DE1751197C - Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Flamme in einer Brenneranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Flamme in einer Brenneranlage mit einem Flammendetektor, dem zur Mittelwertbildung seines Ausgangssignals ein Integrator nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal bei Überschreiten eines ersten Schwellwertes einen Schalter zur Betätigung eines die Brennstoffzufuhr bestimmenden Flammenrelais auslöst.

Es sind Brennerüberwachungseinrichtungen bekannt, welche als Strahlungsdetektor eine Gasentladungsröhre enthalten, die beim Vorhandensein einer Flamme Impulse in unregelmäßiger Folge liefert, deren Mittelwert proportional der einfallenden UV-Strahlung ist. Mit Hilfe eines nachgeschalteten Integrators wird der Mittelwert dieser Impulse festgestellt, und der Speicherkondensator des Integrators lädt sich auf eine der einfallenden UV-Strahlung proportionale Spannung auf Mit dieser Spannung wird das Flammenrelais geschaltet. Wenn beim Erlöschen der Brennertlamme das Detektorsignal verschwindet, wird das Flammcnrelais nach einem Zeitintervall stromlos, dessen Größe von der Zeitkonstante des Integrators abhängt. Aus Sicherheitsgründen darf dieses Zeitintervall einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Bei Brenneranlagen mit mehreren Bren- as nern, denen je ein Flammendetektor zugeordnet ist, kann aber nach Erlöschen der betreffenden Flamme von den anderen Flammen eine Reststrahlung an den erwähnten Flammendetektor gelangen, infolge deren er noch weitere Impulse abgib.. In ähnlicher Weise" können bei Anlagen mit nur einem Brenner etwa vorhandene Reststrahlungen zum ,austreten derartiger Nachimpulsc führen. Durch das Ansprechen des Detektors auf diese Reststrahlung werden dem Integratorkondensator zusätzliche Impulse zugeführt. welche den Abbau seiner Ladespannung verlängern und dadurch die Abfallzeit des Flnmmenrelais verzögern. Hierbei kann der obenerwähnte Sicherheitswert überschritten werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Abfalizeit des Flammenrelais unabhängig von der Verzögerung der Entladung des Integrationskondensators zu machen, so daß vom Flammcndetektor aufgenommene Reststi ahlungen den Abfall des Flammenrelais nicht mehr in unerwünschter Weise verzögern können.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Integrator über einen Koppelsclialter, der so lange leitend ist, wie das Ausgangssignal des Integrators oberhalb des Schwellwertes liegt, ein weiteres Integi iergJicd nachgeschaltet ist, welches den das Flammcnrelais betätigenden Schalter ansteuert und dessen Entladezeitkonstante so bemessen ist, daß nach Sperren des Koppclschaltcrs der das Flammcnrelais ansteuernde Schalter unabhängig von der Entladezeitkonstante des Integrators zurückgeschaltet wird. Hierbei bestimmt sich die Abfallzeit des Flammenrelais nach der Zeitkonstante des nachgeschalteten Intcgricrglicdes, die ohne Rücksicht auf die Bemessung des bekannten Integrators erfolgen kann. Der Koppelschalter stellt eine Verbindung zwischen den beiden Intcgrationsschaltungen nur dann her, wenn die Spannung am Kondensator des unmittelbar auf den Flammendetektor folgenden Integrators oberhalb des Schwcllwertes liegt. Sinkt die Kondensatorspannung bei nur noch einfallender Rest- «ir.ihhinß unter diesen Schwellwert, so trennt der Koppelschalter das Integrierglied, welches das Flammenrelais steuert, von dem Integrator, welcher den Mittelwert aus den Flammendetektorimpulsen liefert, ab, so daß die Abfallzett des Fiammenrelais sich nur noch nach der Entladezeitkonstante dieses Integriergliedes bestimmt, ohne durch das verzögerte Absinken der Ladespannung des Kondensators des Flammendetektorimpulsintegrators beeinflußt αχ werden. Die Entladezeitkonstante des nachgeschalteten Integriergliedes läßt sich so bemessen, daß das Flammenrelais erst nach einem bestimmten Sicherheitsintervall nach Sperren des Koppelschalters abfällt, damit das Flammenrelais bei kurzfristig um den Schwellwert schwankender Spannung des Impulsintegrationskondensators nicht ständig hin und her schaltet. Infolge der unabhängigen Dimensionierbarkeit der Zeitkonstanten der beiden Integrationsschaltungen läßt sich die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung sehr leicht an unterschiedliche Gegebenheiten anpassen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dem Impulsintegrato.- zur Begrenzung seines Ausgangssignals auf einen zweiten Schwellwert ein Begrenzer nachgeschaltet werden, der eine zu starke Aufladung des Integrationskondensators verhindert. Verwendet man als Koppelsclialter einen Transistor, so läßt sich der Begrenzer in einfacher Weise durch die Basis-Emitter-Diode des mit seinem Emitter an einer Vorspannung liegenden Transistors bilden.

