DE1776207A1 - Schaltungsanordnung zur Programmsteuerung einer Brenneranlage - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Programmsteuerung einer Brenneranlage

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DE1776207A1
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Description

ρ 15 ^1 950.3-13 Tr.Ac 9oMärz 1971
Electronics Corporation of ^624-67 A/H
America, Cambridge
Schaltungsanordnung; zur Programms feuerung einer Brenner-
anlage
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Programmsteuerung einer Bren.-eranlage mit einem die Brennstoffzufuhr steuernden Hauptsteuerglied, in dessen Stromversorgungskreis ein von einer Flammenwächteranordnung gesteuerter Ruhekontakt liegt. Λ
IZs ict bekannt, in Brenneranlagen die von einem Hauptsteuerrelais gesteuerte Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit vorn Licht der Flamme elektrisch zu überwachen und beim Erlöschen der Flamme zu unterbrechen. Es ist auch bekannt, in diesem Zusammenhang zur Erhöhung der Betriebssicherheit Verzögerungsgileder wie z.B, Bimetallrelais zu verwenden.
Iiio Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die gewährleistet, daß das Hauptc^euerglied erst dann eingeschaltet und die Betriebsfol- VQ der Brenneranlage erst lann eingeleitet wird, wenn I
sichergestellt ist, daß der Flammenwächter einwandfrei arbeitet-«
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß im Stromvo/v;orgungskreis des Hauptsbouergliedes ein Schaltkontakt iiogi,, welcher körperlich mit einem auf hindurchfließendem ^trom an:;x;rechenden Verzögerungsglied gekuppelt ist und den oLromvoi-norgungskreis des Hauptsi.euergliedes erst nach einer Vorzögerungszeit schließt, nachdem die -^'lamrnenwächter-
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-P-
anordnung beim Einschalten der Programmsteuerung unter Strom gesetzt worden ist.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt:
Pig. 1 ist ein schematisches Schaltbild einer Programmsteuereinrichtung für eine Brenneranlage nach der Erfindung »
fc Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Ausschalters, wie er in dem Stromkreis nach ^ig. 1 verwendet wird»
Pig. 3 ist eine Schnittansicht nach der Linie 3-3 der Fig. 2, worin Einzelheiten des Ausschalters in einer ersten (Ausschalt-)Stellung gezeigt sind,
Pig. 4- ist eine Schnittansicht ähnlich der ^'ig. 3, worin Einzelheiten des Ausschalters in einer zweiten (normalen) Stellung gezeigt sind,
Pigο 5 ist eine Draufsicht auf ein anderes elektrisches Steuerelement, das in dem in Pig. 1 gezeigten Stromkreis " verwendet wird, und
^'ig, 6 ist eine Vorderansicht des Steuerstromkreiselementes nach ^ig. 5·
Das in Pig. 1 gezeigte System hat Anschlußklemmen 10, 12 für eine geeignete Stromquelle. Ein Transformator 14 mit einer Primärwicklung 16 und einer Sekundärewicklung 18 ist direkt mit den Anschlußklemmen 10 und 12 verbunden. Ebenso direkt mit diesen Klemmen verbunden ist ein Steuer«
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Stromkreis für ein Zündsteuerungselement 20, ein Gebläse-Steuerungselement 22, ein Hilfsbrennstoff-Steuerelement 24- und ein Haupt brennst off-Steuerelement 26. Zusätzlich enthält der Steuerstromkreis ein Zeitverzögerungselement 28, das einen (normalerweise geschlossenen) Ruiiekontakt 28-1 im Stromkreis des Steuerelementes 24- steuert.
Die Sekundärwicklung 18 des Transformators hat eine untere Anschlußklemme 30, eine erste Anzapfung bei 12 Volt, womit eine Leitung 32 verbunden ist, eine zweite Anzapfung bei 20 Volt, womit eine Leitung 34- verbunden ist, ^ und eine obere Anschlußklemme 36, die 580 Volt führt. Eine HiIfsanzapfung schafft eine Spannungsdifferenz von 0,2 Volt und speist über eine Leitung 38 ein Steuerelement 4-0, das auch mit der Lej_tung 34· verbunden ist.
Die Ausgangsspannung der Sekundärspule des Transformators ist durch einen Kondensator 4-2 und einen Widerstand 44 mit einer Flammenüberwachungsvorrichtung 4-6 verbunden» Diese Flammenüberwachungsvorrichtung besteht in ihrer bevorzugten Ausführungsform aus einem Geiger-Mueller-Ultraviolett-Detektor (der Widerstand 44 und die "Vorrichtung können an einer entfernten Stelle liegen, beispielsweise ■ in der Wand einer zu überwachenden Verbrennungskammer). "
Die i'lammenüberwachungsvorrichtung 46 ist mit einer Induktivität 50 verbunden, deren Ausgangsleitungen 52, ^A-durch Dioden 56 verbunden sind, und eine Abzapfung 58, die mit der gemeinsamen unteren Klemme 30 verbunden ist. Die Dioden 56 sind an einer Verbindungsstelle 60 zusammenge:jchaltet, die ihrerseits durch einen Widerstand 62 mit einem Verstärker-Stromkreis verbunden ist, der Transistoren 70 und 72 hat. In den Kollektorstromkreis des Transistors 72 ist eine Spule 74· eines ^larnmenrelais geschaltet. Dieses Flammenrelais steuert Kontakte 74—1, 74-2, 74-3 und
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Transistor-Verstärker-S-fcromkreis wird durch eine elektrische Spannung gespeist, die auf einer Sammelschiene 76 durch eine Diode 78 von der ^eitung 34- zugeführt, wird, die mit der 20-Volt-Anzapfung der Sekundärwicklung 18 verbunden ist.
Mit der Sekundärwicklung des Transformators ist zusätzlich zu dem ^lammenüberwachungsstromkreis ein Hauptsteuerstromkreis verbunden, der ein Hauptsteuerrelais 80 aufweist, das Kontakte 80-1, 80-2 und 80-3 steuert. Der Steuerstromkreis umfaßt zusätzlich eine Steuervorrichtung wie etwa einen Thermostat 82, der in Serie mit der Spule des Steuerrelais 80 geschaltet ist, und einen Heizausschalter 84, der Kontakte 84-1 steuert, -^ieser Steuerstromkreis wird durch einen Verzögerungsschalter 40-1 unter Strom gesetzt, der auf einem Bimetall-Steuerelement 40 montiert ist (wie in Fig. 5 und 6 gezeigt), und wenn dieser Schalter geschlossen ist, wird das Anziehen des HauptSteuerrelais 80 ermöglicht.
Über die Anschlußklemmen 10,12 wird die Sekundärwicklung des Transformators 14 unter Strom gesetzt. Der ilammenüberwachungsstromkreis wird sofort unter Strom gesetzt, aber der Steuerstromkreis wird durch Wirkung der Verzögerungssteuerung mit dem Element 40 und dem Schalter 40-1 erst nach einer Verzögerung gespeist. Gemäß Fig. 5 und 6 hat das- elektrische Steuerelement 40 Anschlußklemmen 90, 92. Die Anschlußklemme 90 ist in fester Stellung durch den Haltearm 94 gehalten, und nach oben ragt ein Bimetallelement heraus, das einen breiten Hauptteil 96 und einen schmalen Streifen 98 hat. Der Streifen 98 erstreckt sich abwärts zu dem flexiblen Bindeglied 100, auf dem ein Kontaktteil 102 montiert ist. Mit dem Kontaktteil
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und nahe daran arbeitet ein zweiter Kontaktteil 104 zusammen.Elektrischer Strom fließt durch das Bimetall-Steuerelement 40, wenn der Transformator unter Strom gesetzt wird· Der Streifen 98 biegt sich infolge seiner Erwärmung und bewegt den Kontaktteil 102 in Richtung zum zweiten Kontaktteil 104. Nach einer kurzen Zeitverzögerung wird also der Stromkreis zwischen diesen Kontaktteilen geschlossen. Die Proportionierung des breiten Hauptteils und des schmalen Streifens 98 des Bimetailteiles schafft eine Wärmekompensation zu Verände- —
rungen in der Umgebungstemperatur. Aus Pig. 1 geht hervor, ™ daß das Bimetall-Steuerelement 40 ständig unter Strom gesetzt ist, da es immer an 0,2 Volt liegt, wenn die Sekundärspule 18 des Transformators gespeist ist« Auf diese Art und Weise schafft diese einfache Schaltung eine Anfangsverzögerung (wobei ein typischer Wert im Bereich von 3 bis 10 Sekunden liegt) beim Einschalten des Steuerstromkreises, aber danach hält diese Schaltung den Steuerstromkreis dauernd in einem erregbaren Zustand, solange Strom zu den Anschlußklemmen 10 und 12 fließt· Sollte der Transformator stromlos werden, stellt sich der Schalter 40-1 sciyie,ll wieder zurück, da er körperlich auf dem Bimetallelement montiert ist, das direkt durch den elektrisehen Strom erhitzt wird, und keine Wärraemasse eines Hilfserhitzers vorhanden ist, um die Rückstellung zu verzögern.
Diese Verzögerung beim Einschalten des Steuerstromkreises bietet eine Kontrolle für die BetriebslB?eitschaft des Stromkreises der ^lammenüberwachun^svorrichtung. Es ist klar, daß dieser Stromkreis sofort unter Strom gesetzt wird, wenn die Sekundärspule des Transformators gespeist wird, und daß der Steuerstrornkreis erst unter Strom ge-
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setzt wird, wenn die Kontakte 102, 104 sich schließen· Sollte der i'lamraenüberwachungsstromkreis nicht richtig arbeiten, beispielsweise weil die Flammenüberwachungsvorrichtung 46 defekt ist (beispielsweise kontinuierlich einen Lawinendurchschlag hat), dann öffnen sich die Kontakte 74-2 und verhindern, daß das Steuerrelais 80 auf Befehl des Thermostats 82 anzieht.
Wenn jedoch die Flammenüberwachungsvorrichtung im richtigen Arbeitszustand ist, bleiben die Kontakte 74-2 geschlossen, da keine Flamme in der überwachten Verbrennungskammer ist, und beim Schließen der Kontakte 102 bis 104 wird das Hauptsteuerrelais 80 unter Strom gesetzt, da der Thermostat 82 oder ein anderes Steuerelement Warne verlangt. Beim Unter-Strom-Setzen der Relaisspule des Hauptsteuerelementes 80 schließen die Kontakte 80-2 einen Haltestromkreis für das Relais 80 über die Leitung 52, die mit der 12-Volt-Anzapfung verbunden ist· Es ist darauf hinzuweisen, daß dieser Haltestromkreis unabhängig von dem Heizausschalter 84 der SicherheitsauBSChaltvorrichtung ist. Der Heizausschalter 84 bleibt jedoch unter Strom gesetzt, da er mit 8 Volt zwischen den Leitungen 52 und 54 durch die Kontakte 40-1, die jetzt geschlossenen ^lammenrelaiskontakte 74-2 und die Steuerrelaiskontakte 80-2 verbunden ist, Dieser Stromkreis hält den Heizausschalter 84 unter Strom, bis die Feststellung der Flamme das Ansprechen des Relais 74 bewirkt·
Ebenso bewirkt das Einschalten des Hauptsteuerrelais 80 f daß die Kontakte 80-5 sich schließen und das Zündsteuerungselement 20, das Gebläsesteuerungselement 22 und das Hilfsbrennstoffelement 24 unter Strom setzen. Dadurch wird die Zündbereitschaft in der Verbrennungskammer geschaffen, und
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Brennstoff wird dieser Kammer durch das Steuerventil zugeführt. Sowie das Zünden erfolgt und die Flamme in der Verbrennungskammer durch die Flammenüberwachungsvorrichtung 46 festgestellt wird, wird ein Signal von der ^lammenüberwachungsvorrichtung erzeugt, um die Relaisspule 74- unter Strom zu setzen. Die Kontakte 74—1 und 74—4- schließen sich und die Kontakte 74-2 und 74-3 öffnen sich.Durch das Öffnen der Kontakte 74—2 wird die Flammenüberwachungsvorrichtung 46 stromlos gemacht, während das Schließen der Kontakte 74-4 das Hauptbrennstoff st euerefenent 26 unter Strom setzt, so daß Brennstoff von der Hauptbrennstoffleitung in die Verbrennungskammer fließt, um die Hauptflamme entstehen zu lassen, die kontinuierlich von der ^lammenüberwachungsvorrichtung 46 überwacht wird«
Unabhängig von dem Aufflammen der Hauptflamme, aber normalerweise eine kurze Zeit danach (eine typische Gesamtzeitverzögerung ist 10 Sekunden) arbeitet das Zeitverzögerungselement 28, um die Kontakte 28-1 zu öffnen und das Hilfsbrennstoff-Steuerelement 24 stromlos zu machen· Diese Stromkreisanordnung prüft so die Hauptflamme durch automatisches Abstellen der Zündflamme und verhütet weiterhin ein Wiederzünden der Zündflamme nach einem Flammenausfall, es sei denn, daß ein neues Anlassen von Hand erfolgt. (Wiedereinstellung des Heizausschalters 84). Das Gerät ist nun im Arbeitszustand. Das Hau pt Steuerrelais 80 und das Flammenüberwachungsrelais 74- werden unter Strom
III
gesetzt, und der hermostat 82 steuert den Brenner, so daß er kontinuierlich arbeitet.
