DE1526212C - Wechselstromgespeister Flammenwächter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen wechselstromgespeisten Flammenwächter mit einem als Flammenelektrode (Ionengleichrichter) ausgebildeten Fühler und einem Auslösekreis, der einen in Abhängigkeit vom Ionenstrom aufgeladenen Kondensator, eine Glimmröhre und ein Ansprechglied einer Relaisanordnung aufweist.

Der Strom durch die Flammenelektrode ist relativ klein. Er beträgt beispielsweise bei einem Propan-Butan-Gasgemisch etwa 0,4 μΑ. Daher benötigen die üblichen, auf diesem Prinzip aufgebauten Flammenwächter komplizierte Verstärkerschaltungen, die sich für einen robusten Betrieb nicht eignen.

Es ist eine Schaltung bekannt, bei der ein Kondensator, in Abhängigkeit vom schwachen, durch die Flammenelektrode gleichgerichteten Ionenstrom aufgeladen wird und 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 erste Relaiswick- 2$ lung im Gegensinn beeinflußt. ·

Nachteilig ist hierbei neben der relativ großen Teilezahl und dem komplizierten Aufbau auch, daß der in Abhängigkeit vom Ionenstrom aufzuladende Kondensator immer bis zur vollen Zündspannung der Glimmröhre aufgeladen werden muß.

Es ist ferner ein wechselstromgespeister Flammenwächter vorgeschlagen worden, bei dem die Glimmröhre unter dem Einfluß der Summe der Spannungen des Ionenstromkondensators und eines zweiten, den Änderungen der Wechselspannung folgenden Kondensators steht. Der im Entladekreis der beiden Kondensatoren fließende Strom kann zur Erzeugung einer Steuerspannung benutzt werden, die eine im Gegensinn zum Fühler durchlässige, gesteuerte Diode beeinflußt. Dieser Steuerungsvorgang muß in der zweiten Halbwelle erfolgen, da in der ersten Halbwelle der Ionenstromkondensator zum Aufladen bereit sein muß. Außerdem kann die Glimmröhre erst einige Zeit nach Beginn der zweiten Halbwelle zünden, weil vorher die Spannungssumme noch nicht die Zündspannung erreicht hat. Demzufolge kann die gesteuerte Diode nur über einen Teil der zweiten Halbwelle leitend gemacht werden.

Ein weiterer bekannter Flammenwächter weist ein Glimmrelais auf, dessen Steuerelektrode über einen Kondensator an einen Verbindungspunkt zwischen Ionenstromkondensator und Flammenfühler geschaltet ist. An der Kathode des Glimmrelais liegt eine Wechselspannung, die dafür sorgt, daß das Relais jeweils in der zweiten Halbwelle zündet, während in der ersten Halbwelle der Ionenstromkondensator aufgeladen wird. Hierbei kann die Zündung erst einige Zeit nach Beginn der zweiten Halbwelle erfolgen. Dem Relais werden entsprechend kurze Gleichstromimpulse zugeführt.

Bei einem anderen Flammenwächter ist der Ionenstromkondensator durch die Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kippkondensators überbrückt. Die Spannung am Kippkondensator steuert eine Gasentladungsröhre. Die Zündung erfolgt im Rahmen einer Kippschwingung, die nicht mit der Wechselspannung synchronisiert ist, so daß nicht genau festliegt, wie lange die Gasentladungsröhre in der zweiten Halbwelle jeweils leitend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wechselstromgespeisten Flammenwächter mit Flammenelektrode anzugeben, der einen möglichst einfachen Aufbau hat, betriebssicher arbeitet und dem nachgeschalteten Relais Gleichstromimpulse mit der längst möglichen Dauer zuführt.

Die Erfindung besteht darin, daß der in der ersten Halbwelle vom Ionenstrom aufgeladene Ionenstromkondensator mit einer solchen Zeitkonstante einen zweiten Kondensator auflädt, daß die Zündspannung der in dessen Entladekreis liegenden Glimmröhre erst zu Beginn der dritten Halbwelle erreicht wird, und daß das Ansprechglied eine im gleichen Sinn wie der Fühler durchlässige, gesteuerte Diode ist, deren Steuerelektrode eine von der Zündung der Glimmröhre abgeleitete Spannung empfängt.

Bei dem erfindungsgemäßen Flammenwächter wird die in jeder mit Kondensatoren und Widerständen behaftete Schaltung auftretende Zeitverzögerung bewußt ausgenutzt, um den Zündaugenblick und damit den Beginn der Steuerung der Diode bis in die dritte Halbwelle zu verschieben. Die Zeitkonstante des Kreises kann ohne Schwierigkeiten so gewählt werden, daß die Zündung zu Beginn und auf jeden Fall während der ersten Hälfte der dritten Halbwelle vor sich geht. Der Arbeitstakt der gesteuerten Diode erfolgt daher gleichzeitig mit der Aufladung des Ionenstromkondensators. Dies ist im vorliegenden Fall möglich, weil die Zündung der Glimmröhre nicht von der Spannung am Ionenstromkondensator und nicht von der Summe der Spannungen am Ionen-, Stromkondensator und am zweiten Kondensator, sondern allein von der Spannung am zweiten Kondensator abhängt. Auf diese Weise ist es möglich, mit einfachen Mitteln für den das Relais steuernden Strom einen großen Teil derjenigen Halbwellen auszunutzen, in denen der Ionenstromkondensator aufgeladen wird.

Besonders vorteilhaft ist eine Schaltung, bei der der zweite Kondensator — von der Stromquelle her gesehen — mit dem Ionenstromkondensator in Reihe liegt, aber durch Fühler überbrückt ist und eine solche Kapazität besitzt, daß der an ihm liegende Teil der Wechselspannung der Stromquelle kleiner als die Zündspannung der Glimmröhre ist.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Glimmröhre nur zündet, wenn der Wechselspannung der Umladevorgang zwischen . Ionenstromkondensator und zweitem Kondensator überlagert ist. Wenn die Flamme nicht brennt, wird der zweite Kondensator nur von der Wechselspannung beeinflußt. Wenn die Flammenelektrode kurzgeschlossen ist, liegt überhaupt keine Spannung am zweiten Kondensator. In beiden letztgenannten Fällen kann daher die Glimmröhre nicht zünden.

Sehr zweckmäßig ist es, wenn die Steuerelektrode über einen Differenzierkondensator an die Glimmröhre angeschlossen ist. Da gesteuerte .Dioden einen Thyratroneffekt besitzen, genügt ein Spannungsimpuls zur Einleitung der Durchlässigkeit. Umgekehrt läßt sich dieser Spannungsimpuls von der zusammenbrechenden Spannung an der Glimmröhre mit der geringstmöglichen Zeitverzögerung und daher in einem genau definierten Augenblick ableiten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann man in an sich bekannter Weise die Relaisanordnung

aus einem durch einen Kondensator überbrückten Gleichstromrelais aufbauen. Da die gesteuerte Diode beim Vorhandensein der Flamme Gleichstromimpulse abgibt, zeigt das Gleichstromrelais diesen Zustand mit Sicherheit an, während der bei einem Kurzschluß der Zuleitung zum Fühlerkopf auftretende Wechselstrom am Gleichstromrelais vorbeigeleitet wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Bei dem veranschaulichten Flammenwächter ist eine Flammenelektrode 1 mit einem Fühlerkopf 2 verbunden, der über drei Zuleitungen 3, 4, 5 mit einem Steuergerät 6 in Verbindung steht. Letzteres wird an den Klemmen 7 und 8 an ein Wechselstromnetz angeschlossen. Die Flammenelektrode bildet gegenüber Erde 9 einen Ionengleichrichter 10.

Im Fühlerkopf liegt zwischen der Klemme 8 und der Flammenelektrode 1 ein Kondensator C₁. Parallel zur Gleichrichterstrecke 10 ist die Reihenschaltung eines Widerstandes/?, und eines zweiten Kondensators C₂ geschaltet. Eine Glimmröhre 11 liegt unter Zwischenschaltung eines Widerstandes R₂ parallel zum Kondensator C₂. Am Punkt 12 zweigt ein Differenzierkondensator C₃ ab, der zu einer Steuerelektrode 13 einer gesteuerten Diode 14 führt. Ein Widerstand R₃ verbindet die Steuerelektrode 13 mit der Leitung 5.

Im Steuergerät 6 ist ein Spannungsteiler, bestehend aus einem Widerstand R₄ und einem spannungsabhängigen Widerstand R_v vorgesehen. Vom Verbindungspunkt zwischen diesen Widerständen zweigt die Parallelschaltung eines Gleichstromrelais 15 und eines Kondensators 16 ab. Diese Parallelschaltung ist über die Leitung 4 mit der Diode 14 verbunden.

Es sei angenommen, daß an die Klemme 7 der geerdete Null-Leiter des Netzes angelegt wird. In der positiven ersten Halbwelle ist dann die Reihenschaltung von R₁ und C₂ durch die Gleichrichterstrecke 10 überbrückt. Demzufolge wird der Ionenstromkondensator C₁ aufgeladen. Am zweiten Kondensator C₂ entsteht keine beachtenswerte Spannung. In der negativen zweiten Halbwelle ist die Gleichrichterstrecke 10 gesperrt. In der Reihenschaltung C₁, R₁ und C₂ überlagern sich zwei Einflüsse. Einerseits wirkt die normale Wechselspannung, andererseits entlädt sich der Kondensator C₁ teilweise und überträgt die Ladung auf den Kondensator C₂. Die Zeitkonstante des Kreises C₁, R₁ und C₂ (die Impedanz des Netzes ist normalerweise vernachlässigbar klein) ist so bemessen, daß der Umladevorgang sich über die gesamte zweite Halbwelle bis in die dritte Halbwelle hinein erstreckt. Ferner ist zu berücksichtigen, daß die Schaltung kapazitiven Charakter hat, so daß die von der Wechselspannung dem Kondensator C₂ aufgedrückte Spannung nacheilt. Es ist daher leicht zu erreichen, daß der Kondensator C₀ erst zu Beginn der positiven dritten Halbwelle denjenigen Spannungswert erreicht, der zum Zünden der Glimmröhre 11 ausreicht. In diesem Augenblick bricht die Spannung am Punkt 12 gegenüber Null von der Zündspannung auf die Brennspannung der Röhre 11 zusammen. Der Spannungssprung wird mit Hilfe des Kondensators C₃ in einen positiven Spannungsimpuls an der Steuerelektrode 13 umgewandelt. Demzufolge wird die in der positiven Halbwelle durchlaßbereite Diode. 14 für den Rest dieser positiven dritten Halbwelle leitend gemacht. Das Gleichstromrelais 15 spricht an.

,Wenn keine Flamme brennt, verteilt sich die Netzwechselspannung an den drei Komponenten C_n R₁ und C₂, so daß an C₂ nur noch ein Teil der Wechselspannung liegt, der zum Zünden der Glimmröhre 11 nicht ausreicht.

Wenn die Elektrode 1 mit der Erde 9 in Berührung kommt, ist die Reihenschaltung von R₁ und C₂ überlid S i" d

, _{1 2}

brückt. Die an C₂ liegende Spannung ist"
daß die Glimmröhre 11

dann nicht

dauernd so gering
zünden kann.

Bei einem Kurzschluß in den Leitungen 3 bis 5 zwischen dem Fühlerkopf 2 und dem Steuergerät 6 fließt dauernd ein Wechselstrom, der durch den Kondensator ,16 am Gleichstromrelais 15 vorbeigeführt wird.

Bei einem Ausführungsbeispiel für einen Flammenwächter, der an ein 220-V-Wechselstromnetz ange-

ao schlossen werden soll, hatten die einzelnen Bauelemente die nachstehenden Daten

R₁ 22 Megohm

R₂ 22 Megohm

a₅ R₃ 8,2 Kiloohm

R₄ 15 Kiloohm

C₁ 500Pikofarad

C₂ 5000 Pikofarad

C₃ lOOPikofarad

Die gesteuerte Diode war vom Typ Transitron TSW 200 C. Die Glimmröhre vom Typ HIVAC mit einer Spitzenspannung von 80 V.

Abwandlungen von dem'Ausführungsbeispiel sind in vielerlei Richtung möglich. Beispielsweise kann zum Steuern der Diode 14 der Spannungsabfall am Widerstand R₂ verwendet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wechselstromgespeister Flammenwächter mit einem als Flammenelektrode (Ionengleichrichter) ausgebildeten Fühler und einem Auslösekreis, der einen in Abhängigkeit vom Ionenstrom aufgeladenen Kondensator, eine Glimmröhre und ein Ansprechglied einer Relaisanordnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der in der ersten Halbwelle vom Ionenstrom aufgeladene Ionenstromkondensator (C₁) mit einer solchen Zeitkonstante einen zweiten Kondensator (C₂) auflädt, daß die Zündspannung der in dessen Entladekreis liegenden Glimmröhre (11) erst zu Beginn der dritten Halbwelle erreicht wird, und daß das Ansprechglied eine im gleichen Sinne wie der Fühler durchlässige, gesteuerte Diode (14) ist, deren Steuerelektrode (13) eine von der Zündung der Glimmröhre abgeleitete Spannung empfängt.

2. Flammenwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensator (C₂) — von der Stromquelle her gesehen — mit dem Ionenstromkondensator (C₁) in Reihe liegt, aber vom Fühler (10) überbrückt ist und eine solche Kapazität besitzt, daß der an ihm liegende Teil der Wechselspannung der Stromquelle kleiner als die Zündspannung der Glimmröhre (11) ist.

3. Flammenwächter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode

(13) über einen Differenzierkondensatör (C₃) an die Glimmröhre angeschlossen ist.

4. Flammenwächter ■ nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Relaisanordnung aus einem durch einen Kondensator (16) überbrückten Glcichstromrelais (15) besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen