CH615497A5

CH615497A5 - Control and monitoring device for an oil or gas burner

Info

Publication number: CH615497A5
Application number: CH1540676A
Authority: CH
Inventors: Leif Borge Tandrup; Flemming Madsen
Original assignee: Danfoss As
Priority date: 1975-12-20
Filing date: 1976-12-08
Publication date: 1980-01-31
Also published as: FR2335796B1; JPS5816090B2; DE2557691A1; JPS5280525A; FR2335796A1; IT1072228B; DK565276A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuer- und Überwachungsgerät für einen Öl- oder Gasbrenner, mit einem in einen Flammenwächterkreis einbezogenen Flammenrelais gg und einem thermischen, eine Vorzündperiode und eine Nachzündperiode bestimmenden Zeitrelais, deren Schalter zumindest ein Brennstoff-Förderorgan, eine Zündeinrichtung und die Heizwicklung des Zeitrelais mit Spannung versorgen, wobei der Flammenwächterkreis zumindest beim Einschalten gj des Geräts an die spannungsführende Leitung gelegt wird und ein Ansprechen des Flammenrelais vor dem Auftreten der Flamme ein Abschalten bewirkt.

Bei einem bekannten Gerät dieser Art ist der Schalter des Flammenrelais mit der einen Seite an die einen Thermostatschalter und einen Sicherheitsschalter aufweisende Zuleitung und mit der andern Seite an die Zündeinrichtung angeschlossen. Ein Umschalter des Zeitrelais verbindet einen Punkt zwischen dem Schalter des Zeitrelais und der Zündeinrichtung in der Ruhestellung mit der Heizwicklung des Zeitrelais und in der Arbeitsstellung mit der Magnetwicklung eines Motorrelais, das über einen Selbsthaltekontakt mit der Zuleitung verbindbar ist. Der Flammenwächterkreis ist zwar schon während der Vorzündperiode wirksam. Er hat aber nur eine normale, der Flamme angepasste Empfindlichkeit. Es ist aber häufig erstrebt, während der Vorzündperiode eine Überprüfung auf Falschlicht mit erhöhter Empfindlichkeit durchzuführen.

Bei einem anderen bekannten Flammenwächterkreis der transformatorisch mit derNetzwechselspannung gekoppelt ist, kann die Empfindlichkeit dadurch geändert werden, dass in dem den Fotowiderstand aufweisenden Spannungsteiler ein Parallelwiderstand aufgenommen ist, der mittels eines vom Brennstoffrelais betätigten Schalters abgeschaltet werden kann. Diese Anordnung ist störanfällig. Wenn der Schalter mechanisch hängen bleibt oder durch Verschmutzung keinen Kontakt herstellt, ergibt sich kein Zustand hoher Empfindlichkeit und der Brenner wird eingeschaltet, ohne dass die Überprüfung auf Falschlicht stattgefunden hat.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Spannungsverhältnisse an dem den Fotowiderstand aufweisenden Spannungsteiler zur Erhöhung der Empfindlichkeit dadurch zu ändern, dass die Netzwechselspannung nicht nur den normalen Anschlüssen, sondern über einen Schalter auch einem Zusatzanschluss zuführbar ist. Auch hierbei tritt das Problem auf, dass sich kein Zustand hoher Empfindlichkeit einstellt, falls der Schalter keinen Kontakt gibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuer-und Überwachungsgerät der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem die Prüfung auf Falschlicht sichergestellt ist, ohne dass die Prüfung anderer Funktionen beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

dass der Flammenwächterkreis für eine höhere Empfindlichkeit ausgelegt ist und erst durch Anlegen einer Spannung an einen Zusatzanschluss eine der Flamme angepasste geringere Empfindlichkeit annimmt und dass dieser Zusatzanschluss mit der zum Brennstoff-Förderorgan führenden Leitung verbunden ist.

Bei dieser Anordnung hat der Flammenwächterkreis im Normalzustand eine hohe Empfindlichkeit. Nach dem Einschalten muss daher eine Prüfung auf Falschlicht erfolgen. Das Umschalten auf die normale Empfindlichkeit erfolgt über denselben Schalter, der auch das Brennstoff-Förderorgan an Spannung legt. Sollte dieser Schalter keinen Kontakt geben, wird zwar die Empfindlichkeit des Flammenwächter-kreises nicht reduziert; es erfolgt aber auch keine Brennstoff-Förderung. Das Gerät wird daher nach einer vorgegebenen Sicherheitszeit abgeschaltet. Wegen der Spannungssteuerung kann im Zweig des Zusatzanschlusses im Flammenwächterkreis auf jeden weiteren Schalter und die damit verbundenen Störmöglichkeiten verzichtet werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Schalter des Zeitrelais in seiner Arbeitsstellung von einer bei Vorhandensein der Flamme vom Anker des Flammenrelais zu betätigenden Sperre verriegelbar und sein Arbeitskontakt sowohl mit dem Brennstoff-Förderorgan, als auch dem Zusatzanschluss verbunden. Sofern der Schalter des Zeitrelais den Arbeitskontakt berührt und anschliessend das Flammenrelais angesprochen hat, wird der Schalter mechanisch verriegelt, so dass er, solange das Flammenrelais angezogen bleibt, sowohl

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das Brennstoff-Förderorgan als auch den Zusatzanschluss sicher mit Spannung versorgt.

Des weiteren ist es günstig, wenn die Heizwicklung des Zeitrelais auch einen Sicherheitsschalter betätigt und über einen Ruhekontakt des Schalters des Flammenrelais an der spannungsführenden Zuleitung liegt, wenn der Ruhekontakt des Schalters des Zeitrelais mit einem Arbeitskontakt des Schalters des Flammenrelais verbunden ist und wenn die Sperre des Flammenrelais den Schalter des Zeitrelais auch in dessen Ruhestellung zu verriegeln vermag. Wenn der Flammenwächterkreis in der Vorzündperiode auf Falschlicht anspricht, wird einerseits der Schalter des Zeitrelais in seiner Ruhestellung verriegelt und anderseits der Schalter des Flammenrelais mit diesem verbunden, so dass die Heizwicklung kontinuierlich an Spannung liegt, bis der Sicherheitsschalter betätigt wird.

Als Flammenwächterkreis, dessen Empfindlichkeit durch Anlegen einer Spannung an einen Zusatzanschluss herabgesetzt werden kann, kommen die verschiedensten Schaltungen in Betracht. Beispielsweise eignet sich hierfür eine Schaltung nach der deutschen Patentanmeldung P 24 48 098.6-13, wenn diese für hohe Empfindlichkeit ausgelegt ist und der Zweig mit dem die Empfindlichkeit herabsetzenden Zusatzanschluss so ausgelegt ist, dass beim Anlegen einer Spannung die normale Empfindlichkeit eintritt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist aber dafür gesorgt, dass der Flammenwächterkreis die Parallelschaltung einer ersten Zenerdiode mit der Reihenschaltung eines ersten Gleichrichters und eines ersten Kondensators und mit der Reihenschaltung einer zweiten Zenerdiode, eines zweiten Gleichrichters und eines zweiten Kondensators aufweist, welche Parallelschaltung einerseits am Null-Leiter und anderseits unter Vorschaltung von Impedanzen an einem mit der spannungsführenden Zuleitung verbundenen Anschluss liegt, wobei, bezogen auf diesen Anschluss, die erste Zenerdiode eine der zweiten Zenerdiode und den Gleichrichtern entgegengesetzte Durchlassrichtung hat, dass der Zusatzanschluss über eine Vorimpedanz mit einem Punkt zwischen zweiter Zenerdiode und zweitem Gleichrichter verbunden ist und dass der den Fotowiderstand aufweisende Spannungsteiler parallel zum zweiten Kondensator liegt. Wenn eine Netzwechselspannung lediglich an den erstgenannten Anschluss gelegt ist, wird der Spannungsteiler mit einer kleineren, durch die erste Zenerdiode bestimmten Gleichspannung gespeist, wodurch sich eine hohe Empfindlichkeit einstellt. Wenn dagegen die Wechselspannung auch am Zusatzanschluss liegt, wird der Spannungsteiler mit einer höheren Gleichspannung gespeist, die durch die Summe beider Zenerspannungen vorgegeben ist, wodurch sich ein Zustand geringer Empfindlichkeit einstellt.

