DE1962708A1 - Zuend- und Sicherheitsvorrichtung fuer Gasbrenner - Google Patents

Description

PATENTANWÄ LTB DIPL. ING. C. STOBPBL · DIPL. ING. W. GOLLWITZER · DIPL. ING. MOLL •74 LANDAU/PFALZ · AK SCHÜTZENHOF

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12. Dezember 1969

Va.

Ateliers de la Motobecane, P a η t i n, Frankreich

"Zünd- und Sicherheitsvorrichtung für

Oasbrenner¹¹

Es ist bekannt, daß die Verbrennung eine Ionisierung in der unmittelbaren Nachbarschaft der Flamme mit sich bringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Auswertung dieser Erscheinung eine Zünd- und Sicherheitsvorrichtung für Brenner zu schaffen, die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Flamme in der unmittelbaren Umgebung eines Entladers oder einer Funkenstrecke festzustellen vermag. So kann zum Beispiel das Zünden eines beliebigen Brenners gesteuert oder überwacht werden, der zu einer Industrie-, oder Haushaltanlage gehört (beispielsweise Gas- oder ölzentralheizung). Die gemäss der Erfindung hergestellte Vorrichtung soll aber so einfach sein, einen so geringen Platzbedarf und geringen Selbstkostenpreis aufweisen, daß sie insbesondere zur Anwendung für Haushaltsgeräte, wie etwa Gasherde, Badeöfen und Wassererhitzer geeignet ist. Außerdem soll die Vorrichtung den Empfang von Rundfunk- und Fernsehsendungen nicht stören.

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Geraäss der Erfindung erfüllt die Funkenetrecke der Vorrichtung gleichzeitig die beiden Punktionen eines Zündgerätes und eines Flammendetektors. Sie hat in der Praxis die Form einer Elektrode, die in der unmittelbaren Nähe des Brenners angeordnet ist« um einerseits das Gas durch den Funken zu zünden, der zwischen dieser Elektrode und dem Brenner selbst überspringt, der so die Rolle der Massenelektrode spielt und um andererseits zwischen diesen beiden Organen die Veränderung der Ionisierung festzustellen, die auf das Vorhandensein einer Flamme zurückzuführen ist.

Es ist einleuchtend, daß eine solche Vorrichtung, die keinerlei zerbrechliches oder der Abnutzung ausgesetztes Organ umfaßt, von einer wesentlich größeren Betriebssicherheit und längeren Lebensdauer ist als etwa eine Photozelle oder ein Thermoelement. Außerdem ist die Vorrichtung wenig empfindlich gegen Veränderungen der Entfernung zwischen den Elektroden und ihre Empfindlichkeit erhöht sich mit deren Abnutzung, weil an der Grenze dieser Abnutzung die Vorrichtung in der gleichen Art reagiert, wie im Falle des Nichtvorhandenseins einer Flamme.

Die Erfindung zielt auch darauf ab, das Detektorsystem mit einem Sicherheitssystem zu kombinieren, indem ein Teil der zur Vorrichtung gehörenden elektronischen Stromkreise benutzt wird, um im Falle eines anormalen Erlöschens der Flamme zunächst mehrere Wiederzünd- Vorgänge hervorzurufen und dann, wenn das Zünden nicht erfolgt, das Absperrorgan in der Gaszuleitung und gleichzeitig entsprechende Warnanlagen, sei es optischer oder akustischer Natur, zum Ansprechen zu bringen. ,

Der elektronische Stromkreis, zu dem die Funkenstrecke gehört, ist im wesentlichen folgenders Zur Feststellung von Ionisierungsveränderungen auf dem Wege einer Funkenstrecke weist er eine offene Spule mit einem hohen Transformationsverhältnis auf, um durch Entladung eines Kondensators in seine Primärspule eine Sekundärspannung zu erzeugen, die in der Lage

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let, einen Funken zu erzeugen.

Wenn dieser Funken einmal in der Luft überspringen kann und zum anderen in einer Flamme, dann 1st eine Veränderung des Dämpfungskoeffizienten der Schwingungsentladung des Stromkreises zu beobachten und zwar infolge der Veränderung des Widerstandes der Sekundärspule (N₂) gegenüber der Primärspule (N₁) wenn der Funken in einem nicht ionisierten Milieu oder im Gegensatz dazu in einem ionisierten überspringt. Es ist bekannt, daß dieser Widerstand sich im Quadrat des Verhältnisses der Anzahl der Windungen der Primärspule zur Sekundärspule ändert. i

Wenn in der Spule eine dritte Wicklung (N-.) sehr schwacher Art angeordnet wird, die beispielsweise eine Windung aufweist, so daß der Verhältniswiderstand der Sekundärspule selbst schwach 1st und wenn »an diesen Stromkreis mit Hilfe eines weiteren Kondensators (Cg) abstimmt, dann kann eine bedeutende Veränderung des Dämpfungekoeffizienten des Stromkreises (N, -Cg) festgestellt werden, die zu« großen Teil attf eine Widerstandsänderung des Funkens im nicht ionisierten oder im Gegensatz dazu im ionisierten Milieu zurückzuführen ist. Wenn die Werte dieser Elemente sorgfältig gewählt werden, kann eine Veränderung des Dampfungskoeffizienten von 1 bis 2 erzielt werden, was es gestattet, eine absolute Sicherheit in der Erzeugung des Signales i zu erreichen.

Die elektronische Detektorschaltung 1st dazu bestimmt, die logarithmische Abnahme der Schwingungsentladung zu registrieren und dann ein Signal von rechteckiger Form zu erzeugen, das in seiner Dauer dieser Abnahme proportional ist und dieses letztere Signal von einer Dauer (t) mit einer Festzeit (t_x) zu vergleichen. Im Falle t > t^ wird ein Signal erzielt, das das Nlchtvorhandensein der Flamme anzeigt. Die Funken können beispielsweise alle 3 bis 4 Sekunden wiederholt werden, was das Wiederzünden im Falle eines Erlöschens automatisiert und auch

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gestattet, das längere NichtVorhandensein der Flamme festzustellen. In diesem letzteren Falle sichert die Vorrichtung das automatische Schliessen des Gasabsperrorganes nach einer Erlöschenszeitdauer von ungefähr Io see.

Ein solches System verwendet demgemäss nur eine einzige Elektrode, die gleichzeitig für das Zünden und als Detektor dient und die sehr geringe Wiederholungsfrequenz verringert die Abnutzung dieser Elektrode ganz beträchtlich.

Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes .

Fig. 1 1st ein allgemeines Schaltbild der elektronischen Vorrichtung,

Fig. 2 zeigt perspektivisch einen Brenner mit der Vorrichtung nach der Erfindung mit deren Zündspule und Detektorelement, die

Fig. 3 bis 7 stellen die Signale dar, die auf einem Oszilloskop registriert sind, wobei die verschiedenen Funktionsphasen des Detektors dargestellt werden und die Zeit (t) in der Abszisse und die Spannung (U) in der Ordinate aufgetragen ist, die

Fig. 8, 9 und Io zeigen in der gleichen Art und Weise den Unterschied der erzielten Signale bei Vorhandensein und NichtVorhandensein einer Flamme.

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Die Vorrichtung zum Erzeugen der zum Zünden bestimmten Funken, die in ihrer Gesamtheit mit G bezeichnet ist, arbeitet mit Netzstrom, beispielsweise mit 22o V, 50 Hz. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, wie in Pig. I dargestellt.

