem über ein weiteres Verbindungskabel IVa mit der Steckverbindung I an der Schaltertafel D zusammengeschaltet.
Innerhalb dieses Systems lösbarer Verbindungskabel und in sich geschlossener Steuereinheiten ist der Vorlauf der einzelnen Stromleitungen in der Weise vorgesehen, dass diese über die Steckverbindungen I und II sowohl zu den elektronischen Steuerkreisen A, B und C führen als auch zu den Relais AR, BR und CR. Über die Steckverbindung III und IV gelangen die Stromleitungen an den Gebläsemotor 4 bzw. die Glühkerze 7 sowie an das Magnetventil 6 und zur Starthilfe B. Ein besonderer Anschluss ist für die Schmelzsicherung 12 und den Heissleiter 10 vorgesehen, ebenso für die Brennstoffpumpe 5.
Diese Massnahmen bewirken ein leichtes Auftrennen der Steuereinheiten zum Zwecke des Auswechselns und Kontrollierens der einzelnen elektrischen und elektronischen Bausteine. Das Auftrennen der Gruppenteile des Heizgerätes lässt eine Kontrolle der jeweils zugehörigen elektrischen Schaltteile der Steuereinheiten zu, so dass auch innerhalb des Heizgerätes auftretende Fehler in der elektrischen Ausrüstung sofort erkennbar sind.
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Ein Paketschalter 1a für die Teilautomatik (Fig. 3 und 4) ist mit den beiden Anzeigeleuchten 2 und 3 auf der Schalttafel D montiert.
Dieser Paketschalter la setzt sich aus fünf Schalterkontaktgruppen St1, St2, St3, St4, St5 zusammen, die in fünf Schalterstellungen 0 (Aus), < G (Vorglühen), 1 (volle Heizleistung), < ,:1/2,> (halbe Heizleistung), L (Lüften) einrasten.
In der Schalterstellung 0 ist die Anlage stromlos, lediglich der Schalterkontakt St3 ist geschlossen und sichert damit die Bereitschaft des Gebläsemotors 4, über den Temperatursteuerkreis A bzw. über den Relaiskontakt ARl den Lüfterbetrieb des Gebläsemotors 4 so lange aufrechtzuerhalten, bis das Heizgerät abgekühlt ist.
Ist die Schalterstellung auf G , so sind die Schalterkontakte St2 und St5 geschlossen, die Schalterkontakte Stl, St3 und St4 sind geöffnet. Über den Schalterkontakt St2 wird der Temperatursteuerkreis A an Spannung gelegt, über Schalterkontakt St5 und die Schmelzsicherung 12 wird die Brennstoffpumpe 5 und das Magnetventil 6, und über den Relaiskontakt ARl die Glühkerze 7 sowie die Starthilfe 8 zugeschaltet. Das Aufleuchten der Anzeigeleuchte 3 lässt das einwandfreie Arbeiten der Glühkerze 7 erkennen. Diese Schalterstellung < < G wird etwa 30 sek. beibehalten.
Wird die Schalterstellung 1 gewählt, so sind die Schalterkontakte St2, St3 und St5 geschlossen, die Schalterkontakte Stl und St4 geöffnet. Damit wird der Ge- bläsemotor zugeschaltet, was durch die Anzeigeleuchte 2 kontrolliert wird. Mit dem Anlaufen des Gebläsemotors 4 wird der Brennstoff der Brennkammer 22 zugeführt, wo er sich an der Glühkerze 7 entzündet und den Brennvorgang einleitet. Nach Erwärmung der geförderten Frischluft auf etwa 50 C ist der Ohmsche Widerstand des Heissleiters 10 so weit zurückgegangen, dass der Temperatursteuerkreis A das Relais AR schlagartig anzieht.
Damit werden über den Relaiskontakt AR1 die Glühkerze 7 nebst Starthilfe 8 abgeschaltet, was zum Verlöschen der Anzeigeleuchte 3 führt. Damit ist der normale Zustand des Heizgerätes eingestellt.
Wird die Schalterstellung 1/2 gewählt, so sind die Schalterkontakte St2, St4, St5 geschlossen, die Schalterkontakte Stl und St3 geöffnet. Durch Zwischenschalten des Vorwiderstandes 11 läuft der Gebläsemotors 4 mit verminderter Drehzahl und das Heizgerät mit halber Leistung.
Wird der Paketschalter la von 1 bzw. < A/2 zurück über G auf 0 geschaltet, so öffnen sich die Schalterkontakte Stl, St2, St4 und St5. Damit werden die Brennstoffpumpe 5 und das Magnetventil 6 ausgeschaltet, die Verbrennung im Heizgerät ist unterbrochen. Die Stromzufuhr zum Gebläsemotor 4 und Temperatursteuerkreis A wird einerseits über den Schalterkontakt St3 und anderseits über den Relaiskontakt AR1 aufrecht erhalten, bis die Frischlufttemperatur nur noch etwa 40' C aufweist.
Damit erhöht sich der Ohmsche Widerstand des Heissleiters 10 so weit, dass das Relais AR abfällt und der Relaiskontakt AR1 sich öffnet, was zum Verlöschen der Anzeigeleuchte 2 führt. Damit kommt der Gebläsemotor 4 zum Stillstand und die gesamte Anlage wird stromlos.
Wird der Paketschalter la auf L eingestellt, so ist lediglich der Schalterkontakt Stl geschlossen, die Schalterkontakte St2, St3, St4 und St5 sind geöffnet. Der Gebläsemotor läuft mit voller Drehzahl und das Heizgerät wirkt als Ventilator. Die Anzeigeleuchte 2 zeigt diesen Betriebszustand an. Tritt ein Überhitzungsfall ein und erreicht das Gerät während des Betriebes eine unzulässig hohe Temperatur, so wird die Schmelzsicherung 12 zerstört und der Stromkreis zur Brennstoffpumpe 5 und Magnetventil 6 unterbrochen. Damit setzt die Brennstoffzufuhr aus und die Flamme erlischt.
