DE102021130911A1 - Steueranordnung zur erkennung des vorhandenseins einer flamme mit flammenwächtern für einen brenner und flammenwächtersystem - Google Patents

Steueranordnung zur erkennung des vorhandenseins einer flamme mit flammenwächtern für einen brenner und flammenwächtersystem Download PDF

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Abstract

Steueranordnung (5) zur Erkennung des Vorhandenseins einer Flamme (1) mit Flammenwächtern (3, 4) für einen mit einem Brennstoff betriebenen Brenner (2), wobei der Flammenwächter (3, 4) mindestens einen Sensor (31. 41) als Informationsgeber zum Detektieren der Flamme (1) eines Feuers als sichtbare Reaktion des Brennstoffs mit oxidierendem Sauerstoff in einem Verbrennungsbereich und eine dem mindestens einen Sensor (31, 41) zugeordnete Auswerteschaltung umfasst, wobei die Auswerteschaltung feststellt, ob die vom Sensor (31, 41) empfangene Strahlung der einer brennenden Flamme (1) entspricht und bei negativem Ergebnis ein Abschaltsignal für die Brennstoffzufuhr erzeugt, wobei mindestens zwei Flammenwächter (3, 4) derart zusammengeschaltet sind, dass eine elektrische Stromkreis-Grundschaltung (20, 21) gebildet ist, die die Ausgangssignale der mindestens zwei Flammenwächter (3, 4) über Schließer (14, 15) in einer ODER-Verknüpfung (16) und über Schließer (17, 18; 27, 28) in einer UND-Verknüpfung (19) verarbeitet, je nachdem welcher von mindestens zwei Betriebszuständen einer Flammenerkennung den Ausgangssignalen der Flammenwächter (3, 4) zugeordnet ist, und zum Schalten zwischen den mindestens zwei Betriebszuständen eine Umschaltlogik (24) vorgesehen ist, die ein intelligentes Subsystem (14, 15, 16, 20; 17, 18, 19, 21) mit einem Logik-Funktionsplan (25, 27, 28) verknüpft.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung zur Erkennung des Vorhandenseins einer Flamme mit Flammenwächtern für einen mit einem Brennstoff, insbesondere Öl oder Gas betriebenen Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Flammenwächtersystem mit einer solchen Steueranordnung nach Anspruch 15.
  • Bei Feuerungsanlagen wie Brennern ist es üblich, jeder Flamme einen sogenannten Flammenwächter zuzuordnen, der das zugehörige Brennstoffventil absperrt, wenn eine Flamme erlischt. Solche Flammenwächter umfassen einen Strahlungsdetektor oder Flammenfühler, der im Allgemeinen die von der Flammenwurzel ausgehende Strahlung erfasst. Diese Strahlung muss gegen die Hintergrundstrahlung, die von den den Feuerungsraum begrenzenden Wänden ausgeht, diskriminiert werden.
  • Optische Flammenwächter für solche Brenner sprechen üblicherweise in einem Spektralbereich außerhalb des Spektrums des sichtbaren Lichts an. Bekannte Flammenwächter hoher Empfindlichkeit sprechen im UVA-Bereich an und sind sogenannte UV-Röhren oder Halbleitersensoren basierend auf Silizium-, GaN-, GaP- oder GaAsP-Dioden, denen Auswerteschaltkreise mit Verstärkern nachgeschaltet sind. In der Regel wird die Strahlungsintensität über zwei Schwellen ausgewertet, eine Vorwarnschwelle und eine Sicherheitsschwelle. Die Flammenwächter verarbeiten Flammenfühlersignale derart, dass ein sogenanntes Flammenrelais betätigt wird, das unmittelbar nach einem Erlöschen der Flamme die dann notwendigen Sicherheitsmaßnahmen auslöst. Die Steuerschaltkreise für Ölbrenner umfassen üblicherweise eine Anzahl von Relais und Kontakten, die die Komponenten des Brenners zu verschiedenen Zeitpunkten an- und abschalten, wobei die Betätigung der Komponenten insbesondere in der Einschaltphase des Brenners erfolgt. Bezüglich der Relais ist zu beachten, dass diese einer Fehlfunktion unterliegen können.
