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Flammenüberwachungseinrichtung unter Verwendung einer durch die Flamme
beeinflußten Ionisationsstrecke Bei. Verbrennungsanlagen mit automatischer Zuführung
des flüssigen, oder gasförmigen Brennstoffes werden zur Sicherung gegen Explosionen.
und zwecks Vermeidung von Brennstoffvergeudung Überwachungseinirichtungen verwendet,
die auf ein, Verlöschen der Brennflamme ansprechen und die Brennstoffzufuhr selbsttätig
unterbrechen. Als, auf die Flamme ansprechende Fühler werden dabei wärmeempfindliche
Widerstände, Bimetalle, Photozellen, Ionisationsstrecken usw. verwendet.
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Eine bekannte, Einrichtung benutzt die Ionisation der Flammengases
für die überlvachung des Brennens der Flamme, indem durch Eintauchen von zwei Elektroden
in die Flamme eine Meßstrecke festgelegt wird, innerhalb der die elektrische Leitfähigkeit
der ionisierten Flammengase gemessen wird. Bei dieser Einrichtung führt eine Verrußung
der Elektroden oder eine sonstige Überbrückung der Meßstrecke zu einem Versagen
der Überwachungseinrichtung und damit unter Umständen zu. Explosionen.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie betrifft eine Flammenüberw
achungseinrichtung, insbesondere für nicht leuchtende Flammen, bei der eine durch
eine Flamme beeinflußte Ion.isationsstrer-ke an einen Wechselstromkreis so angeschlossen
ist, daß unter Verwendung von zwei Glimmlampen mittels eines Relais eine einwandfreie
Steuerung des Brennstoffventils möglich ist.
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In der Zeichnung ist ein Prinzipscha,ltschema eines Ausführungsbeispiels
des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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In der Zeichnung bedeutet i e,inei. die Flamme überwachenden Fühler,
der ads Ionisationsstrecke ausgebildet ist.
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Diese Ionisationsstrecke ist aus zwei Elektroden aufgebaut, von, denen
die eine eine verhältnismäßig große Oberfläche aufweist und. in den verhältnismäßig
kalten Kern. der Flamme hineinragt, während die andere, eine verhältnismäßig kleine
Oberfläche hat und in einen heißen Teil der Flamme eintaucht. Die erste Elektrode
kann dabei auch. durch das geerdete Mundstück eines Brenners gebildet sein. Da die
Ionisierung im heißen Randgebiet der Flamme größer ist als im kalten Kern, tritt
an der beschriebenen. Ionisationsstrecke, wenn sie an eine Wechselspannung angeschlossen
wird, ein Gleichrichtereffekt auf. Wird. die zu überwachende Flamme kürzer, so daß
die eine Elektrode nicht mehr in die Flamme hineinreicht, oder verschwindet die
Flamme, so verschwindet dieser Gleichrichterefekt sofort.
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Der Fühler i ist nun mit einer Klemme 2 direkt und mit einer Klemme
3 über einen Widerstand 4, verbunden. An den Klemmen 2, 3 ist eine Wechselspannung
angelegt. Bei brennender Flamme fließt durch den als Gleichrichter wirkenden. Fühler
i ein Gleichstrom, der durch die einen Halbwellen, des dem Fühler i zufließenden
Wechselstromes gebildet wird. Dieser Gleichstrom wird. durch einen Kondensator 5
geglättet und erzeugt am Widerstand 4 einen. Gleichspannungsabfall U1. Durch eine
ebenfalls an. die Klemmen.2, 3 angeschlossene Gleichrichteranordnung, bestehend
aus einem Trockengleichrichter 6, einer mit einem Widerstand 7 in Reihe liegenden.
Relaiswicklung 8 und, einem Glättungskondensator 9, wird. eine feste Gleichspannung
U, erzeugt. Die- an den Punkten io, i i auftretende Gleichspannung U1 wird mit der
an den Punkten: 12, 13 vorhandenen festen Gleichspannung U, unter Vermittlung einer
zwischen den Punkten io, 12 eingeschalteten Reihenschaltung einer Relaiswicklung
14 und einer Glimmlampe 15 verglichen. Eine weitere Glimmlampe 16 ist zum Widerstand
4 so parallel geschaltet, daß sie mit der Relaiswicklung 14 in Reihe liegt. Die
Relaiswicklungen, 8 und 14 sind auf ein und demselben Kern angeordnet und steuern
einen Umschalter 17. Die ganze Einrichtung ist als polarisiertes Relais ausgebildet,
d. h. der Umschalter 17 wird je nach der Stromrichtung durch die
Relaiswicklung
14 in die eine oder andere Umschaltstellung geschaltet und- verbleibt jeweils in
einer dieser Stellungen. Die Relaiswicklung 8 wird im Betrieb durch einen konstanten
Strom durchflossen und erzeugt eine Vormagnetisierung -des Relais. Die Erregung
der Relaiswicklung 8 ist so, bemessen, daß durch den Relaisanker in beiden Umschaltstellungen
gerade ein gleicher Kontaktdruck erzeugt wird. Ohne diese Erregung, was z. B. bei
einer Spannungsunterbrechung der Fall ist, ändern sich die magnetischen Wirkungen
auf den Relaisanker derart, daß dieser den Umschalter 17 in die Ruhestellung umschaltet.