Durch den weiterlaufenden Ge- bläsemotor 4 wird das Heizgerät abgekühlt, wodurch der Ohmsche Widerstand des Heissleiters 10 ansteigt, was zum Abfallen des Relais AR führt. Damit wird über den Relaiskontakt ARl die Glühkerze 7 und die Starthilfe 8 wieder zugeschaltet, was das Aufleuchten der Anzeigeleuchte 3 zur Folge hat. Beide Anzeigeleuchten 2 und 3 sind in Tätigkeit und das Gerät muss von Hand zugeschaltet werden.
Wie aus dem Anschlussplan für eine halbautomatische Steuereinrichtung gemäss Fig. 4 ersichtlich, ist eine Steckverbindung V an der Schaltertafel D vorgesehen, auf der der Paketschalter 1 a und die Anzei- leuchten 2 und 3 montiert sind. Ein Verbindungskabel Va führt zu einer Steckverbindung VI an einem Gehäuse F, welches den Temperatursteuerkreis A sowie das Relais AR enthält.
Von der Steckverbindung Il führt ein Verbindungskabel VIa über die Steckverbindungen VII und VIII zu den einzelnen Schaltteilen des Heizgerätes. Die Steckverbindungen VII und VIII sind ausserdem über ein weiteres Verbindungskabel VIIIa mit der Steckverbindung I .an der Schaltertafel D zusammengeschaltet. Die Schaltteile-Einheiten des Heiz- gerätes sind in der bereits zu Fig. 3 gegebenen Beschreibung erläutert worden.
Sie entsprechen sowohl im Aufbau als auch in der Gestaltung der elektrischen Anschlüsse über die einzelnen Steckverbindungen vollständig dem Aufbau für die vollautomatische Steuereinrichtung. Es ist daher ohne weiteres möglich, für ein und dasselbe Heizgerät sowohl die vollautomatische als auch die halbautomatische Steuereinrichtung vorzusehen.
Das in Fig. 5 dargestellte Heizgerät lässt dessen einzelne Baugruppen erkennen, welche mit den zugehörigen elektrischen Steueraggregaten ausgerüstet sind. Das Gebläseteil 13 ist mit dem Gebläsemotor 4 und dem Vorwiderstand 11 versehen, beiderseits des Ge- bläsemotors 4 sind auf der verlängerten Motorwelle ein Axialgebläse 23 für die Frischluftförderung und ein mehrstufiges Radialgebläse 24 für die Drucklufterzeu- gung und für die Verbrennungsluft angeordnet.
Das Radialgebläse 24 ist dem benachbarten Brennerteil 14 zugekehrt und befindet sich innerhalb einer Druckkammer 21. Aus dieser Druckkammer 21 gelangt ein Druckluftstrom über das Magnetventil 6 in den Schwimmerregler 9, von dem aus der Brennstoff durch die Brennerdüse 25 der Brennkammer 22 zugeführt wird. Am Magnetventil 6 ist zusätzlich die Magnet- und Ventilanordnung für die Starthilfe 8 vorgesehen, welche elektrisch mit der Glühkerze 7 zusammengeschaltet ist. Dadurch steht die Starthilfe so lange unter Strom, als die Glühkerze 7 mit Strom beaufschlagt wird. Diese Starthilfe wird in ihren Einzelheiten in den Erläuterungen zu Fig. 6 ausführlich beschrieben.
Am Gebläseteil 13 ist eine flexible Steckerkupplung 16 vorgesehen, die an den Gebläsemotor 4 und den Vorwiderstand 11 angeschlossen ist. Diese Steckerkupp- lung 16 gestattet ein einfaches Lösen der elektrischen Verbindungen des Gebläsemotors 4 aus dem Netz der Steuerautomatik, wenn das Gebläseteil 13 mechanisch vom Heizgerät abgetrennt wird. In gleicher Weise ist eine flexible Steckerkupplung 17 am Brennerteil 14 vorgesehen, das ausserdem noch eine Anschlussklemm-
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leiste 20 für die Aufnahme der Verbindungskabel 18, 19 von Heissleiter 10 und Schmelzsicherung 12 am Wärmetauscher 15 bzw.
Brennstoffpumpe 5 besitzt.
In Fig. 6 ist das Magnetventil 6 zusammen mit der Starthilfe 8 im Schnitt dargestellt. Der Aufbau des Magnetventils 6 sieht einen Luftanschluss 26 an die Druckkammer 21 vor, der in einem Hohlraum 27 um einen Ventilteller 28 endet. Dieser Ventilteller 28 verschliesst eine Luftleitung 29, die nach dem Schwimmerregler 9 führt. Innerhalb des Magnetventils 6 schliesst an diese Luftleitung 29 eine Bohrung 30 an, deren Querschnitt durch eine Regulierschraube 31 mehr oder weniger verengt wird, um die Menge der aus dem Druckluftstrom für den Schwimmerregler 9 nach aussen abgezweigten Luft zu variieren.
Diese Abblaseinrichtung wird durch die Starthilfe 8 zeitweilig verschlossen, wozu vor der Austrittsöffnung der Bohrung 30 eine Verschlussklappe 32 angeordnet ist. Diese Verschlussklappe 32 unterliegt der Wirkung eines Magnetspulen-Tauchanker- systems 33, welches bei Strombeaufschlagung anzieht und mit der Verschlussklappe 32 die Austrittsöffnung der Bohrung 30 sperrt. Damit wird der volle Druckluftstrom in den Schwimmerregler 9 geleitet, der verstärkt den Brennstoff der Brennkammer 22 zuführt und dadurch die Zündfähigkeit des Brennstoff-Luftgemisches verbessert.
Der Aufbau des elektronischen Teiles der Steuerautomatik sieht, wie bereits erwähnt, Steuereinheiten vor, die als Temperatursteuerkreis A, Zeitsteuerkreis 2 min. B, Zeitsteuerkreis 30 sek. C in der vollautomatischen Anlage Verwendung finden (Fig. 1), während für die halbautomatische Anlage (Fig. 3) lediglich der Temperatursteuerkreis A vorgesehen ist. Es wird nachstehend anhand der Fig. 1 der Stromlaufplan der genannten drei Steuereinheiten beschrieben sowie deren Funktionsweise erläutert.
