DE1955338C2 - Uv flammenwaechter - Google Patents

Description

Es ist bekannt, *ur Überwachung von Flammen Wlammenwachjerii ™^u - SSSββη^ϊΑ tozellen zu verwende«, die im Speittralbereich von # auf eine UV-Fotozelle ^"«n Strahlen durch 0 bin 260 nm arbeit»« also auf da? im Spektrum ν mechanisch bewegte I^PWjjJJ Κι

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Fotozellen zu verwende«, die im Speittralbereich von # .190 bin 260 nm arbeit»«, also auf da? im Spektrum ν mechanisch bewegte der. Flammen enthaltene ultraviolette Licht an» /■ froohen. Das von der UV-•sprechen. Diese UV-Fptozdlen sind aus zwei sich i^wird mit der Frequenz Y^r,/_f^£_nriHl, gegenüberstehenden Elektroden gebildet und mit brechung der Strahlen moduller. Dieses modulierte einem Quarzglaskolben umgeben? der mit einem Signal wird von der UV-Fotozelle nachgeschalte en Gasgemisch gefüllt ist, Über einen Atemwiderstand Relaiskreisen zur Flammenme dung ausgewertet, wird Betriebsspannung an die Fotozelle gelegt. Fallt Wird von der UV-Fotozelle kein Signal mehr gcdurch einen Quarzglaskolben Strahlung auf die Elek« »o liefert, so erfolgt eine Absperrung der Brennstofftroden, die einen UV-Anteil enthalt, so wird der zufuhr, auch wenn noch eine Flamme vorhanden Raum zwischen den Elektroden ionisiert, und die ist. Bei einem Dauersignal von der UV-Fotozelle Fotozelle zündet, Schaltet man nun in Reihe mit der — DurchzUnden — erfolgt eine Störanzeige und/oder Fotozelle und der Betriebssparnungsquelle ein Re- eine Siebschaltung.

lais, so wird dieses beim Zünden der Fotozelle be- 15 In den zueist genannten bekannten Flammentätigt, seine Kontakte schalten und zeigen an, daß Wächtern sind zur Durchführung einer Selbstkontrolle eine Flamme vorhanden ist. zwei UV-Fotozellen mit dan nachgeordneten zwei

Es ist weiterhin bekannt, ein gasgefUUtes Rohr, Kanälen notwendig. Das »DurchzUnden« einer UV-unter anderem auch eine UV-Fotozelle, aus einer Fotozelle wird erst angezeigt, wenn die Flamme im Gleichspannungsquelle in selbstlöschender Schaltung ao Brennerraum erloschen ist. Das ist, solange d* zu betreiben. Bei dieser Schaltung ist die Gleich- zweite UV-Fotozelle einwandfrei arbeitet, für den spannung so gewählt, daß sie über der Zündspannung überwachten Brennerraum ohne Bedeutung. Es gibt des Rohres liegt, der Widerstand so, daß beim Zün- aber Brenner, die ein halbes Jahr und länger un den des Rohres, z. B. beim Zünden der UV-Fotozelle unterbrochen in Betrieb sind, so daß nicht ausgeinfolge des Auftretens einer UV-Strahlung, der am as schlossen werden kann, daß während dieser Zeit Widerstand auftretende Spannungsabfall ein Ab- beide UV-Fotozellen durchzünden. In den UV sinken der Spannung am Rohr unter die Brenn- Flammenwächtern mit Unterbrechung des Strahlenspannung hervorruft, wodurch das Rohr gelöscht ganges unterliegen die mechanisch bewegten EIewird. Danach liegt die Spannung am Rohr wieder mente einer Abnutzung. Außerdem können Verüber der Zündspannung, so daß ein neuer Zündvor- 30 schmutzungen und Dejustierungen zu einem Ausfall gang eingeleitet werden kann. der Flammenüberwachung führen.

