DD277192A3 - Schaltungsanordnung zur zuendung und flammenueberwachung von gas- und oelverdampfungsbrennern mit netzsynchroner arbeitsweise - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Zuendung und Flammenueberwachung von Gas- und Oelverdampfungsbrennern mit netzsynchroner Arbeitsweise, die sowohl in Industrieoefen als auch in Haushaltsheizungen und -geraeten eingesetzt werden kann. Die positive Netzhalbwelle dient zur Funktionsueberwachung der Schaltung und zur Flammenabtastung am Brenner, die negative Halbwelle kann zu oder abgeschaltet werden und erzeugt die Zuendfunkenspannung. In jeder Netzperiode liegt der Brennerzustand eindeutig fest und kann in einer nachgeschalteten logischen Schaltung ausgewertet werden. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Zünden von brennbaren Gasen, die an dafür vorgesehenen Gas- oder Ölverdampfungsbrennern austreten, und der Überwachung der dabei entstehenden Flamme, die durch Anwesenheit bestimmter Signale erkannt wird. Die Schaltungsanordnung dient zum Zünden und Überwachen von Gas- und Ölverdampfungsbrennern, die sowohl in Industrieofenanloi^n als auch in Haushaltskesseln eingesetzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannte Anordnungen zur Zündung von Flammenüberwachung gehen davon aus, daß über einem Zündtransformator oder Hochfrequenztransformator eine Zündspannung erzeugt wird. Ist die Zündung erfolgreich, wird häufig über ein vom Zündgerät getrennten Flammendetektor die Flamme erkannt.

Lösungen die in einem Gerät beide Vorrichtungen enthalten, sind in den Patentschriften DE 2905060, DD 205862, DD 209668, DE 2919018, DE 2815807, DE 2215937, DE 2422319, DD 137003 und DD 148672 dargelegt.

In der Schaltungsanordnung nach DE 2905060 wird eine ständige hohe Zündspannung nach Einschalten des Transformators erzeug*. Anzeigendes Element ist ehe Glimmlampe, deren Brennspannung größer als die lonisationsspannung für den Ionisationsmelder ist. In den folgender¹ Patentschriften erzeugt die Schaltung Hochspannung,impulse beliebiger Folge, die bei Vorhandensein der Flamme abreißt bzw. nach Verlöschen der Flamme wieder beginnt. Gleichzeitig werden mit jedem Funken das Vorhandensein der speisenden Spannung und die gezündete Flamme signalisiert.

Eine ständige Überwachung des Gerätes vor und nach der Zündung ist nicht gewährleistet. Außerdem ist keine schaltungsmäßige Trennung zwischen Zündvorgang und Überwachung möglich. Des weiteren wird durch das verzögerte Ansprechen der Flammenüberwachung eine zeitlich bestimmte Signalauswertung erschwert.

Die OffenlegunpHSchrift DE 2815807 geht davon aus, daß ein Zündfunke eine Hochfrequenzkomponente erzeugt, die gleichgerichtet und über eine Integratorschaltung zur Signalisation einer Flamme dient. Diese Hochfrequenzkomponente ist bei anwesender Flamme weniger ausgeprägt und damit praktisch nicht nachzuweisen.

Nachteilig ist der komplizierte Schaltungsaufbau, das nur kurzzeitige Auftreten der Hochfrequenzkomponente und damit ihre schwierige Nachweismöglichkeit.

in der AS DE 2215937 wird eine Schaltung vorgeschlagen, die Spannungsimpulse hoher Frequenz über einen Kondensator an die Zündelektroden leitet.

Parallel zu diesem Kondensator ist ein Gleichspannungsverstärker geschaltet, der bei Vorhandensein einer Flamme, die sich durch den Gleichrichtereffekt der Flamme bildende Kondensatorspannung verstärkt und ain Signal abgibt.

Von Nachteil ist die Verwendung zweier Transformatoren sowie der Einsatz eines Gleichspannungsverstärkers, der bei der geforderten Hochohmigkeit störanfällig ist.

Kompliziert und schaltungsaufwendig ist die in DE 2422319 vorgestellte Lösung. Sie erfordert eine getrennte Zünd- und Flammenabtastschaltung mit einer hohen Bauelementezahl. Durch die angewandte Flammcnabtastung nach dem lonisationsprinzip ist ebenfalls eine prinzipielle Signalverzögerung vorhanden und der geringe lonisationsstrom erfordert einen sorgfältigen, weitgehend schmutzfreien Aufbau der Flammenelektroden und ihrer Zuleitungen.

Ähnliches ist von dem Schaltungsvorschlag nach DD 137003 zu sagen. Durch unbestimmte Ladungszustände des Überwachungskondensators werden Undefinierte Ansprech. eiten der Flammenüberwachung erhalten. Die Verwendung von Gleichspannungsverstärkern ist, wie oben ausgeführt, problnmatisch.

Eine Umschaltung von Zünden auf Überwachung mit getrennten Zünd- und Überwachungsgeräten stellt die Patentschrift DD 148672 vor. Nachteil dieser Erfindung ist, daß jeweils nur eine Funktion in Betrieb ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung, die mit geringem Materialaufwand hergestellt werden kann, bei ihrer Prüfung eine Arbeitszeiteinsparung ermöglicht und den Instandhaltungsaufwand von Gas- und Ölverdampfungsbrennern reduziert und damit deren Gebrauchswert erhöht und eine Voraussetzung für die mikroelektronische Brennerautomatisierung darstellt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, in einem Gerät die Zünd-und Überwachungsfunktion von Gas-bzw. Ölverdampfungsbrennern ohne Verwendung von hochohmigen Gleichspannungsverstärkerschaltungen zu realisieren.

Die netzsynchrone Signalabgabe bezüglich Brennerzustand und ordnungsgemäßer Arbeitsweise der Schaltungsanordnung soll zu definierten Zeitpunkten beginnen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in Reihe zu einem Primärwicklungsanschluß des Zündtransformators die Reihenschaltung einer Diode mit einem Spannungsteilerwiderstand liegt und der Primärwickluncsanschluß über einen zur Reihenschaltung von Diode und Spannungsteilerwiderstand parallel liegenden Einrichtungsschaltor mit dem Netz verbunden ist. Dieser Einrichtungsschalter ermöglicht einen Stromfluß entgegengesetzter Richtung wie der Widerstands-Diodenzweig.

Sekundärseitig liegt ein Wicklungsanschluß auf Masse, der zweite Anschluß führt auf eins Zünd- und Überwachungselektrode, die in den Flammenbereich des Brenners hineinragt. Weiterhin ist an diesem Sekundärwicklungsanschluß eine Signaleinrichtung angeschlossen, welche durch eine dazu in Reihe liegende Diode nur dann aktiv sein kann, wenn ein Stromfluß im Primärstromkreis durch die von der Widerstands-Diodenkombination vorgegebene Richtung auftritt.

Der ersten Elektrode steht eine zweite gegenüber, deren Anschlußpunkt über eine zweite Signaleinrichtung mit der Masse verbunden ist. Parallel dieser Signaleinrichtung liegt eine weitere Diode, die einen Stromfluß in der Sekundärwicklung ermöglicht, sobald der Strom in der durch den Einrichtungsschalter des Primerstromkreises angegebenen Richtung fließt.

Dann ist die Spannung über der zweiten Signaleinrichtung gleich der Diodendurchflußspannung der parallel zu dieser Signaleinrichtung geschalteten Diode und die zweite Signaleinrichtung ist inaktiv. Sobald die Schaltungsanordnung an Netzspannung gelegt wird, überträgt der Zündtransformator die durch den primären Widerstands-Diodenzweig vorgegebene positive Netzhalbwelle auf die Sekundärseite. Mit dem Widerstand wird die Sekundärspannung auf eine Größe eingestellt, die mit Sicherheit zu keinem Funken zwischen den Elektroden führt. Diese sekundäre Halbwellenspannung erzeugt ein entsprechendes Ausgangssignal an der ersten Signaleinrichtung. Befindet sich im Elektrodenbereich ein ionisiertes Gas (Flamme), so wird durch die anliegende positive Spannungshalbwelle und die Ladungsträger eine Glimmentladung zwischen der ersten und zweiten Elektrode initialisiert. Es kommt zu einem Stromfluß, der die zweite Signaleinrichtung durchfließt und in ihr ein Ausgangssignal erzeugt. Solange der Einrichtungsschalter offen bleibt, kann nur die positive Netzhalbwelle übertragen werden.

Wird der Einrichtungsschalter geschlossen, liegt die negative Netzhalbwelle in voller Nennspannung an der Primärwicklung des Zündtransformators an. Sie wird entsprechend dem Übersetzungsverhältnis auf die Sekundärseite übertragen und führt zur Funkenbildung zwischen den Elektroden.

Während einer Netzperiode ergibt sich also eine eindeutige zeitliche Zuordnung der Zünd- und Überwachungsfunktion.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert

In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: prinzipielle Schaltungsanordnung,

Fig. 2: Beispiel für die prinzipielle Schaltungsanordnung,

Fig.3: ausgewählte Signalverläufe.

Die in Fig. 1 dargestellte prinzipielle Schaltungsanordnung ist am günstigsten nach Fig. 2 auszuführen.

Die Schaltungsanordnung besteht aus einem Zündtransformator ZTR, zu dessen Primärwicklung die Parallelschaltung aus Thyristor ES und Reihenschaltung von Widerstand R und Diode D1 in Reihe angeordnet ist und an dessen Sekundärwicklung einmal eine Zünd- und Überwachungselektrode E1 und zum anderen eine Reihenschaltung aus Diode D2 und Signaleinheit SE 1, eine Stromquellenschaltung und eine Lichtemitterdiode enthaltend, angeschlossen sind.

Der ersten Zünd- und Überwachungselektrode E1 steht eine zweite Zünd- und Überwachungselektrode E 2 gegenüber, an deren Anschlußpunkt eine Diode D3 und parallel zu dieser eine zweite Signaleinrichtung SE 2, ebenfalls eine Lichtemitterdiode enthaltend, angeschlossen sind.

Der Thyristor gestattet mit dem Steuereingang E das Ein- und Ausschalten der negativen Netzspannungshalbwelle.

In den sekundärseitigen Signaleinrichtungen SE 1 und SE2 übernehmen Lichtemitterdioden die Signalisation.

Diese können ent /veder mit einem Lichtwellenleiteranschluß versehen oder mit einem lichtempfindlichen Bauelement verbunden werden. Damit ist gleichzeitig die Spannungsisolation vorgenommen.

Um den Strom durch die Signaleinrichtung SE 1 zu begrenzen, ist eine Stromquellenschaltung in Reihe zum signalisierenden Bauelement vorgesehen.

Fig. 3 zeigt die ausgewählten Signalverläufe verschiedener Punkte. Die positiven Netzhalbwellen von Un werden auf die Sekundärseite übertragen und ergeben einen ständigen positiven Halbwellenverlauf U_s. Wird an den Steuereingang E des Einrichtungsschalters ES ein Signal gelegt, dann wird auch die negative Halbwelle in Nenngröße übertragen, solange das Signal an E anliegt.

Jede positive Halbwelle von U_s aktiviert die erste Signaleinrichtung, und es kann ein Bereitschaftssignal A1 für die Funktionsbereitschaft der Schaltung abgenommen werden.

Erreicht die Sekundärspannung U_s eine bestimmte Höhe und befindet sich ein ionisiertes Gas zwischen den Elektroden E1, E 2, wird eine selbständige Glimmentladung zwischen den Elektroden E1, E 2 initiiert. Diese Glimmentladung hat einen die Lichtemitterdiode aktivierenden Stromfluß durch die Signaleinrichtung SE 2 zur Folge, deren Dauer kürzer als das Bereitschaftssignal A1 ist.

Mittels logischer Verknüpfungen der positiven Netzhalbwelle Un, dem Bereitschaftssignal A1 und dem Flammensignal A2 können Aussagen über den Betriebszustand des Brenners, die Schaltungsanordnung sowie über Fehler, z. B.

Elektrodenkurzschluß, getroffen werden.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden Zünd- und Überwachungsfunktion von Gas- und Ölverdampfungsbrennern in einem Gerät mit geringem Materialaufwand realisiert, was zur Reduzierung des Instandhaltungsaufwandes bei derartigen Brennern führt.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Zündung und Flammenüberwachung von Gas- und Ölverdampfungsbrennern mit netzsynchroner Arbeitsweise, bestehend aus Zündtransformator, Signaleinrichtungen, Flammenelektroden, Einrichtungsschalter, mehreren nur eine Stromrichtung zulassenden Bauelementen und einem Widerstand, gekennzeichnet dadurch, daß in Reihenschaltung zur Primärwicklung des Zündtransformators (ZTR) und zum nur eine Stromrichtung zulassenden ersten Bauelement (D 1) und dem speisenden Wechselspannungsnetz (U_n) ein Widerstand (R) und parallel zur Reihenschaltung des ersten Bauelementes (D 1) mit dem Widerstand (R) ein Einrichtungsschalter (ES) entgegengesetzter Stromrichtung zum ersten Bauelement (D 1) sowie zwischen der ersten Flammenelektrode (E 1), die mit dem sekundärseitigen Anschluß des Zündtransformators (ZTR) verbunden ist und dem masseseitigen Sekundärwicklungsanschluß eine Reihenschaltung aus einem zweiten nur eins Stromrichtung zulassenden Bauelement (D2), das die gleiche Stromrichtung erzwingt wie das erste Bauelement (D 1) auf der Primärseite des Zündtransformators (ZTR), und einer ersten Signaleinrichtung (SE 1) angeordnet ist, und an die zweite Flammenelektrode (E2) parallel zu einer zweiten Signaleinrichtung (SF 2) ein drittes nur eine Stromrichtung zulassendes Bauelement (D3) mit einer der Stromrichtung des Einrichtungsschalters (ES) gleichenden Wirkung geschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung, nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erkennung eines Kurzschlusses zwischen den Flammenelektroden (E 1, E2) die erste Signaleinrichtung (SE 1) eine höhere Ansprechschwelle als die zweite Signaleinrichtung (SE2) hat.

3. Schaltungsanordnung, nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Signale an den Signalausgängen (A1, A2) der Signaleinrichtungen (SE1, SE2) entweder Spannungssignale oder optische Signale sind.