Der Temperatursteuerkreis A ist sowohl in der Anordnung nach Fig. 1 als auch nach Fig. 3 verwendbar und er besteht aus einem Trigger mit zwei Transistoren T.1, T;;. Die Spule des Relais AR bildet den Kollektorwiderstand des zweiten Transistors T,;. Es ist ferner ein konstanter Spannungsteiler R7, R$ und ein variabler Spannungsteiler, bestehend aus einem Drehwiderstand Rq und einem temperaturabhängigen Widerstand 10 vorgesehen, wobei letzterer sich an der Stelle befindet, an der die Temperatur überwacht werden soll.
Der Drehwiderstand Rg dient zum Ausgleichen der Toleranzen der Bauelemente, der Schaltung und des temperaturabhängigen Widerstandes 10. Die Spannung an der Basis des ersten Transistors T.1 wird von dem temperaturabhängigen Widerstand 10 bestimmt.
Die Wirkungsweise des Temperatursteuerkreises A ist folgende: Ist die Basisspannung am ersten Transistor T1 grösser als die Emitterspannung, welche durch den Stromfluss des ersten Transistors T4 hervorgerufen wird, so ist dieser Transistor leitend und der zweite Transistor T;; gesperrt. Das Relais AR ist abgefallen. Dies ist der Fall, wenn die Temperatur am temperaturabhängigen Widerstand 10 kleiner als etwa 40 C ist.
Steigt die Temperatur auf etwa 50 C an, so sinkt der Widerstand 10, die Spannung an der Basis des ersten Transistors T.1 wird kleiner, die Kollektorspannung am ersten Transistor T:1 steigt an, ebenfalls die Basisspannung am zweiten Transistor T:, und die Emitterspannung an beiden Transistoren sinkt. Durch diesen Effekt steigt ab einem gewissen Punkt die Basis-Emitterspannung des zweiten Transistors T5 schlagartig an, d. h. der zweite Transistor wird sprunghaft durchgesteuert und das Relais AR zieht schlagartig an.
Sink die Temperatur, so steigt der Widerstand 10 an und es wird bei etwa 40 C der umgekehrte Fall erreicht, d. h. der zweite Transistor T5 wird schlagartig gesperrt und das Relais AR fällt ebenfalls schlagartig ab. Um Störimpulse auf die Transistoren beim Umschaltprozess infolge der Induktivität der Spule zu vermeiden, wird parallel zur Erregerspule des Relais AR eine Diode D., in Sperrichtung geschaltet.
Die Zeitsteuerkreise B; C bestehen aus einem Span- nungsteiler R1, R2, R:, zum Einstellen der Spannung für das Verzögerungsglied, bestehend aus einer RC-Kom- bination R.1, Cl, C2, C3, einem transistorisierten Trigger, bestehend aus zwei Transistoren TI, T:2 und einer nachfolgenden transistorisierten Verstärkerstufe, in welcher sich am Kollektor des Transistors T3 ein elektromechanisches Relais BR; CR befindet.
Die beiden Zeitsteuerkreise B, C unterscheiden sich nur durch die eingestellte Verzögerungszeit, die entweder durch den Widerstand R, oder durch den Kondensator C3 der RC- Kombination oder durch die Spannung für das Verzögerungsglied verändert werden kann. In der Anordnung nach Fig. 1 erfolgt die unterschiedliche Verzögerungszeit durch verschiedene Kondensatoren Cl, Q, C3.
Die Wirkungsweise der Zeitsteuerkreise B, C ist folgende: Beim Einschalten der Steuerautomatik wird an die Zeitsteuerkreise B, C der Pluspol der Spannungsquelle angelegt, sofern die Frischlufttemperatur kleiner als 40 C ist. Der Minuspol ist ständig angeschlossen. Beim Anlegen der Spannung an die Zeitsteuerkreise ist am ersten Transistor T, des Triggers zwischen Basis und dem Pluspol die Spannung Null, da die dazu parallel geschalteten Kondensatoren Cl, C, bzw. Cl, C., C; im Einschaltmoment einen Kurzschluss herstellen und sich erst über den Widerstand R_1 der RC-Kombination aufladen müssen.
Damit ist der erste Transistor T, gesperrt. An der Basis des zweiten Transistors T2 liegt somit eine negative Spannung, die den zweiten Transistor T_, durchsteuert. Die Basis des Transistors T3 der Verstärkerstufe ist über eine Zenerdiode Dl am Kollektor des zweiten Transistors T., des Triggers angeschlossen. An dem Kollektor des zweiten Transistors T2 liegt nur die Spannung, welche über dem Emitter- widerstand der Triggerstufe abfällt.
Die Durchbruchspannung der Zenerdiode Dl ist jedoch höher als diese Emitterspannung. Dadurch wird der Transistor T3 der Verstärkerstufe gesperrt. Das Relais BR bzw. CR bleibt abgefallen. Wird nun an den Kondensatoren Cl, C2 bzw. Cl, C_, C3 der RC-Kombination die Spannung überschritten, welche am Emitter des ersten Transistors T, des Triggers anliegt, hervorgerufen durch den Strom des zweiten Transistors T" so wird der erste Transistor T, leitend.
Damit sinkt die Spannung am Kollektor des ersten Transistors T, und somit die Spannung zwischen Basis und Emitter des zweiten Transistors T.,. Das Absinken der Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des zweiten Transistors T, wird noch dadurch unterstützt, dass die Emitterspannung des zweiten Transistors T, ansteigt, hervorgerufen durch den zusätzlichen Strom des ersten Transistors T1, welcher ebenfalls durch den gemeinsamen Emitterwiderstand fliesst.
Dieser Prozess geht so weit, dass der zweite Transistor T., des Triggers schlagartig gesperrt wird und am Kollektor des zweiten Transistors T.2 die Spannung sprungartig an-
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steigt. Die Durchbruchspannung der Zenerdiode wird somit überschritten und der Transistor T3 der Verstär- kerstufe durchgesteuert. Das Relais BR bzw. CR zieht schlagartig an.