  • Aus DE 90 11 973 U1 ist bekannt, dass zum automatischen Schutz gegen Explosionen in Feuerungsanlagen, sowie zur Steuerung optischer Verbrennungsvorgänge unter geringstmöglichem Schadstoffausstoß vorzugsweise optische Flammenwächter wegen ihrer Reaktionsschnelligkeit eingesetzt werden. Diese optischen Flammenwächter nutzen die bei jedem Verbrennungsprozess frei werdende Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung. Denn jede Flamme hat ein besonderes Strahlungsspektrum, das sowohl vom Brennstoff, wie z.B. Gas, Öl, Kohl etc., als auch von der Art der Oxidation abhängt. Die spektrale Strahlungsverteilung erstreckt sich dabei von einer extrem kurzwelligen Strahlung (UV) über das sichtbare Licht bis zur langwelligen Infrarotstrahlung. Diesem Emissionsspektrum kann eine Schwarzkörperstrahlung überlagert sein.
  • Der Flammenwächter weist einen Detektor auf, der deshalb vorzugsweise in dem Wellenlängenbereich anspricht, in dem die Radikale eines Verbrennungsvorgangs ihr Emissions- und Absorptionsvermögen besitzen. Der Detektor spricht folglich vorzugsweise in dem Wellenlängenbereich zwischen 280 und 410 nm an. Die Empfindlichkeitskennlinie im Verhältnis zur Wellenlänge besitzt steile Flanken, wobei diese auch im unteren Bereich steil auslaufen. Das Dämpfungsverhalten sorgt dabei für eine weitgehende Eliminierung der Schwarzkörperstrahlung und der Strahlung anderer Verbrennungsprodukte als die der Radikale. Für eine gute auswertbare Verstärkung zeigt der Detektor eine Mindestempfindlichkeit zwischen 0,015 und 0,035 (ANV), vorzugsweise 0,025 (ANV), und ein Ansprechverhalten im Bereich von Mikrosekunden, die einen Schwellenwert definieren, dessen Überschreitung das Vorhandensein und/oder die Art einer Flamme anzeigt. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Detektoren um photoelektrische Sensoren. Ist als Detektor eine GaP Fotodiode vom Schottky Typ mit UV-Filter eingebaut, liegt der Schwellenwert bei einer Bestrahlungsintensität von ca. 1000 Lux bei einem Mindestkurzschlussstrom von 0,18 µA. Ein solcher Detektor zeigt eine hohe Empfindlichkeit im Wesentlichen nur im Wellenlängenbereich 280 bis 410 nm.
  • Alle Flammen, ob z.B. Gas, Öl, Kohle, etc., sind in diesem Bereich strahlungsmäßig mit ausreichender Energie vertreten, und werden von einem in diesem Wellenlängenbereich mit einer Mindestempfindlichkeit des ansprechenden Detektors von vorzugsweise 0,025 (ANV) unter Eliminierung der Wellenlängen außerhalb des Wellenlängenbereiches der Radikale erfasst, verstärkt und durch Vergleich mit vorgegebenen Schwellenwerten für JA/NEIN-Antworten hinsichtlich des Vorhandenseins einer Flamme ausgewertet.
  • Aus DE 197 46 786 C2 ist ein Flammenwächter bekannt, bei dem ein Detektor mit einer spektralen Empfindlichkeit in einem Wellenlängenbereich, beispielsweise im nahen Ultraviolett mit einer nachgeschalteten Auswerteschaltung verwendet wird, die einen Regler für das Brennstoff-Verbrennungsluft-Verhältnis entsprechend der spektralen Verteilung der Flammenstrahlung beeinflusst. Als Detektor ist ein photoelektrischer Sensor vorgesehen. Eine Auswertung der vom Detektor empfangenen Strahlung hinsichtlich dessen, ob der Brenner brennt und im Falle, dass er nicht brennt, die Brennstoffzufuhr möglichst umgehend abzuschalten ist, ist hier nicht vorgesehen.
