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Steuerungs- und Sicherheitsvorrichtung für Brenner Die Erfindung betrifft
eine Steuerungs- und Sicherheitsvorrichtung für Brenner, insbesondere Ölbrenner.
Derartige Sicherheitsvorrichtungen haben den Zweck, im Fall des Erlöschens der Brennerflamme
infolge einer Störung die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner automatisch zu unterbrechen.
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Derartige Sicherheitsvorrichtungen können beispielsweise von einer
Fotowiderstandszelle gesteuert werden, welche die Öffnung eines Relais bewirkt,
sobald sie nicht mehr durch die Flamme des Brenners beleuchtet wird. Derartige Fotowiderstandszellen
haben einen Innenwiderstand, der in Abhängigkeit von der Beleuchtung zwischen einem
Megohm und einigen hundert Ohm veränderlich ist und somit die direkte Steuerung
eines Relais herkömmlicher Bauart ermöglicht. Falls niederohmige Fotowiderstände
verwendet werden können und ausreichend Licht zur Verfügung steht, ist es insbesondere
bereits bekannt, als einfachste Form einer Fotowiderstandsrelaisschaltung eine aus
dem Fotowiderstand, dem elektromagnetischen Relais und der Stromquelle bestehende
Reihenschaltung anzuwenden. Die Betriebsspannung kann sowohl eine Gleich- als auch
eine Wechselspannung sein.
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Die Erfindung betrifft daher eine Steuer- und Sicherheitsvorrichtung
für Brenner, bei welcher die Erregerwicklung eines die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner
steuernden Relais in einem ersten Stromkreis in Reihe mit einer als überwachungsorgan
der Brennerflamme dienenden Fotowiderstandszelle an einer ersten Speisespannung
liegt, welche in dem Stromkreis im normalen Betriebszustand einen Strom erzeugt,
der ausreicht, um das Steuerrelais im Schließzustand zu halten, solange die Fotowiderstandszelle
von der Brennerllamme bestrahlt wird.
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Eine Sicherheitsvorrichtung dieser Art ermöglicht zwar in einfacher
Weise eine wirkungsvolle überwachung und gegebenenfalls automatische Absperrung
des Brenners. Es besteht jedoch der Nachteil, daß die Sicherheitsvorrichtung dann
ausfällt, falls infolge einer mechanischen Störung, einer übermäßigen Erwärmung
oder aus einem sonstigen zufälligen Grund in der Fotowiderstandszelle oder in den
Zuleitungen, welche sie mit dem Gerät verbinden, ein Kurzschluß auftritt. Der vorliegenden
Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, diesen Nachteil der bekannten Steuerungs-
und Sicherheitsvorrichtungen zu beseitigen und eine vollkommene Sicherheit unter
allen Umständen zu gewährleisten.
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Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der erste
Stromkreis in Reihe zusätzlich ein Unterbrecherelement, beispielsweise eine Schmelzsicherung,
aufweist, dessen Ansprechwert wesentlich über dem normalen Betriebsstrom des ersten
Stromkreises liegt, und daß auf den ersten Stromkreis ein zweiter oder Hilfsstromkreis
aufgeschaltet ist, welcher mit dem ersten Stromkreis die Fotowiderstandszelle und
das Unterbrecherelement gemeinsam hat und an einer zweiten Speisespannung liegt,
die wesentlich niedriger als die erste Speisespannung ist, derart, daß der Stromfluß
durch den zweiten Stromkreis im normalen Betriebszustand verhältnismäßig schwach
ist, bei einem Kurzsdhluß in der Fotowiderstandszelle bzw. in deren Zuleitungen
jedoch auf einen solchen Wert ansteigt, daß die Summe der Ströme der beiden Stromkreise
zur Auslösung des Unterbrecherelements ausreicht.
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Durch diese einfache Maßnahme der Aufschaltung eines zweiten Stromkreises
auf den Hauptstromkreis der Sicherheitsvorrichtung, wobei die beiden Stromkreise
die Fotowiderstandszelle und das Unterbrecherelement gemeinsam haben, wird erreicht,
daß im Fall eines Kurzschlusses in der Fotowiderstandszelle oder in deren Zuleitungen
der Hauptstromkreis unterbrochen wird und somit das Relais ausgelöst wird. Hiermit
ist eine vollkommene Absicherung auch für den Fall einer Kurzschlußstörung in der
Fotowiderstandszelle bzw. in deren Zuleitungen gewährleistet,
der
bei den bekannten Einrichtungen unbemerkt bliebe.
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Der Erfindungsgegenstand wird an Hand der Zeichnungen beispielsweise
erläutert. In diesen zeigt F i g. 1 das Schaltschema einer ersten Ausführungsform,
F i g. 2 ein Diagramm zum Vergleich der die Zelle im normalen Betrieb und im Fall
eines Kurzschlusses durchfließenden Stromstärken, F i g. 3, 4 den F i g. 1 und 2
entsprechende Darstellungen einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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F i g. 1 zeigt die Schaltung eines Sicherheitsrelais, von dem lediglich
die Erregerwicklung L dargestellt ist; diese ist mit den Klemmen A und
B einer elektrischen Wechselstromquelle mit der Spannung U1 über eine Schmelzsicherung
f, eine Fotowiderstandszelle P und einen Gleichrichter R1 verbunden, der in dem
Kreis nur jede zweite Halbwelle durchläßt. Die Stromstärke in in diesem Schaltungszweig
nähert sich daher der in F i g. 2 durch die vollausgezogene Kurve dargestellten
Wellenform an; ihr Betrag ist so gewählt, daß sie das Relais geschlossen hält, solange
die Steuerzelle P beleuchtet bleibt und einen geringen inneren Widerstand aufweist.
Der Kondensator CA
soll lediglich ein Brummen des Relais infolge des pulsierenden
Charakters des Erregungsstromes verhindern.
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Der den eigentlichen Gegenstand der Erfindung bildende Hilfsstromkreis
liegt zwischen den Klemmen B und C und weist außer der Schmelzsicherung f
und der Zelle P, die bereits erwähnt wurden, einen Gleichrichter R2 auf, welcher
den Kontrollstrom id nur dann fließen läßt, wenn die Klemme C sich auf einem bezüglich
der Klemmen A und B positiven Potential befindet. Dieser Strom weist
daher ebenfalls eine pulsierende Wellenform (gestrichelte Kurve in F i g. 2) auf,
deren Halbwellen jeweils zwischen zwei Halbwellen von in liegen, wobei die
Größe der Speisewechselspannung U2 so gewählt ist, daß der Strom id sehwach bleibt,
solange der zwischen den Klemmen S1 und S2 befindliche Widerstand (Gesamtwiderstand
der Zelle P und ihrer Anschlüsse) den normalen Wert von einigen hundert Ohm behält.
Ein Kurzschluß, welcher den Widerstand zwischen den Klemmen S1 und S2 aufhebt, führt
zu einem Anwachsen der Stromstärken in und id, das sich wegen des im Kreis A-B liegenden
Relais L mit hohem Widerstand auf id stärker als auf in auswirkt und
bewirkt, daß die Stromstärke auf id" ansteigt und die Sicherung f durchschmilzt.
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Das nicht mehr erregte Relais L fällt ab, wodurch die zur Unterbrechung
der Brennstoffzufuhr vorgesehene Sicherheitsvorrichtung (Anhalten des Motors, Schließen
eines Ventils, usw.... ) ausgelöst wird. Die Speisespannungen Ui und U2 können von
beliebigen Vorrichtungen bekannter Art geliefert werden: Beispielsweise von einem
einzigen Transformator mit Abzapfungen oder getrennten Wicklungen oder von zwei
getrennten Transformatoren oder schließlich von einer Potentiometeranordnung.
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Bei der in F i g. 3 dargestellten abgewandelten Ausführungsform wird
der Erregungsstromkreis des Relais L mit einem Strom gespeist, der einer Zweiwegegleichrichtung
mittels der Gleichrichtbrücke R unterworfen ist, während der Kurzschlußkontrollstrom
ein Wechselstrom ist. Die beiden Stromversorgungen müssen hier daher getrennt werden;,
im übrigen bleibt die Wirkungsweise der Vorrichtung jedoch unverändert.
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Die beiden Ströme in und 'd weisen die in F i g. 4 gezeigte
Wellenform auf; die Addition ihrer Ordinaten ergibt die Stromkurve ic in dem die
Zelle P und die Sicherung f enthaltenden Zweig des Stromkreises. Man erkennt, daß
infolge des Kondensators CA2, der Strom id gegenüber dem Strom!" einen Phasenvorsprung
hat, der dem Wert n/2 zustrebt, sobald der Widerstand zwischen den Klemmen S1 und
S2 sich auf Null verringert.
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Unterbricht die Sicherung den Strom beim Auftreten eines Kurzschlusses
in der Zelle oder ihren Zuleitungen, so verhindert der Kondensator CA" daß die Gleichstromkomponente
von in sich über die Stromquelle C-D schließt; umgekehrt kann der Strom 'd
,sich über den das Relais L enthaltenden Stromkreis wegen dessen hohen Widerstand
und dem kleinen Betrag von U2 praktisch nicht schließen.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen nur der Erläuterung
und haben keine einschränkende Bedeutung; beispielsweise könnten auch Gleichstromquellen,
mit entsprechender Abwandlung der Schaltungen, Anwendung finden; ferner könnte die
in den F i g. 1 und 3 gezeigte Sicherung durch ein anderes gleichwertiges' Element
(Selbstschalter, Hilfsrelais, zusätzliche Sperrwicklung u. dgl.) ersetzt werden,
ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.