Damit man nach dem Abschalten und nachfolgendem Wiedereinschalten der Steuerung wieder die gleiche Verzögerungszeit erhält, werden die aufgeladenen Kondensatoren Cl, C2, G über einen niederohmigen Widerstand R,; durch einen Kontakt CR3, BR3 des Relais CR, BR, entladen. Dadurch würde aber wieder der Zustand eintreten, welcher beim Anlegen der Spannung an den Zeitsteuerkreisen vorhanden war, dass der Transistor T.der Verstärkerstufe stromlos wird und die Relais BR, CR abfallen.
Dies wird verhindert durch einen Selbsthaltekontakt CR2, BR2. Damit bei in Serie Ii.2rg;stellten Steuereinheiten annähernd die gleichen Zeitwerte erreicht werden, wird die Spannung für das Verzögerungsglied über den Spannungsteiler R1, R., R3 einstellbar gestaltet. Es werden damit Bauelementetole- ranzen ausgeglichen.
Um die Anzeigezeit des Relais AR des Temperaturkreises A zu überbrücken, muss das Relais des 30-sek.- Zeitsteuerkreises:> C dementsprechend später abfallen. Dies wird erreicht durch die Parallelschaltung eines Kondensators 23 zum Relais CR. Damit der Transistor T,.; strommässig nicht kurzzeitig überlastet wird, muss in Reihe zu dieser Parallelschaltung ein Widerstand R6 geschaltet werden. Es wird durch diese Massnahmen erreicht, dass der Stromkreis für den Lüftermotor 4 nicht unterbrochen wird.
Die beschriebene elektrische Steuerautomatik dient somit zur Inbetriebnahme und LTberwachung des Brenn- vorganges von Benzin- und ölheizgeräten, und sie ist entweder als vollautomatische oder halbautomatische Steuerung ausgebildet. Im wesentlichen bestehen ihre Aufgaben darin, dass bei Inbetriebnahme des Heizge- rätes zur Einleitung des Verbrennungsvorganges eine Glühkerze über einen Zeitabschnitt vorglüht , bevor das Verbrennungsluftgebläse eingeschaltet wird und das Magnetventil die Druckluft nach dem Schwimmerregler freigibt.
Es erwies sich ferner für die Inbetriebnahme der Geräte mit Druckluftzerstäubung als förderlich, das Einsetzen der Verbrennung durch eine sogenannte Starthilfe zu verbessern und diese ebenfalls durch die Steuerautomatik auszulösen. Mit dem Einschalten der Glüh- kerze wird durch die Steuerautomatik ein weiterer Zeitabschnitt festgelegt, in welchem sich der ordnungsgemässe Betrieb des Heizgerätes einstellen soll und der diezbezüglich eine Kontrollfunktion ausübt. Bei nicht erfolgter Zündung bzw. bei nicht einsetzender Verbrennung oder bei einer sonstigen Betriebsstörung im Anlaufstadium, z.
B. durch Überhitzung, wird das Heiz- gerät nach diesem Zeitabschnitt durch die Steuerautomatik vollständig ausser Betrieb gesetzt. Eine weitere Aufgabe der Steuerautomatik besteht darin, sowohl den eigentlichen Brennbetrieb des Heizgerätes zu überwachen und gegebenenfalls notwendige Abschalthandlun- gen durchzuführen, als auch entsprechende optische und .akustische Signale auszulösen, um das Betriebsverhalten des Gerätes anzuzeigen.
Diese Sicherungen sollen eine sonst mögliche Gefährdung der Umgebung abwenden und verhindern, dass durch Fehlbedienung oder Funktionsstörung am Gerät selbst ein Schaden entsteht oder Brennstoff und elektrische Energie nutzlos verbraucht wird.
Nach dem Abschalten des Gerätes soll ebenfalls aus Sicherheitsgründen ein Nachlauf des Gebläses eine Luftspülung in den Brennbereichen des Gerätes bewir- ken, um diese schneller abzukühlen und dort noch vorhandene Gasansammlungen .auszutreiben bzw. eine weitere Gasentwicklung zu verhindern. Auch diese Massnahme ist ein Teil des Betätigungszyklus der Steuerautomatik, die sich aus Zeit- und Temperatursteuerkrei- sen zusammensetzt, soweit es sich um eine Vollautomatik handelt oder die nur einen Temperatursteuerkreis aufweist und für einen Teil der Schalthandlungen die Handbetätigung vorsieht.
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Electrical control device for gasoline and oil heating devices with compressed air atomization of the fuel The invention relates to an electrical control device for gasoline and oil heating devices with compressed air atomization of the fuel.
The known designs of an electrical automatic control system have the disadvantage that when bimetal switches and temperature-dependent semiconductors are used in direct coupling with electromechanical relays, the reliability of their function is impaired by electrical voltage fluctuations. The inevitable creeping contact triggering of the bimetal switches or the gradual achievement of a target value in semiconductors causes a large spread of the response times in the various switching processes. When using such devices z.
For example, vibrations occurring during vehicle operation cause unsafe contact to the switching points of the relays and the battery voltage, which is reduced in winter operation, also has a negative effect on the reliability of the switching functions. Another factor is the unreliability of the previously used timing circuits, which consist of a heating resistor and a semiconductor and are highly voltage-dependent, as well as being influenced by the ambient temperature and the state of aging.
Another disadvantage of the previously known automatic control systems is that they do not allow the systematic partial checking of the individual switching elements and assemblies of the heater in order to be able to identify and remedy a malfunction more quickly. The compact design of the heaters and the permanently installed wiring on them for the connection of the heater units belonging to the automatic control system do not allow them to be checked independently of one another.
This fact is of particular importance in connection with the present heater type, which requires additional electrical installations for starting assistance and compressed air solenoid valve control and thus has an extensive electrical network. It has already been proposed to take appropriate precautions for a simple and easy separation of the individual assembly parts from one another and also to include the electrical connections in these. However, the way proposed in this context of lengthening the connecting lines between the units so that they can be brought into a certain distance from one another is not to be regarded as a useful solution.
The purpose of the invention is to eliminate the defects mentioned and to meet the requirement of creating a reliable, clear and easily verifiable control device for devices of the type mentioned above.