  • Aus DE 41 15 255 A1 ist ein Strahlungssensor mit einer für Ultraviolettlicht strahlungsempfindlichen Diode bekannt. Die spektrale Empfindlichkeit ist optimal an die optische Emission von blau brennenden Flammen moderner Öl- und Gasbrenner angepasst, so dass Falschlicht keine Flamme vortäuschen kann. Der sehr kleine Strom, der auf photoelektrischem Wege durch die Strahlung in der Diode erzeugt wird, wird ferner mittels einer Verstärkerschaltung in eine Spannung gewandelt. Die Verstärkerschaltung besteht beispielsweise aus einem Operationsverstärker, der mittels eines Widerstandes und gegebenenfalls eines Kondensators rückgekoppelt ist. Neben den Eingängen zum Anschluss der der Diode weist die Verstärkerschaltung Anschlüsse für die Versorgungsspannung und für die Masse und einen Ausgang auf, an dem das Ausgangssignal anliegt. Die Gesamtheit der vorgenannten Elemente bilden den Strahlungssensor, der innerhalb eines hermetisch abgeschlossenen Gehäuses angeordnet ist.
  • Die bekannten Flammenwächter liefern ein Ausgangssignal bei vorhandener Flamme und kein Auswertsignal bei Ausfall der Flamme. Eine Aussage über das Vorhandensein der Flamme ist für eine Flammenbewertung allerdings dann besonders wichtig, wenn Intensitätsänderungen erfasst und ausgewertet werden sollen.
  • Aus DE 29 32 129 A1 ist ein Flammenwächter an Öl- oder Gasbrennern bekannt, der zur Selbstüberwachung so gestaltet ist, dass der Flammenwächter eine Selbstüberwachung aufweist, wonach der Flammenfühlerschalter in Parallelschaltung mit einem Überbrückungsschalter für das Brennstoffventil angeordnet und bei Flammenausfall mit einem Schaltkreis verbindbar ist, der zwei parallelgeschaltete invertierende Relais zur Schaltung des Überbrückungsschalters und des Elements und ein Zeitglied aufweist. Dadurch wird erreicht, dass die Funktion des Flammenfühlers und des Überbrückungsschalters sowie des Fühlerschalters in beliebiger Zeitfolge überprüft werden kann.
  • Nachteilig bei den vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnungen mit Flammenwächtern ist, dass diese zwar eine Selbstüberwachung des Flammenwächters hinsichtlich seiner Funktionalität ermöglichen, die Detektion einer räumlichen Ausdehnung eines Flammenfeldes allerdings nicht vorgesehen ist. Es wurde davon ausgegangen, dass ausreichend sei, wenn überhaupt eine Flamme mit einer Strahlungsintensität detektiert wurde. Bei Brennern mit Brennraumlängen von mehr als 1 m hat die National Fire Protection Association (NFPA) USA Sicherheitsauflagen nunmehr bestimmt, dass endseitig des Flammenfeldes jeweils mindestens ein Flammenwächter vorzusehen ist, um den Sicherheitsanforderungen zu genügen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steueranordnung zur Erkennung einer Flamme zu schaffen, die unter Verwendung von mindestens zwei Flammenwächtern ein Steuersignal abgibt, das vom Vorhandensein einer brennenden Flamme mit Strahlungsintensität abhängt und dabei das Nichtvorhandensein einer Flamme anzeigt, und ein Flammenwächtersystem mit einer solchen Steueranordnung.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst.
  • Hierdurch wird eine Steueranordnung zur Erkennung des Vorhandenseins einer Flamme mit Flammenwächtern für einen mit einem Brennstoff betriebenen Brenner und ein Flammenwächtersystem geschaffen, die auf einer Sensor-Technik mit mehreren Sensoren, insbesondere einer Zwei-Sensor-Technik beruhen. Ein intelligentes Subsystem mit einem Logik-Funktionsschaltplan wird integriert, um Schaltfunktionen zur Erkennung des Vorhandenseins einer Flamme und das Erlöschen einer Flamme mittels Flammenwächtern bereitzustellen, und zwar insbesondere für Brenner, deren Flammenräume Längen von 1 m übersteigen.
