DE1004329B - Flame monitoring device, especially for luminous flames - Google Patents

Flame monitoring device, especially for luminous flames

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DE1004329B
DE1004329B DEL11824A DEL0011824A DE1004329B DE 1004329 B DE1004329 B DE 1004329B DE L11824 A DEL11824 A DE L11824A DE L0011824 A DEL0011824 A DE L0011824A DE 1004329 B DE1004329 B DE 1004329B
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light element
magnetic amplifier
monitoring device
flame monitoring
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DEL11824A
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Inventor
Dr Franz Galavics
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Landis and Gyr AG
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Landis and Gyr AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Description

Flammenüberwachungseinrichtung, insbesondere für leuchtende Flammen Verbrennungsanlagen mit automatischer Zuführung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes werden je nach Anlagegröße auf verschiedene Arten betrieben. Bei kleinen, einfachen Anlagen wird die Brennstoffzufuhr bei einer Störung abgeschaltet, und die Wiederinbetriebnahme erfolgt, nach Behebung der Störung, von Hand. Wird die Anlage durch einen Thermostaten gesteuert, so wird die Flamme durch diesen selbsttätig in und außer Betrieb genommen, wobei die Zündung der Flamme üblicherweise durch eine elektrische Zündeinrichtung, bestehend aus einer Zündspule und einer Funkenstrecke, erfolgt. Tritt bei einer solchen vollautomatischen Anlage eine Störung ein, so wird bei kleinen Anlagen sofort die Zündung eingeschaltet und während einer bestimmten, üblicherweise durch einen thermischen Schalter einstellbar begrenzten Zeitdauer eine Wiederzündung der Flamme versucht. Bleibt dieser Versuch erfolglos, so wird die Verbrennungsanlage in Störstellung geschaltet. Bei mittleren und größeren Anlagen ist die sofortige Einleitung eines Zündversuches, wegen der im heißen Verbrennungsraum sich bildenden explosiblen Gase, nicht zulässig. Die selbsttätige Wiederinbetriebnahme erfolgt daher erst nach einer Ruhezeit, während welcher der Verbrennungsraum durch natürlichen Kaminluftzug oder durch zwangsweise Entlüftung ausgespült wird. Zur Steuerung derartiger Anlagen werden daher zweckmäßigerweise Zeitschaltwerke vorgesehen, durch welche die für eine bestimmte Anlage besonders günstige Betriebsart ohne Schwierigkeiten durchführbar ist. Voraussetzung ist jedoch immer, daß die Flamme durch eine empfindliche und betriebssichere Flammenüberwachungseinrichtung kontrolliert wird. Derartige Einrichtungen sind bereits in großer Zahl bekanntgeworden und haben sich gut bewährt. Als auf die Flamme ansprechende Fühler werden dabei wärmeempfindliche Widerstände, Bimetalle, Photozellen, Ionisationsstrecken usw. verwendet. Für die Überwachung von leuchtenden Flammen, wie z. B. solchen von Ölbrennern, haben sich Überwachungseinrichtungen, die auf die Lichtemission der Flamme ansprechen, als günstig erwiesen. Als Fühler kommen vorzugsweise gasgefüllte Photozellen zur Anwendung. Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie einen zerbrechlichen Glaskolben aufweisen, der für den hier in Frage kommenden rauhen Betrieb ungeeignet ist, und daß, wenn nicht ein empfindliches und entsprechend kostspieliges Steuerrelais zur Anwendung kommen soll, eine entsprechend hohe Verstärkung vermittels Elektronenröhren, Glimmrelais, Jontrons usw. vorgesehen werden muß. Nachteilig erweist sich ferner, daß die Photozellen mit einer Vorspannung betrieben werden müssen. Die Erfindung betrifft eine Flammenüberwachungseinrichtung, insbesondere für leuchtende Flammen, mit einem aus Licht unmittelbar einen elektrischen Strom erzeugenden Lichtelement, bei welcher die obenerwähnten Nachteile dadurch umgangen sind, daß ein die Brennstoffzufuhr regelndes Steuerrelais über einen magnetischen Verstärker die Befehle des Lichtelementes erhält.Flame monitoring devices, in particular for luminous flames Incineration plants with automatic supply of a liquid or gaseous Fuel are operated in different ways depending on the size of the plant. For small, In simple systems, the fuel supply is switched off in the event of a fault, and it is restarted manually after the fault has been rectified. Will the The system is controlled by a thermostat, so the flame is automatically activated by this put in and out of operation, the ignition of the flame usually by an electrical ignition device, consisting of an ignition coil and a spark gap, he follows. If a malfunction occurs in such a fully automatic system, then In the case of small systems, the ignition is switched on immediately and during a certain usually adjustable by a thermal switch for a limited period of time attempted to reignite the flame. If this attempt is unsuccessful, then the incinerator is switched to the fault position. For medium-sized and larger systems is the immediate initiation of an attempt to ignite, because of the fact that the combustion chamber is hot Forming explosive gases, not permitted. The automatic restart therefore only takes place after a period of rest during which the combustion chamber is through natural chimney draft or by forced ventilation. To the Control of such systems is therefore expediently provided with time switches, through which the operating mode, which is particularly favorable for a particular system, can be achieved without difficulty is feasible. However, the prerequisite is always that the flame is sensitive and reliable flame monitoring equipment is controlled. Such Facilities have already become known in large numbers and have proven themselves well. As sensors responding to the flame, heat-sensitive resistors, Bimetals, photocells, ionization paths, etc. are used. For monitoring of glowing flames, such as B. those of oil burners, monitoring devices have which respond to the light emission of the flame, proved to be beneficial. As a feeler Gas-filled photocells are preferably used. However, these have the Disadvantage that they have a fragile glass bulb, which is used here in Question coming rough operation is unsuitable, and that if not a sensitive one and a correspondingly expensive control relay is to be used, one accordingly high amplification by means of electron tubes, glow relays, jontrons, etc. provided must become. Another disadvantage is that the photocells are biased must be operated. The invention relates to a flame monitoring device, especially for luminous flames, with one made of light directly an electric one Electricity-generating light element, in which the above-mentioned disadvantages thereby are circumvented that a control relay regulating the fuel supply via a magnetic Amplifier receives the commands from the light element.