The object of the invention is to stabilize the automatic control system in terms of its switching behavior by using improved time and temperature control circuits, to allow the relays to make contact safely and suddenly, and to design the electrical installation for the individual control and heating units so that each unit can be checked for itself and independently of others. It is a further object of the invention to produce a certain standardization of the electrical connection system of the heater and the automatic control system,
in order to be able to equip with fully automatic and semi-automatic control equipment.
The electrical control device according to the invention for petrol and oil heaters with compressed air atomization of the fuel, which is designed as a fully automatic or semi-automatic control device and causes a glow plug to preheat a glow plug when the heater is started up for a period of time after which a combustion air fan is switched on and a solenoid valve supplies the compressed air to a float regulator releases in such a way that by a jump start during
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When the heater is started up, the fuel is pumped with excess,
While a temperature control circuit automatically switches off the glow plug and, after a false start or overheating, also switches the combustion process off and on again, it is characterized in that electronic control units with a transistorized trigger switching arrangement in conjunction with mechanical relays are provided for the control circuits, one of which Contact group for discharging the RC timing elements is assigned to the time control circuits and another contact group is assigned to the switching processes of the time control circuits in relation to the temperature control circuit or the control units of the heater.
According to one embodiment of the invention, the fully automatic control device provides a package switch with four switch contact groups and four switch positions, of which switch position 0 ensures the operational readiness of the fan motor, which is switched on and off by the temperature control circuit via relays for the after-run flushing process of the burner areas.
With switch position 1, the glow plug and the starting aid, the solenoid valve, the fuel pump and the 2-min. -Time control circuit for the operational control and the 30 sec. -Time control circuit for the subsequent connection of the fan motor switched on, with a fuse in the circuit of the solenoid valve and the fuel pump and this with a 2-min. -Time control circuit actuated relay contact is in series. With switch position 1/2 a series resistor is switched into the fan motor circuit and with L only the fan motor is energized.
According to another embodiment of the invention, the semi-automatic control device provides a package switch with five switch contact groups and five switch positions, of which switch position 0 ensures the operational readiness of the fan motor, which is switched on and off by the temperature control circuit via relays for the after-run flushing process in the burner area - is switched.
With switch position G the glow plug along with starting aid, solenoid valve and fuel pump is switched on, with switch position l the blower motor, while the glow plug and starting aid are switched off by the temperature control circuit. With switch position 1! 2, the series resistor is switched into the fan motor circuit and with L only the fan motor is energized.
According to another embodiment of the invention, the control device for the heater provides that its detachable assemblies fan part, burner part, heat exchanger and diaphragm pump have independent control units, such that the motor and Vorwiders.tand form one unit in the fan part and that the solenoid valve and the starting aid with glow plug in the burner part is another unit or the heat conductor and the fuse on the heat exchanger are also one unit.
The control units for the fan and burner part have their own connections opposite the control device, while the connections for the heat exchanger unit as well as for the fuel pump are detachably connected to the connection of the burner part unit.
In a fully automatic control device, the temperature control circuit with the two time control circuits, or in a semi-automatic control device, the temperature control circuit can advantageously be designed as an independent component in which the mechanical relays are included, this component having plug connections both after the heater and after the package switch.
The invention will be explained below on the electrical automatic control system of a heating device with compressed air atomization of the fuel, as is used for heating the cabs of motor vehicles and cranes.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings, namely: FIG. 1 a circuit diagram for a fully automatic control device, FIG. 2 a connection diagram, FIG. 3 a circuit diagram for a semi-automatic control device, FIG. 4 a connection diagram, FIG. 5 the assemblies a heater with the associated electrical control units, Fig. 6 solenoid valve and starting aid for the heater. A package switch 1 (Fig. 1 and 2) and the two indicator lights 2 (green) and 3 (orange) are attached to a control panel D, which is mounted in the vehicle within reach of the driver.
The package switch 1 is made up of four contact groups S1, S2, S3, S4, which engage in switch positions 0 (off), 1 (full heating output), 1/2 (half heating output), L (ventilation). In switch position 0, the system is de-energized, only switch contact S3 is closed. This switch contact S3 ensures the readiness of a fan motor 4 and a temperature control circuit A to maintain the fan operation of the fan motor 4 via a relay contact AR2 until the heater has cooled down and the temperature of the fresh air supplied is still around 40 C.
If the package switch 1 is switched from 0 to 1, the switch contacts S2 and S3 are closed. Via a relay contact BR1 of a time control circuit B, which is based on a 2-min. -Switching time is set, a fuel pump 5 and a solenoid valve 6 are connected to the voltage. A relay contact AR1 of the temperature control circuit A is connected to the relay contact BR1 in the power line after a glow plug and after a 30-second. -Time control circuit C. Indicator light 3 is also located in this power line.
With the aforementioned relay contact BR1 and the switch contact S2, the relay contact AR3 of the temperature control circuit A is arranged in the power line after the time control circuit B. The correct functioning of the glow plug 7 is checked by the lighting up of the indicator light 3. Parallel to the glow plug 7 is the magnet coil of a starting aid 8, which disables the compressed air regulation after the float regulator 9 (Fig. 5) for the time it is exposed to the glow plug current and thereby directs the full flow of compressed air into the float regulator to increase fuel delivery after the combustion chamber 22 to achieve.
After the package switch 1 has been switched on for 30 seconds, the time control circuit C and the downstream relay CR with the relay contact CR1, which switches on the fan motor 4, become effective. The control of the correct functioning of the start of the fan motor 4 exercises the indicator light 2.
When the fan motor 4 starts up, the fuel is pressed from the float regulator 9 into the combustion chamber 22, there by the combustion air blown in
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atomized and ignited by the glowing spiral of the glow plug 7. The burning process of the heater is initiated and the fresh air supplied is heated.
If the fresh air flow is heated to a temperature of about 50 C, the ohmic resistance of a heat conductor 10 has dropped so far that the downstream temperature control circuit A suddenly activates the associated relay AR, which via the relay contacts AR 1, the glow plug 7 and starting aid 8, switches off the time control circuit C and the time control circuit B via the relay contact AR3. This switching action of the automatic control system is made visually visible by the indicator light 3 going out.