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Die- Wirkungsweise :der beschriebenen Flammenüberwachungseinrich.tung
ist nun die folgende: In der Ausgangsstellung befindet sich der Umschalter 17 in
der dargestellten Ruhestellung, und das über ihn gesteuerte Ventil in - der ist
geschlossen. Wird die Verbrennungsanlage in Betrieb gesetzt. so erhält die FlammenüberwachungseinTichtung
We@cllselspannung, und es entsteht sofort die feste Gleichspannung U.: Durch den
über die Relaiswicklung 8 fließenden Gleichstrom wird, die Grunderregung des polarisierten:
Relais erzeugt. Ist die Flamme bereits gezündet, wobei die Brennstoffzufuhr über
eine vo@1-übergehend in. Betrieb- zu. nehmende Umleitung erfolgt, so, entsteht auch
sofort die Gleichspannung Ui. Diese bewirkt die Zündung der Glimmlampe 16, und der
Kondensator 5 entlädt sich impulsartig über die Relaiswicklung 14 und die, Glimmlampe
16 mit einem in der ausgezogen angegebenen Pfeilrichtung fließenden. Strom. Dies
hat zur Folge, daß der Umschalter 17 nach unten in die Arbeitsstellung umschaltet,
wodurch das Brennstoffventil geöffnet wird,. Sollte die Flamme ans irgendeinem Grunde
noch nicht gezündet sein., so tritt die Gleichspannung U1 nicht auf, und die an
der Glimmlampe 15 zur Wirkung kommende Gleichspannung Uo zündet dieselbe. Durch
die Relaiswicklung 14 fließt dann, ein Strom in der gestrichelt gezeichneten Pfeilrichtung,
der jedoch den Umschalter 17 nicht betätigt, da, derselbe sich. noch in .der Ruhestellung
befindet, d. h. in derjenigen Stellung, in die, er durch. den jetzt durch die Relaiswicklung
fließenden. Strom geschaltet würde. Das Brennstoffzufuhrventil wird in diesem Falle
a,lso@ nicht freigegeben.
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Befindet sich die; Verbrennungsanlage im normalen Betrieb, so herrscht
zwischen den. Punkten ia und i2 infolge der gleichzeitig vorhandenen und einander
entgegenwirkenden Gleichspannungen. U1 und U, eine Spannungsdifferenz, die kleiner
ist als die! Zündspannung der Glimmlampe 15. Ein in.termittierendes Funktionieren,
der Glimmlampe 16, verursacht durch eine genügend große Gleichspannung Ui, bleibt
ohne weitere Folgen, da, der Umschalter 17 dadurch nur in die bereits eingenommene
Arbeitsstellung geschaltet würde. Verkürzt sich nun aber die Flamme, beispielsweise
infolge mangelhafter Brennstoffzufuhr, oder verlöscht sie ganz, so verschwindet
die Gleichspannung U1, und an der Glimmlampe 15 herrscht die volle Gleichspannung
U., die die! Glimmlampe 15 zum Zünden bringt. Über die Relaiswicklung 14 fließt
jetzt ein Strom in der gestrichelten Pfeilrichtung, der die Umschaltung des Umschalters
17 in, die dargestellte Ruhestellung und das Schließen des Brenn:stoffzufuhrventils
zur Folge hat. Fällt während des normalen Betriebes die Netzspannung aus., so fällt
die durch die Relaiswicklung 8 erzeugte Grunderregung des polarisierten Relais weg,
und der Umschalter 17 wird ebenfalls in die Ruhelage zurückgeschaltet und die Brennstoffzufuhr
abgestellt. Sollte nach andauerndem Betrieb und mangelhafter Unterhaltung durch
Verrußung, Verölung oder durch Kondenswasserbildung usw. ein Nebenschlußwiderstan.d
zwischen. den beiden Elektroden des Fühlers i sich bilden, so kann der Gleichrichtereffekt
nicht mehr auftreten, und am Widerstand 4 entsteht ein Wechselspannungs- statt ein
Gleichspannungsabfall. Beim ersten Nulldurchgang dieser Wechselspannung herrscht
an der Glimmlampe wieder die volle Gleichspanneng Uo und zündelt dieselbe, was wiederum
die Rückführung des Umschalters 17 in seine Ruhestellung und damit die Unterbrechung
der Brennstoffzufuhr zur Folge hat. Dies bildet einen besonderen Vorzug der vorliegenden
Einrichtung. Mit der beschriebenen Flammenüberwachungseinrichtung kann selbstverständlich
statt einer Hauptflamme auch eine sogenannte Zündflamme überwacht werden. Erlischt
in diesem Falle die die Hauptflamme überwachende Zündflamme, so daß keine Garantie
besteht, daß bei erneuter Brennstoffzufuhr zur Hauptflamme letztere sich an der
Zündflamme entzündet, so sperrt die beschriebene Flammenüberwachungseinrichtung
die gesamte Brennstoffzufuhr. Vor Wiederinbetriebsetzung der Anlage ist die Störung
an der Zündflamme zu beheben. Selbstverständlich können, wie dies bei Ö'1-feuerungsanlagen
üblich ist, Mittel vorgesehen werden, wie thermische Schalter, Zeitwerke usw., welche
selbsttätig eine Wiederingangsetzung einer abgestellten Anlage nach. kürzerer oder
längerer Unterbrechung einleiten. Sind diese Wiederingangsetzungsversuche erfolglos,
so wird dann die Anlage endgültig in. Störstellung gebracht.