DE1926321A1 - Zuend- und Brennstoffsteuerschaltung zur Steuerung eines Brenners fuer stromfaehige Brennstoffe - Google Patents

Description

Braunschweiger Strafe 22

Telefon r (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Bad Gandersheim

William H. Moore
Patentgesuch vom 22. 5.1969

William H. Moore

313 Lansdowne Road Dewitt, Ή,Y,, V,St.A,

Zünd- und Brennstoffsteuerschaltung zur Steuerung eines Brenners für stromfähige Brennstoffe

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an Brenneranlagen für stromfähige Brennstoffe und insbesondere Brennerzündung und Brennkontrolle mit Sicherheitsstillegung nach einer Zündprobe unter Verwendung eines Hochspannungsfunkens am Brenner zum Anzünden des Brennstoffs und unter Verwendung von Flammengleichrichtungserscheinungen zur Feststellung des Vorhandenseins oder NichtVorhandenseins einer Flamme am Brenner,

In der Heizindustrie sind Normen aufgestellt worden, die fordern, daß die Hauptbrennerflamme direkt überwacht wird, und zwar insbesondere bei Großbrennern, während in anderen Fällen es üblich gewesen ist, den Hauptbrenner unter Verwendung eines Zündbrenners zu zünden und nur festzustellen, daß Zündbrenner gezündet ist. In noch anderen Fällen ist es üblich gewesen,

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den Zündbrenner zu zünden, festzustellen, daß der Zündbrenner brennt, das Hauptbrennerventil zu öffnen und dann festzustellen, daß der Hauptbrenner gezündet hat, dies alles in Verbindung mit entsprechenden Zündprobe- und Sicherheitsstillegungseinrichtungen. Bei vielen heute weitere Verbreitung findenden Verwendungen von Brennern kann das Vorhandensein eines ständig brennenden Zündbrenners schädlich für die Einrichtung sein, und zwar insbesondere während der heizungslosen Perioden des Jahres. Es liegt somit im Interesse der Heizindustrie, die Zünd- und Kontrolleinrichtungen für alle Brenner zwecks Kostenverringerung sowie Erhöhung der Betriebssicherheit und ) Lebensdauer zu vereinfachen.

Die Erfindung zielt ab auf die Schaffung einer preisgünstigen, höchst zuverlässigen unmittelbaren Funken-"zündung des Hauptbrenners ohne Zuhilfenahme eines Zündbrenners, wobei die bei der Steuerung eines Brenners für strömfähigen Brennstoff geforderten strengen Sicherheitsnormen durch Verwendung von Flammenrektifizierungserscheinungen zum Peststellen der Flamme aufrechterhalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Zünden eines Gasbrenners durch elektrische Funkenentladungen geeignete Zündeinrichtungen zu schaffen.

Ziel der Erfindung ist ferner die Schaffung wahlweiser Mittel, die das Auftreten von Funken während der Brennzeit des Brenners ermöglichen oder das Auftreten von Funken nur bei Nichtvorhandensein einer Flamme am Brenner und das Aufhören des Auftretens von Funken bei vorhandener Flamme ermöglichen.

Außerdem zielt die Erfindung ab auf die Verwendung von Flammenrektifizierungseinrichtungen zur Steuerung einer Sieherheitsstillegungszeitsteuereinrichtung.

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Ferner ist Ziel der Erfindung die Schaffung einer versagerfreien Sicherheitszeitsteuer- und Absperreinrichtung, bei der jeder Ausfall eines Bauteils die Schließung des Gasventils sum Brenner zur Folge hat.

Schließlich zielt die Erfindung ab auf die Schaffung eines Zünd- und Steuerungssystems mit ihm innewohnender langer Lebensdauer und hoher Betriebssicherheit.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Unterkombination der Erfindung,

Fig, 2 ein Schaltbild einer Abwandlung der Unterkombination der Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 ein Schaltbild einer weiteren Au8führungsform

der Erfindung, und
«

Fifr. 6 ein Schaltbild noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine flammenempfindliche Schaltung dargestellt, die,Flammenrektifizierung verwendet, um an einem Widerstand 24 ein Ausgangssignal zu erhalten, das positiv das Vorhandensein einer Flamme anzeigt. Mit einer Y/echselspannungsquelle von 120 V Sollspannung an den Anschlüssen 20 und 22, wobei letzterer mit Erde verbunden ist, bewirkt die angelegte Spannung, wenn die Elektrode 28, die Abstand hat von einem geerdeten Brenner 30, in die Flamme vom Brenner eingetaucht ist, daß Strom fließt durch den 'Widerstand 24, einen Yfiderstand 32, die Elektrode 28 durch die Flanme zum Brenner 30 und so einen Ladeweg für einen Kondensator 34 schafft. Obschon die angelegte Spannung

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Wechselspannung ist, wird der Kondensator 34 abwechselnd aufgeladen, erst in der einen Richtung und dann in der anderen. Da aber die kleinflächige Elektrode- 28 in einem Gebiet hoher Ionisation der Flamme vom Brenner 30 angeordnet ist, die relativ groß ist in der Fläche, nimmt die Flamme des Brenners 30 unter diesen Umständen die Charakteristik einer G-leichrichterdiode an, d.h, eines Mediums, das in einer Richtung eine bessere Leitfähigkeit hat als in der entgegengesetzten Richtung. Wenn somit der Anschluß 20 gegenüber Erde positiv wird, wird der Kondensator 34 mit der dargestellten Polarität aufgeladen, d.h.« die mit dem V/iderstand 24 verbundene Platte ist positiv, und bei der darauf folgenden Halbperiode, bei der der Anschluß 22 gegenüber dem Anschluß 20 positiv ist, wird der Kondensator 34 entladen, jedoch nicht vollständig, so daß eine positive Restspannung zurückbleibt, wie in Fig. 1 angegeben. Diese iiestspannung baut sich schnell auf bis zu einem Punkt, an dem sie eine Durchbruchspannungseinrichtung 36 leitend werden läßt unter Entladung des Kondensators über den V/iderstand 24, so daß periodisch Spannungsim-I-ulse als Ausgangs signal erzeugt werden.