Des weiteren kann eine die Flammenrelaiswicklung und einen zugehörigen Verstärker aufweisende Schaltung parallel zum ersten Kondensator liegen. Diese Schaltung wird daher immer mit der niedrigen Gleichspannung, die durch die erste Zenerdiode vorgegeben ist, versorgt, unabhängig davon, ob der Zusatzanschluss an Spannung liegt oder nicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt das Schaltbild eines erfindungsgemässen Steuer- und Überwachungsgeräts für einen Ölbrenner.

Das Gerät steuert einen Gebläsemotor M, ein Magnetventil MV für das Brennöl und einen Zündtransformator TT. Ferner ist ein Flammenwächterkreis mit einem Flammenrelais vorgesehen, das eine Magnetwicklung F aufweist und einen Schalter Fi steuert. Des weiteren ist ein thermisches Zeitrelais vorhanden, dessen Heizwicklung P einen ersten am Ende der Vorzündperiode betätigten Schalter Pi und einen am Ende der Sicherheitszeit betätigten Sicherheitsschalter P2 aufweist. Der Schalter Pi wird, wie es durch die Sperre FL

angedeutet ist, bei Erregung des Flammenrelais in derjenigen Stellung verriegelt, in der er sich gerade befindet.

Das Gerät wird an den Netzklemmen 1 und 2 mit einer Netzwechselspannung von beispielsweise 220 V betrieben. An die Netzklemme 1 ist eine spannungsführende Zuleitung 3 angeschlossen, in der ein das Gerät einschaltender Kesselthermostat KT und der Sicherheitsschalter P2 liegen. An die Klemme 2 ist ein Null-Leiter 4 angeschlossen. In einem Störungsfall schaltet der Sicherheitsschalter P2 von seinem Ruhekontakt a auf seinen Arbeitskontakt b, wodurch das Gerät abgeschaltet wird und statt dessen eine Anzeigelampe L über einen Widerstand Ri an Spannung liegt.

Der Flammenwächter FW hat einen mit der spannungsführenden Zuleitung 3 verbundenen Anschluss 5 und einen mit dem Null-Leiter verbundenen Anschluss 6. Zwischen diesen Anschlüssen liegt die Reihenschaltung aus einem Vorwiderstand R2 und einem Kondensator Ci sowie einer Parallelschaltung, die im ersten Zweig eine erste Zenerdiode Zi, im zweiten Zweig die Reihenschaltung eines ersten Gleichrichters Di und einen Kondensator C2 und im dritten Zweig die Reihenschaltung einer zweiten Zenerdiode Z2, eines zweiten Gleichrichters D2 und eines weiteren Kondensators C3 besitzt. Die Zenerdiode Zi hat eine Durchlassrichtung, welche der Zenerdiode Z2 und den Gleichrichtern Di und D2 entgegengesetzt ist. Parallel zum Kondensator Cs, also zwischen dem Punkt 7 und dem Null-Leiter 4, liegt ein einen Fotowiderstand LD aufweisender Spannungsteiler. Zwischen dem Anschlusspunkt 7 und dem Abgriff 8 befindet sich ein Widerstand R3. Zwischen dem Abgriff 8 und dem Null-Leiter 4 befindet sich die Parallelschaltung des Fotowiderstandes LD und eines Widerstandes R4. Parallel zum Kondensator C2, also zwischen einem Anschlusspunkt 9 und dem Null-Leiter 4 liegt ein zweiter Spannungsteiler, der aus den Widerständen R5 und Re besteht. Dessen Abgriff 10 ist mit dem Emitter eines Eingangstransistors Tri eines Verstärkers verbunden. Dessen Basis liegt am Abgriff 8 des erstgenannten Spannungsteilers und ist über eine Diode D3 mit dem Abgriff 10 verbunden. Sein Kollektor steht mit der Basis eines Ausgangstransistors Tr2 in Verbindung. Dessen Emitter ist über einen Emitterwiderstand R7 an den Null-Leiter 4 angeschlossen.