Ein Kondensator C_Q wird durch eine Diode D_Q über einen Widerstand R_Q geladen. Dieser Kondensator entlädt sich in die Primärspule N₁ des Transformators E über einen Thyristor TH_Q und stellt so eine schwingende Entladung in bekannter Art und Weise sicher. Die Wiedereinschaltfrequenz wird mit Hilfe eines verzögerten Auslösestromkreises erreicht, der ebenfalls an sieh bekannt ist. Ein Synchronisationssignal wird an den Anschluss- " klemmen der Zenser-Diode Z erhalten. Der Kondensator ö, XM& sieh über den Widerstand R, aufj wenn die Auslöseschwelle de& "JuX-junktiontransistors UJT, erreicht ist, zündet dieser viyJ lief ti I an den Anschlussklemme!) des Widerstandes R, einen ayüe/rv^inleT· t-.'xi Impuls, der den Thyristor TEL zum .Auslösen bringt.

Die Detektorvorrichtung, die in ihrer usssntfoelt ;,·[ : bezeichnet wird, ist ^iν ΓαΊίύ* aui^ix^t*

Pie an den Anschlussklemmen des Btromte^xcem U-, - C , gedämpfte Schwingung (Fig. 3) deren Gleiehstromkoißpoiical^ ^U Hilfe des Kondensators C, zurückgeliefert wird (Pig. 4) blo-.;kle.'t | den TraiivSistor T-, während der gesamten Dauer der Schwingung "v< erzeugt so auf seinem Kollektor ein rechteckiges Signal.» da5 proportional dem Dämpfungskoeffizienten ist (Fig.5)· Bi-üen rechteckige Signal von einer Dauer (t-Λ wird mit ein©r festen Zeltkonstanten t_l ™~» (Rg, O,) v^w,.^: '■·."· :... ; l,o der Sluüsc.:iwellt des unijunktiontransistor^ *'"<;Τ_/Λ ^ntsρr· j oi.it (Pig. 6).

Man sieht demgemäss daß, wemi t )> t_l (Fig_t 6) der Kondensator C-, si ort über ixen Unijunktiontransistor ÜJT_? entlädt und so an den Anschlussklemmen des Widerstandes Bu₁ einer* posi« tlven Impuls erscheinen läßt. Wenn im Gegensatz äaau t <^ ^₁ entlädt CL in den Widerstand R_Q nach dem Ende der Schw

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(Pig. 7).

Wenn mehrere Detektoren verwendet werden müssen, wird selbstverständlich der Detektor, wie er bei D gezeigt ist, vervielfacht und in diesem Falle wird eine "ODER"-Funktion erreicht, indem die Dioden wie etwa D₁, verwendet werden.

Die erste Sicherheitsvorrichtung, die in ihrer Gesamtheit durch S₁ bezeichnet wird, arbeitet in folgender Art und Weises

Im Falle des NichtVorhandenseins einer Flamme v/erden die vom Unijunktiontransistor UJT₂ abgegebenen Impulse vom Kondsn-Scitr·?? I₁, übGr öle Diode Dh integriert. Di© Schwelle eines pr-o~ ^rc-wäie^teren Unlrjunktiontransistors Tg mit sehr schwachem

kann mit Hilfe des Potentiometers P,

fjGPaoK, Man kaffii dercgemäss die Auslöseseit Tom erstes Impuls :ii;: -^sgIm« W@nn die Spannung an den ElQmmm von G₁, den Sefew©!=· Ι·:·:ΐΓ·-^ν'Γ:ΐ?ί* ©rreicsb-ti sündet der Transistor T- und liefert ©inon :ij;:ptils an den Anschlussklemmen des Widerstandes R₁₂* Biss©!³ Impuls zündet den Thyristor TK₂, der das Relais RL kurzschließt um enägültig den Stromkreis ö.es Elektrogasseiiiabsrventils E? unterbricht.

Wenn die Funktion normal ist (Spul© E in gutem Zustand) imu 6.(SiT- erste Funke das Niehtvorhandensein der- Flamme fssfcstellt_; liefert der Detektor D einen Impuls an äen Klemmen von R₁, dieser Impuls verriegelt die zweite Sicherheitsvorrichtung von der nunmehr die Rede sein wird durch den Thyristor

Dieser wirkt im Falle einer Panne bei der offenen Spule E. Nachdem die Funken also nicht erzeugt werden, lädt sich der Kondensator C,- bis zur Schwelle des Unijunktiontransistor UJT-z über R₁₂, auf und der Impuls, der an den Anschlussklemmen des Widerstandes R₁₅ aufgenommen wird, zündet nach einer Zeit,,

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die der Zeitkonstanten (R,uCc) entspricht, den Thyristor TH₂ und ruft das Schliessen des Oasschiebers EV über das Relais RL hervor.

Die NiederspannungsVersorgung, die in ihrer Gesamtheit mit A bezeichnet ist« wird in bekannter Art und Weise mit Hilfe eines Serienkondensators, einer Diodenbrücke F und einer Zennerdiode Z₁ sichergestellt. Zum Inbetriebsetzen genügt es, den Kontakt M zu schließen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   l.nZünd- und Sicherheitsvorrichtung für Brenner für gasförmige Kohlenwasserstoffe, insbesondere solche für Haushaltsgeräte, wie etwa Gasherde, Badeofen und Wassererhitzer, zur Sicherstellung einerseits der Zündung und andererseits der Peststellung der Flamme, wobei im Falle eines anormalen Erlöschens derselben zunächst wiederholte Versuche zum Wiederanzünden erfolgen und schließlich, wenn sich kein Erfolg einstellt, das Schließen des Sperrorgans für die Gaszufuhr sowie das Inbetriebsetzen einer geeigneten Warnanlage ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Elektrode vorgesehen ist, die in unmittelbarer Nähe des Brenners montiert ist und eine Doppelfunktion erfüllt, nämlich einerseits das Gas durch den Funken zu zünden, der zwischen dieser Elektrode und dem als Massenelektrode dienenden Brenner überspringt und andererseits zwischen diesen beiden Organen die Veränderung der Ionisierung bei Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Flamme festzustellen.

   2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Feststellen des Ionisierungsgrades über die einzige Elektrode eine dritte sehr schwache Wicklung mit beispielsweise nur einer Windung an einer offenen Spule mit einem hohen Transformationsverhältnis zur Sekundärspule, mit der die Elektrode verbunden ist, vorgesehen ist, wobei diese dritte Wicklung mit einem Kondensator einen Schwingstromkreis bildet, wobei die Veränderung des Dämpfungskoeffizienten dieses Stromkreises ein Maß für die Widerstandsänderung des Funkens in dem nicht ionisierten oder ionisierten Milieu ist.

   J>.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung der in der Vorrichtung nach Anspruch 1 gebildeten Schwingungsentladungen mit logarithmiseher Abnahme in ein Signal von rechteckiger Form proportional in seiner Dauer (t) dieser Schwingungsentladung eine elektronische Detektorschaltung vorgesehen ist, wobei das gebildete Signal danach

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   mit einem Bezugssignal von einer festen Dauer (t.) verglichen wird, wobei ein Steuersignal abgegeben wird, wenn (t) größer ist als (tj).

   4;) Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektorsystem mit einem doppelten Sicherheitssystem kombiniert ist, um im Falle eines anormalen Erlöschens der Flamme wiederholte Versuche des Wiederzündens und danach das Schliessen des Absperrorganes hervorzurufen, das einen Teil der elektronischen Stromkreise verwendet, die zu dem genannten Detektorsystem gehören.

   5·) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgabe von mehreren aufeinanderfolgenden Zündimpulsen und danach zum Schließen der Gaszufuhr nach einer vorher bestimmten Anzahl von Wiederentzündungsversuchen eine erste Sicherheitsvorrichtung vorgesehen ist.

   6.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zur direkten Absperrung der Gaszufuhr im Falle einer Panne des Zündorganes eine zweite Sicherheitsvorrichtung vorgesehen ist.

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