Zum Abschalten des Brenners öffnet sich der Stromkreis des xhermostats, und das Hauptsteuerrelais 80 wird stromlos»
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Nun öffnen sich die Kontakte 80-3, und das ^auptbrennstoff steuerelement 26 wird stromlos. Mit Beendigung der Brennstoffzufuhr in die Verbrennungskammer erlischt die •flamme, und das Flammenrelais 74- wird stromlos, so daß das gesamte Steuergerät ausgeschaltet wird, aber bereit ist zu einem weiteren Arbeitszyklus bei Schließen des xhermostats 82e
Sollte ein ■'"lammenausfall jedoch während eines Arbeits.-zyklus eintreten, so daß das Relais 74 ßtromlps. gemacht wird, wird der Heizausschalter 84- mit dem Schl^eß^n ,des Kontaktes 74—2 unter Strom gesetzt, und nach einem yprjaeip bestimmten Zeitraum bewirkt dieser Heizaus.schalt,.er|· dal? die Kontakte 84-1 sich öffnen und das ii^yptsteiierr.elais 80 stromlos machen, das sofort das Fließen von BrunnsJj1O.ff in die Brennstoffkammer abstellt. uollte das |^a.m^enr,elaj^ 74 nach Beendigung eines Arbeitszyklus die Kpnt^kte 74^-1 bei Ausfall der Flamme in der Verbr.enaiiiLgsica.mm.er nich| öffnen, dann wird der SicherheitsausschaJLt,er d,ur,ch e Stromkreis unter Strom gesetzt? der von der LgIt1Un^ durch die Sicherheitsstartkontakte 102 bis 1,04, die takte 74--1, die geschlossen bleiben, und dj.e Kontakte 80-1, die jetzt geschlossen werden, geschissen Heiz aus schalter 84 wird genügend erhitzt, um zu ^ψ daß die Kontalcte 84-1 sich öffnen (nach ed^er Zei^yepT zögerung, die typischerweise in der Größenor.di^ bis 9 Sekunden liegt), und verhütet in offenem l ein Wiederunterstromsetzen der Relaisspule 8,0, was zu einem sicheren Abschalten des gesteuerten Gerätes führt·
Der Aufbau des Heizausschalters 84 ist in Fig» 2 bis 4 gezeigt. Diese Schaltereinheit steuert Kontakte 84-1 mit Kontaktelementen 110 und 112. Jedes Kontaktelera.ent ist
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BAD ORtOINAL
auf einem flexiblen elektrisch leitenden Federblatt 114 montiert, das ein Anschlußkleramenelement 115 bzw. 117 hat, und jedes Federblatt hat ein oberes Ende 116 gegen das eine Betätigungsfläche 118, 120 einwirkt. Die Kontaktelement sind in fester Stellung auf dem Körper des Heizausschalters montiert. Aufwärts von diesem Körper erstreckt sich ein Pfostenteil 124, und über diesem Teil ein Betätigungselement in Form eines Plungers 126, der eine Betätigungsoberfläche 120 hat« Zwischen dem Pfostenteil und dem Betätigungselement befindet sich μ eine Hülse 128, die die Oberfläche 118 trägt und zur Gleitbewegung angeordnet ist. Eine erste Vorspannfeder 130 arbeitet zwischen dem Teil 122 und der Hülse 128, um die Hülse 128 aufwärts zu drücken, während eine zweite Vorspannfeder 132 zwischen der Hülse 128 und dem Pfosten 124 wirkt, urn den Plunger 126 in seine obere (normale) Stellung zu drücken.
An der Kontaktbetätigungshülse ist am unteren Ende eine Klinke 140 befestigt, die mit einer verstellbaren Klinke 142 zusammenarbeitet, die auf einem Bimetallglied des Schal tors. -84, ,montiert ist. Die Gestalt des Bimetallglie-
W jw
dos ist am besten aus Fig. 2 zu eAennen. Es besitzt zwei % Anschlußklemmen 146, 148. Ein Serpentinenleitpfad verläuft von der Anschlußklemme 146 durch einen ersten Satz 1^4 von drei schmalen Abschnitten, die in Serie durch einen Zw.ischenbrückenteil 1^0 verbunden sind, der einen abwärts gerichteten Schenkel 1^2 trägt, zu einem zweiten Satz Λ[Α von drei schmalen Abschnitten, die in Serie verbunden sind, und von dort zur Anschlußklemme 148· Der Schenkel Vj?. trägt die verstellbare Klinke 142. Ein nicht loitonder: Brückonelement 1^6 ist am oberen Ende eines jeden Jatzoo 1^0, 154 angeordnet, um das Biegen des Bleches an dioden Punkten al:; υ ine Einheit sicherzustellen.