Bei Anordnungen der eingangs genannten Art Zweck der Erfindung ist es, die Nachteile der

muß die Möglichkeit des »Durchzündens« der Foto- bekannten UV-Flammenwächter zu beseitigen. Ihr zelle berücksichtigt werden. Unter »Durchzünden« liegt die Aufgabe zugrunde, einen UV-Flammenwird dabei ein bei Nennspannung durch die Fotozelle 35 wächter zu schaffen, der ohne Verwendung mecha fließender Strom verstanden, der auftritt, obwohl die nischer Elemente mit einer einzigen UV-Fotozelle Fotozelle nicht einer UV-Strahlung ausgesetzt ist. und einem nachgeschalteten Kanal auskommt, trotz-Dieses Durchzünden tritt insbesondere ein, wenn das d<*r "her alle von den bekannten UV-Flammen-Ende der Lebensdauer der Fotozelle erreicht wird. Wächtern erreichten Überwachungszustände ebenfalls Da die Lebensdauer von Fotozellen aber nicht penpu <<> überwacht. Ausgehend ve. e'oem UV-Flammenangegeben werden kann, ergibt sich die Notwendig- wächter mit einer eits F!?r«ni· i.t_.-v achenHen und keit, die mit UV-FoNv.es:.. .. ^-,--..-..^ci. Geräte mit einem Vorwiderstand seih-.'.löschend gesvliaitei; 1 ■'...:.■·...·.;. <.u unterwerfen. Ohne eine UV Fotozelle, die aus einer Gleichspannungsi,uelle Selbstkontrolle besteht die Gefahr, daß durch das gespeist und über den Vorwiderstand mit einem Ver-Durchzünden einer UV-Fotozelle eine im über- 45 stärker verbunden ist, an dessen Ausgang ein Relaiswachten Brennerraum in Winclichkeit nicht vor- kreis angeschlossen ist, wird diese Aufgabe gemäß handene Flamme vorgetäuscht und die Brennstoff- der Erfindung dadurch gelöst, daß der Verstärker zufuhr trotz erloschener Flamme aufrechterhalten als Operationsverstärker ausgebildet ist, an dessen wird, was zu Explosionen führen kann. Ausgang eine monostabile Kippstufe und ein Tiefpaß

Bei einer bekannten Ausführung eines UV- 50 parallel zueinander angeschlossen sind, denen je ein Flammenwächters mit Selbstkontrolle wird mit zwei Relais nachgeschaltet ist. Als Operationsverstärker dieselbe Flamme überwachenden UV-Fotozellen ge- ist dabei ein Verstärker mit einem invertierenden arbeitet. Den UV-Fotozellen sind aus mindestens und einem nicht invertierenden Eingang, an denen zwei Relais bestehende Relaiskreise nachgeschaltet, je eine Spannung ansteht, sowie einem Ausgang bedie nur dann, wenn die Summe der Signale aus den 55 zeichnet, an dem eine der Differenz der Eingangs-UV-Fotozellen einen bestimmten Wert überschreitet spannungen entsprechende Spannung ansteht. Außer- und die Differenz der Signale einen bestimmten Wert dem weist ein Operationsverstärker einen hohen unterschreitet, einen Schaltzustand aufweisen, der eine Verstärkungsfaktor und optimales Verhalten hinsicht-Brennstoffzufuhr zuläßt. Unterschreitet die Summe lieh etwaiger Temperaturunterschiede und hinsichtder Signale den vorgegebenen Wert, liefert insbe- 60 Hch der Offset-Spannung auf. Bei dem UV-Flammensondere eine UV-Fotozelle kein Signal mehr, obwohl wächter nach der Erfindung liegt am nicht invernoch eine Flamme vorhanden ist, oder überschreitet tierenden Eingang des Operationsverstärkers eine der die Differenz der Signale den anderen vorgegebenen Spannung am Vorwiderstand entsprechende Span-Wert, liefert insbesondere eine UV-Fotozelle noch nung, an seinem invertierenden Eingang eine der ein Signal, obwohl die Flamme bereits erloschen ist 65 Spannung aus der Gleichspannungsquelle entspre-— DurchzUnden —, erfolgt eine Störanzeige und/ chendc Spannung, an seinem Ausgang die Differenz oder eine Störabschaltung. der beiden Spannungen. Am Ausgang des Opera-