Sein Kollektor steht über die Parallelschaltung der Magnetwicklung F des Flammenrelais, eines Kondensators C4 und eines Gleichrichters D4 mit den Anschlusspunkten 9, sowie über einen Rückkopplungswiderstand Rs mit der Basis des Eingangstransistors Tri in Verbindung.

Ein Zusatzanschluss 11 steht über zwei parallelgeschaltete Vorwiderstände R9 und Rio mit einem Punkt 12 zwischen der zweiten Zenerdiode Z2 und der zweiten Diode D2 in Verbindung. Er ist fest mit der zum Brennstoff-Magnetventil MV führenden Leitung 13 verbunden.

Wenn eine Wechselspannung zwischen den Anschlüssen 5 und 6 liegt, lädt sich der Kondensator C2 auf einen durch die Zenerspannung der Zenerdiode Zi vorgegebenen Gleichspannungswert auf, z. B. auf 39 V. Auf diese Spannung lädt sich auch der andere Kondensator C3 auf. Die Reihenschaltung R3, R4, LD wird daher mit einer verhältnismässig kleinen Gleichspannung gespeist. Die Spannung am Abgriff 8 sinkt daher schon bei verhältnismässig schwacher Beleuchtung unter die Spannung des Abgriffs 10, so dass die Transistoren Tn und Tß leitend werden und das Flammenrelais anspricht. Der Flammenwächter hat daher eine hohe Empfindlichkeit. Der Verstärker hat ein Kipp- oder Schaltverhalten, weil der Ausgang über den Rückkopplungswiderstand R8 mit dem Eingang verbunden ist. Das bedeutet, dass das Flammenrelais erst wieder abfällt, wenn der Widerstandswert des Fotowiderstandes LD infolge geringerer Beleuchtung auf einen höheren Wert gestiegen ist, als es für das Ansprechen erforderlich war. Wird nun an den Zusatzanschluss 11 eine Wech5

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selspannung gelegt, so lädt sich der Kondensator Cs auf eine Gleichspannung auf, die der Summe der Zenerspannungen beider Zenerdioden Zi und Z2 entspricht. Diese höhere Gleichspannung macht eine stärkere Belichtung des Fotowiderstandes LD erforderlich, ehe die Spannung am Abgriff 8 unter die Spannung am Abgriff 10, die nach wie vor von der gleichbleibenden Spannung am Kondensator R2 bestimmt ist, sinkt. Dies ergibt den Zustand der normalen, der Flamme angepassten Empfindlichkeit.

Die Diode Dg dient dazu, die Gegenspannung über die Basis-Emitter-Strecke des Eingangstransistors Tri zu begrenzen. Der Kondensator C4 liegt parallel zur Relaiswicklung F, um ein Abfallen des Flammenrelais zu verzögern. Die Diode D4 verhindert ein Umpolen des Kondensators C4, wenn der Ausgangstransistor Tr* den Strom unterbricht. Der Emitterwiderstand R7 begrenzt einerseits den Ladestrom des Kondensators C4, wenn der Transistor Tr2 leitend wird. Anderseits sorgt er dafür, dass das Flammenrelais F nicht anzieht, wenn der Fotowiderstand LD kurzgeschlossen ist. Wenn nämlich bei einem solchen Kurzschluss die Spannung am Punkt 8 zu Null wird, bricht sie auch im Punkt 10 zusammen, weil sich eine Verbindung über die Basis-Emitter-Strecke des Eingangstransistors Tri ergibt. Folglich liegt an der Basis des Ausgangstransistors höchstens eine kleine Spannung an, die diesen Transistor unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls am Widerstand R7 nicht soweit aufzusteuern vermag, dass ein für das Anziehen des Flammenrelais F ausreichender Strom fliesst. Der Parallelwiderstand R4 ist vorgesehen, um einen gut definierten maximalen Widerstandswert zwischen der Basis des Transistors Tn und dem Null-Leiter 4 zu erzielen. Die Widerstände R9 und Rio sind parallelgeschaltet, um eine höhere Sicherheit zu erzielen. Bei Unterbrechung eines der Widerstände bleibt die Funktion voll erhalten. Zweckmässigerweise werden die beiden Widerstände mit Abstand voneinander montiert.

Bei dieser Schaltung ergibt sich die folgende Betriebsweise:

Wenn der Kesselthermostat KT schliesst, wird der Gebläsemotor M angelassen. Gleichzeitig werden der Zündtransformator TT und die Heizwicklung P des Zeitrelais über den Ruhekontakt a des Schalters Fi des Flammenrelais an Spannung gelegt. Ausserdem liegt die Spannung am Anschluss 5 des Flammenwächters. Damit ergibt sich eine Vorzündperiode, in der eine Entlüftung des Feuerungsraumes und gleichzeitig mit erhöhter Empfindlichkeit eine Prüfung auf Falschlicht stattfindet. Am Ende der Vorzündperiode geht der Schalter Pi des Zeitrelais von seinem Ruhekontakt a an seinen Arbeitskontakt b. Hierdurch wird das Magnetventil MV geöffnet. Gleichzeitig wird die Netzspannung an den Zusatzanschluss 11 gelegt, der Flammenwächter FW auf normale Empfindlichkeit geschaltet. Nach einiger Zeit spricht der Flammenwächter an; der Schalter Fi geht an seinen Arbeitskontakt b und die Sperre FL verriegelt den Schalter Pi des Zeitschalters in seiner Arbeitsstellung. Gleichzeitig wird die Heizwicklung P des Zeitschalters und der Zündtransformator TT abgeschaltet, so dass auch die Nachzündperiode beendet ist. Nunmehr ist der Normalbetrieb erreicht. In der Regel wird er durch das Öffnen des Kesselthermostaten KT unterbrochen. Wenn die Spannung fortfällt, schliesst das Magnetventil MV, der Motor M kommt zum Stillstand und das Flammenrelais fällt ab, wodurch dessen Schalter Fi in die veranschaulichte Ruhelage zurückkehrt und die Verriegelung des Schalters Pi gelöst wird, der infolge Vorspannung ebenfalls in die Ruhelage zurückkehrt.

Entsteht während des Einschaltprogramms keine Flamme, so bleibt die Heizwicklung P des Zeitrelais über den Schalter Fi an Spannung, bis der Sicherheitsschalter P2 anspricht und eine Störung gemeldet wird. In der Regel kann der Sicherheitsschalter P2 nur manuell zurückgestellt werden.

Erlischt die Flamme während des Betriebes, fällt das Flammenrelais ab und die Sperre FL wird zurückgezogen. Hierdurch kehrt der Schalter Pi in die Ruhelage zurück und das Magnetventil MV wird abgeschaltet. In diesem Fall kann ein erneuter Zündversuch sofort anschliessen, durch den festgestellt wird, ob die Flamme für dauernd fortfällt.

Wenn der Fotowiderstand LD während der Vorzündperiode von Falschlicht getroffen wird, geht der Schalter Fi des Flammenrelais an den Arbeitskontakt b. Gleichzeitig wird der Schalter Pi durch die Sperre FL in seiner Ruhestellung verriegelt. Infolgedessen wird die Heizwicklung P weiter beheizt, und nach der Sicherheitszeit folgt die Störabschaltung mittels des Sicherheitsschalters P2. Bei einem Fortfall der Netzspannung ergaben sich die gleichen Verhältnisse wie beim Abschalten des Kesselthermostaten KT. Beim Wiederauftreten der Spannung erfolgt eine neue Zündung.

Ein Kurzschluss des Fotowiderstandes LD verhindert ein Ansprechen des Flammenrelais. Der Heizkörper P wird daher kontinuierlich beheizt, bis der Sicherheitsschalter P2 schaltet.

Bei einer Unterbrechung der Leitungen zum Fotowiderstand LD fällt ebenfalls das Flammenrelais ab und das Gerät schaltet aus.

