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Mit Netz-Wechselspannung betriebener Flammenwächter Die Erfindung
betrifft einen mit Netz-Wechselspannung betriebenen Flammenwächter, dessen Meßkopf
eine über Null liegende Durchlaßspannung aufweist, insbesondere durch eine von der
Flamme ionisierbare Strecke mit Gleichrichterwirkung gebildet ist.
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Flammmenwächter sind in der Regel so gebaut, daß beim Auftreten der
Flamme ein Strom über den Meßkopf und ein in Reihe damit liegendes Relais fließt.
Da bei wechselstromgespeisten Flammenwächtern nicht sicher ist, ob der Erregerstrom
des Relais durch die Flamme oder durch einen Kurzschluß hervorgerufen wird, hat
man einen Meßkopf verwendet, der eine Gleichrichterwirkung zeigt, z. B. durch Verwendung
eines Meßgliedes mit Gleichrichtereffekt oder eines mit dem Meßglied in Reihe liegenden
Gleichrichters, und diese Anordnung mit einem durch einen Kondensator überbrückten
Gleichstromrelais in Reihe geschaltet. In diesem Fall wird die Flamme durch einen
Halbwellen-Gleichstrom vom Relais angezeigt, während ein Kurzschlußwechselstrom
am Relais vorbeigeführt wird.
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Sowohl für die Wechselstromanzeige als auch für die Gleichstromanzeige
werden im Meßkopf häufig Elemente verwendet, die eine über Null liegende Durchlaßspannung
aufweisen. Dies kann sowohl für das Meßglied selbst als auch für den gegebenenfalls
verwendeten Gleichrichter zutreffen. Gerade billige und robuste Elemente, die für
den Flammenwächter besonders geeignet wären, leiden unter dieser Erscheinung. Sie
führt dazu, daß der Meßkopf erst leitend wird, wenn der speisende Wechselstrom die
Durchlaßspannung erreicht hat, d. h., von jeder durchzulassenden Halbwelle kann
nur ein Teil zu Anzeigezwecken ausgenutzt werden. Hierdurch sinkt der für die Relaisbetätigung
wichtige Effektivwert des Anzeigestromes ganz erheblich. unter den Effektivwert
des speisenden Wechselstroms.
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Die erwähnten Nachteile gelten beispielsweise für einen bekannten
Ionisations-Flammenwächter, der mit der sinusförmigen Netzwechselspannung betrieben
wird.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei einem mit
Netz-Wechselspannung betriebenen Flammenwächter der eingangs beschriebenen Art ein
besseres Ansprechen des Relais zu erhalten, ohne daß am Meßkopf irgendeine Änderung
vorgenommen werden muß. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen
Netz und Meßkopf eine Transformationsvorrichtung geschaltet ist, die die Sinuswellen
der Netz-Wechselspannung im wesentlichen in Rechteckwellen umwandelt. Unter Rechteckwellen
werden solche Wellenformen verstanden, die zumindest unmittelbar nach dem Nulldurchgang,
zumeist aber auch unmittelbar vor dem Nulldurchgang, eine sehr große Steigung besitzen.
Diese Steigung soll mindestens doppelt so groß sein wie diejenige eines gleich großen
sinusförmigen Wechselstroms und vorzugsweise möglichst dicht bei 90° liegen. Bei
einer solchen Wellenform wird die Durchlaßspannung fast unmittelbar nach dem Nulldurchgang
erreicht; daher wird die Halbwelle im wesentlichen vollständig durch den Meßkopf
hindurchgelassen. Wegen der längeren Durchlaßzeit ist der Effektivwert des Erregerstroms
für das Relais höher. Außerdem wird dieser Effektivwert noch dadurch gesteigert,
daß die hindurchgelassene Halbwelle von Anfang an einen, verglichen mit der Sinuswelle,
hohen Augenblickswert hat. Durch die Erfindung wird daher nicht nur das einwandfreie
Arbeiten mit einem Meßkopf sichergestellt, der eine über Null liegende Durchlaßspannung
aufweist, sondern auch eine bessere Ausnutzung des zur Verfügung gestellten Stromes
und damit ein besseres Ansprechen des Flammenwächter-Relais gewährleistet.
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Ganz besondere Vorteile bringt der erfindungsgemäße Vorschlag bei
einem bekannten Flammenwächter, dessen Meßkopf eine durch die Flamme
ionisierbare
Strecke aufweist. Bei dieser Anordnung liegt die Durchlaßspannung relativ hoch,
so daß Hemmungen bestanden, ein solches Meßglied einzusetzen, obgleich es eine Fülle
von Vorteilen in sich birgt. Man kann nämlich diese ionisierbare Strecke einfach
zwischen zwei Elektroden ausbilden und unmittelbar an die Flamme heranführen. Man
kann ferner die ionisierbare Strecke gemäß einem älteren Vorschlag durch zwei unterschiedlich
bemessene Elektroden begrenzen und hierdurch die Gleichrichterwirkung in das Meßglied
einbeziehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Transformator gemäß einem älteren
Vorschlag der Zündtransformator einer Zündvorrichtung ist, dessen Zündelektroden
den Meßkopf bilden, so daß eine kombinierte Zünd-und Flammenwächtervorrichtung entsteht.
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Die Erzeugung der Rechteckwellen kann auf vielerlei Weise geschehen.
Besonders einfach ist es, wenn eine Vorschaltdrossel mit der Primärseite eines Transformators
in Reihe liegt, an dessen Sekundärseite der Meßkopf angeschlossen ist. Die Form
der Rechteckwellen kann noch dadurch verbessert werden, wenn der Transformator zusätzlich
durch eine Doppel-Zener-Diode belastet ist.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Schaltbild für eine
Flammenwächteranordnung gemäß der Erfindung, die mit einer Zündvorrichtung kombiniert
ist, und F i g. 2 die in diesem Schaltbild auftretenden Spannungen.
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In F i g. 1 ist in die erste Primäranschlußleitung 1
zwischen
die Netzklemme 2 und die Primärwicklung 3 des Transformators der Hauptschalter
4, der Zündschalter 5 und eine Drossel 6 gelegt. Mit Hilfe des Zündschalters
5 kann über die Leitung 7 ein Teil der Primärwicklung 3 kurzgeschlossen
werden. An die Sekundärwicklung 8 sind die beiden unterschiedlich geformten
Elektroden 9 und 10 angeschlossen. In Reihe damit liegt das Gleichstromrelais
11 und der dieses überbrückende Kondensator 12. An eine Tertiärwicklung
13 des Transformators ist eine Doppel-Zener-Diode 14 angeschlossen.
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Die Elektroden 9 und 10 sind Zündelektroden, zwischen
denen bei Anlegen einer erhöhten Spannung, z. B. 2 kV, wie sie beim Betätigen des
Schalters 5 auftritt, Zündfunken überschlagen. Im Normalbetrieb dagegen liegt
an diesen Elektroden eine geringere Spannung, beispielsweise 1 kV. Die Strecke zwischen
den beiden Elektroden wird nur bei Ionisation, die beim Vorhandensein einer Flamme
auftritt, leitend. Daher kann der Sekundärkreis auch als Flammenwächter benutzt
werden.
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Infolge der unterschiedlich bemessenen Zündelektroden 9, 10
tritt im Sekundärkreis eine gewisse Gleichrichterwirkung auf, die dazu führt, daß
der von der Netzwechselspannung herrührende Strom eine Gleichstromkomponente aufweist.
Diese Gleichstromkomponente bringt das Gleichstromrelais 11
zum Ansprechen.
Der Wechselstromgehalt wird über den Kondensator 12 am Relais vorbeigeleitet.
Das Gleichstromrelais 8 kann daher einen Schaltbefehl, beispielsweise zum
Einspeisen des Brennstoffes geben, sobald und solange die Flamme brennt und die
Strecke zwischen den Elektroden ionisiert. Im Kurzschlußfall oder wenn die beiden
Zündelektroden über einen Ableitungswiderstand miteinander verbunden sind, fällt
die Gleichrichterwirkung fort. Das Gleichstromrelais 11 wird nicht mehr erregt,
so daß die Brennstoffzufuhr unterbrochen wird.
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Für die Erfindung ist wesentlich, daß an den Elektroden
9, 10 nicht eine sinusförmige Wechselspannung anliegt, wie sie durch die
Netzwechselspannung Ua normalerweise dem Sekundärkreis aufgeprägt wird. Die Verwendung
der Vorschaltdrosse16 stellt sicher, daß die sekundärseitige Wechselspannung sehr
steile Flanken besitzt. Die im Tertiärkreis angeordnete Zener-Diode 14 gibt
der Spannung durch Amplitudenbegradigung eine ziemlich genaue Rechteckform.
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Der hierdurch erzielte Erfolg wird an Hand der F i g. 2 erläutert.
Im linken Teil ist die bekannte Ausführungsform dargestellt, bei der die Sekundärspannung
U1 ebenfalls Sinusform hat. Wenn die ionisierbare Strecke zwischen den Elektroden
9 und 10
eine Durchlaßspannung UD besitzt, kann der Sekundärstrom h
erst einige Zeit nach dem Nulldurchgang einsetzen, so daß sich eine recht kurze
Durch= laßdauer Dl ergibt.
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Wenn im Gegensatz dazu die Sekundärspannung U2 Rechteckwellenform
besitzt, wie es im rechten" Teil der F i g. 2 dargestellt ist, wird die Durchlaßspannung
UD schon unmittelbar nach dem Nulldurchgang erreicht, so daß sich für den Sekundärstrom
1Z eine längere Durchlaßzeit D2 ergibt.
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Das veranschaulichte Ausführungsbeispiel kann in vielerlei Hinsicht
abgewandelt werden. Beispielsweise kann die Zener-Diode 14 direkt in den
Primär-oder Sekundärkreis eingebaut werden. Die aus Gleichstromrelais
11 und Kondensator 12 bestehende Parallelschaltung kann auch primärseitig
angeordnet werden, da auch auf dieser Seite eine Gleichstromkomponente auftritt,
wenn die Flamme die Strecke zwischen Elektroden 9, 10 ionisiert. Die Drossel 6 muß
nicht als besonderes Glied eingeführt werden. Sie kann beispielsweise dadurch erzeugt
werden, daß der Eisenkern des Transformators einen Streuflußpfad zwischen der Primärwicklung
3 und den übrigen Wicklungen 8, 13 besitzt. Die Schaltung eignet sich
auch für andere Meßköpfe als das Elektrodenpaar 9,
10, beispielsweise eine
aus Photowiderstand und Gleichrichter mit über Null liegender Durchlaßspannung bestehende
Anordnung. Umgekehrt können auch andere Rechteckwellenerzeuger als die hier beschriebene
Kombination aus Vorschaltdrossel6 und Zener-Diode 14 zur Speisung des Flammenwächters
benutzt werden.