DE1951438A1

DE1951438A1 - Einrichtung zur UEberwachung mehrerer Flammen

Info

Publication number: DE1951438A1
Application number: DE19691951438
Authority: DE
Inventors: Walter Berner
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1969-09-03
Filing date: 1969-10-08
Publication date: 1971-04-15
Also published as: GB1293037A; AT303948B; NL7012957A; CH491330A; BE755620A; DE1951438B2; FR2060719A5

Description

Pall 1551 1.9-1969

LANDIS & GYR AG., ZUG (Schweiz)

Einrichtung zur Ueberwachung mehrerer Flammen

Die Erfindung "betrifft eine Einrichtung zur gleichzeitigen Ueberwachung mehrerer Flammen, bei der jeder Flamme ein Fühlorgan zugeordnet ist, dem jeweils eines von zwei verschiedenen Ausgangssignalen in Abhängigkeit davon, ob die Flamme brennt oder erloschen ist, entnommen werden kann.

Durch eine derartige Einrichtung soll eine Ueberwachung von mehreren Flammen, die gleichzeitig in Betrieb stehen, in der Weise erfolgen, dass bereits das Erlöschen von nur einer Flamme angezeigt und entsprechende Maesnehmen ergriffen werden. Eine Verwendung dieser Einrichtung findet zum Bei» spiel bei Feuerungsanlagen mit Mehrfachbrennern mit jeweils mehreren Brennköpfen, mit atmosphärischen Gasbrennern mit

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jeweils mehreren Brenntischen, bei denen die einzelnen Flammen, in gegenseitiger Berührung stehen Können, aus Sicherheitsgründen jedoch jeder Brenntisch überwacht wird, und bei Durchlauf-Wärmeöfen mit örtlich getrennten Heizstellen statt.

Bei einer bekannten Einrichturg ist jedem Fühlorgan ein Relais nachgeschaltet. Ueber Kontakte dieser Relais werden weitere Relais gesteuert^ auf diese Weise erhält man eine Anzeige darüber, ob entweder alle Flammen brennen oder ob eine oder mehrere von ihnen erloschen sind. Der Nachteil dieser Einrichtung besteht in der grossen Anzahl von Relais und dem Verdrahtungsaufwand\ sie wird dadurch störanfällig und teuer. Es ist weiterhin bekannt, eine Auswerteinrichtung zyklisch mit den einzelnen Fühlorganen zu verbinden. Hierbei werden die einzelnen Flammen nacheinander geprüft und es kann leicht festgestellt werden, ob eine Flamme erloschen ist. Auch hier treten erhebliche Nachteile aufs Es 1st eine Umschaltvorrichtung zwischen den Fühlörganen und der Auswerteinrichtung erforderlich, ausserdem findet keine ständige, sondern nur eine periodische Ueberwaohung statt. Werden sehr kurze Reaktionszeiten bei einem Flammenausfall verlangt, so ist diese Forderung besonders bei einer gröseeren Anzahl von Flammen mit einer periodischen Ueberwachung nicht oder nur sehr

schwer zu erfüllen. .

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Die geschilderten Nachteile werden bei der Einrichtung zur. gleichzeitigen Ueberwachung mehrerer Flammen gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass den Fühlorganen eine Verknüpfungsschaltung nachgeschaltet ist, die in Abhängigkeit vom Zustand der Ausgangssignale der Fühlorgane eines von zwei möglichen Ausgangssignalen besitzt, und dass mit dem Ausgang der Verknüpfungsschaltung ein Schaltorgan in Ver-'bindung steht.

Für einen sicheren Betrieb ist eine Ueberwachung much während der Brennpausen, d.h. in den Zeitspannen, in denen alle Flammen erloschen sein müssen, erforderlich. Hierbei muss die Ueberwachungseinriehtung ansprechen, wenn eine oder mehrere Flammen brennen oder wenn eines oder mehrere der Fühlorgane fälschlicherweise eine Flamme simulieren, so etwa bei lichtelektrischen Fühlorganen, die auf Fremdlicht ansprechen. In diesem Fall muss eine Inbetriebsetzung der Brenner unterbunden und eine Störungsmeldung ausgegeben werden.

Demgemäss ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung dadurch gegeben, dass eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, und dass eine Abhängigkeit des Ausgangseignale der Verknüpfungsschaltung von den Ausgänge-Signalen der Fühlorgatie und dem Schaltzustand der Umschalteinrichtung besteht. Damit können mit der gleichen Einrichtung

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die verschiedenen Arten der Ueberwachung während des Be triebs der Brenner und während der Betriebspausen durchgeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei weitere Merkmale des Erfindungsgegenstandes beschrieben werden.

Es zeigern Flg. 1 ein Bloeksohema einer Anlage mit mehreren

Brennern und

Flg. 2 Schaltungsdetails einer erfindungsgemässen Einrichtung.

Die Fig. 1 enthält einen an sich bekannten Gasbrenner- Automaten l. .

. ■ Dieser steuert in bekannter Weise die Abläufe in der Brenneranlage und trifft die geeigneten Massnahmen beim Ansprechen der Ueberwachungsschaltung. Der Gasbrenner-Automat ist mit einer Ueberwachungsschaltung 2 über Leitungen 3> ^ und 5 verbunden. Die Speisung der Geräte 1 und 2 erfolgt mit Wechselstrom über die Klemmen 6 und 7, die beispielsweise an das elektrische Versorgungsnetz angeschlossen sind. Ein Schalter 8, der gewöhnlich von einem Thermostaten gesteuert wird« dient für die Inbetriebsetzung der Anlage. Vom Gasbrenner-Automaten 1 wird ein Ventilator 9 gesteuert, der die

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Brenner mit Verbrennungsluft versorgt und vor der Inbetriebnahme den Brennerraum vorlüftet, so dass eventuell vorhandene Brenngase aus dem Brennerraum entfernt und dadurch ein explosionsartiges Zünden bei der Inbetriebsetzung vermieden werden. An den Gasbrenner-Automaten 1 sind weiterhin Zündtransformatoren 10« 11 und 12 sowie ein Betätigungsglied 13 für ein Gasventil 14 angeschlossen. Die Sekundärwicklungen der Zündtransformatoren sind in bekannter Welse mit Elektroden verbunden, die vor dem jeweiligen Brennermund angeordnet sind und nach dem Oeffnen des öaeventils das Gas-Luftgemisch entzünden.

Die Ueberwachung der Flammen erfolgt in dem gezeigten Aue-

führungsbeispiel mit Hilfe des Ionisationsprinzips. Dabei werden die Gleichrichtereigensohaften der eine Ionisationsstrecke bildenden Flamme ausgenutzt. Hierbei sind für jede Flamme zwei Elektroden vorgesehen. Eine dieser Elektroden kann vom Brennermund dargestellt werden. Im dargestellten Beispiel dient der Brennermund selbst nicht als Elektrode, sondern es ist für jeden Brenner eine in den oberen Teil der Flamme hineinragende Spitze 15, 16 oder 17 vorgesehen, Weiterhin ist für jede Flamme eine zweite der Elektroden l8, 19 oder 20 vorhanden, die im unteren Teil der Flamme angeordnet und mit der Ueberwaohungaschaltung 2 verbunden ist. Diese Elektrode besitzt eine grösaere Fläche als die zuerst genannte, als Spitze ausgebildete Elektrode.

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Wird an die beiden Elektroden eine Wechselspannung gelegt, dann flieset bei Vorhandensein einer Flamm© durch diese ein Wechselstrom« dem ein kleiner Gleichstrom überlagert ist. Dieser Gleichstrom wird in der dargestellten Anordnung für die Flammenüberwachung verwendet.

Der Aufbau der Ueberwachungsschaltung 2 ist in der Fig.2 enthalten. Die Erfassung der Öle ichströme und die Verstärkung der das Vorhandensein dieser Ströme anzeigenden Signale erfolgt in bereits vorgeschlagenen Schaltungsanordnungen 21, von denen jeder Flamme je eine zugeordnet ist.

Die speisende Wechselspannung wird einem Transformator zugeführt, an dessen Sekundärwicklung zwei verschiedene Spannungswerte abgenommen werden. Die zwischen einem Wicklungsende 23 und einer Anzapfung 24 abgenommene Wechselspannung wird durch eins Diode 25 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 26 geglättet. Die so erzeugte Oleichspannung dient zur Speisung der Schaltungsanordnungen 21 und der an diese angeschlossenen Verknüpfungsschaltung* Die zwischen der Anzapfung 24 und «in«» Wicklungsende 27 abgenommene Wechselspannung wird über Kondensatoren 28 in den Schaltungsanordnungcn 21 und über Widerstand« 29« JSO und 31 den Elektroden 15 bis 20 zugeführt. Brennt mimm der Flammen, so flieset kein Strom. Sind dagegen «ine odes*

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mehrere Flammen vorhanden« so fllesst über die Flammen und die zugehörigen der Kondensatoren 28 und der Widerstände

29 bis 31 ein Wechselstrom mit überlagerter Oleichstrom-Komponente. Der ÖleIchstrom fllesst dabei Immer von den als Spitzen 15» 16 und 17 ausgebildeten Elektroden zu den Elektroden 18, 19 und 20.

Jede der gleichartig aufgebauten Schaltungsanordnungen 21 enthält einen Unijunction-Transistor 32, dessen Emitter mit einem der Kondensatoren 28 und einem der Widerstände 29 bis

30 verbunden 1st. Eine Basis 33 des Unijunction-Transistors 1st über einen Widerstand 34 an eine Leitung 35* die mit der Anzapfung 24 in Verbindung steht, und über eine Diode 36 an die Basis eines Transistors 37 angeschlossen. Ebenfalls mit der Leitung 35 verbunden sind die Basis über die Parallelschaltung eines Kondensators 38 und eines Widerstandes 39 und dir Emitter dieses Transistors über einen Widerstand 40. Der Kollektor des Transistors 37 1st direkt mit einer Basis 41 des zugehörigen Unijunction-Transistors 32 und über einen von Widerständen 42, 43 oder 44 sowie über die Diode 25 mit dem Wicklungsende 23 verbunden.

Die Kollektoren der Transistoren 37 sind über Jeweils eine von Dioden 45 oder 46 an eine Leitung 47 und über Jeweils eine von den Dioden 45 und 46 entgegengesetzt gesohalteten Dioden 48 oder 49 an eine Leitung 50 angeschlossen.

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Die Leitung 50 ist über einen Widerstand 51 und die Diode 25 an das Wicklungsende 25 geschaltet. Die Leitungen 47 und 50 stehen mit je einem von Kontakten 52 oder 55 eines Umschalters 54 in Verbindung. Ein mit dem Umschalter fest verbundener Kontakt 55 ist über einen Widerstand 56 an die Basis eines Transistors 57 angeschlossen. Die aus dem Transistor 57 und einem Relais 58 gebildete Reihenschaltung liegt parallel zum Olättungskondensatör 26 .

Der Umschalter 54 wird von einem Relais 59 betätigt, das über die Leitung 5 vom Gasbrenner-Automaten 1 erregt wird. Zwischen den Leitungen 3 und 4 ist eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Widerstand 60, einer Diode 61 und einem Schalter 62, angeordnet. Der Schalter 62 wird vom Relais 58 betätigt.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Ist eine Flamme, beispielsweise beim mittleren Brenner, vorhanden, so erhält man bei angelegter Spannung einen Wechselstrom

JL6 zur Elektrode zwischen den Elektroden 16 und 19» dem ein von der Elektrode^" 19 fHassender,im Takt der Wechselspannung pulsierender Gleichstrom überlagert 1st.Der Strom fliesst über den Widerstand 50 und den zugeordneten Kondensator 28.Der Gleichstrom bewirkt dabei,' dass der Kondensator 28 im Takt der Wechselspannung B&eh und nach aufgeladen wird. Erreicht die Spannung am Kondensator 28 die Zündspannung des Unijunction-Transistors

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32, dann wird dieser leitend und der Kondensator 28 kann sich über Widerstand 34 entladen. Der dadurch an diesem Widerstand auftretende Spannungsabfall lädt über die Diode 36 den Kondensator 38 auf. Durch eine einzige Entladung des Kondensators 28 steigt die Spannung am Kondensator 38 soweit an, dass der Transistor 37 durohgeschaltet wird. Der Kondensator 38 kann sich über die Widerstände 39 und 40 entladen, jedoch nur soweit, dass bei brennender Flamme der zugehörige Transistor 37 mit Sicherheit im leitenden Zustand bleibt. Durch den Spannungsabfall der Transistorströme an den Widerständen 42,beziehungsweise 43 sinken die Betriebsspannung der zugehörigen Unijunction-Transistoren sowie deren Zündniveau am Emitter, so dass eine minimale Entladespannung an den Kondensatoren 28 gegeben ist. Für die Ueberwachung gilt also folgendes Kriteriums Ist eine Flamme vorhanden, dann ist der zugehörige Transistor 37 leitend,' ist eine Flamme erloschen, dann 1st der entsprechende Transistor 37 gesperrt.

Die Ausgangssignale aller Transistoren 37 werden in ge -eigneter Weise verknüpft. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen den beiden Betriebearten "Brenner in Betrieb¹* und "Brenner ausser Betrieb".

Sind die Brenner In Betrieb, dann muss abgeschaltet bim«· hungsweise eine Störungsmeldung auegtgtbtn w@i»desi,weFUi tin·

oder mehrer« Plmmmtn erloaohen lind. *'*

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Das binäre Ausganssignal der Verknüpfungsschaltung muss also angeben, ob entweder alle Flammen brennen oder ob mindestens eine Flamme erloschen ist.

Sind die Brenner ausser Betrieb, dann muss eine Inbetriebsetzung vermieden beziehungsweise eine Störungsmeldung ausgegeben werden, wenn eine oder mehrere Flammen brennen oder fälschlicherweise als brennend angesehen werden. Das binäre Ausgangssignal muss jetzt angeben, ob entweder alle Flammen erloschen sind oder ob mindestens eine Flamme vorhanden ist.

Die Einstellung einer der beiden Betriebsarten erfolgt durch den vom Relais 59 betägigten umschalter 5^· Das Relais 59 wird vom Gasbrenner-Automaten 1 zu den vorgegebenen Zeiten erregt. Die Umschaltung kann bei der Inbetriebsetzung vor oder nach der Zündung erfolgen. Während der Zündphase muss 'der Einfluss der Ueberwachung ausgeschaltet werden.

Sind die Brenner in Betrieb, dann ist der Umschalter 5^ dem Kontakt 53 verbunden. Während der Betriebspausen der Brenner steht der Umschalter 5*1 mit dem Kontakt 52 in Verbindung*

Daa Potential des Kontaktee 52 ist darm positiv gegenüber dem Potential dor Leitung 35« wsrari mindestens einer der Traneiatorer- 31 leitend ist* d«'\ K£&4<iet«ne ein® Flamme an gezeigt wirio In ditise® Fall .Ιβϋ der Transistor 57 durohg®-

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schaltet, so dass das Relais 58 erregt wird. Der Kontakt wird geschlossen^ dieses wird im Gasbrenner-Automaten 1 als Störung während der Betriebspausen ausgewertet. Sind alle Transistoren 37 gesperrt, d.h. es werden keine Flammen angezeigt, dann sind die Potentiale des Kontaktes 52 und der Leitung 35 gleich. Der Transistor 57 bleibt dadurch gesperrt. Dies bedeutet, dass keine Störung vorliegt. Die Verknüpfung der Ausgangssignale der Transistoren 37 erfolgt also während der Betriebspausen durch eine von den Dioden 45, 46 ge bildete Oder-Schaltung.

Das Potential des Kontaktes 53 ist nur dann ausreichend positiv gegenüber dem Potential der Leitung 35* wenn alle Transistoren 37 leitend sind, d.h. bei allen Brennern eine Flamme angezeigt wird. Die Dioden £8, 49 sind in diesem Fall gesperrt, da auch das Potential der Emitter der Transistoren 37 gegenüber dem der Leitung 35 relativ stark positiv ist. Das Potential des Kontaktes 53 reicht dann aus, um während des Betriebs der Brenner den Transistor 57 sicher leitend zu halten. Der hierdurch geschlossene Kontakt 62 zeigt im Gegensatz zu den Betriebspausen an, dass die Brenneranlage einwandfrei arbeitet. Erlischt eine Flamme, dann wird der entsprechende Transistor⁵ 37 gesperrt. Das Potential seine« Emitters wird dadurch gleich dem Potential aar Leitung 35. Hierdurch wird der Potenzialunterschied zwischen der Leitung 50 und dem Emitter des gesperrten Tranlstsys s© gross,

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dass die zugehörige der Dioden 48, 49 leitend wird. Das Potential am Emitter verändert sich dadurch nur geringfügig, da der Widerstand 51 um ein Vielfaches grosser 1st als der Widerstand 40. Das Potential auf der Leitung 50 sinkt dadurch soweit, dass der Transistor 57 gesperrt wird. Die hierdurch erfolgende Oeffnung des Kontaktes 62 bewirkt entsprechende Massnahmen und die Ausgabe einer Störungsmeldung durch den Gasbrenner-Automaten 1.

Sind die Brenner In Betrieb, dann werden die Ausgangssignale der Transistoren J57 durch die Dioden 48, 49 gemäss einer Und-Bedingung verknüpft.

Mit der dargestellten Einrichtung 1st es möglich, eine beliebige Anzahl von Flammen gleichzeitig zu überwachen.Es können auch andere Flammendetektoren, die zum Beispiel bei Beleuchtung ihren Widerstand ändern oder eine Spannung erzeugen, verwendet werden. Die Schaltungsanordnungen 21 müssen dann entsprechend geändert werden.

Ebenso 1st es möglich, anstelle der gezeigten npn-Translstoren pnp-Transistoren zu verwenden. Die Polarität der mit der Diode 25 und dem Kondensator 26 erzeugten Oleichspannung muse dann umgekehrt werden. In- diesem Fall können die Brennerköpfe als je eine Elektrode der Fühlorgane benutzt werden.

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Claims

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Land is & (Jy r AQ-,

PATENTANSPEIJEOHE

Einrichtung zur gleichzeitigen Ueberwachung mehrerer Flamme^bei der jeder flamme ein Fühlorgan zugeordnet ist, dem jeweils eines von zwei verschiedenen Ausgangssignalen in Abhängigkeit davon, ob die Flamme brennt oder erloschen ist, entnommen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass den Fühlorganen (15-20, 28-34) eine Verknüpfungsschaltung (45-51) nachgeschaltet ist, die in Abhängigkeit vom Zustand der Ausgangesignale der Fühlorgane (15-2Q, 28-34) eines von zwei möglichen AusgangsSignalen besitzt, und dass mit dem Ausgang der Verknüpfungsschaltung (45-51) ein Schaltorgan (57) in Verbindung steht.
2. Einrichtung nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungsechaltung eine Und-Sohaltung (48-51) enthält.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschalteinrichtung (54, 59) vorgesehen ist und dass eine Abhängigkeit des Ausgangssignals der Verknüpfungsschaltung (45-51) von den AusgangsSignalen der Fühlorgane (15-20, 28-34) und dem Schaltzustand der Umschalteinrichtung (54, 59) besteht.
4· Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungsschaltung eine Und- (48-51) sowie eine Oder-Schaltung (45-47) enthält.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfungsschaltung Dioden (45, 46, 48, 49) enthält.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fühl organe je zwei im Bereich einer Flamme angeordnete Elektroden (15, 18 beziehungsweise 16, 19 bzw. 17» 20) besitzen.
7· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fühlorgan· aus liohtelektrischen Elementen bestehen.

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8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Ftihlorganen (15-20, 28-34) je ein Verstärker (37) nachgeschaltet ist.

9* Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltorgan aus einem ein Relais (58) steuernden Transistor (57) "besteht.

JB/sg LAIiDIS & GYR AO

Patentabteilung

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