Läuft die Feuerungsanlage an, ist sichergestellt, dass auch die Zenerdiode Z2 und der Gleichrichter D2 in Ordnung sind. Sollten diese Komponenten unterbrochen sein, kann der Verstärker so ausgelegt werden, dass das Relais entregt bleibt oder auch dass es anspricht. In beiden Fällen erfolgt eine Abschaltung über den Sicherheitsschalter P2.

Als Brennstoffzufuhrorgane kommt ausser einem Magnetventil auch eine Ölpumpe oder ein Relais, das seinerseits auf die ölförderung Einfluss nimmt, in Betracht. Das Brennstoffzufuhrorgan kann auch lediglich eine Zündölmenge zuleiten, während nach dem Ansprechen des Flammenrelais ein weiteres Brennstoffzufuhrorgan zur Förderung der Hauptmenge geöffnet wird.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Steuer- und Überwachungsgerät für einen Öl- oder Gasbrenner, mit einem in einem Flammenwächterkreis einbezogenen Flammenrelais und einem thermischen, eine Vorzünd-periode und eine Nachzündperiode bestimmenden Zeitrelais, 5 deren Schalter zumindest ein Brennstoffzufuhrorgan, eine Zündeinrichtung und die Heizwicklung des Zeitrelais mit Spannung versorgen, wobei der Flammenwächterkreis zumindest beim Einschalten des Geräts an die spannungsführende Zuleitung gelegt wird und ein Ansprechen des Flammenrelais 10 vor dem Auftreten der Flamme ein Abschalten bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Flammenwächterkreis für eine höhere Empfindlichkeit ausgelegt ist und erst durch Anlegen einer Spannung an einen Zusatzanschluss (11) eine der Flamme angepasste geringere Empfindlichkeit annimmt und dass 15 dieser Zusatzanschluss mit der zum Brennstoffzufuhrorgan (MV) führenden Leitung (13) verbunden ist.
2. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (Pi) das Zeitrelais in seiner Arbeitsstellung von einer bei Vorhandensein der Flamme vom Anker des 20 Flammenrelais zu betätigenden Sperre (FL) verriegelbar ist und sein Arbeitskontakt (b) sowohl mit dem Brennstoffzufuhrorgan (MV), als auch mit dem Zusatzanschluss (11) verbunden ist.
3. Gerät nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 25 dass die Heizwirkung (P) des Zeitrelais auch einen Sicherheitsschalter (P2) betätigt und über einen Ruhekontakt (a)

des Schalters (Fi) des Flammenrelais an der spannungsführenden Zuleitung (3) liegt, dass der Ruhekontakt (a) des Schalters (Pi) des Zeitrelais mit einem Arbeitskontakt (b) des 30 Schalters (Fi) des Flammenrelais verbunden ist und dass die Sperre (FL) des Flammenrelais den Schalter (Pi) des Zeitrelais auch in dessen Ruhestellung (a) zu verriegeln vermag.
4. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flammenwächterkreis die Parallelschaltung einer er- 35 sten Zenerdiode (Zi) mit der Reihenschaltung eines ersten Gleichrichters (Di) und eines ersten Kondensators (C2) und mit der Reihenschaltung einer zweiten Zenerdiode (Z2) eines zweiten Gleichrichters (D2) und eines zweiten Kondensators (C3) aufweist, welche Parallelschaltung einerseits am Null-40 Leiter (4) und anderseits unter Vorschaltung von Impedanzen (R2, Ci) an einem mit der spannungsführenden Zuleitung (3) verbundenen Anschluss (5) liegt, wobei, bezogen auf diesen Anschluss, die erste Zenerdiode eine der zweiten Zenerdiode und den Gleichrichtern entgegengesetzte Durchlassrichtung 45 hat, dass der Zusatzanschluss (11) über eine Vorimpedanz (Rd, Rio) mit einem Punkt (12) zwischen zweiter Zenerdiode und zweitem Gleichrichter verbunden ist und dass der den Fotowiderstand (LD) aufweisende Spannungsteiler (Rs, R4, LD) parallel zum zweiten Kondensator (C3) liegt. 50
5. Gerät nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Flammenrelaiswicklung (F) und einen zugehörigen Verstärker (Tri, Tr2) aufweisende Schaltung parallel zum ersten Kondensator (C2) liegt.

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