Bei einer weiteren bekannten Ausführung eines tionsverstiirkcrs erscheinen also bei Impulsen am

Vorwiderstand umgeformte Impulse bei einer Gleich- An dem Vorwidereiend U entstehen also

spannung am Vorwiderstand eine Gleichspannung, deren Folgefrequen» <Η«ί"^νοη _u ^d7iÄ

An den Ausgang des Operationsverstärkers sind nun UV-Strahlung abhängt. Wird nach jedem

bei dem UV-FlammenwUchter nach der Erfindung der Gasentladung die UV-Fotoze Ie 11 ™

parallel zueinander eine monostabil? Kippstufe und 5 gezündet, so Ist die maximal mogjcheFolgq

ein Tiefpaß angeschlossen, denen je ein Reiais nach- der Impulse erreicht, die UV-Fotose ic ii mW-

geschalt ist. sttttigt, und eine wehere Vc/stUrkung der UV-btraι

Liefert der Operationsverstärker Impulse, spricht lung führt nicht mehr zu «ner höherer, Impwwum.

das zu der monostabilen Kippstufe gehörende Relais Bei einem Vorwiderstand von 100 «™m De jagi "J

an, liefert er eine Gleichspannung; spricht das zu io Impulsdauer 4»isec Die Folgefrequenz icgt je

dSm Tiefpaß gehörende Relais an Es ist also auch maximal 250 kHz. Die Betriebsspannung betrügt

wahrend des Betriebs des überwachten Brenners abhängig vom Typ der^Fotozelle etwai55U ν. möglieh festzustellen, ob die UV-Fotozelle noch Gegen Ende der Lebensdauer d™'"^^f^

SungsgemUß arbeitet. Der Aufwand für den UV- (vgl. Fig. 2b) sinken f^X^^^üV-Flammenwächter nach der Erfindung ist dabei nied- t₅ abgedunkelter Rohre, die Zündspannung zz dm u

rigcr als bei den bekannten UV-Flammenwächtern, Bestrahlung und d.e g^g™™*»*™ Brenn-

tasbesondere deshalb, weil nur noch ein Meßkopf unreinigungen in derGasföHung ab Utg_ta«, nre

mit einer UV-Fotozelle und nur noch ein Kabel, spannung 25 unter der ^SP^aHⁿ⁸s_Dannunßsabfall 24

'j: Weisen herstellt und welches bis zu JUU m lana sein ao

^SSaftSX de, Erdung * in de,

Zeichnung darges.ell. und wird in, folgenden naher S«'g^·« ^S^^UV-fomzM, II.».- S^rtÄS eines UV-F-* » jjJ oÄaC

wach,!,, mi, Empfängerkopf und „aeh8e.haUe.en <+**££^£^%%5£££, Eint

V-, de, von, Zu^d de, UV- lÄ

(Fig. 2% und für eine defek,e UV-Fo₁OZeIIe ^^Shi^S^»,?.,'al, Signa, fur den ^(F _F1₈ ²?'den Wir_kscha„p,.n für einen UV-Εη,ρ- ™g-**g?S!Z2J3S2** <-

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widerstand 12 und einem Operationsverstärker 13. und somit mit der Gleichspannungsquelle 20 und ⁿ—^1UI ·»" λ_ολ ,.inprcpit« mit Hem Vorwiderstand 12, mit dem Vorwiderstand 12 verbunden. Der Opera-

egt ein niederohmiger Präzisions'viderstand 14. stärkers n, an uic mc »,. „.„v..„

Die UV-Fotozelle 11 wird mit einer Gleichspan- schlossen sind, sind zwei Dioden 16 in Antiparallelnung21 betrieben (vgl. auch Fig. 2a), die über der schaltung sowie ein Kondensator 17 angeschlossen. Zündspannung 22 mit UV-Strahlung, aber unterhalb so Ein weiterer Eingang 7 des Operationsverstärkers 13 der Durchzündspannung 23 ohne UV -Strahlung liegt. ist mit der Zuleitung der Gleichspannungsquelle 20 Wird das zwischen den Elektroden der UV-Fotozelle direkt verbunden, an der auch der Präzisionswider-11 liegende Gasvolumen von einem UV-Quant ge- stand 14 liegt. Der Ausgang 6 des Operationsvertroffen, so werden durch die Ionisation des Gases stärkers 13, der über ein nicht dargestelltes Kabel Ladungsträger freigesetzt, deren Zahl durch die 55 mit den Relaiskreisen 30 und 40 verbunden ist, ist Elektrodenspannung lawinenartig ansteigt und zu über einen Kondensator 18 mit der Klemme S rückeiner Gasentladung in der UV-Fotozelle 11 führt. gekoppelt. Der Ausgang 6 kann mit einer Kabel-Der dadurch in den Zuleitungen fließende Strom ruft kapazität von 0,1 \\F belastet werden. Die Klemmen 1 am Vorwiderstand 12 einen Spannungsabfall 24 her- und 8 sind über einen Kondensator 19 verbunden; vor, der die Spannung an der Brennstrecke der UV- 60 die Klemme 4 ist an Masse gelegt. Fotozelle 11 herabsetzt. Die Größe des Widerstandes Wenn eine noch betriebssichere UV-Fotozelle einer 12 ist so gewählt, daß durch den Spannungsabfall 24 UV-Strahlung ausgesetzt wird, werden die am Vordie Brennspannung 25 der UV-Fotozelle 11 unter- widerstand 12 entstehenden Impulse unter Erhaltung schritten wird. Dadurch erlischt die Gasentladung in des Gleichspannungsanteils in dem Operationsverder UV-Fotozelle 11, und die Elektrodenspannung 65 stärker 13 in Rechteckimpulse umgesetzt. Die Rechtüberschreitet wieder die Zündspannung 22. Mit dem eckimpulse weisen z. B. eine Spannung von 20 V und Eintreffen des nächsten UV-Quants wird erneut eine eine Impulsdauer von 100 (»see auf. Die bei einer Gasentladung eingeleitet. defekten UV-Fotozelle am Vorwiderstand 12 auf-

tretende Gleichspannung ruft dagegen auch am Ausgang des Operationsverstärkers 13 eine Gleichspannung hervor. Durch die dem Operationsverstärker 13 nachgeschalteten Relaiskreise wird festgestellt, welches Ausgangssignal am Ausgange des Operationsverstärkers 13 ansteht.

Der Relaiskreis 30 enthält eingangsseitig eine monostabile Kippstufe 31, die mit dem Ausgang 6 des Operationsverstärkers 13 verbunden ist. In der monostabilen Kippstufe 31 werden die Impulse normiert und in einem Kondensator 32 integriert. Die Spannung am Kondensator 32 ist der Intensität der UV-Strahlung proportional. Über einen mit der monostabilen Kippstufe 31 und dem Kondensator 32 verbundenen Spannungscomparator 33 mit über einen Widerstand 34 einstellbarer Bezugsspannung wird die Intensität eingestellt, von der an eine Flammenmcldung erfolgen soll. Über den Spannungscomparator 33 wird ein Kondensator 35 aufgeladen, der mit seiner Entladezeit die Abmeldezeit des IJV-Flammenwäehters bestimmt. Die Abmeldezeit ist die Zeit, die vom Erlöschen der Flamme bis zum Abfall des Relais vergeht, welches das Vorhandensein der Flamme anzeigt. Mit Hilfe der Spannung aus dem Kondensator 35 wird ein Schwellwertschalter 36 gesteuert, der über einen Verstärker 37 ein Relais 38 zum Anzug bringt. Angezogenes Relais 38 heißt, daß der UV-Flammenwächter eine Flamme erfaßt hat und die UV-Fotozelle 11 ordnungsgemäß arbeitet. In diesem Zustand ist das zu dem Relaiskreis 40 gehörende Relais nicht erregt.