The relay CR has a capacitor 23 as a drop-out delay so that after switching off the time control circuit C, the power supply to the fan motor 4 and to the temperature control circuit A is not interrupted via the relay contact CR1 before the relay contact AR2 is closed.
If the switch position 1/2 on the package switch 1 is selected, the switch contact S3 is opened, the switch contacts S2 and S4 are closed and a series resistor 11 is switched on in the circuit of the fan motor 4, which reduces the motor speed. This reduces both the fresh air supply and the combustion air, and the pressure in the float regulator 9 and the fuel supply are reduced.
To shut down the heater, the package switch 1 is turned back to switch position 0. This opens switch contact S2, closes switch contact S3, and switches off fuel pump 5 and solenoid valve 6. The latter blocks the supply of compressed air after the float regulator 9 and thereby interrupts the fuel supply to the combustion chamber 22, and the combustion is immediately interrupted. The power supply to the fan motor 4 and temperature control circuit A is still maintained via the relay contact AR2, so that the fan motor 4 continues to be supplied with power and is supplied with the fresh air or
Combustion air brings about cooling in the combustion areas of the heater. If the temperature of the fresh air falls below a lower limit of about 40 C, the ohmic resistance of the hot conductor 10 is increased so much that the temperature control circuit A responds and the relay AR drops out. When the relay contact AR2 is opened, the entire system is de-energized.
The position of the package switch 1 to L causes the simple ventilating process in the heater, this works as a ventilator. For this purpose, the switch contact S1 is closed, which establishes a direct connection between the fan motor 4 and the power supply and is separated from the other switch contact groups and from the electronic part. Only the indicator light 2 will signal the duration of ventilation.
If overheating occurs and the device reaches an impermissibly high temperature during heating operation, the fuse 12 is destroyed and the circuit to the fuel pump 5 and to the solenoid valve 6 is interrupted. This causes the burner flame in the heater to go out. As the fan motor 4 continues to run, the device is cooled down to such an extent that the ohmic resistance of the heat conductor 10 increases; the relay AR is de-energized via the temperature control circuit A. In this way, the initial state corresponding to the start of the heater is restored and a new start process is automatically initiated.
If there is no fuel supply, there is no new ignition and therefore the 2-min. -Time control circuit B still live. Accordingly, the relay BR will respond after a delay time of 2 minutes and the capacitors of the RC element in time control circuit B will be discharged via relay contact BR3. A self-holding circuit is closed via relay contact BR2. By opening the relay contact BR1, the power is supplied to the 30-sec. -Time control circuit C, to glow plug 7 and jump start 8, and to indicator light 3 interrupted.
The relay CR drops out and with the relay contact CRI interrupts the power supply to the fan motor 4, to the temperature control circuit A and to the indicator light 2. The entire system is off except for the 2 / -min. -Time control circuit B de-energized. After the cause of overheating has been eliminated and the fuse 12 has been replaced, the starting process is carried out manually from switch position 0.
As can be seen from the connection diagram according to FIG. 2, the entire system of the fully automatic control device is designed with two poles, without the usual ground line of a pole from the power source or for connecting the switching elements to one another. The negative pole is connected to ground.
Accordingly, the power line leads from the power source (not shown) to the plug connection I on the switch panel D on which the package switch 1 is mounted together with the indicator lights 2, 3. Via a connecting cable Ia, the plug connection I is connected to the plug connection II, which is located on a housing E, in which the temperature control circuit A, the 30-sec. -Time control circuit C and the 2-min. -Time control circuit B are housed. Furthermore, the relays AR, CR and BR belonging to the aforementioned control circuits are arranged in this housing E.
A connection cable IIa leads from the plug connection II to the heater and is connected there to the fan motor 4 and the series resistor 11 via a plug connection III. The same plug connection IV is provided for the solenoid valve 6, the starting aid 8 and the glow plug 7. The plug connections III and IV are also interconnected with the plug connection I on the switch panel D via a further connecting cable IVa.
Within this system of detachable connecting cables and self-contained control units, the flow of the individual power lines is provided in such a way that they lead via plug connections I and II to the electronic control circuits A, B and C as well as to the relays AR, BR and CR . The power lines reach the blower motor 4 or the glow plug 7 as well as the solenoid valve 6 and the starting aid B via the plug connection III and IV. A special connection is provided for the fuse 12 and the heat conductor 10, as well as for the fuel pump 5.
These measures cause the control units to be easily separated for the purpose of replacing and checking the individual electrical and electronic components. The separation of the group parts of the heater allows a control of the respectively associated electrical switching parts of the control units, so that any faults in the electrical equipment within the heater can be recognized immediately.
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A package switch 1a for the semi-automatic (Fig. 3 and 4) is mounted with the two indicator lights 2 and 3 on the control panel D.
This package switch la is composed of five switch contact groups St1, St2, St3, St4, St5, which are in five switch positions 0 (off), <G (preheating), 1 (full heating power), <,: 1/2,> (half Heating power), L (ventilation) click into place.
In the switch position 0 the system is de-energized, only the switch contact St3 is closed and thus ensures the readiness of the fan motor 4 to maintain the fan operation of the fan motor 4 via the temperature control circuit A or via the relay contact ARl until the heater has cooled down.
If the switch position is on G, the switch contacts St2 and St5 are closed, the switch contacts Stl, St3 and St4 are open. Voltage is applied to temperature control circuit A via switch contact St2, fuel pump 5 and solenoid valve 6 are connected via switch contact St5 and fuse 12, and glow plug 7 and starting aid 8 are connected via relay contact AR1. The lighting up of the indicator light 3 shows that the glow plug 7 is working properly. This switch position <<G is about 30 seconds. maintained.
If switch position 1 is selected, switch contacts St2, St3 and St5 are closed and switch contacts Stl and St4 are open. This switches on the fan motor, which is checked by the indicator light 2. When the fan motor 4 starts up, the fuel is fed to the combustion chamber 22, where it ignites at the glow plug 7 and initiates the combustion process. After the conveyed fresh air has been heated to about 50 ° C., the ohmic resistance of the hot conductor 10 has decreased so far that the temperature control circuit A suddenly picks up the relay AR.