209832/0084 BAD ORIGJNAL
Im Betrieb wird der Heizausschalter in die in F,ig. 3 gezeigte Stellung gebracht, indem der Plunger 126 niedergedrückt wird.Dadurch werden die Federn 130 und 132 zusammengepreßt, und beide an dem Kontakt angreifenden Oberflächen 118, 120 abwärts gedrückt und biegen den Kontakthalteaufbau nach außen vom Körper 122 der Schale tereinheit weg, wenn der Zwischen-(Hülsen-)teil 128 abwärts in die eingeklinkte Stellung bewegt wird» Beim Loslassen des Plungers 126 bewegt sich dieser unter dem Einfluß der Feder 132 aufwärts, aber der Zwischenteil 128 wird in eingeklinktem Zustand in der in * ig. 4- gezeigten ^teilung " gehalten, so daß die Kontakte 110 und 112 sich in einem den Stromkreis schließenden Eingriff befinden. Die Heizausschaltervorrichtung bleibt in dieser Stellung, bis der Heizausschalter 84 genügend elektrischem Stromfluß ausgesetzt worden ist,um zu bewirken, daß der Klinkenteil 14-2 sich nach auswärts bewegt und das Klinkenelement 140 auslöst. Wenn dies geschieht, bewegt die Feder 130 den Plunger 126 aufwärts, und die Schalterbestandteile kehren in die in ^ig. 3 gezeigte Stellung zurück und bleiben in dieser Stellung, bis der Plunger 126 wieder von Hand niedergedrückt und somit der Heizausschalter wieder eingestellt wird· ^ie Heizausschalteranordnung ist kompakt, zuverlässig und relativ billig. Der Schenkel 152 schafft eine Kompensation für Umgebungsteraperaturänderungen«
209332/0084

Claims (1)

  1. Pat ent ans prüche
    Schaltungsanordnung zur Programmsteuerung einer Brenneranlage mit einem die Brennstοffzufuhr steuernden HaUptsteuerglied, in dessen Stromversorgungskreis ein von einer flammenwächteranordnung gesteuerter Ruhekontakt liegt, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromversorgungskreis des Hauptsteuergliedes (80) ein Schaltkontakt (102) liegt, welcher körperlich mit einem auf hindurchfließenden Strom ansprechenden Ver- μ zögerungsglied (40) gekuppelt ist und den Stromversorgungskreis des ^auptsteuergliedes erst nach einer Verzögerungszeit schließt, nachdem die Flammenwächteranordnung (4-6, 74-) beim Einschalten der Programmsteuerung unter Strom gesetzt worden iste
    Schaltungsanordnung nach "^spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromversorgungskreis des Hauptsteuergliedes (80) ein Ruhekontakt (74—2) eines Flammenrelais (74-) liegt, der beim Einschalten der Programmsteuerung geöffnet wird, wenn die Fiammenwächteranordnung (4-6) schadhaft ist.
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromversorgungskreis des Hauptsteuergliedes (80) eine Bimetallvorrichtung (152) und ein Ruhekontakt (110, 112) eines verrregelbaren Schalters (84-) geschaltet sind, und daß die Bimetallvorrichtung bei Flammenausfall im Betrieb der Brenneranlage nach einer Zeitverzögerung die Verriegelung (140, 14-2) des Schalters löst und den Ruhekontakt öffnet.
    20983?/0084
    BAD ORIGINAL
    Schaltungsanordnung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß der verriegelbare Schalter (84) einen Sockel (124) aufweist, welcher den Ruhekontakt (110, 112), die Bimetallvorrichtung und ein Handbetätigungsglied (126) trägt, und daß auf dem Sockel eine Hülse (128) gleitend gelagert ist, die vom Handbetätigungsglied gegen die Kraft einer Feder (150) in eine den Ruhekontakt schließende Lage schiebbar ist und in dieser Lage von einer Klinke (142) der BimetalIvorrichtung gehalten wird.
    Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied ein Bimetallelement (40) ist, das unmittelbar zwischen zwei Anzapfungspunkte einer die Steuerschaltungsanordnung speisenden Transformatorwicklung (18) geschaltet ist·
    209837/0084
    BAD OFtIGINAL
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