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Wechselstromgespeister Flammenwächter Die Erfindung betrifft einen
wechselstromgespeisten Flammenwächter mit einem als Flammenelektrode (lonen-Gleichrichter)
ausgebildeten Fühler, in dessen Zuleitung ein vom Ionenstrom aufzuladender Kondensator
liegt, mit einem Auslösekreis, der außer dem Ionenstrom-Kondensator in Reihe einen
zweiten, den Änderungen der Wechselspannung folgenden Kondensator aufweist, und
mit einem Schaltkreis, der ein-Relais und einen vom Auslösekreis gesteuerten Verstärker
aufweist.
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Der durch die Flammenelektrode fließende Ionenstrom ist relativ klein.
Beispielsweise ist bei einem Propan-Butan-Gasgemisch der Strom durch die Flammenelektrode
beim Vorhandensein der Flamme und bei einer Spannung von etwa 125 V an der Flammenelektrode
ungefähr 0,4 IsA. Daher benötigen die auf diesem Prinzip aufgebauten Flammenwächter
eine Verstärkerschaltung.
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Es ist ein Flammenwächter bekannt, der direkt an das Wechselstromnetz
angeschlossen werden kann.
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Bei ihm ist der Flammenelektrode ein Widerstand und ein Gleichrichter
vorgeschaltet. Der Spannung abfall am Widerstand erzeugt die Gittervorspannung für
eine Verstärkerröhre. Der Widerstand muß sehr hochohmig sein, damit der Ionenstrom
überhaupt einen für die Steuerung der Röhre ausreichenden Spannungsabfall erzeugt.
Da aber die mit dem hochohmigen Widerstand in Reihe liegende Flammenstrecke einen
hohen Widerstand besitzt, ergibt sich ein noch geringerer Ionenstrom, der eine entsprechend
größere Verstärkung erfordert.
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Sodann ist ein wechselstromgespeister Flammenwächter der eingangs
beschriebenen Art bekannt, bei der ein höherer Ionenstrom durch Verwendung eines
Netztransformators erzwungen wird. Der Verstärker wird durch eine Dreielektrodenglimmlampe
gebildet, deren Zündelektrode unmittelbar im Auslösekreis liegt und zum Zünden mit
einer Spannung von etwa 70 bis 170 V versorgt werden muß. Der Ionenstrom-Kondensator
und der zweite den Änderungen der Wechselspannung folgende Kondensator liegen dauernd
miteinander in Reihe. Infolgedessen kann an ihnen nur eine begrenzte Spannung abgegriffen
werden. Auch diese Umstände setzen das Vorhandensein eines Netztransformators voraus.
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Außerdem ist eine Schaltung bekannt, bei der ein Ionenstrom-Kondensator
sich über eine Glimmröhre und die Wicklung eines polarisierten Relais entlädt, sobald
die Zündspannung des Relais erreicht ist. Zu dem Auslösekreis gehört ferner ein
über einen Gleichrichter aufgeladener Vergleichskondensator, der sich über eine
zweite Wicklung des polarisierten
Relais entladen kann, und eine zweite Glimmröhre,
die bei einer Spannungsdifferenz zwischen den beiden Kondensatoren zündet und die
Relaiswicklung im Gegensinn beeinflußt. Nachteilig ist hierbei neben der relativ
großen Teilezahl und dem komplizierten Aufbau auch, daß der Ionenstrom-Kondensator
immer bis zur vollen Zündspannung der Glimmröhre aufgeladen werden muß, was nur
unter Umständen ohne Netztransformator möglich ist.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen wechselstromgespeisten
Flammenwächter zu schaffen, der auch ohne Netztransformator mit einem einfachen
Schaltungsaufbau in der Lage ist, vom Ionenstrom ausreichend starke Signale abzuleiten,
die auch zum Steuern eines robusten Verstärkers geeignet sind.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einem wechselstromgespeisten
Flammenwächter der eingangs beschriebenen Art der zweite Kondensator in einem zum
ersten Kondensator und der Flammenelektrode parallelen Zweig angeordnet ist, beide
Zweige hinter den Kondensatoren über ein Ansprechglied miteinander verbunden sind
und sich im Auslösekreis ein Widerstand befindet, an dem die Steuerspannung für
den Verstärker abgegriffen wird.
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Bei dieser Schaltung werden die beiden Kondensatoren in. Parallelschaltung
aufgeladen und liegen nur mit Bezug auf das Ansprechglied in Reihe. Infolgedessen
kann das Ansprechglied eine mit Bezug auf die Meßspannung relativ hohe Zündspannung
besitzen; denn die Summe der beiden Kondensatorspannungen kann jeweils in der einen
Halbperiode höher als die Netzspannung sein. Damit ergibt sich auch ein hoher Entladestromstoß,
der zu einem an dem Auslösekreis-Widerstand abzunehmenden, starken Spannungsimpuls
führt. Umgekehrt wird in der
anderen Halbperiode die Spannung im
Auslösekreis automatisch niedrig gehalten, so daß keine Fehlzündung an der Glimmröhre
auftreten kann. Außerdem findet die Zündung nur in jeder zweiten Halbperiode statt,
so daß auch die Steuerspannung am Auslösekreis-Widerstand nur in jeder zweiten Halbperiode
auftritt und infolgedessen der Verstärker ein welliger Gleichstromsignal abgibt.
Man kann daher mit dieser Schaltung einen Flammenwächter ersetzen, der aus einem
Potowiderstand in Reihe mit einem Gleichrichter besteht und ihn mit einem Schaltgerät
verbinden, das die bekannte Parallelschaltung eines Gleichstromrelais und eines
Kondensators aufweist, wobei sich eine kurzschlußsichere Anordnung ergibt.
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Der erste Kondensator mit der Flammenelektrode und der zweiten Kondensator
brauchen selbstverståndlich nicht unmittelbar parallel geschaltet zu sein. Im Zweig
des Ionenstrom-Kondensators kann sich beispielsweise der Auslösekreis-Widerstand
und ein weiterer Vorwiderstand befinden. Im Zweig des zweiten Kondensators -kann
sich beispielsweise ein weiterer Widerstand und ein durch einen Kondensator überbrücktes
Gleichstromrelais befinden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der zweite Kondensator
parallel zu dem ersten Widerstand eines an Betriebsspannung liegenden Spannungsteilers
geschaltet ist, weil hierdurch die Aufladespannung des zweiten Kondensators und
damit der Zündzeitpunkt des Auslösekreises genauer festgelegt werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung empfiehlt es sich, daß als
Verstärker eine gesteuerte Diode verwendet wird, die ebenfalls an der Betriebsspannung
liegt, und daß diese Betriebsspannung über nur Zwei Zuleitungen, von denen eine
die an sich bekannte parallele $chaltung eines Gleichstromrelais und eines Kondensators
aufweist, zugeführt wird.
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Dies,bat den Vorteil, daß man den Flammenwächter in beiiebiger Entfernung
von dem das Relais au5: weisenden Schaltgerät anordnen und über ein einfåches Zweileiterkabel
damit verbinden kann. Eie' dritte Leitung kann entfallen, weil eine ausreichende
Ste'uerspaiinüig? am Auslösekreis-Widerstand abgegriffen werden k'afln. Eine gesteuerte
Diode hat den Vorteil, -daß' sie lediglich durch einen kurzen, durch den Ansprech-Widerstand
genau dosierten und die Diode wenig belastenden Impuls gezündet zu werden braucht
und dann bis zum nächsten Nulldurchgang leitend bleibt. Wenn die Diode mit der gleichen
Betriebsspånnung wie die Flammenelektrode und der dem zweiten Kondensator zugeordnete
Spannung teiler betrieben wird, kann man allen Elementen auch einen gemeinsamèn
Oberspannungsschutz geben, beispielsweise durch eine zwischen Auslösekreis und Flammenelektrode
abzweigende Glimmröhre als Uberspannungsableiter.
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Als Ansprechglied genügt eine zweipolige Glimmröhre. Diese handelsüblichen
Geräte sind billig. Sie besitzen eine definierte Ansprech- oder Zündspannung. Sie
haben auch keinen großen Innenwiderstand, der den Spannungsabfall am Auslösekreis-Widerstand
beeinträchtigen könnte.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Ausführungsbeispiels
näher erläutert, dessen Schaltbild in der Zeichnung dargestellt ist.
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In an sich bekannter Weise ist ein Schaltgerät 1, das an den Klemmen
2 und 3 mit Netzspannung ver,-sorgt wird, mit einem Spannungsteiler ausgestattet,
der aus einem Ohmschen Widerstand 4 und einem
spannungsabhängigen Widerstand 5 besteht.
Von der einen Seite des Widerstandes 5 führt eine Leitung 6 direkt zum Ausgang,
in der an der anderen Seite anschließenden Leitung 7 ist die Parallelschaltung eines
Gleichstromrelais 8 und eines tJberbrückungskondensators 9 vorgesehen. Die beiden
Ausgänge 10 und 11 sind über ein Zweileiterkabel 12 mit den beiden Eingängen 13
und 14 des Flammenwächtergeräts 15 verbunden. An dessen Ausgang 16 liegt eine Flammenelektrode
17, die zwischen sich und Erde einen gestrichelt gezeichneten Ionen-Gleichrichter
18 bildet, der bei vorhandener Flamme wirksam wird.
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In die zwischen Eingang 13 und Ausgang 16 geschaltete spannungsführende
Leitung 19 ist hintereinander ein Ansprech-Widerstand 20, ein Ionenstrom-Kondensator
21 und ein Kurzschluß-Widerstand 22 gelegt. Zwischen diesem Leiter 19 und dem mit
dem Eingang 14 verbundenen Leiter 23 ist eine Diode 24 mit Steuerelektrode 25, ein
Spannung teiler, bestehend aus den Widerständen 26 und 27, sowie eine Uberspannungsableiter-Glimmröhre
zs geschaltet. Parallel zum - Widerstand 26 liegt ein Wechselspannungs-Kondensator
29, der zusammen mit einer Glirnmröhre30, dem Widerstand 20 und dem Kondensator
21 den Auslösekreis bildet.
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Der beschriebene- Flammenwächter arbeitet in der folgenden Weise:
Bei nichtbrennender flamme fließt lediglich ein Strom über die Parallelschaltung
des Widerstandes 26 mit dem Kondensator 29 und den Widerstand 27. Dieser Strom ist
relativ klein und außerdem ein Wechselstrom, der das Gleichstrom: relais 8 nicht-
zum Ansprechen bringen kann.
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Sobald die Flamme gezündet hat, fließt zusätzlich zu dem erwähnten
Strom ein gleichgerichteter Strom über den Widerstand 20, den Kondensator 21' und
den Widerstand22, der zu einer- Aufladung des Kondensators 21 führt. -Mit--Bezug
auf die Glimmröhre30 im Auslösekreis liegt die- Spannung am Kondensator 2i in Reihe
mit der Spannung am Kondensator29; Sobald die Spannung am Kondensatot 21 einen Wert
erreicht, der zusammen mit dem Spit zenwert am Kondensator 29 die Zündspannung der
Röhre 30 erreicht, zündet diese Röhre; und- es fließt ein- Gleichstrom in dem durch
die Elemente 20, 21, 30 und 29 gebildeten Auslösekreis. In der nächsten Halbwelle
subtrahiert sich die Spitzenspannung des Kondensators 29 von derjenigen des Kondensators
21, und es ist jeder Strom im Auslösekreis unterbunden. Der in jeder zweiten Halbwelle
am Ansprechwiderstand 20 auftretende Spannungsabfall wird der Elektrode 25 der Diode24-zugeführt
und zündet diese jeweils in ihrer Durchlaßperiode. Demzufolge fließt ein relativ
starker, gleichgerichteter Halbwellenstrom über das Zweileiterkabel 12 und das Gleichstromrelais
8.
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Das Betriebsverhalten bei Fehlern entspricht den Vorschriften. Bei
einem Kurzschluß im --Kabel 12 spricht das Gleichstromrelais 8 nicht an, da der
Wechselstrom über den Kondensator 9 vorbeigeleitet wird. Bei einem Kurzschluß an
der Flammenelektrode erzeugt der dann fließende starke Wechselstrom einen solchen
Spannungsabfall am Kurzschlußwiderstand 22, daß die am Kondensator 21 liegende Spannung
nicht zum Zünden der Glimmröhre 30 und der am Ansprech-Widerstand20 erzeugte Spannung
abfall nicht zum Zünden der Diode 24 ausreicht.
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Durch Falschlicht kann eine Flammenelektrode sowieso nicht beeinflußt
werden.
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Besonders wertvoll an dem erfindungsgemäßen Flammenwächter 15 ist
es, daß er ohne weiteres als Austauschteil für einen mit Fotowiderstand od. dgl.
arbeitenden Flammenwächter an das bekannte Schaltgerät 1 gelegt werden kann.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hatte der Spannungsteiler
26, 27 ein Verhältnis von 1 2, indem der erstgenannte Widerstand 28 kQ und der zweitgenannte
Widerstand 56 kQ aufwies. Der Kondensator 29 konnte unter diesen Umständen der Wechselspannung
rasch folgen, wenn er eine Kapazität von 10 mF besaß. Dagegen hatte der Ionenstrom-Kondensator
21 eine Kapazität von 100 pF, der Ansprechwiderstand 20 hatte einen Wert von 28
kr, der Kurzschlußkondensator 22 einen Wert von 0,82 mm. Die Glininiröhre 30 besaß
eine Spitzenspannung von 80 V. Die gesteuerte Diode 24 war vom Typ Transitron TSW
200C.