The glow plug 7 and the starting aid 8 are thus switched off via the relay contact AR1, which leads to the indicator light 3 going out. The normal state of the heater is now set.
If the switch position 1/2 is selected, the switch contacts St2, St4, St5 are closed and the switch contacts Stl and St3 are open. By interposing the series resistor 11, the fan motor 4 runs at reduced speed and the heater at half power.
If the package switch la is switched from 1 or <A / 2 back to 0 via G, the switch contacts Stl, St2, St4 and St5 open. This switches off the fuel pump 5 and the solenoid valve 6 and the combustion in the heater is interrupted. The power supply to the fan motor 4 and temperature control circuit A is maintained on the one hand via the switch contact St3 and on the other hand via the relay contact AR1 until the fresh air temperature is only about 40 ° C.
This increases the ohmic resistance of the heat conductor 10 to such an extent that the relay AR drops out and the relay contact AR1 opens, which leads to the indicator light 2 going out. The fan motor 4 comes to a standstill and the entire system is de-energized.
If the package switch la is set to L, only the switch contact Stl is closed, the switch contacts St2, St3, St4 and St5 are open. The blower motor runs at full speed and the heater acts as a fan. The indicator light 2 shows this operating status. If overheating occurs and the device reaches an impermissibly high temperature during operation, the fuse 12 is destroyed and the circuit to the fuel pump 5 and solenoid valve 6 is interrupted. This cuts out the fuel supply and the flame goes out.
As the fan motor 4 continues to run, the heater is cooled, as a result of which the ohmic resistance of the hot conductor 10 increases, which leads to the relay AR dropping out. The glow plug 7 and the starting aid 8 are thus switched on again via the relay contact AR1, which results in the indicator light 3 lighting up. Both indicator lights 2 and 3 are active and the device must be switched on manually.
As can be seen from the connection diagram for a semi-automatic control device according to FIG. 4, a plug connection V is provided on the switch panel D, on which the package switch 1a and the indicator lights 2 and 3 are mounted. A connection cable Va leads to a plug connection VI on a housing F, which contains the temperature control circuit A and the relay AR.
A connection cable VIa leads from the plug connection II via the plug connections VII and VIII to the individual switching parts of the heater. The plug connections VII and VIII are also interconnected with the plug connection I on the switch panel D via a further connecting cable VIIIa. The switching part units of the heater have been explained in the description already given for FIG.
Both in terms of their structure and the design of the electrical connections via the individual plug connections, they completely correspond to the structure for the fully automatic control device. It is therefore easily possible to provide both the fully automatic and the semi-automatic control device for one and the same heater.
The heater shown in FIG. 5 reveals its individual assemblies, which are equipped with the associated electrical control units. The fan part 13 is provided with the fan motor 4 and the series resistor 11, on both sides of the fan motor 4 an axial fan 23 for the supply of fresh air and a multi-stage radial fan 24 for the compressed air generation and for the combustion air are arranged on the extended motor shaft.
The radial fan 24 faces the adjacent burner part 14 and is located inside a pressure chamber 21. From this pressure chamber 21, a compressed air flow passes through the solenoid valve 6 into the float regulator 9, from which the fuel is fed through the burner nozzle 25 to the combustion chamber 22. The magnet and valve arrangement for the starting aid 8, which is electrically connected to the glow plug 7, is also provided on the solenoid valve 6. As a result, the starting aid is energized as long as the glow plug 7 is energized. This starting aid is described in detail in the explanations relating to FIG. 6.
A flexible plug coupling 16 is provided on the fan part 13 and is connected to the fan motor 4 and the series resistor 11. This plug coupling 16 allows the electrical connections of the fan motor 4 to be easily released from the network of the automatic control system when the fan part 13 is mechanically separated from the heater. In the same way, a flexible plug coupling 17 is provided on the burner part 14, which also has a connection terminal
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Bar 20 for receiving the connecting cables 18, 19 from the heat conductor 10 and fuse 12 on the heat exchanger 15 or
Fuel pump 5 has.
In Fig. 6, the solenoid valve 6 is shown together with the starting aid 8 in section. The construction of the solenoid valve 6 provides an air connection 26 to the pressure chamber 21, which ends in a cavity 27 around a valve disk 28. This valve disk 28 closes an air line 29 which leads to the float regulator 9. Within the solenoid valve 6, this air line 29 is adjoined by a bore 30, the cross section of which is more or less narrowed by a regulating screw 31 in order to vary the amount of air branched out from the compressed air flow for the float regulator 9.
This blow-off device is temporarily closed by the starting aid 8, for which purpose a closure flap 32 is arranged in front of the outlet opening of the bore 30. This closing flap 32 is subject to the action of a solenoid plunger armature system 33, which attracts when a current is applied and, with the closing flap 32, blocks the outlet opening of the bore 30. In this way, the full flow of compressed air is directed into the float regulator 9, which feeds the fuel to the combustion chamber 22 more intensely and thereby improves the ignitability of the fuel-air mixture.
The structure of the electronic part of the automatic control system provides, as already mentioned, control units, which as temperature control circuit A, time control circuit 2 min. B, time control circuit 30 sec. C are used in the fully automatic system (Fig. 1), while only the temperature control circuit A is provided for the semi-automatic system (Fig. 3). The circuit diagram of the three control units mentioned is described below with reference to FIG. 1 and their mode of operation is explained.
The temperature control circuit A can be used both in the arrangement according to FIG. 1 and according to FIG. 3 and it consists of a trigger with two transistors T.1, T ;;. The coil of the relay AR forms the collector resistance of the second transistor T,;. There is also a constant voltage divider R7, R $ and a variable voltage divider, consisting of a rotary resistor Rq and a temperature-dependent resistor 10, the latter being at the point where the temperature is to be monitored.
The rotary resistor Rg serves to compensate for the tolerances of the components, the circuit and the temperature-dependent resistor 10. The voltage at the base of the first transistor T.1 is determined by the temperature-dependent resistor 10.