In der Zeichnung ist ein Schaltschema des Erfindungsgegenstandes dargestellt.The drawing shows a circuit diagram of the subject matter of the invention.

Darin bedeutet 1 ein Lichtelement, welches beim Auftreffen von Licht selbst einen elektrischen Strom erzeugt, beispielsweise eine Sperrschichtzelle. Diese Zelle ist in der Nähe der zu überwachenden Flamme aufgestellt und über eine Leitung 2 mit der Steuerwicklung 3 eines sich selbst sättigenden magnetischen Verstärkers verbunden. Parallel zur Zelle 1 ist ein Schutzkondensator 4 geschaltet, der die bei Belichtungsänderungen auftretenden Ausgleichsspannungen und von den Lastwicklungen induzierte Restspannungen unschädlich macht. Bei großer Entfernung zwischen Lichtelement und magnetischem Verstärker ist in der Nähe des Lichtelementes 1 ein weiterer Schutzkondensator 41 vorgesehen, welcher auf die Leitung 2 induzierte Störspannungen, insbesondere solche, die durch das Einschalten eines Zündtransformators entstehen, vom Lichtelement 1 fernhält. Durch zweckmäßige Dimensionierung der Steuerwicklung 3 läßt sich leicht eine niederohmige Anpassung, die bei Sperrschichtzellen Bedingung ist, erzielen. Die Belastung des magnetischen Verstärkers bildet ein Steuerrelais 5, welches einen in einem weiter nichtdargestellten Steuerstromkreis für den mehr oder weniger selbsttätigen Betrieb einer Verbrennungsanlage angeordneten Umschalter 6 betätigt. Dieses Steuerrelais kann durch den magnetischen Verstärker mit Wechselstrom oder mit Gleichstrom gespeist werden. Wegen der erreichbaren größeren Empfindlichkeit ist jedoch vorzugsweise ein polarisiertes Gleichstromrelais vorzuziehen, und der magnetische Verstärker ist daher für Gleichstromlast vorzusehen. Ein Transformator 7, welcher mit einer Primärwicklung 8 an einer Wechselspannung liegt, weist eine Sekundärwicklung 9 mit Mittelabgriff 10 auf. Die beiden Außenklemmen der Sekundärwicklung sind über je eine Lastwicklung 11 und je einen Trockengleichrichter 12 miteinander im Schaltpunkt 13 verbunden, der seinerseits unter Zwischenschaltung des Steuerrelais 5 mit dem Mittelabgriff 10 in Verbindung steht. Ein Glättungskon.densator 14 ist der Relaiswicklung des Steuerrelais 5 parallel geschaltet. Es ist selbstverständlich, daß am magnetischen Verstärker alle diejenigen an sich bekannten Maßnahmen zur Anwendung kommen können, die für eine zweckmäßige Einstellung des Arbeitspunktes und für eine Erhöhung der Empfindlichkeit von Nutzen sind. Beispielsweise kann die Charakteristik des magnetischen Verstärkers durch eine positive oder negative Gleichstromvorerregung oder durch Vorerregung vermittels eines permanenten Magnets in einem gewünschten Sinne verschoben werden. In der Zeichnung ist eine diesem Zweck dienende Gleichstromvorerregungsschaltung angedeutet, bestehend aus einem Widerstand 15, einem Trockengleichrichter 16 und einer Vorerregungswicklung 17, welche zwischen der rechten Klemme der Sekundärwicklung 9 und dem Punkt 10 geschaltet ist. Vermittels einer Rückkopplung ist es ferner möglich, die Steilheit der Charakteristik zu verstärken,, sogar so weit, daß ein Kippvorgang eintritt, durch den das Steuerrelais 5 schneller und mit einem größeren Kontaktdruck schaltet. In .der Zeichnung ist eine diesem Zweck dienende Rückkopplungsschaltung ebenfalls angedeutet, bestehend aus einer Reihenschaltung eines einstellbaren Widerstandes 18 und einer Rückkopplungswicklung 19, die zwischen den Schaltpunkten 10 und 13 geschaltet ist. Die Verhältnisse sind nun so gewählt, daß das Steuerrelais 5 bei unbeleuchteter Sperrschichtzelle in eine Ruhestellung und bei beleuchteter Sperrschichtzelle in eine Arbeitsstellung geschaltet wird, derart, daß vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Flamme abhängige Steuervorgänge, die für den einwandfreien und sicheren Betrieb einer beliebigen Verbrennungsanlage notwendig sind oder sich als zweckmäßig erweisen, e-ingeleitet werden. können.1 means a light element, which when light hits itself generates an electrical current, for example a junction cell. This cell is set up near the flame to be monitored and has a Line 2 with the control winding 3 of a self-saturating magnetic amplifier tied together. In parallel with cell 1, a protective capacitor 4 is connected, which the compensation voltages occurring with changes in exposure and from the load windings makes induced residual stress harmless. With a large distance between the light element and magnetic amplifier is in the vicinity of the light element 1, another protective capacitor 41 is provided, which on the line 2 induced interference voltages, in particular those that arise when an ignition transformer is switched on, from the light element 1 keeps away. Appropriate dimensioning of the control winding 3 can be easily achieve a low-resistance matching, which is a requirement for junction cells. The load on the magnetic amplifier forms a control relay 5, which is a in one further not shown control circuit for the more or less automatic operation of an incinerator arranged changeover switch 6 actuated. This control relay can be powered by the magnetic amplifier with alternating current or fed with direct current. Because of the greater sensitivity that can be achieved however, a polarized DC relay is preferable, and the magnetic amplifiers should therefore be provided for direct current loads. A transformer 7, which is connected to an alternating voltage with a primary winding 8, has a Secondary winding 9 with center tap 10. The two outer terminals of the secondary winding are each via a load winding 11 and a dry rectifier 12 with each other connected in switching point 13, which in turn with the interposition of the control relay 5 is connected to the center tap 10. A smoothing capacitor 14 is the relay winding of the control relay 5 connected in parallel. It goes without saying that on the magnetic amplifier all those known measures are used can come that for an appropriate setting of the operating point and for a Increases in sensitivity are useful. For example, the characteristic of the magnetic amplifier by positive or negative DC pre-excitation or by pre-excitation by means of a permanent magnet in a desired one Senses are shifted. In the drawing is a DC pre-excitation circuit for this purpose indicated, consisting of a resistor 15, a dry rectifier 16 and a pre-excitation winding 17 connected between the right terminal of the secondary winding 9 and point 10 is switched. By means of a feedback it is also possible to to reinforce the steepness of the characteristic, even so far that a tilting process occurs through which the control relay 5 faster and with a greater contact pressure switches. In the drawing is a feedback circuit for this purpose also indicated, consisting of a series connection of an adjustable resistor 18 and a feedback winding 19, which between the switching points 10 and 13 is switched. The conditions are now chosen so that the control relay 5 at unilluminated barrier cell in a rest position and with illuminated barrier cell is switched to a working position, such that the presence or absence the flame-dependent control processes, which are necessary for correct and safe operation are necessary or prove to be appropriate for any incineration plant, be initiated. can.

