DE1951438B2 - Einrichtung zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Flammen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Flammen, mit je einem Fühlorgan für jede Flamme, welchem in Abhängigkeit davon, ob die Flamme brennt oder erloschen ist, eines von zwei verschiedenen Ausgangssignalen entnommen werden kann, in welcher den Fühlorganen eine Verknüpfungsschaltung mit zwei Ausgangen, von denen einer einer UND-Verknüpfung und der andere einer ODER-Verknüpfung zwischen ihren Eingangssignalen entspricht, nachgeschaltet ist.

Aus der britischen Patentschrift 1100 263, der USA.-Patentschrift 2 692 962 bzw. der USA.-Patentschrift 3 266 026 sind bereits Einrichtungen zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Flammen mit je einem Fühlorgan für jede Flamme bekannt, welchem Fühlorgan in Abhängigkeit davon, ob die Flamme brennt oder erloschen ist, eines von zwei verschiedenen Ausgangssignalen entnommen werden kann, und wobei deu Fühlorganen eine Verknüpfungsschaltung, und zwar eine UND-Verknüpfung, nachgeschaltet ist.

Bei Ausfall einer Flamme wird am Ausgang der Verknüpfungsschaltung ein entsprechendes Signal, beispielsweise ein Störsignal, abgegeben. Mit der bekannten UND-Verknüpfung ist eine an sich wünschenswerte Überwachung der Brennstellen in den Betriebspausen neben der Überwachung der Flammen im Betriebszustand nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die einerseits während des Betriebes bereits dann ein Störsignal liefert, wenn einer der Brenner ausfällt, andererseits aber auch dann ein Störsignal liefert, wenn während der Betriebspausen ein oder mehrere Flammensignale vorhanden sind, die dadurch entstehen können, daß während der Betriebspausen einer oder mehrere Brenner brennen oder eine Flamme beispielsweise durch Fremdlicht simuliert wird oder aber durch die Alterung der Flammenüberwachungseinrichtung ein Durchschalten und damit ein Simulieren der Flamme auftritt, wobei die Überwachung der Flammen mit Hilfe eines für eine Flamme vorgesehenen gebräuchlichen Gasbrenner-Automaten erfolgen soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Eingang eines der Verknüpfungsschaltung nachgeschalteten Transistorschalters und den Ausgängen der Verknüpfungsschaitung ein Umschalter angeordnet ist, über welchen der Eingang des Transistorschalters einerseits bei Betrieb der Brenner mit dem Ausgang der UND-Verknüpfung und andererseits in Betriebspausen mit dem Ausgang der ODER-Verknüpfung verbunden ist, und daß der Transistorschalter ein Relais steuert, durch dessen Relaiskoniakt einem Programmsteuerautomaten eine Steuergröße zuführbar ist.

Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung erlaubt eine Überwachung einer Vielzahl von Brennstellen auch in den Betriebspausen und liefert bei einer in den Betriebspausen festgestellten Flamme bzw. bei Simulation einer Flamme ein Störsignal. Die Sicherheit der Anlage wird dadurch nicht unerheblich erhöht. Darüber hinaus läßt sich die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung — was in der Praxis von erheblicher Bedeutung ist — mit einem gebräuchlichen, für eine Flamme verwendeten Feuerungsautomaten ohne weiteres kombinieren. Schließlich wird noch auf die groBe Einfachheit der erfindungsgemäßen Einrichtung verwiesen, die eine hohe Betriebssicherheit zur Folge hat.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschema einer Anlage mit mehreren Brennern und

F i g. 2 Schaltungsdetails einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

Die F i g. I enthält einen an sich bekannten Gasbrenner-Automaten 1.

Dieser steuert in bekannter Weise die Abläufe in der Brenneranlage und trifft die geeigneten Maßnahmen beim Ansprechen der Überwachungsschaltung. Der Gasbrenner-Automat ist ;nit einer Überwachungsschaltung 2 über Leitungen 3,4 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 Brenner mit Verbrennungsluft versorgt und vor der Inbetriebnahme den Brennerraum vorlüftet, so daß eventuelle vorhandene Brenngase aus dem Brennerraum entfernt und dadurch ein explosionsartiges Zünden bei der Inbetriebsetzung vermieden werden. An den Gasbrennei - Automaten 1 sind weiterhin Zündtransformatoren 10, 11 und 12 sowie ein Betätigungsglied 13 für ein Gasventil 14 angeschlossen. D:ie Sekundär-

wicklungen der Zundtransformatorer. sind in bekannter Weise mit Elektroden verbunden, die vor dem jeweiligen Brerniermund angeordnet sind und nach dem öffnen des Gasventils 14 das Gas-Luftgemisch entzünden.