  • Steuergeräte für die Verbrennung/Verbrennungsüberwachung haben in der Regel Steuerausgänge für Ventile und Zündsysteme sowie einen Eingang für die Flammenüberwachung. Je nach Automat ist dieser Eingang zum Anschluss von Ionisationselektroden, UV-Röhren oder Relaiskontakten ausgelegt. Beim Anschluss mindestens eines weiteren Flammenwächters bedarf es der Auswertung mehrerer Signale. Zum einen muss zur Fremdlichtüberwachung jeder Flammenwächter für sich die Fremdlichtsperre auslösen und zum anderen muss jeder Flammwächter im Betrieb bei Erlöschen der Flamme oder eines Flammenabschnitts sicher abschalten.
  • Erfindungsgemäß ist in einem ersten Betriebszustand vorgesehen, dass zur Fremdlichterkennung die mindestens zwei Ausgänge erkannt werden. Als Schaltfunktion ist vorgesehen eine ODER-Verknüpfung der mindestens zwei Flammenwächterausgänge. Die Parallelschaltung von Schließern stellt eine ODER-Verknüpfung dar. Ein Relais zieht an, wenn die Kontakte gesteuert durch den ersten „oder“ den zweiten Flammenwächterausgang geschlossen sind.
  • Erfindungsgemäß ist ferner in einem zweiten Betriebszustand vorgesehen, dass zur Flammenerkennung jeder der Flammenwächter die Flamme erkennen muss. Bei Ausfall eines Flammenwächters muss das System abschalten. Als Schaltfunktion ist vorgesehen eine UND-Verknüpfung der mindestens zwei Flammenwächterausgänge. Die serielle Verschaltung von Schließern stellt eine UND-Verknüpfung dar. Ein Relais zieht an, wenn die Kontakte gesteuert durch den ersten „und“ den zweiten Flammenwächterausgang geschlossen sind.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass eine Schaltlogik zur Umschaltung zwischen den beiden Betriebszuständen vorgesehen ist. Nur jeweils ein Flammenwächtereingang einer Auswerteschaltung kann über die Schaltlogik angesteuert werden. Diese kann beispielsweise durch ein Umschaltrelais mit zwei Wechselkontakten erfolgen. Durch das Umschaltrelais mit zwei Wechselkontakten kann ein neues Ausgangsrelais wahlweise parallel oder seriell angesteuert werden. Die Ansteuerung des Wechslers soll vorzugsweise über eine Rückmeldung - Brennstoffventil geöffnet - erfolgen. In diesem Fall wird nach der Zündung sichergestellt, dass die mindestens zwei Flammenwächter die Flamme detektieren müssen. Das Brennstoffventil ist beispielsweise ein Gasventil.
  • Der Ausgang des neuen Ausgangsrelais kann so gestaltet sein, dass verschiedene Feuerungsautomaten verwendet werden können. Es kann zum einen ein normaler Relaiskontakt vorgesehen sein als auch über einen Widerstand mit Diode der Anschluss an einen lonisationseingang möglich sein. Für den Fall, dass die Rückmeldung - Brennstoffventil geöffnet - ausbleibt oder nicht angeschlossen wird, kann zusätzlich eine Zwangsumschaltung erfolgen. Diese kann über einen Timerbaustein erfolgen, der als Einschaltverzögerung aufgebaut sein kann und mit Zuschalten der Spannungsversorgung aktiviert werden kann. Die Zeitverzögerung kann einstellbar sein, um entsprechende zulassungsseitige Vorgaben zur Vorbelüftung und Fremdlichtkontrolle darstellen zu können.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
    • 1 zeigt schematisch eine Brenneranordnung mit einem Schaltschema einer ersten Ausführungsform eines Flammenwächtersystems für Brenner, insbesondere Öl- oder Gasbrenner,
    • 2 zeigt schematisch eine Parallelschaltung von zwei Flammenwächterausgängen des Flammenwächtersystems gemäß 1,
    • 3 zeigt schematisch eine Reihenschaltung von zwei Flammenwächterausgängen des Flammenwächtersystems gemäß 1,
    • 4 zeigt schematisch ein Schaltschema einer zweiten Ausführungsform eines Flammenwächtersystems für Brenner, insbesondere ÖI- oder Gasbrenner.
  • Wie in 1 dargestellt, betrifft die Erfindung ein Flammenwächtersystem zur Prüfung des Zünd- und Löschverhaltens einer Flamme 1, insbesondere eines axial sich erstreckenden Flammenfeldes, bei Brennern 2 mit Brennraumlängen X von mehr als 1 m, wobei beidseitig endseitig der Erstreckung einer Flamme 1 jeweils mindestens ein Flammenwächter 3, 4 vorgesehen ist. Das Flammenwächtersystem umfasst ferner eine Steueranordnung 5 als eine Verbrennungsüberwachungseinrichtung, die die mindestens zwei Flammenwächter 3, 4 verschaltet über vorzugsweise einen Steuerausgang 6 mit einem Eingang 7 eines Brennersteuergeräts 8. Der Eingang 7 ist somit der Eingang für die Flammenüberwachung am Brennersteuergerät, wobei das Brennersteuergerät 8 vorzugsweise nur einen einzigen Eingang 7 für die Flammenüberwachung aufweist oder aufzuweisen braucht.
  • In bekannter Weise weist das Brennersteuergerät 8 ferner Steuerausgänge 9, 10 für eine ventilgesteuerte Luftzufuhr 1, eine Gaszufuhr 12 und ein Zündsystem 13.
  • 2 und 3 zeigen Ausschnitte der erfindungsgemäßen Steueranordnung 5 zur Erkennung des Vorhandenseins einer Flamme 1 mit Flammenwächtern 3, 4 für einen mit einem Brennstoff betriebenen Brenner 2. Jeder Flammenwächter 3, 4 umfasst mindestens einen Sensor 31, 41 als Informationsgeber zum Detektieren einer Flamme 1 eines Feuers als sichtbare Reaktion des Brennstoffs mit oxidierendem Sauerstoff in einem Verbrennungsbereich und eine dem mindestens einen Sensor 31, 41 zugeordnete Auswerteschaltung (nicht dargestellt). Die Auswerteschaltung stellt fest, ob die vom Sensor 31, 41 empfangene Strahlung der einer brennenden Flamme entspricht und bei negativem Ergebnis ein Abschaltsignal für die Brennstoffzufuhr erzeugt. Beschrieben sind derartige Flammenwächter 3, 4 beispielsweise in EP 2 439 451 B1 und US 8,618,493 B2 . Bekannte einsetzbare Flammenwächter hoher Empfindlichkeit sprechen im UVA-Bereich an und sind sogenannte UV-Röhren oder Halbleitersensoren basierend auf Silizium-, GaN-, GaP- oder GaAsP-Dioden, denen Auswerteschaltkreise mit Verstärkern nachgeschaltet sind.
  • Die mindestens zwei Flammenwächter 3, 4 sind derart zusammengeschaltet, dass eine elektrische Stromkreis-Grundschaltung 20, 21 gebildet ist, die die Ausgangssignale der mindestens zwei Flammenwächter 3, 4 über Schließer 14, 15 in einer ODER-Verknüpfung 16 und über Schließer 17, 18 in einer UND-Verknüpfung 19 verarbeitet. Je nachdem, welcher von mindestens zwei Betriebszuständen einer Flammenerkennung den Ausgangssignalen der Flammenwächter 3, 4 zugeordnet ist, erfolgt eine Verarbeitung der Ausgangssignale der Flammenwächter 3, 4 durch eine Stromkreis-Grundschaltung-Steuereinheit 22.
  • 2 zeigt als ODER-Verknüpfung 16 eine Parallelschaltung der mindestens zwei Flammenwächterausgänge. Beide Ausgänge müssen erkannt werden, um eine Fremdlichterkennung durchzuführen, d.h. die mindestens zwei Flammenwächter 3, 4 müssen eine Flamme 1 detektieren, um sicherzustellen, dass ein axial sich erstreckender Raumbereich der Flamme von mehr als 1m Strecke vollständig gezündet hat. Die Parallelschaltung gemäß 2 ist einem ersten Betriebszustand eines Zeitablaufs der Erkennung des Vorhandenseins einer Flamme zugeordnet. Durch die Parallelschaltung wird erreicht, dass die Funktion eines Sensors 31, 41 bzw. Flammenfühlers eines jeden Flammenwächters 3, 4 grundsätzlich in beliebiger Zeitfolge überprüft werden kann, wobei der anfänglichen Zündung besondere Bedeutung zukommt. Ungeachtet dessen, kann aus dem nachfolgend beschriebenen zweiten Betriebszustand auch wieder in den ersten Betriebszustand zurückgeschaltet werden, um die Detektionsmöglichkeiten mittels ODER-Verknüpfung 16 von Flammenwächtern 3, 4 optimal zu nutzen. Die Anzahl der anschließbaren Flammenwächter 3, 4 ist wählbar und kann statt zwei auch insbesondere bis zu zehn betragen.
  • Mittels der in 2 dargestellten ODER-Verknüpfung 16 kann vorzugsweise nur dann, wenn eine Flamme 1 eines Brenners 2 korrekt gezündet hat, in einen zweiten Betriebszustand, d.h. in einer Zeitablauffolge, als Dauerüberwachung auf ein Vorhandensein der Flamme 1 gewechselt werden, wie 3 zeigt.
  • 3 zeigt als UND-Verknüpfung 19 eine Reihenschaltung der mindestens zwei Flammenwächterausgänge. Jeder der Flammenwächter 3, 4 muss erkannt werden. Bei Ausfall einer Flammenwächters 3, 4 muss das System abschalten im Rahmen einer durchgeführten Flammenerkennung. Die Reihenschaltung gemäß 3 ist einem zweiten Betriebszustand einer Zeitablauffolge der Erkennung des Vorhandenseins einer Flamme zugeordnet. Durch die Reihenschaltung wird erreicht, dass die Funktion eines Sensors 31, 41 bzw. Flammenfühlers eines jeden Flammenwächters 3, 4 im Falle eines Ausfalls zur Stromunterbrechung in der Stromkreis-Grundschaltung 21 führt.
  • 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Stromkreis-Grundschaltung 20, 21 die ODER-Verknüpfung 16 und UND-Verknüpfung 19 als Logik-Funktionsschaltungen mit einer Umschaltlogik 24 zum Schalten zwischen den mindestens zwei Betriebszuständen zum Erkennen des Vorhandenseins einer Flamme 1 kombiniert werden. Durch die Umschaltlogik 24, beispielsweise in Form eines Umschaltrelais 25 mit zwei Wechselkontakten 27, 28, kann ein Ausgangsrelais 23 wahlweise parallel über die Stromkreis-Grundschaltung 20 oder seriell über die Strom-Grundschaltung 21 angesteuert werden. Die Umschaltlogik 24 verknüpft folglich die parallele und serielle Verschaltung der Flammwächterausgänge als ein intelligentes Subsystem mit einem Logik-Funktionsplan. Die Ansteuerung der Umschaltlogik 24 soll vorzugsweise über eine Rückmeldung 26 - Brennstoffventil geöffnet - erfolgen. In diesem Fall wird nach der Zündung sichergestellt, dass die mindestens zwei Flammenwächter 3, 4 die Flamme 1 detektieren müssen. Das Brennstoffventil kann beispielsweise ein Gasventil sein.
  • Die zu 3 beschriebenen Schließer 17, 18 zur Ausbildung einer UND-Verknüpfung 19 werden hier von den Wechselkontakten 27, 28 gebildet, da in Kombination mit der ODER-Verknüpfung 16 die UND-Verknüpfung nachrangig angeordnet ist. Im Zusammenschluss von ODER-Verknüpfung 16 und UND-Verknüpfung 19 sind die Ausgänge der mindestens zwei Flammenwächter 3, 4 an die Schließer 14, 15 der ODER-Verknüpfung angeschlossen.
    Der Ausgang des neuen Ausgangsrelais 23 kann so gestaltet sein, dass verschiedene Feuerungsautomaten verwendet werden können. Es kann zum einen ein normaler Relaiskontakt vorgesehen sein, der über eine Leitung 32 mit dem Eingang 7 der Flammenüberwachung am Brennersteuergerät 8 verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich ist auch über einen Widerstand 29 mit Diode 30 der Anschluss an einen lonisationseingang der Stromkreis-Grundschaltung-Steuereinheit 22 möglich. Die Stromkreis-Grundschaltung-Steuereinheit 22 kann auch in das Brennersteuergerät 8 (vgl. 1) integriert sein.