Bei einer derartigen Schaltung läßt sich ferner relativ einfach eine Überwachungseinrichtung zur Feststellung der Größe der vom Flammendetektor gelieferten Signale anschließen. Hierzu kann man die Basis des den Koppelschalter darstellenden Transistors über einen Widerstand mit dem Impulsintegrationskondensator verbinden und den Strom durch diesen Widerstand zur Anzeige bringen. Zur bequemeren Ablesung innerhalb des austretenden Strombereichs benutzt man zweckmäßigerweise eine logarithmische Anzeige, die sich mit Hilfe eintr Diodenschaltung unter Ausnutzung von deren Kennlinien erzielen läßt.

Weitere Ausgestaltungen der nachfolgend an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläuterten Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Schaltung.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Heizungsanlage ist eine Gasentladungsröhre, z.B. ein Zählrohr, als Ultraviolett-Detektor 10 in einer Brennkammer 12 zwecks Überwachung der Flammen 14 eines Hauptbrenners 16 angeordnet. Die Brennstoff-7ufuhr durch eine Leitung 18 zum Brenner 16 wird durch ein rclaisgesteuertcs Ventil 20 geregelt, welches über einen Kontakt 22 eines Flammenrelais 24 betätigt wird.

Der UV-Strahlungsdetektor 10 liefert im Betrieb an einen Transformator 30 kurze Impulse, deren Dauer beispielsweise zwei Mikrosekunden betragen kann. Diese Impulse, die positive und negative Polarität haben, werden vom Transformator in Impulse geringerer Spannung und höherer Stromstärke transformiert, die dann durch Dioden 32, 34 gleichgerichtet und einem Impulsdehner zugeführt werden, der aus einem Kondensator 36, Widerständen 38 und 40 und einem Transistor 42 besteht. Für jeden vom Detektor 10 gelieferten Impuls liefert der Transistor 42 einen Ausgangsimpuls wesentlich längerer Dauer,

dessen Energie gegenüber dem Eingangsimpuls erhöht ist.

Der Ausgangsimpuls dient zur Aufladung eines Integrationskondensators 50 einer Integrationsschallung, zu der außerdem ein Widerstand 52, eine Diode 54 und ein veränderbarer Widerstand 56 gehören. Der Entladungskreis des Kondensators erhält durch die Widerstände 58 und 59 eine relativ große Impedanz.

Gemäß einer nicht dargestellten Modifikation kann ein zusätzlicher veränderbarer Widerstand vorgesehen sein, der alternativ in den Kreis eingeschaltet werden kann, um eine schnelle Anpassung der Schaltungsanordnung an verschiedene, in der Brennanlage verwendete Brennstoffe zu ermöglichen.

An dem Integrationskondensator 50 ist über einen Widerstand 60 ein SchwelKverttransistor 62 angeschlossen, dessen Emitter 64 über einen Widerstand (16 an eine erste Schwellwertspannung eines Spannungsteilers angeschlossen, zu dem ferner die Wider-Münde 68 und 70 gehören. Der Ko'lektoi 72 des Transistors 62 ist über einen Widerstand 74 mit einem weiteren Integrierglied verbunden, zu welchem ein Kondensator 76 gehört, der seinerseits über einen Widerstand 78 mit der Basis eines Transistors 82 ver-Ininden ist. Dieser bildet zusammen mit einem Tranvhtor84 einen bistabilen Kreis, der zur Steuerung tics Flammenrelais 24 dient. Die Wicklung des Flammen relais 24 liegt im Koüektorkreis des Transistors X4: sein Anker wird angezogen und schließt den Kontakt 22, wenn der Transistor leitend wird.

Wenn der Detektor 10 im Betrieb Impulse mit ausreichender Frequenz erzeugt, wird der Kondensator 50 auf eine Spannung aufgeladen, welche unter dem durch den Widerstand 66 bestimmten Schwellwert liegt, und der Transistor 62 geht in den leitenden Zustiind über. Durch den Strom, der durch den Transistor fließt, wird der Kondensator 76 mit einer durch den Widerstand 74 bestimmten Geschwindigkeit aufgeladen, bis die Spannung des Kondensators 76 so groß ist, daß der Transistor 82 in seinen leitenden Zustand umgeschaltet wird. Wenn der Transistor 82 und dann auch der Transistor 84 leitet, wird das Flammcnrclais 24 erregt und es liefert eine Anzeige der Flamme in der Brennkammer 12, wodurch beispiel¹-weise das Brennstoffventil 20 geöffnet wird.