Die Überwachung der Flammen erfolgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit Hilfe des lonisationsprinzips. Dabei werden die Gleichrichtereigenschaften 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 Famme eine zweite der Elektroden 18, 19 oder 20 vorhanden, die im unteren Teil der Ramme angeordnet und mit der Überwachungsschaltung 2 verbunden ist. Diese Elektrode besitzt ei.ε größere Fläche als die zuerst genannte, als Spitze ausgebildete Elektrode.

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

Der Aufbau der Überwachungsschaltung 2 ist in der F i g. 2 enthalten. Die Erfassung der Gleichströme 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 22 zugeführt, an dessen Sekundärwicklung zwei verschiedene Spannungswerte abgenommen werden. Die zwischen einem Wicklungsende 23 und einer Anzapfung 24 abgenommene Wechselspannung wird durch eine Diode 25 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 26 geglättet. Die so erzeugte Gleichspannung dient zur Speisung der Schaltungsanordnung 21 und der an diese angeschlossensn Verknüpfungsschaltung. Die zwischen der Anzapfung 24 und einem Wicklungsende 27 abgenommene Wechselspannung wird über Kondensatoren 28 in den Schaltungsanordnuiigen 21 und über Widerstünde 29, 30 und 31 den Elektroden 15 bis 20 zugeführt. Brennt keine der Flammen, so fließt kein Strom. Sind dagegen eine oder mehrere Flammen vornanden, so fließt über die Flammen und die zugehörigen der Kondensatoren 28 und der Widerstände 29 bis 31 ein Wechselstrom mit überlagerter Gleichstromkomponente. Der Gleichstrom fließt dabei immer von den als Spitzen 15, 16 und 17 ausgebildeten Elektroden zu den Elektroder. 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 ist. Eine Basis 33 des Un'junction-Transistors ist über einen Widerstand 34 an eine Leitung 35, die mit der Anzapfung 24 in Vemindung 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 der Emitter dieses Transistors über einen Widerstand 40.

Der Kuilektor des Transistors 37 ist 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 geschalteten Dioden 48 oder 49 an eine Leitung 50 angeschlossen.

Die Leitung 50 ist über einen Widerstand 51 und die Diode 25 an das Wicklungsende 23 geschaltet Die Leitungen 47 und 50 stehen mit je einem von Kontakten 52 oder 53 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 Transiscor 57 und einem Relais 58 gebildete Reihenschaltung liegt parallel zum ^(ättungskondensator 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 zwischen den Elektroden 16 und 19, dem ein von der Elektrode 16 zur Elektrode 19 fließender, im Takt der Wechselspannung pulsierender Gleichstrom überlagert ist. Der Strom fließt über den Widerstand 30 und d;n zugeordneten Kondensator 28. Der Gleichstrom bewirkt Jabei. daß der Kondensator 28 im Takt der Wechselspannung .lach und nach aufgeladen wird. Erreicht die Spannung am Kondensator 28 die Zündspannung des Unijunction-Transistors 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 Kondensator^ 28 steigt die Spannung am Kondensator 38 so weit an, daß der Transistor 37 durchgeschaltet wird. Der Kondensator 38 kann sich über die Widerstände 39 und 40 entladen, jedoch nur so weit, daß bei brennender Flamme der zugehörige Transistor 37 mit Sicherheit im leitenden Zustand bleibt. Durch den Spannungsabfall der Transistorströme an den Widerständen 42 bzw. 43 sinken die Betriebsspannung der zugehörigen Unijunction-Transistoren 32 sowie deren Zündniveau am Emitter, so daß eine minimale Entladespannung an den Kondensatoren 28 gegeben ist. Für die Überwachung gilt also folgendes Kriterium: Ist eine Flamme vorhanden, dann ist der zugehörige Transistor 37 leitend; ist eine Flamme erloschen, dann ist der entsprechende Transistor 37 gesperrt.

Die Ausgangssignale aller Transistoren 37 werden in geeigneter Weise verknüpft. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen den beiden Betriebsarten Brenner in Betrieb« und »Brenner Eiußer Betrieb«.

Sind die Brenner in Betrieb, dann muß abgeschaltet bzw. eine Störungsmeldung ausgegeben werden, wenn eine oder mehrere Flammen erloschen sind.

Das binäre Ausgansssignül der Verknüpfungs-

schaltung 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 bzw. 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 betätigten Umschalter 54. Das Relais 59 wird vom Gasbrenner-Automaten 1 zu den vorgegebenen Zeiten erregt. Die Umschaltung kann bei der Inbet~^:o>setzung vor oder nach der Zündung erfolgen. Während der Zündphasc muß der Einfluß der Überwachung ausgeschaltet werden.

Sind die Brenner in Betrieb, dann ist der Umschalter 54 mit dem Kontakt 53 verbunden. Während der Betriebspausen der Brenner steht der Umschalter 54 mit dem Kontakt 52 in Verbindung.

Das Potential des Kontaktes 52 ist dann positiv gegenüber dem Potential der Leitung 35, wenn mindestens einer der Transistoren 37 leitend ist, d. h. mindestens eine Flamme angezeigt wird. In diesem Fall ist der Transistor 57 durchgeschaltet, so daß das Relais 58 erregt wird. Der Kontakt 62 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 gebildete 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 48, 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

ί 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 Bctricbspausen an. daß die Brenneranlage einwandfrei arbeitet.

ίο Erlischt eine Flamme, dann wird der entsprechende Transistor 37 gesperrt. Das Potential seines Emitter? wird dadurch gleich dem Potential der Leitung 35. Hierdurch wird der Potentialunterschied zwischen der Leitung 50 und dem Emitter des gesperrten Transistors so groß, 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 größer ist als der Widerstand 40. Das Potential auf der Leitung 50 sinkt dadurch so weit, daß der Transistor 57 gesperrt wird. Die hierdurch erfolgende öffnung des Kontaktes 62 bewirkl entsprechende Maßnahmen und die Ausgabe einei Störungsmeldung durch den Gasbrenner-Automaten 1.

Sind d.o Brenner in Betrieb, dann werden die Aus· gangssignalc der Transistoren 37 durch die Dioder 48. 49 gemäß einer UND-Bcdingung verknüpft.

Mit der dargestellten Einrichiung ist es möglich eine beliebige Anzahl von Flammen gleichzeitig zi

überwachen. Es können auch andere Flammendetek toren, die z. B. bei Beleuchtung ihren Widerstand ändern oder eine Spannung erzeugen, verwendet wer den. Die Schaltungsanordnungen 21 müssen dar.r entsprechend geändert werden.

Ebenso ist es möglich, an Stelle der gezeigter npn-Transistoren pnp-TransiStoren zu verwenden Die Polarität der mit der Diode 25 und dem Konden sator 26 erzeugten Gleichspannung muß dann umgc kehrt werden. In diesem Fall können die Brenner köpfe als je eine Elektrode der Fühlorgane benutz werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Flammen, mit je einem Fiihlorgan für jede Flamme, weichem in Abhängigkeit davon, ob die Flamme brennt oder erloschen ist, eines von zwei verschiedenen Ausgangs-Signalen entnommen werden kann, in welcher den Fühlorganen eine Verknüpfungsschaltung mit zwei Ausgangen, von denen einer einer UND-Verknüpfung und der andere einer ODER-Verknüpfung zwischen ihren Eingangssignalen entspricht, nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang eines der Verknüpfungsschaltung (45 bis 51) nachgeschalteten Transistorschalters (57) und den Ausgängen (52, r>3) der Verknüpfungsschaltung ein Umschalter (54) angeordnet ist, über welchen der Eingang des Transistorschalters (57) einerseits bei Betrieb der Brenner mit dem Ausgang der UND-Verknüpfung (53) und andererseits in Betriebspausen mit dem Ausgang der ODER-Verknüpfung (52) verbunden ist, 'uid daß der Transistorschalter (57) ein Relais (58) steuert, durch dessen Relaiskontakt (62) einem Programmsteuerautomaien eine Steuergröße zuführbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die UND-Verknüpfung als auch die ODER-V^rknüp'-ung ausschließlich durch Dioden bewirkt wird.