The operation of the temperature control circuit A is as follows: If the base voltage at the first transistor T1 is greater than the emitter voltage, which is caused by the current flow of the first transistor T4, this transistor is conductive and the second transistor T ;; blocked. The relay AR has dropped out. This is the case when the temperature at the temperature-dependent resistor 10 is less than approximately 40.degree.
If the temperature rises to about 50 C, the resistor 10 falls, the voltage at the base of the first transistor T.1 becomes smaller, the collector voltage at the first transistor T: 1 rises, as does the base voltage at the second transistor T :, and the emitter voltage on both transistors drops. As a result of this effect, the base-emitter voltage of the second transistor T5 rises suddenly from a certain point, i. H. the second transistor is activated by leaps and bounds and the relay AR suddenly picks up.
If the temperature drops, the resistance 10 rises and the reverse case is reached at around 40 ° C., i.e. H. the second transistor T5 is suddenly blocked and the relay AR also drops suddenly. In order to avoid interference pulses on the transistors during the switching process as a result of the inductance of the coil, a diode D. is switched in the reverse direction parallel to the excitation coil of the relay AR.
The timing circuits B; C consist of a voltage divider R1, R2, R :, for setting the voltage for the delay element, consisting of an RC combination R.1, Cl, C2, C3, a transistorized trigger consisting of two transistors TI, T: 2 and a subsequent transistorized amplifier stage in which there is an electromechanical relay BR at the collector of transistor T3; CR is located.
The two timing control circuits B, C differ only in the set delay time, which can be changed either by the resistor R or by the capacitor C3 of the RC combination or by the voltage for the delay element. In the arrangement according to FIG. 1, the different delay times take place through different capacitors C1, Q, C3.
The function of the time control circuits B, C is as follows: When the automatic control system is switched on, the positive pole of the voltage source is applied to the time control circuits B, C if the fresh air temperature is less than 40 C. The negative pole is always connected. When the voltage is applied to the timing control circuit, the voltage at the first transistor T, the trigger, between the base and the positive pole is zero, since the capacitors Cl, C, or Cl, C., C; Create a short circuit at the moment of switch-on and first have to charge via the resistor R_1 of the RC combination.
The first transistor T 1 is thus blocked. There is thus a negative voltage at the base of the second transistor T2, which turns on the second transistor T_. The base of the transistor T3 of the amplifier stage is connected via a Zener diode Dl to the collector of the second transistor T., of the trigger. The only voltage applied to the collector of the second transistor T2 is that which drops across the emitter resistance of the trigger stage.
However, the breakdown voltage of the Zener diode Dl is higher than this emitter voltage. As a result, the transistor T3 of the amplifier stage is blocked. The relay BR or CR remains released. If the voltage at the capacitors Cl, C2 or Cl, C_, C3 of the RC combination is exceeded, which is applied to the emitter of the first transistor T, of the trigger, caused by the current of the second transistor T ", the first transistor T , leading.
This decreases the voltage at the collector of the first transistor T, and thus the voltage between the base and emitter of the second transistor T.,. The lowering of the voltage between the base and the emitter of the second transistor T i is supported by the fact that the emitter voltage of the second transistor T i rises, caused by the additional current of the first transistor T1, which also flows through the common emitter resistor.
This process goes so far that the second transistor T., of the trigger is suddenly blocked and the voltage suddenly increases at the collector of the second transistor T.2.
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increases. The breakdown voltage of the Zener diode is thus exceeded and the transistor T3 of the amplifier stage is turned on. The relay BR or CR picks up suddenly.
So that the same delay time is obtained again after the control is switched off and then switched on again, the charged capacitors C1, C2, G are switched via a low-resistance resistor R ,; through a contact CR3, BR3 of the relay CR, BR, discharged. As a result, however, the state would occur again which was present when the voltage was applied to the timing circuits, that the transistor T. of the amplifier stage would be de-energized and the relays BR, CR would drop out.
This is prevented by a self-holding contact CR2, BR2. So that approximately the same time values are achieved with control units connected in series Ii.2rg ;, the voltage for the delay element is made adjustable via the voltage divider R1, R., R3. This compensates for component tolerances.
In order to bridge the display time of the relay AR of the temperature circuit A, the relay of the 30-second time control circuit:> C must drop out later accordingly. This is achieved by connecting a capacitor 23 in parallel to the relay CR. So that the transistor T,.; is not briefly overloaded in terms of current, a resistor R6 must be connected in series with this parallel connection. It is achieved by these measures that the circuit for the fan motor 4 is not interrupted.
The described electrical automatic control system is used to start up and monitor the burning process of gasoline and oil heating devices, and it is designed either as a fully automatic or semi-automatic control. Essentially, their tasks are that when the heater is started up to initiate the combustion process, a glow plug preheats for a period of time before the combustion air fan is switched on and the solenoid valve releases the compressed air downstream of the float regulator.
It also proved to be beneficial for the commissioning of the devices with compressed air atomization to improve the onset of combustion by means of a so-called start-up aid and also to trigger this through the automatic control system. When the glow plug is switched on, the automatic control system defines a further time segment in which the correct operation of the heater is to take place and which has a control function in this regard. If ignition has not taken place or if combustion has not started or if there is another malfunction in the start-up stage, e.g.
B. by overheating, the heater is completely shut down by the automatic control after this period of time. Another task of the automatic control system is to monitor the actual burning operation of the heater and, if necessary, to carry out any necessary shutdown actions, and to trigger appropriate optical and acoustic signals in order to display the operating behavior of the device.
These fuses are intended to prevent any other possible danger to the environment and prevent damage to the device itself or fuel and electrical energy from being wasted due to incorrect operation or malfunction.
After the device has been switched off, for safety reasons, an after-run of the fan should cause air to be flushed in the combustion areas of the device in order to cool them down more quickly and to expel any gas accumulations there or to prevent further gas development. This measure is also part of the operating cycle of the automatic control system, which is composed of time and temperature control circuits, provided that it is fully automatic or has only one temperature control circuit and provides manual operation for some of the switching operations.