/enn die Elektrode 28 nicht von der Flamme des Brenners 30 umhüllt ist, besteht kein Ladeweg für den Kondensator 34,und infolgedessen gibt es kein Ausgangssignal, Da die von der Speisespannungsquelle angelegte Spannung beträchtlich höher ist als die der Durchbruchspannungseinrichtung 36, ist es erforderlich, den Widerstand 32 einzubauen, damit im Fall einer unbeabsichtigten Erdung der Elektrode 28 an den Brenner 30 die Durchbruchspannungseinrichtung nicht beschädigt wird, Un jedoch die Integrität der Schaltung als Flammengleichrichtungssystem aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, die Zeitkonstante von Widerstand 32 und Kondensator 34 genügend lang zu machen, damit die Durchbruchspannunffseinrichtung 36 nicht getriggert wird, wenn die iileKtrode 28 an den Brenner 30 geerdet ist. Die Zeitkonstante von ,/iderstand 32 und Kondensator 34 wird bestimmt durch die frequenz der angelegten /echselspannung,

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Auf diese Weise erhält man, wenn die Flamme vom Brenner 'die Elektrode 28 umhüllt, ein zweckmäßiges und zuverlässiges Signal, das fehlt, wenn keine Flamme vorhanden ist oder wenn die Elektrode 28 geerdet ist.

Fig. 2 zeigt ein alternatives Verfahren der Anwendung der Flammengleichrichtungsmittel, worin ein Impulstransformator 26 zur elektrischen Isolierung des Ausgangssignals von der mit dem Anschluß 20 verbundenen Leitung verwendet wird.

In Fig. 3 ist eine Zünd- und Steuerschaltung dargestellt, die die vorstehend beschriebenen Flammengleichrichtungserscheinungen einschließlich eines Funkenspannungsgenerators des kapazitiven Entladungstyps und Mittel zur Schaffung einer anfänglichen ZündJperiode, nach welcher Sperrung oder Sicherheitsstillegung erfolgt, wenn eine die Elektrode 28 umhüllende Flamme nicht nachgewiesen wird, sowie Mittel verwendet, die verhindern, daß eine vorbestimmte Zeit lang nach der erstmaligen Wegnahme der angelegten Speisespannung von der Schaltung das Kontrollsystem wiedererregt wird. Y/enn eine Weffhselspannungsquelle von 120 V Sollspannung an die Anschlüsse 20 und 22 gelegt wird, wobei der Anschluß 22 geerdet und mit einer gemeinsamen Masseleitung 38 verbunden ist, erhält das Gitter bzw. die Steuerelektrode eines siliziumgesteuerten Gleichrichters (Thyristors) 44 Triggerimpulse, wenn eine Masseleitung 38 über normalerweise geschlossene Kontakte 46 eines Heizschalters 48, die Anode und Kathode einer Gleichrichterdiode 50 und einen Kondensator 52 positiv wird, wobei diese Impulse während des Aufladens des Kondensators 52 erfolgen, der nach einigen Perioden voll aufgeladen ist und solange aufgeladen bleibt, wie Speisespannung an den Anschlüssen 20 und 22 anliegt. Wenn der Thyristor 44 auf diese Weise in Leitzustand getriggert ist, läßt er einen Kondensator 56 sich über einen Widerstand 58 aufladen, wobei die Ladung wegen der kurzen Zeitkonstante des Widerstands 58 und des Kondensators 56 ein Maximum erreicht und gleichzeitig ein Heiais 60 über einen Y/iderstand 62 erregt wird. Die durch

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die Summe der 7/iderstandswerte der Widerstände 62 und -58 zuzüglich des Wieklungswiderstandswertes des Relais 60 und den Kondensator 56 bestimmte Zeitkonstante schafft eine vorbestimmte Zündprobeperiode, nach der das Relais 60 abfällt. In der Praxis ist diese Periode etwa 3 bis 5 Sekunden lang.

Wenn das Relais 60 so erregt ist, schließt es seine normalerweise offenen Kontakte 64 und legt über den Heizschalter 48 eines Sicherheitsrelais Speisespannung an einen Elektromagneten 42 eines Gasventils 40, das dadurch öffnet und Brennstoff an den Brenner 30 gibt, und erregt gleichzeitig einen Funkengenerator 66, der aus einem 7/iderstand 68, einer Gleichrichterdiode 70, einem Kondensator 72, einem Hochspannungstransformator 74, einem Thyristor 76, einem Widerstand 78, einem Kondensator 80 einer Durchbruchspannungseinrichtung 82 und einem widerstand 84 besteht. Iiie Sekundärwicklung d.es Hochspannungstransformators 74 ist verbunden mit der Masseleitung 38 und einem Hochspannungsanschluß 86, der Mittel vorsieht zur Verlängerung der Verbindung vom Funkengenerator 66 zu einer Zündelektrode 88, die dicht am Brenner 30 angeordnet ist, wodurch die Ausgangsspannung des Transformators 74 zwischen der Elektrode 88 und dem Brenner 30 Funkenentladungen erfolgen läßt und dadurch den aus dem Brenner austretenden Brennstoff anzündet, 'denn der Brennstoff aus dem Brenner 30 brennt, umhüllt die Flamme des Brenners die Elektrode 28, die über einen Anschluß 90 mit dem Widerstand 3-2 verbunden ist, dessen andere Seite über die Durchbruchspannungseinrichtung 36 und eine Sicherung 92 mit dem Anschluß 20 verbunden ist, während der Verbindungspunkt zwischen Widerstand 32 und Durchbruchspannungseinrichtung 36 über den Kondensator 34 und einen Y/iderstand 94 mit der Steuerelektrode des Thyristors 44 verbunden ist,· die über einen Widerstand 96 ebenfalls mit der Sicherung 92 verbunden ist. Der Widerstand 96 schafft einen Dämpfungseffekt, der verhindert, daß Stoßspannungen ungewollt den Thyristor 44 in Leitzustand überführen.

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Yfie zuvor beschrieben, erfolgen, wenn die Elektrode 28 von der Flamme des Brenners 30 umhüllt ist, aus der durch den Zusammenbruch der Einrichtung 36 bewirkten Entladung des Kondensators 34 über die Widerstände 94 und 96 Spannungsimpulse, wodurch der Thyristor 44 jedesmal, wenn ein Impuls erfolgt, in Leitzustand überführt und so das Relais 60 erregt gehalten wird. Wach jedem derartigen

.probe

Impuls beginnt eine neue Zünotfjeriode, Aufgabe des Widerstands 94 ist es, den Strom.zu der Steuerelektrode des Thyristors 44 zu begrenzen, wenn der Kondensator 34 sich entlädt, und, wie im folgenden noch beschrieben werden wird, Isolierung zwischen der Steuerelektrode des Thyristors 4 4 und einem in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einzuführenden weiteren Thyristor herzustellen, Falls vor dem Ende der Zündprobeperiode keine Flamme vom Brenner 30 die Elektrode 28 umhüllt, wird das Relnis 60 au;?er Strom gesetzt, wenn die Ladung im Kondensator 56 nicht mehr den Haltestron für das Relais liefern kann, mit deir. Ergebnis, daß der Kontakt 64 sich öffnet, das Ventil 4-2 sich schließt und ier Funkengenerator 66 aufhört zu arbeiten.

Die Anlage kann nicht wieder arbeiten bis die angelegte Spannung für einen Augenblick abgeschaltet ist und der Kondensator 52 sich während der Abschaltperiode über den Widerstand 51 entladen hat. Ferner öffnet, wenn das Ventil mehr als ein paar Sekunden lang erregt worden ist, ^er Sicherheitsrelaisheizschnlter 48 seinen normalerweise geschlossenen Kontakt 46 und stellt dadurch sicher, daß nach Abschaltung der Speisespannung während einer Zeitdauer, die der Sicherheitsrelaisneizschalter 48 benötigt, um soweit abzukühlen, daß er seinen Kontakt 4 6 schließt, äer Thyristor 44 nicht weiter getriggert werden Kann, Ein zwischen der Anode und der Kathode des Thyristors 44 eingeschalteter Kondensator 98 ist dafür vorgesehen, zu verhindern, daß ötoßsparmung den Thyristor 44 unbeabsicntigt in den Leitzustand überführt. Vie aus den vorstehend besagten ersichtlich, wird jedesmal, wenn

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Speisespannung anfänglich an die Anschlüsse 20 und 22 angelegt wird, die Anlage nicht eher zu arbeiten beginnen als bis der Thyristor 44 über den Kontakt 46, die Diode 50 und den Kondensator 52 seinen anfänglichen Triggerimpuls erhalten hat. Die Gleichrichterdiode 54 ist wie dargestellt geschaltet,, damit im Fall des Kurzschließer der Diode 54 eine Sicherung 92 durchbrennt. Ferner ist der Widerstand 96 im Wert so niedrig, daß bei Kurzschluß des Kondensators 52 die Sicherung 92 durchbrennt.

Fig, 4 zeigt eine der unter Fig. 3 beschriebenen ähnliche Anlage, die jedoch in zwei Hinsichten verschieden ist. Wenn Speisespannung zuerst an die Anschlüsse 20 und 22 angelegt wird und der Anschluß 22 zuerst gegenüber dem Anschluß 20 positiv wird, erlauben normalerweise geschlossene Kontakte 100 eines mit Wechselspannung betätigten Relais 102, daß ein Strom von der Leitung 38 durch den Kontakt 100, einen Widerstand 54 und die Steuerelektrode und Kathode des Thyristors 44 fließt und dadurch einen initialen Triggerimpuls an den Thyristor 44 zum Aufladen des Kondensators 56 liefert. Obschon während dieser Periode der Kondensator 56 zu einem Maximum aufgeladen wird, kann das Relais 60 von der Ladung des Kondensators 56 nicht erregt .werden, da ein normalerweise offener Kontakt 104 eines Relais 102 verhindert, daß Strom vom Kondensator 56 zum Widerstand 62 und der Relaisspule 60 fließt. Eine Gleichrichterdiode 106 erlaubt jedoch dem Relais 102, in dieser gleichen Halbperiode erregt zu werden. Die Zeit, die das Relais 102 benötigt, um den Kontakt 100 zu öffnen und die Kontakte 104 zu schließen reicht aus, um den Thyristor 44 zu triggern und den Kondensator 56 zu laden. Eine Diode ist eingebaut, damit anfänglich das Relais 102 nur dann erregt werden kann, wenn die Leitung 38 gegenüber dem Anschluß 20 positiv ist. Es ist bei dieser Anordnung zu bemerken, daß, obpclion möglicherweise das Relais versagen könnte und der Kondensator 56 infolge des anfänglichen und der fortgesetzten Triggerimpulse durch den Kontakt 100, und den Y/iderstand 54 zum Thyristor 44 sich aufladen könnte,

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das Relais 60 nicht erregt werden kann ehe die Kontakte - 104 schließen.

Wenn das Relais 102 anzieht und die Kontakte 104 schließen, wird das Relais 60 die Zündprobeperiode lang erregt. Dies wird sichergestellt durch das Öffnen der Kontakte 100, so daß zum weiteren Triggern des Thyristors 44 am Brenner 30 eine Flamme an dem Brenner 30 auftreten und die Elektrode 28 wie zuvor beschrieben umhüllen muß. Wenn das Relais 60 erregt ist, schließen die Kontakte 64, um Speisespannung an das Ventil 40 über den Sicherheitsheizschalter 48 und die Anschlüsse 39 und 41 an den Elektromagneten 42 und den Funkengenerator 55 zu legen, und die Anlage fährt dann fort, so wie zuvor beschrieben zu arbeiten. Durch die Hinzufügung eines Thyristors 108, der auch durch das Signal aus der Flammengleichrichtungsschaltung über eine Leitung 110 und Widerstände 112 und 114 zu einer Zeit getriggert wird, wenn die Leitung 38 positiv ist, entlädt der Thyristor 108 jedesmal, wenn er leitet, einen Triggerkondensator 80 im Funkengenerator über einen Widerstand 116 und verhindert dadurch, daß der Funkengenerator Funken erzeugt, solange ein Ausgangssignal vom Flammengleichrichtungskreis vorhanden ist.

Im Falle des Ausgehens der Flamme am Brenner 30, wodurch die Elektrode 28 nicht mehr von einer Flamme umhüllt ist, erhält der Thyristor 108 keine Triggerimpulse mehr, und der Funkengenerator 66 fängt sofort an, wieder Funken zu erzeugen und damit während der Zündprobeperiode fortzufahren, und damit aufzuhören, wenn entweder Sicherheitsstillegung erfolgt oder wenn am Brenner wieder.eine Flamme entsteht und die Flammengleichrichtungsschaltung wieder Triggerimpulse erzeugt. Wenn der Sicherheitsheizsohalter 43 sich genügend erwärmt, um seinen normalerweise geschlossenen Kontakt 46 zu öffnen, wird, wie zuvor beschrieben, die Anlage dadurch daran gehindert, eine vorbestimmte Zeit lang nach der anfänglichen Wegnahme der Speisespannung von den Anschlüssen 20 und 22 oder nach dem Eintritt einer Sicherheitssperrung z,u arbeiten. Aus Fig_#

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ist ersichtlich, daß, wenn es gewünscht ist, den Funkengenerator während der Brennperiode des Heizens weiterarbeiten zu lassen, dies leicht dadurch erreichbar ist, daß die Bauteile 110, 112, 114, 116 und 108 weggelassen werden, so daß der Funkengenerator durch die Triggerimpulse von der Flammengleichrichtungsschaltung nicht beeinflußt wird,

Fig. 5 zeigt die gleiche Zünd- und Steuerschaltung wie sie unter Fig. 4 beschrieben worden ist, mit der Ausnahme, daß eine zusätzliche Zeitsteueranordnung vorgesehen ist, die die Bauteile 118 bis 140 aufweist, wodurch der

fe Thyristor 44, wenn Speisespannung anfänglich an die Anschlüsse 20 und 22 gelegt wird, eine Serie von Triggerimpulsen durch einen normalerweise geschlossenen Kontakt 137 eines mit Gleichspannung betriebenen Relais 136 und den Widerstand 54 erhält und dadurch den Kondensator 56 sich aus der Leitung 38 über den Widerstand 58 aufladen läßt. Das Relais 60 kann jedoch nicht erregt werden, weil ein normalerweise offener Kontakt 139 des Relais 136 es daran hindert. Die Bauteile 118, 120, 121, 122, 124, 126 und 128 umfassen eine Fadentransistor-Zeitgeber-schaltung, die nach öiner auf die Anlegung der Speisespannung an die Schaltung folgenden vorbestimmten Zeitdauer einen Triggerimpuls an die Steuerelektrode und Kathode eines Thyristors 130

ψ liefert, und ein Kondensator 132 lädt sich auf aus der Leitung 38 über den normalerweise geschlossenen Kontakt 46 des Sicherheitsheizschalters 48, den Thyristor 130 und einen Widerstand 134, und das Relais 136 wird erregt, Wenn das Relais 136 arbeitet, schließt sich der normalerweise offene Kontakt 139 und ermöglicht dadurch, daß sich das Relais 60 aus der Ladung des Kondensators 56 erregt und daß die zuvor beschriebene normale Folge von Ereignissen in Gang gesetzt wird, und die normalerweise geschlossenen Kontakte 137 öffnen sich, um zu verhindern, daß weitere.Impulse aus der Leitung 38 die Steuerelektrode des Thyristors 44 erreichen. V/enn die Kontakte 139 sich schließen, bleibt der Kondensator 132 in jeder Halbperiode, wenn die Leitung 38 positiv

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ist, über die Kontakte 139» eine G-leichrichterdiode 140 und den Widerstand 134 geladen und hält dadurch das Relais 136 in Erregung, solange Speisespannung an den Anschlüssen 20 und 22 anliegt. Wenn die Kontakte 46 offen sind und die Speisespannungsquelle zeitweise unterbrochen ist, schalten die itelais 136 und 60 ab und legen dadurch die Anlage still, aber da die Fadentransistor-Zeitgeberschaltung nicht wieder arbeiten kann, ehe der Sicherheitsheizschalter 48 sich genügend abgekühlt hat, um die Kontakte 46 zu schließen. Infolgedessen müssen bei einem zeitweiligen Speisespannun/isleitungsausfall sowohl die Abkühlzeit des Sicherheitshei^schalters 48 als auch die Zeitgabeperiode der Fadentransistor-Zeitgeberschaltung verstreichen, ehe die Anlage wieder arbeitet und den 3renner wieder zündet.

Wie es für den Fachmann-l.eicht einzusehen ist, kann, wenn es notwendig oder wünschenswert ist, irgendeine der drei in rig. 3, 4 oder 5 dargestellten Ausfülirungsf ormen der Erfindung statt mit einer Speisespannungsquelle von 120 Volt mit ainer ."-4 Volt /ochselstromquelle zu betreiben, so kann das einfach dadurch verwirklicht werden, dai? ein Aufwärtstransformator verwendet wird, der 24 Volt auf 120 Volt erhöht, wobei die Sekundärwicklung des Transfor- *mat.vs mit den Anschlüssen 20 und 22 in irgendeiner dieser Anordnungen verbunden wird. V/o jedoch eine 24 Volt Steuerspannung verfügbar ist, ist ier Elektromagnet 42 des Ventils 40 eher ein mit 24 Volt als mit 120 Volt betätigter Elektromagnet, und es wir! ein zusätzlicher Satz von normalerweise offenen Kontakten am Kelais 60 erforderlich, damit die An^nlüBse 39 und 41 über den Sicherheitsschal -cer 48 und .lie zusätzlichen Eontakte mit 24 Volt versorgt werden können und so der 120 Volt-Teil der Schaltung umgnnpen wird. Im Schaltbild sind äie zusätzlichen Kontrkte ni.iht dargestellt.

In Fi^. 6 ist eine Zünd- und Steuerschaltung dargestellt, die ?uiiKenn:ünäunf; für bis zu fünf Brennern liefert und einen oa-^r r:ei.r-?re von iieeen Brennern nach dem Flar.nen.rleichrichtuncsverfi hren steuert. Fünf durcri

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Elektrodenpaare 144, 146, 148, 150, 152 gebildete Funkenentladungsstrecken sind an den Brennern 154 bzw, 156 bzw, 158 bzw, 160 bzw. 162 angeordnet, um den aus ihren je™ . weiligen Brennet ausströmenden Brennstoff durch Funkenentladungen in ihren jeweiligen Funkenstrecken anzuzünden. Aus den Brennern 154, 156 und 158 kann Brennstoff austreten, wenn ihre jeweiligen Ventilbetätigungselektromagneten 166, 170 und 174 ihre jeweiligen Ventile 168, 172 und 176 öffnen. Aus den Brennern 160 und 162 kann Brennstoff ausströmen, wenn ihre von Hand betätigten Ventile 177 bzw. 179 durch ihre Steuerknöpfe 178 bzw, geöffnet werden. Die Ausgangsspannung des Funkengenerators 182, der eine Funkenspannungsschaltung mit kapazitiver Entladung aus den Bauteilen 184, 186, 188, 196, 198, 200, 202 einschließlich des Hochspannungstransformators 190 aufweist, ist von der Sekundärwicklung des !Transformators 190 über die Anschlüsse 192 und 194 an die in Reihe ge-, schalteten Elektrodenpaare 144, 146, 148, 150 und 152 gelegt, wodurch bei Auftreten von Hochspannung an den Anschlüssen 192 und 194 an allen Funkenstrecken der angeführten Elektrodenpaare gleichzeitig Funken auftreten, Wechselstromsollspeisespannung von 120 Volt wird dem Funkengenerator 182 über die mit dem geerdeten Anschluß 206 verbundene gemeinsame Masseleitung 204 und den ungeerdeten Anschluß 208 zugeführt,' Der Hochspannungsgenerator 182 tritt jedoch nicht eher in seine Funktion der Erzeugung von Hochspannungsimpulsen ein als bis sein Impulsgabe- oder Iriggerkondensator 198 soweit aufgeladen ist, daß er die Durchbruchspannungseinrichtung 200 leitend werden läßt, wodurch der Kondensator 198 sich teilweise entlädt durch die Steuerelektrode eines Thyristors 196 und dadurch an den Anschlüssen 192 und 194 einen Hochspannungsimpuls verursacht. Der Kondensator 198 kann von jedem oder allen der Funkenzeitgeberschaltungen 210 und Brennersteuerungsschaltungen 224, 226, 228, deren Wirkungsweise im folgenden beschrieben wird, aufgeladen werden. Wenn entweder der Brenner 160 oder der Brenner 162 in Tätigkeit gesetzt werden soll, wird ihr jeweiliges

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Ventil 177 "bzw. 179 durch Drehen des Knopfes 178 "bzw. 180 geöffnet. Durch die Knöpfe 178 und 180 betätigte, aber nicht dargestellte Schalter werden durch die Knöpfe 178 und 180 momentan geschlossen, wenn der betreffende Brenner zuerst eingeschaltet wird, wobei das momentane Schließen des jeweiligen Schalters momentan Wechselstromspannung zwischen die Anschlüsse 206 und 222 legt und dadurch einem Kondensator 214 in der Schaltung 210 ermöglicht, sich über eine Grleichrichterdiode 212 aufzuladen. Da der Kondensator 214 momentan geladen wird, beginnt er, sich durch einen Widerstand 216 zu entladen, und durch einen V/iderstand 218 und eine Diode 220 den Kondensator 198 im Funkengenerator 182 zu laden,, Der Kondensator 214 ist so gewählt,' daß er einen beträchtlich höheren Wert hat als der Kondensator 198, so daß der Kondensator 198 in der Lage ist, eine vorbestimmte Zeit lang mehrmals pro Sekunde Funken auftreten zu lassen, ehe die Ladung des Kondensators 214 auf einen Wert absinkt, der niedriger ist als die Durchbruchspannung der Durchbruchspannungseinrichtung 200 im Funkengenerator 182. Auf diese Weise treten beim ersten Einschalten des Brenners 160 oder 162 eine Zeit lang Funken auf, um den aus dem Brenner ausströmenden Brennstoff zu entzündenr

Wenn der Brenner 154 in Gang gesetzt werden soll, wird durch entsprechendes Schalten, gegebenenfalls einschließlich des Ein-Aus-Schaltens durch geeignete thermostatisch ansprechende Mittel, Wechselspeisespannung zwischen dem Anschluß 206 und einem Anschluß 230 der Schaltung 224 angelegt, B^-ei so an die Schaltung 224 angelegter Speisespannung erfolgen zwei Vorgänge; .erstens beginnt der Kondensator 198 im Funkengenerator 182 sich aus dem Anschluß 230 über eine Sicherung 232, einen Widerstand 254, eine Diode 256 und eine gemeinsame Ladeleitung 267 aufzuladen und so das Funken einzuleiten'} zweitens beginnt ein Kondensator 234 in der Schaltung 224 sich aus der gemeinsamen Masseleitung 204 hin zum Anschluß 230 über eine Diode 236 und eine Reihenparallelanordnung von

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Widerständen 238, 240 und 244 und die Steuerelektrodeeines Thyristors 242 und die Sicherung 232 aufzuladen, wobei der Teil dieses Ladestromes, der in die Steuerelektrode des Thyristors 242 fließt, diesen leitend macht, was bei jeder Halbperiode erfolgt, wenn die leitung gegenüber dem'Anschluß 230 positiv ist, und zwar so lange, bis der Kondensator 234 voll aufgeladen ist. Der Kondensator 234 bleibt dann so lange voll aufgeladen wie Speisespannung an den Anschlüssen 206 und 230 anliegt. Jedesmal wenn der Thyristor 242 leitet, lädt er einen Kondensator 246 zwischen der Leitung 204 und dem Anschluß 230 über einen Widerstand 248, die Anode und Kathode des Thyristors 242 und die Sicherung 232, unter gleichzeitiger Erregung des Elektromagneten 166 des Ventils 168 zwischen der Leitung 204 und dem Anschluß 230 über Anschlüsse 'und 251, einen Y/iderstand 250, die Anode und Kathode des Thyristors 242 und die Sicherung 232. Da der Thyristor 242 anfangs nur an aufeinanderfolgende negative Halbperioden und, wie im folgenden beschrieben wird, in viel langsameren Intervallen pulst, ist die durch den Widerstandswert der Y/icklung des Elektromagneten 166 zuzüglich des Widerstandswerts der Widerstände 248 und 250 bestimmte Zeitkonstante für die Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators 246 ausreichend lang gemacht, damit der Elektromagnet 166 angemessene Erregung hat, um bei der niedrigsten erwarteten Triggergeschwindigkeit des Thyristors 242 das Ventil 168 offen zu halten. Diese Zeitkonstante kann durch geeignete Wahl derWerte der Bauteile und entsprechende Konstruktion des Elektromagnetventils auf mehrere Sekunden verlängert werden, um eine vorbestimmte Zündprobeperiode in Verbindung mit dem Flammengleichrichtungsverfahren zur Feststellung der Flamme am Brenner zu schaffen.

Aus der oMgen Beschreibung ist ersichtlich, daß bei voll geladenem Kondensator 234 kein weiterer Steuer- * elektrodenstrom im Thyristor 242 ist und das Ventil schließt, wenn der Kondensator 146 sich bis zu einem Punkt

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entladen hat, an dem der Elektromagnet 166 nicht genügend erregt ist, um das Ventil offen zu halten« Wenn an diesem Punkt die Speisespannung von den Anschlüssen 230 und 206 weggenommen wird, entlädt sich der Kondensator 234 langsam durch einen parallelgeschalteten Widerstand 268, so daß "beim Wiederanlegen von Speisespannung an die Schaltung der Thyristor 24-2 in Leitzustand getriggert wird, "bis der Kondensator 234 wiederum voll aufgeladen ist. Auf diese Weise wird eine Zündprobeperiode geschaffen mit Schließung des Ventils am Ende der Periode,

Bei diesy-" Abwandlung liegt jedoch die Elektrode 258 am Brenner 154, so daß sie von dessen Flamme umhüllt wird. Die Elektrode 258 ist über einen Anschluß 259 mit einer Flammengleichrichtungsschaltung verbunden, die einen Kondensator 260, Widerstände 244, 261 und 262 sowie eine Durchbruchspannungseinrichtung 264 aufweist, so daß, wie zuvor beschrieben, bei Vorhandensein einer Flamme am Brenner 154 der Thyristor 242 in regelmäßigen Intervallen von der Flammengleichrichtungsschaltung getriggert wird, um den Elektromagneten 166 erregt und das Ventil 168 offen zu halten. Zusätzlich ist eine Elektrode 266, die auch so am Brenner 154 angeordnet ist, daß sie von dessen Flamme •umhüllt wird, über einen Anschluß 257 mit dem Verbindungspunkt zwischen einem Widerstand 254 und einer Diode 256 verbunden, wodurch die Leitfähigkeit der Flamme in Verbindung mit dem Widerstand 254 die über die Diode 256 in eine Leitung 267 gegebene Spannung auf einen Wert reduziert, der niedriger ist als der zum Leitendmachen der Durchbruchspannungseinrichtung 200 im Funkengenerator erforderliche Wert, so daß, während die Elektrode 266 von der Flamme umhüllt ist, das Funken nicht mehr durch die Schaltung 224 eingeleitet wird. Im Falle des Ausgehens der Flamme am Brenner 154, wobei die Elektroden 258 und 266 nicht mehr von der Flamme umhüllt sind,, wird das Funken durch die Schaltung 224 sofort wiedereingeleitet, und falls der Brenner vor dem Ende der Zündprobeperiode nicht wieder zündet, schließt das Ventil und bleibt

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geschlossen, bis ein paar Sekunden lang die Speisespannung von der Schaltung 224 weggenommen worden ist.

In gleicher Weise steuern eine Schaltung 226 in Verbindung mit Elektroden 274 und 276, einem Elektromagneten 170 und einem Ventil 172 den Betrieb des Brenners 156, und die Schaltung 228 den Betrieb des Brenners 158,

Es ist ersichtlich, daß gleiche zusätzliche Schaltungen wie die Schaltung 224 für beliebig viele zusätzliche Brenner angefügt werden können. Während die Schaltung nach Fig. 1 einen gegenüber dem Anschluß 20 positiven Impuls liefert, kann ein negativer Impuls in ähnlicher Weise erzielt werden durch Umsetzen der Durchbruchsρannungseinrichtung und der Kapazität, was sich ergibt, wenn der Anschluß zwischen der Kapazität 34 und dem Widerstand 24 angeschlossen ist, statt, wie dargestellt, zwischen der Durchbruchspannungseinrichtung 36 und dem Widerstand 24..

Patentanwalt·

Dipl.-Ing. Horst Rose Oipl.-Ing. Peter Koeel

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Claims (12)

1. DIPL-JNG. HORST RGSi DIPL-ING. PETER KOSEL

   PATENTANWÄLTE 1 Q ? R 3 ? 1

   *T 3353 Bad Gandersheim, 22. Mai 1969

   Braunschweiger Straße 22

   Telefon: (05382) 2842

   Telegramm-Adresse: Siedpatent Bad Gandersheim

   William H. Moore
   Patentgesuch vom 22. 5.1969

   Patentansprüche

   fZünd- und Brennstoffsteuerschaltung zur Steuerung eiivas^Brenners für strömfähige Brennstoffe, gekennzeichnet durch

   eine Wechselspannungsquelle, deren einer Pol geerdet und mit dem Brenner verbunden ist,

   eine Zündvorrichtung in der Mähe des Brenners zum Zünden von aus dem Brenner austretendem Brennstoff,

   Mittel zum Anlegen einer Betätigungsspannung an die Zündvorrichtung,

   ein elektrisch betätigbares Brennstoffventil,

   Ventilerregermittel, die auf einen Spannungsimpuls hin -eine vorherbestimmte Zeitspanne lang in Betrieb sind,

   Startimpulsmittel, die nur dann eine Anzahl Spannungsimpulse an die Ventilerregermittel liefern, wenn Spannung zu Anfang an den Brennstoffsteuerstromkreis gelegt wird und danach solange nicht, bis die Spannungsquelle abgeschaltet worden ist,

   eine die Zündvorrichtung unwirksam machende Einrichtung, welche die Spannungsanlegungsmittel auf einen Spannungsimpuls hin für eine kurze Zeit unwirksam machen,

   2616/3

   pk/gi

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   eine in der Nähe des Brenners angeordnete Flammensonde, die durch einen flammenempfindlichen Stromkreis mit den Ventilerregermitteln und mit den Spannungsanlegungsmitteln über die die Zündvorrichtung unwirksam machende Einrichtung verbunden ist,

   so daß der flammenempfindliche Stromkreis Spannungsimpulse an die Ventilerregermittel und an die die Zündvorrichtung unwirksam machende Einrichtung liefert, wenn die Brennerflamme die Flammensonde einhüllt,

   und durch Unterbrechermittel in der nicht geerdeten Leitung der Spannungsquelle, die auf einen erheblichen Anstieg des mittleren Stromes über den durch den Brennstoffsteuerkreis normalerweise gezogenen Strom hinaus ansprechen,
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zeitverzögerungsmittel, die durch den das Brennstoffventil erregenden Strom betätigbar sind, und durch die Startimpulsmittel wirkungslos machende Mittel, die bewirken, daß der Brennstoffsteuerstromkreis für eine vorherbestimmte Zeitspanne unwirksam gemacht wird, nachdem die Spannung von dem Brennstoffventil genommen worden ist.
3. 3, Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zeitverzögerungsmittel zum Verhindern des Auftretens der Startimpulsmittel für eine vorherbestimmte Zeitspanne, nachdem Spannung zu Anfang an den Brennstoffsteuerstromkreis gelegt worden ist.

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4. 4. Zünd- und Brennstoffsteuerschaltung zur Steuerung eines B_renners für strömfähige Brennstoffe, gekennzeichnet durch

   eine Wechselspannungsquelle, deren einer Pol geerdet und mit dem Brenner verbunden ist,

   eine Zündvorrichtung in der Nähe des Brenners zum Zünden von aus dem Brenner austretendem Brennstoff,

   Mittel zum Anlegen einer Betätigungsspannung an die Zündvorrichtung,

   ein elektrisch betätigbares Ventil,

   Ventilerregermittel, die auf einen Spannungsimpuls hin eine vorherbestimmte Zeitspanne lang in Betrieb sind, '■ .

   Startimpulsmittel, die nur dann eine Anzahl Spannungsimpulse an die Ventilerregermittel liefern, wenn Spannung zu Anfang an den Brennstoff steuerstromkreis gelegt wird und danach solange nicht, bis die Spannungsquelle abgeschaltet worden ist,

   eine erste Plammensonde in der Hähe des Brenners, die mit den Ventilerregermitteln durch einen flammenempfindlichen Stromkreis verbunden ist,

   so daß der flammenempfindliche Stromkreis Spannungsimpulse an die Ventilerregermittel liefert, wenn die Brennerflamme die erste Flammensonde einhüllt,

   eine zweite Plammensonde in der Nähe des Brenners, die mit den Spannungsanlegungsmitteln verbunden ist,

   so daß die Spannungsanlegungsmittel unwin:-

   sam gemacht werden, wenn die Brennerflamme die zweite Plammensonde einhüllt,

   und durch Unterbrechermittel in der nicht geerdeten Leitung der Spannungsquelie, die auf einen,

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   erheblichen Anstieg des mittleren Stromes über den durch, den Brennstoffsteuerkreis normalerweise gezogenen Strom hinaus ansprechen.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Zeitverzögerungsmittel, die durch den das Yentil erregenden Strom betätigbar sind, und durch die Startimpulsmittel wirkungslos machende Mittel, die bewirken, daß der Brennstoffsteuerstromkreis für eine vorherbestimmte Zeitspanne unwirksam gemacht wird, nachdem die Spannung von dem Ventil genommen worden ist.

   ^
6. 6. Schaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

   Zeitverzögerungsmittel zum Verhindern des Wirksamwerdens der Startimpulsmittel für eine vorherbestimmte Zeitspanne, nachdem Spannung zu Anfang auf den Brennstoffsteuerstromkreis gegeben worden ist.
7. 7. Zünd- und Brennstoffsteuerschaltung zur Steuerung eines Brenners für strömfähige Brennstoffe,- gekennzeichnet durch

   eine WechselSpannungsquelle, deren einer toi geerdet und mit dem Brenner verbunden ist,

   eine Zündvorrichtung in der iiähe des Brenners zum Zünden von aus dem Brenner austretendem Brennstoff,

   P Mittel zum Anlegen einer 'aetätigungsspannung an

   die Zündvorrichtung,

   ein elektrisch betätigbares Brennstoffventil, Startimpulsmittel, die nur dann eine Anzahl Spannungsimpulse an Ventilerregermittel liefern, wenn Spannung zu Anfang an den ^rermstoffsteuerstromkreis gelegt wird und danach so lange nicht, bis die Spannungsquelle ab-rescnaltet worden ist,

   Ventiierregermittel, die auf einen Spannungsimpuls hin eine vorherbestimmte Zeitspanne lang in Betrieb sind,

   909849/095 9 ^B^ ORiGfNAL

   eine Flammensonde in der B'ähe des Brenners, die mit den Ventilerregermitteln über einen flammenempfindlichen Stromkreis verbunden ist,

   so daß der flammenempfindliche Stromkreis Spannungsimpulse an die Ventilerregermittel liefert, wenn die Brennerflamme.die Flammensonde einhüllt,

   und durch Sicherheitsunterbrechungsmittel in der nicht geerdeten Leitung der Spannungsquelle, die auf einen erheblichen Anstieg des mittleren Stromes über den durch den Brennstoffsteuerkreis normalerweise gezogenen Strom hinaus ansprechen.
8. 8. Schaltung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Zeitverzögerungsmittel, die durch den das Ventil erregenden Strom betätigbar sind, und durch die Startimpulsmittel wirkungslos machende Mittel, die bewirken, daß der Brennstoffsteuerstromkreis für eine vorherbestimmte Zeitspanne unwirksam gemacht wird, nachdem die Spannung von dem Ventil genommen worden ist.
9. 9. Schaltung nach joispruch 7, gekennzeichnet durch Zeitverzögerungsmittel zum Verhindern des Wirksamwerdens der Startimpulsmittel für eine vorherbestimmte Zeitspanne, nachdem Spannung zu Anfang an den Brennstoffsteuerstromkreis gelegt worden ist«
10. 10. Flammenempfindlicher Stromkreis zur Anzeige der Flamme an einem Brenner, gekennzeichnet durch

    eine Wechselspannungsquelle, deren einer l-ol geerdet und mit dem Brenner verbunden ist,

    eine Flammensonde in der Nähe des Brenners,

    Verbindungsmittel von der Flammensonde zu einem Ende eines ersten Widerstands, dessen anderes Ende über eine DurchbruchsSpannungseinrichtung mit dem nicht geerdeten Jr'ol der Wechselspannungaquelle

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    verbunden ist, und wobei das eine i^nde des ersten Widerstands außerdem über einen Kondensator und einen zweiten Widerstand in dieser Reihenfolge mit dem nicht geerdeten l-ol der Spannungsquelle verbunden ist, so daß Spannungsimpulse nur dann an dem zweiten Widerstand auftreten, wenn die Brennerflamme die Flammensonde einhüllt.
11. 11. Flammenempfindlicher Stromkreis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite widerstand l'eil der Primärwicklung eines Transformators ist, der eine oder mehrere elektrisch gegeneinander isolierte ./indungen aufweist, an denen die Spannungsimpulse auftreten.
12. 12. Brennerzündeinrichtung, gekennzeichnet durch einen Plammenfühlstromkreis mit einer ^leKtrode, die in der Flamme eines aus leitendem Stoff bestehenden Brenners angeordnet ist, eine Durchbruchsspannungseinrichtung, einen Kondensator und eine Impedanz mit einem V/iderstand, der in !leihe mit der Durchbruchsspannungseinrichtung geschaltet ist,, einen V/iderstand, der die Durchbruchsspannungsei nr ic ntung und den Kondensator mit der Elektrode verbindet, und eine mit dem Brenner und der Impedanz verbundene Wechselspannungsquelle, so daß äpannungsimpulse an der Impedanz nur dann erzeugt v/erden, wenn die Elektrode durch die Brennerflamme eingehüllt ist.

    Patentanwalt*

    Dipl.-Ing. HoritRöie PeterKesel

    BAD ORIGINAL

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