  • Für den Fall, dass die Rückmeldung 26 - Brennstoffventil geöffnet - ausbleibt oder nicht angeschlossen wird, kann zusätzlich eine Zwangsumschaltung erfolgen. Diese kann über einen Timerbaustein 33 erfolgen, der als Einschaltverzögerung aufgebaut sein kann und mit Zuschalten der Spannungsversorgung 34 aktiviert werden kann. Die Zeitverzögerung kann einstellbar sein, um entsprechende Zulassungsseitige Vorgaben zur Vorbelüftung und Fremdlichtkontrolle darstellen zu können.
  • Weitere vorzugsweise Ausbildungen der in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele sind nachfolgend aufgeführt.
  • Die Ausgangssignale der mindestens zwei Flammenwächter 3, 4 schalten jeweils Ein/Aus-Schließer 14, 15; 17, 18, die auch als Relais ausgebildet sein können. Die Ausgangssignale werden wahlweise in einer ODER-Verknüpfung für einen ersten Betriebszustand der Flammenerkennung oder einer UND-Verknüpfung für einen zweiten Betriebszustand der Flammenerkennung verarbeitet. Beide Verknüpfungen werden in der Stromkreis-Grundschaltung 20, 21 additiv realisiert, jedoch selektiv verschaltet mittels der Umschaltlogik 24.
  • Bei der ODER-Verknüpfung 16 für den ersten Betriebszustand sind die Ausgänge der mindestens zwei Flammwächter 3, 4 einzeln erkennbar mittels eines von der Steuereinheit 22 beispielsweise umfassten Strommessers, wenn nicht alle Flammwächter 2, 3 ein Ausgangssignal liefern.
  • Bei der UND-Verknüpfung 19 für den zweiten Betriebszustand sind die Ausgänge der mindestens zwei Flammenwächter einzeln erkennbar und eine Unterbrechung der Stromkreis-Grundschaltung von der Steuereinheit 22 auswertbar.
  • Die UND-Verknüpfung 19 ist vorzugsweise eine serielle Verschaltung der Ausgänge der Flammenwächter 3, 4 und die ODER-Verknüpfung 16 ist vorzugsweise eine parallele Verschaltung der Ausgänge der Flammenwächter 3, 4. Die Verknüpfungen können auch durch binäre Elemente ersetzt werden.
  • Die mindestens zwei Flammenwächter 3, 4 können als Flammenfühler binäre und/oder analoge Sensoren aufweisen, insbesondere Fotosensoren.
  • Die Brennersteuerung 8 kann zur Optimierung eines Mischverhältnisses von Gas und Luft ausgelegt sein.
  • Zum Schalten zwischen den mindestens zwei Betriebszuständen ist eine Umschaltlogik 24 vorgesehen, die ein intelligentes Subsystem aus den Komponenten Schließer 14, 15, 17, 18, ODER-Verknüpfung 16, Stromkreisgrundschaltung 20, 21 sowie UND-Verknüpfung 19 mit einem Logik-Funktionsplan aus Umschaltrelais 25 und Wechselkontakten 27, 28 verknüpft.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 9011973 U1 [0004]
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Claims (15)

  1. Steueranordnung (5) zur Erkennung des Vorhandenseins einer Flamme (1) mit Flammenwächtern (3, 4) für einen mit einem Brennstoff betriebenen Brenner (2), wobei der Flammenwächter (3, 4) mindestens einen Sensor (31. 41) als Informationsgeber zum Detektieren der Flamme (1) eines Feuers als sichtbare Reaktion des Brennstoffs mit oxidierendem Sauerstoff in einem Verbrennungsbereich und eine dem mindestens einen Sensor (31, 41) zugeordnete Auswerteschaltung umfasst, wobei die Auswerteschaltung feststellt, ob die vom Sensor (31, 41) empfangene Strahlung der einer brennenden Flamme (1) entspricht und bei negativem Ergebnis ein Abschaltsignal für die Brennstoffzufuhr erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Flammenwächter (3, 4) derart zusammengeschaltet sind, dass eine elektrische Stromkreis-Grundschaltung (20, 21) gebildet ist, die die Ausgangssignale der mindestens zwei Flammenwächter (3, 4) über Schließer (14, 15) in einer ODER-Verknüpfung (16) und über Schließer (17, 18; 27, 28) in einer UND-Verknüpfung (19) verarbeitet, je nachdem welcher von mindestens zwei Betriebszuständen einer Flammenerkennung den Ausgangssignalen der Flammenwächter (3, 4) zugeordnet ist, und zum Schalten zwischen den mindestens zwei Betriebszuständen eine Umschaltlogik (24) vorgesehen ist, die ein intelligentes Subsystem (14, 15, 16, 20; 17, 18, 19, 21) mit einem Logik-Funktionsplan (25, 27, 28) verknüpft.
  2. Steueranordnung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale der mindestens zwei Flammenwächter (3, 4) jeweils Ein/Aus-Schließer, insbesondere Relais, schalten.
  3. Steueranordnung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromkreis-Grundschaltung die Ausgangssignale wahlweise in einer ODER-Verknüpfung (16) für einen ersten Betriebszustand der Flammenerkennung oder einer UND-Verknüpfung (19) für einen zweiten Betriebszustand der Flammenerkennung verarbeitet, wobei im ersten Betriebszustand mindestens zwei Flammenwächter (3, 4) einzeln getrennt und im zweiten Betriebszustand die mindestens zwei Flammenwächter (3, 4) nur gemeinsam eine Flammenerkennung durchschalten,
  4. Steueranordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ODER-Verknüpfung (16) für den ersten Betriebszustand die mindestens zwei Flammenwächterausgänge einzeln erkennbar und anhand eines von der Steuereinheit (22) umfassten Strommessers auswertbar sind.
  5. Steueranordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der UND-Verknüpfung (19) für den zweiten Betriebszustand die mindestens zwei Ausgänge der Flammenwächter (3, 4) einzeln erkennbar sind und eine Unterbrechung der Stromkreis-Grundschaltung (21) von der Steuereinheit (22) auswertbar ist.
  6. Steueranordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die UND-Verknüpfung (19) eine serielle Verschaltung der Ausgänge der Flammenwächter (3, 4) und die ODER-Verknüpfung (16) eine parallele Verschaltung der Ausgänge der Flammenwächter (3, 4) ist.
  7. Steueranordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Flammenwächter (3, 4) zum Detektieren von axial zueinander beabstandeten Abschnitten des Verbrennungsbereiches vorgesehen sind.
  8. Steueranordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Flammenwächter (3, 4) binäre und/oder analoge Sensoren (31, 41) aufweisen.
  9. Steueranordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (31, 41) Fotosensoren sind.
  10. Steueranordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltlogik (24) ein Umschaltrelais (25) mit mindestens zwei Wechselkontakten (27, 28) für ein Verschalten der ODER-Verknüpfung (16) mit der UND-Verknüpfung (19) in einem gemeinsamen Stromlaufplan aufweist.
  11. Steueranordnung (5) nach Ansprüche 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromlaufplan die ODER-Verknüpfung (16) und die UND-Verknüpfung (19) selektiv schaltet.
  12. Steueranordnung (5) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltlogik (24) über eine Rückmeldung (26) zu einem über eine Brennersteuerung (8) betätigbaren Brennstoffventil ansteuerbar ist.
  13. Steueranordnung (5) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennersteuerung (8) zur Optimierung eines Mischverhältnisses von Gas und Luft vorgesehen ist.
  14. Steueranordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Timerbaustein (33) vorgesehen ist, der zeitabhängig eine Zwangsumschaltung zwischen ODER-Verknüpfung (16) und UND-Verknüpfung (19) veranlasst.
  15. Flammenwächtersystem zur Prüfung des Zünd- und Löschverhaltens einer Flamme (1) bei Brennern mit Brennerraumlängen von mehr als 1 m, wobei endseitig eines Flammenfeldes jeweils mindestens ein Flammenwächter (3, 4) vorgesehen ist, und mit einer Steueranordnung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Verbrennungsüberwachungseinrichtung.
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