Sobald der Transistor 62 leitend wird, wird eine zweite Schwellwerispannung durch den Emitter-Basisübergang dieses Transistors erzeugt, und die Spannung, auf welche der Kondensator 50 aufgeladen werden kann, wird durch diese Schwellwertspannung begrenzt, und weitere zum Kondensator fließende Energie wird über den Widerstand 60 und den Transistor 62 abgeleitet, so daß am Kondensator eine feste Spannung etwas oberhalb des ersten Schwellwertes aufrechterhalten wird. Falls die Folgefrequenz der Impulse des Detektors 10 unter den zur Einhaltung der ersten Schwellwertspannung erforderlichen Wert fallen sollte, wird der Transistor 62 nichtleitend und das Integrierglied mit dem Kondensator 76 tritt in Funktion. Ein Entladungskreis für den Kondensator 76 wird gebildet über den Widerstand 78, und wenn die Spannung am Kondensator 50 der ersten Integrationsschaltung »'en zur Bestätigung des Relais erforderlichen Schwellenwert nicht wieder erreicht, fällt das Relais nach einer durch die Zeitkonstante dieser Schaltung bestimmten Zeit ab, die im wesentlichen durch den Kondensator 76 und den Widerstand 78 bestimmt ist; die Brennsto.Tzufuhr zur Brennkammer wird nach einem Ze.tintervpun erbrochen, welches durch das Integr.ergl.ed unahrung g von Strahlung geringer Intensität, die BfBebenenfaUs aus der Brennkammer aufgenommen wird, bestimmt

^WiGemaß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Schaltungsanordnung wird die Tatsache ausgenutzt, daß der durch den Widerstand 60 fließende Strom die Größe der vom Detektor 10 gelieferten Signale — und damit der in der Brennkammer vorhandenen Flamme — wiedergibt. Zum Bestimmen dieses Stromes ist eine Schaltungsanordnung vorgegeben, die einen Transistor 100 enthält, dessen Basis über einen Widerstand 104 mit dem Kondensator 50 und dessen Emitter 106 über einen Widerstand 108 mit dem Emitter 64 des Transistors 62 verbunden ist. An einem Anschluß 124 eines an den Kollektor HO angeschlossenen Ausgangskreises, der Widerstände lJU, 114, einen Kondensator 11-·: und Dioden 118, IM, 122 enthält, steht eine logarithmische Anzeige des durch den Widerstand 60 fließenden Stromes als Maß des überschüssigen Flammensignals zu-- Verfugung. In Fig. 2 ist eine abgewandelte Schaltung dargestellt, die eine schärfere Unterscheidung zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellenwert ergibt. Entsprechende Komponenten sind mit denselben Bezugszahlen wie in Fig. 1, jedoch mit einem zusatzlichen Indexstrich, gekennzeichnet. So bildet z. B. der Kondensator 50' einen Teil des Integrators und der Kondensator 76' einen Teil des nachgeschaltcten Integriergliedes. Eine zusätzliche Vorspannung wird an einem Ende eines Widerstandes 130 des Spannungsteilers abgenommen, der außerdem die Widerstände 66', 68' und 70' enthält. Ein Abgriff 132 liefert die zweite Schwellenspannung über eine Diode 134, um die Aufladung des Kondensa.ors 50' nach oben zu begrenzen. Vorzugsweise wird hier ein Widerstand 60' höheren Wertes und ein Schalttransistor 62' höherer Verstärkung als in der Schaltungsanordnung nach Fiß. 1 verwendet. Durch entsprechende Wahl des Wertes des Widerstandes 130 kenn der Abstand zwischen den Schwellenspann-jngen nach Wunsch eingestellt werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Flamme in einer Brenneranlage mit einem Flammendetektor, dem zur Mittelwertbildung seines Ausgangssignals ein Integrator nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal bei Überschreite:: eines ersten Schwellivertes einen Schalter zur Betätigung eines die Brennstoffzufuhr bestimmenden Flammenrelais auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß dem Integrator (50, 52, 54, 56) über einen Koppelschalter (62), der so lange leitend ist, wie das Ausgangssignal des Integrators oberhalb des Schwelhvertes liegt, ein weiteres Integrierglied (74, 76) nachgeschaltet ist, welches den das Flammenrelais betätigenden Schalter (82, 84) ansteuert und dessen Entladezeitkonstante (Elemente 76, 78) so bemessen ist, daß nach Sperren des Koppelschalters (62) der das Flammenrelais (24) ansteuernde Schalter (82, 84) unabhängig von der Entladezeitkonstante des Integrators zurückgeschaltet wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da-

durch gekennzeichnet, daß dem Integrator (50, 52, 54, 56) zur Begrenzung seines Ausgangssignals auf einen zweiten Schwellwert ein Begrenzer (62, 66, 68, 70) nachgeschaltct ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelschalter ein Transistor (62) ist und der Begrenzer durch die Basis-Emitter-Diode des mit seinem Emitter an einer Vorspannung liegenden Transistors gebildet wird. »β

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Transistors (62) an einen Abgriff eines Spannungsteilers (66, 68. 70) geführt ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transistors (62) über einen Widerstand (60) mit dem Integrationskondensator (50) des Integrators verbunden ist und daß an den Widerstand (60) eine den ihn durchfließenden Strom anzeigende Einrichtung (100, 124) angeschlossen ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strom anzeigende Einrichtung einen Transistor (100) enthält, in dessen Eingangskreis der Widerstand (60) eingeschaltet ist und dessen Ausgangskreis eine Diodenschaltung (118, 120, 122) zur Erzielung einer logarithmischen Anzeige enthält.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammendetektor eine auf Ultraviolett-Strahlung ansprechende Gasentladungsröhre (10) ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flammendetektor und den tntegrator (50. 52, 54, 56) ein Impulsverstärker (42) geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2339