Gegenüber Flammenüberwachungseinrichtungen mit anderen Photozellen hat die beschriebene Einrichtung den Vorteil, daß keine zerbrechlichen Teile zur Anwendung kommen, daß keine Zellenv orspannung benötigt wird, daß ein verhältnismäßig robustes Steuerrelais anwendbar ist und daß der magnetische Verstärker für den vorgesehenen verhältnismäßig ra.uhen Betrieb besonders geeignet ist; der letztere hat außerdem noch den besonderen Vorteil, daß er bei verhältnismäßig geringem Kupferaufwand einen sehr hohen Verstärkungsfaktor bei im Verhältnis kleiner Zeitkonstante aufweist. Besonders die zuletzt erwähnte Eigenschaft ist im vorliegenden Falle, wo eine ausgeprägte Ansprechverzögerung sich unter Umständen katastrophal auswirken kann, sehr beachtlich. Die beschriebene Flammenüberwachungseinrichtung weist einen hohen Grad von Betriebssicherheit auf, was bei Verbrennungsanlagen wegen der möglichen Explosionsgefahr von großer Bedeutung ist.Compared to flame monitoring devices with other photocells the device described has the advantage that no fragile parts to Application come that no cell bias voltage is required that a proportionate robust control relay is applicable and that the magnetic amplifier for the intended relatively quiet operation is particularly suitable; the latter also has nor the special advantage that it has a relatively low copper expenditure has a very high gain factor with a relatively small time constant. The last-mentioned property in particular is where a pronounced one in the present case Response delay can be catastrophic under certain circumstances, very considerable. The flame monitoring device described has a high degree of operational safety on what is of great importance in incineration plants because of the possible risk of explosion Meaning is.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Flammenüberwachungseinrichtung, insbesondere für leuchtende Flammen, mit einem aus Licht unmittelbar einen elektrischen Strom erzeugenden Lichtelement, gekennzeichnet durch ein die Brennstoffzufuhr regelndes Steuerrelais, welches über einen magnetischen Verstärker die Impulse des Lichtelementes erhält. PATENT CLAIMS: 1. Flame monitoring device, especially for luminous flames, with one directly generating an electric current from light Light element, characterized by a control relay that regulates the fuel supply, which receives the pulses of the light element via a magnetic amplifier. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorerregungswicklung, eine Rückkopplungswicklung und zwei in Selbstsättigungsschaltung über einen eine Sekundärwicklung mit Mittelanzapfung aufweisenden Transformator mit einer Wechselspannungsquelle verbundene Ankerwicklungen für den magnetischen Verstärker, welcher ein polarisiertes Gleichstromrelais steuert. 2. Device according to claim 1, characterized by a pre-excitation winding, one feedback winding and two in self-saturation via one one Secondary winding with a central tapping transformer with an alternating voltage source connected armature windings for the magnetic amplifier, which is a polarized DC relay controls. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Schutzkondensatoren, welche im Steuerkreis parallel zur Steuerwicklung und zum Lichtelement angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr.731736; schweizerische Patentschriften Nr. 171645, 253 676, 281693; Zeitschrift »VDI«, 1934, S.935 bis 938; Zeitschrift »Electrical Engineering«, Juni 1950, S. 538 bis 543; Zeitschrift »ASEA-Journal«, 1947, S. 119 bis 131.3. Device according to claim 2, characterized by one or more protective capacitors which are arranged in the control circuit parallel to the control winding and the light element. Documents considered: German Patent No. 731736; Swiss patents No. 171 645, 253 676, 281693; "VDI" magazine, 1934, pages 935 to 938; Electrical Engineering magazine, June 1950, pp. 538 to 543; ASEA Journal, 1947, pp. 119 to 131.
DEL11824A 1951-04-05 1952-03-14 Flame monitoring device, especially for luminous flames Pending DE1004329B (en)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH171645A (en) * 1934-04-24 1934-09-15 Brandenberger Oscar Device for controlling the fuel supply in oil firing systems.
DE731736C (en) * 1941-02-08 1943-02-13 Ig Farbenindustrie Ag Automatic filling device for containers for liquefied gases
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CH281693A (en) * 1950-05-08 1952-03-31 Oelfeuerungen Ag System with two simultaneously operated oil burners and with safety device.

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