Der Relaiskrcis 40 enthält eingangsseitig einen Tiefpaß 41, der mit dem Ausgang 6 des Operationsverstärkers 13 verbunden ist. Eine beim Durchzünden der UV-Fotozelle 11 am Ausgang des Operationsverstärkers 13 entstehende Gleichspannung gelangt über den Tiefpaß 41 auf einen Schwellwertschalter 42, der über einen Verstärker 43 ein Relais 44 zum Anzug bringt. Angezogenes Relais 44 heißt, daß die UV-Fotozelle 11 im Flammenwächter nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet. In diesem Zustand ist das zu dem Relaiskreis 30 gehörende Relais nicht erregt.

Mit dem UV-Flammenwächter nach der Erfindung sind also die folgenden Schaltzustände zu erfassen:

1. UV-Fotozelle zündet nicht: Es ist keine Flamme vorhanden, oder die Zuleitung in dem Flammenwächter ist unterbrochen oder kurzgeschlossen; das Relais 38 ist entregt, ebenso das Relais 44. Es erfolgt keine Flammenanzeige und keine Störmeldung.

2. UV-Fotozellc zündet und arbeitet ordnungsgemäß: Relais 38 ist erregt, Relais 44 entregt. Es erfolgt eine llammenmeldung. keine Störmeldung.

3. UV-Fotozelle zündet durch: Das Relais 38 ist entregt. Relais 44 erregt. Es erfolgt keine Flammenanzeige, sondern eine Störmcldung.

4. Relais 38 und 44 sind erregt: Es hegt eine Störung in einem der Relaiskreisc vor.

Der Vorteil des Flammenwachtcrs nach der l^:.rflndung besteht darin, daß der vorstehend unter Ziffer 3 erwähnte, für eine UV-Flammenüberwachung besonders wichtige Zustand mit nur einer UV-Fotozelle auf rein elektrischem Wege, ohne Zuhilfenahme bewegter oder anderer mechanischer Teile und EIemente auch im Betrieb angezeigt wird, so daß sofort die UV-Fotozelle ausgewechselt werden kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. UV-Flanimenwächter mit einer eine Flamme überwachenden und mit einem Vorwiderstand selbstlöschend geschalteten UV-Fotozelle, die aus einer Gleichspannungsquelle gespeist und über den Vorwiderstand mit einem Verstärker verbunden ist, an dessen Ausgang ein Relaiskreis angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker als Operationsverstärker (13) ausgebildet ist, an dessen Ausgang eine monostabile Kippstufe (31) und ein Tiefpaß (41) parallel zueinander angeschlossen sind, denen je ein Relais (38, 44) nachgeschaltet ist.

2. UV-Flammenwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Tiefpaß (41) und Relais (44) ein Schwellwertschalter (42) geschaltet ist.

as

3. UV-Flammenwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen monotsabiler Kippstufe (31) und Relais (38) ein Spannungscomparator (33) mit einstellbarer Bezugsspannung vorgesehen ist.

4. UV-Flammenwächter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen monostabiler Kippstufe (31) und Spannungscomparator (33) ein Integrator in Form eines Kondensators (32) vorgesehen ist.

5. UV-Flammenwächter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Spannungscomparator (33) und Relais (38) ein die Abmeldezeit des Geräts bestimmender Kondensator (35) mit nachgeordnetem Schwellwertschalter

(36) vorgesehen ist.

fi. UV-Flammenwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung aus Gleichspannungsquelle (20), UV-Fotozelle (11), Vorwiderstand (12) und Operationsverstärker (13) parallel zu den Eingangsklemmen des Operationsverstärkers (13) einen niederohmigen Präzisionswiderstand (14) aufweist.

7. UV-Flammenwächter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Präzisionsso widerstand (14) und Eingang des Operationsverstärkers (13) parallel zu den Eingangsklemmen (2, 3) zwei Gleichrichter (16) in Antiparallelschaltung und ein Kondensator (17) vorgesehen sind.

8. UV-Flammenwächter nach Anspruch 1, 6

oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Fotozclle (11), der Vonviderstand(12) und der Operationsverstärker (13) mit den parallel zu seinem Eingang vorgesehenen Schaltelementen (14 bis 19) in einem Empfangerkopf (10) *usammengefaBt sind, der mit der monostabilen Kippstute (31), dem Tiefpaß (41) und der Gleichspannungsquelle (20) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen