DE1965426A1

DE1965426A1 - Einrichtung zur UEberwachung von Brennern

Info

Publication number: DE1965426A1
Application number: DE19691965426
Authority: DE
Inventors: Walter Berner; Konrad Burki
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1969-05-14
Filing date: 1969-12-19
Publication date: 1971-02-04
Also published as: CH485989A; DE1965426C3; DE1965426B2; FR2046571A5

Description

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Fall 1519

LANDIS * GYR AG., ZUG (Schweiz)

Einrichtung zur Ueberwachung von Brennern

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ueberwachung von Brennern in Feuerungsanlagen Vorzugs- ' weise unter Ausnutzung des Ionisationsprinzips, mit einem elektrisch gespeisten Fühlorgan, einem Impulsgeber, einem durch diesen Impulsgeber gesteuerten Verstärker und einem Anzeigebzw. Auslösekreis.

Bekannte auf dem Ionisationsprinzip arbeitende UeberwachungseinrIchtungen sind in der RegeL mit wenigstens einem aus einer Elektrode bestehenden Fühlorgan versehen und nutzen

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die Gleichrichtereigenschaften der Ionisationsstrecke aus. Bel Anwesenheit einer Flamme fliesst durch das Fühlorgah ein kleiner Gleichstrom, welcher zur Betätigung einer Anzeige- bzw Auslösevorrichtung verwendet wird. Die Entladungskreise solcher Einrichtungen werden üblicherweise mit Glimmentladelp/npen oder Glimmrelaisröhren bestückt. Die bekannten Einrichtungen 3lnd sehr aufwendig, brauchen viel Platz und weisen infolge vieler Bauteile eine erhöhte StörungsanfälligKeit auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine raumsparende, einfache, aus wenigen Bauteilen bestehende Einrichtung der. oben genannten Art zu schaffen, die darüber hinaus ihre Funktionstüchtigkeit automatisch selbst Kontrollieren Kann.

Diese Aufgabe ist bei einer Einrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dass der zwischen einem aus einer Parallelschaltung eines ersten Widerstandes und eines ersten Kondensators bestehenden Eingangskreis und dem Verstärker geschaltete Impulsgeber mit einem mindestens aus einem Halbleiter bestehenden Schaltelement versehen ist, wobei zur automatischen Kontrolle der Funktionstüchtigkeit der Einrichtung ein Seiüstkontrollkreis und zur Herabsetzung der Zündspannung des Schaltelementes ein zwischen der Plus-Klemme der Gleichspannungsquelle und dem Relais liegender Widerstand vorgesehen sind 5

Ein Ausführungs bei spiel der Einrichtung zur Brenneruberwach'irig soll nun anhand daέ jffAfjVM¹"⁸» ψ$^ιϊ^Γ beschrieben werden. ^

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Ea zeigen: Fig. 1 eine Schaltanordnung der gesamten Einrichtung mit einem durch einen Unijunction-Transistor (Doppelbasis-Diode) bestückten Impulsgeber, und

Fig. 2 eine Ersatzschaltung des Impulsgebers der Fig. 1.

Die in der Fig. 1 dargestellte Schaltanordnung dient zur Ueberwachung der Flamme 1 eines in einer Brennerkammer angeordneten Brenners 2 mit Hilfe einer der Flamme 1 ausgesetzten Elektrode j>. Die Elektrode 3 ist über einen Widerstand Rg und über die Sekundärwicklung 5 eines mit seiner Primärwicklung 6 an eine Wechselspannung U„ geschalteten Transformators 4 mit der Minus-Klemme 7 einer zum Speisen eines mit Transistoren T, und T₂ bestückten Verstärkers dienenden Qleichspannungsquelle U, verbunden.

Der Brenner'2 ist geerdet und über eine erste Klemme eines aus einer Parallelschaltung von einem ersten Kondensator C, und einem ersten Widerstand R, bestehenden Eingangkreises mit dem Emitter E eines Unijunction-Transistors T (Doppelbasis-Diode) verbunden. Der erste Widerstand R,, der als Potentiometer ausgebildet werden kann, dient gleichzeitig zum Einstellen der Empfindlichkeit der Vorrichtung. Die zweite Klemme des Eingangskreises ist mit der Minus-Klemme 7 der

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. Oleichspannungsquelle U₁ durch eine Minus-Leitung 9 verbunden. Die erste Basis B. des UJ-Transistors T 1st einerseits über einen Widerstand R„ und anderseits über eine Diode D, und über einen Kondensator C₂ mit einem parallel dazugeschalteten Endladewiderstand R, an die Minus-Leitung 9 geschaltet, wobei dessen zweite Basis B₂ mit Hilfe einer Plus-Leitung 10 über einen Widerstand R- an der Plus-Klemme 8 der Oleichepannungsquelle U, liegt.

Der UJ-Transistor T und der daran angeschaltete Kreis FU, R₅, Cp* D₁ bildet einen Impulsgeber, der zur Aussteuerung des nachgeschalteten, mit Transistoren T. und T₂ bestückten Verstärkers und zur Betätigung eines das Anzeigegerät für die Flamme 1 durch nichteingezelchnete Kontakte steuernden Relais 11 dient. Der Widerstand R₇ stellt den Innenwiderstand der Gleichspannungsquelle U, dar und trägt zur Erreichung maximaler Impulsfrequenz und zur Schalthysterese des Verstärkers bei.

Der aus zwei Stufen bestehende Verstärker weist einen ersten Transistor T, auf, dessen Kollektor an die Plus-Leitung 10 angeschaltet 1st, dessen Basis an die Diode D. und dessen Emitter einerseits über einen vierten Widerstand R^ an die ' Minus-Leitung; 9 und anderseits über einen fünften Widerstand Re an die Basis eines zweiten In Emitterschaltung geschalte-

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ten Transistors T₂ angeschlossen 1st. Der Kollektor des zweiten Transistors T₂ ist über eine Parallelschaltung einer zweiten Diode D₂ und des Relais 11 mit der Plus-Leitung 10 der Gleichspannungsquelle U, verbunden. Zwischen den Verbindung spunk t des Relais 11 und des Kollektors des ersten Transistors T, des Verstärkers an der Plus-Leitung 10 und zwischen die Basis des zweiten Transistors T₀ des Verstärkers ist ein

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Serienkreis eines dritten. Kondensators und eines sechsten Widerstandes Rg geschaltet, welcher zur Selbstkontrolle der Punktionstüchtigkeit der Einrichtung dient.

Die in der Fig. 2 dargestellte Ersatzschaltung des Impulsgebers der Fig. 1 besteht aus zwei komplementären Transistoren T, und Tw, wobei der Emitter des ersten komplementären Transistors T, an die erste Klemme des Eingangskreises

und der Emitter des zweiten komplementären Transistors T₂, über den zweiten Widerstand R₂ an die Minus-Leitung 9 angeschaltet sind. Die Basis des ersten komplementären Transistors T, ist mit dem Verbindungspunkt eines Spannungsteilers verbunden, dessen erster Widerstand R„ an die Plus-Leitung 10 und dessen zweiter Widerstand R₁₀ ^{011 dle} Minus-Leitung 9 der Gleichspannungsquelle U, angeschaltet sind.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Bei nicht brennender Flamme 1 ist der an die Gleiohspannungs

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quelle U₁ gelegte Verstärker im Ruhezustand« seine Transistoren T, und T₂ sind gesperrt. Durch den UJ-Transistor T flieset dabei ein durch den Interbaslswiderstand begrenzter Ruhestrom, welcher auf dem Widerstand R₂ einen kleinen Spannungsabfall bildet. Der Widerstand R₂ ist aber so klein, dass weder der Kondensator C« über die Diode D, aufgeladen noch die Transistoren T, und T„ des Verstärkers leitend werden können. Das Relais 11 ist unerregt und ein durch seine nicht eingezeichneten Kontakte betätigtes Anzeigegerät zeigt keine Flamme 1 an. Der sich im Eingangskreis befindliche Kondensator C^ wird event, über den Widerstand R, entladen.

Entsteht jetzt am Brenner 2 eine Flamme und wird die Elektrode 3 dieser Flamme 1 ausgesetzt, so wird eine an den Brenner 2 und die Elektrode j$ gelegte Wechselspannung U₂, zum Beispiel die Netzspannung« teilweise gleichgerichtet und es fllesst ein kleiner Gleichstrom von der Elektrode 2 über den Brenner 2. Durch diesen Gleichstrom wird der Kondensator C. durch den entstandenen Spannungsabfall auf dem Widerstand R, im Rhytmus der Wechselspannung des Netzes durch Spannungsimpulse nach und nach aufgeladen. Erreicht die Spannung dieses Kondensators C, die Zündspannung des UJ-Transistors T,so wird dieser leitend und der Kondensator C₁ kann sich über die Emitter-Basis Strecke E, B, des UJ-Transistors T und den Widerstand R₂ entladen, wodurch auf dem Widerstand R₂ ein Spannungsabfall

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erzeugt wird* Durch die Wiederholung dieses Vorganges werden die auf dem widerstand R„ entstehenden Spannungsimpulse im Kondensator C₂ integriert, der Kondensator C₂ wird aufgeladen und die Transistoren T. und T₂ des Verstärkers ausgesteuert*

Während der Spannungsimpulspausen entlädt sich der Kondensator C₂ einerseits über den Widerstand R, und anderseits über die leitend gewordenen Transistoren T. und T₂ und hält A diese im ausgesteuerten Zustand. Dabei fliesst durch den Widerstand R-, durch die Wicklung des Relais 11 ein relativ * grosser Strom, das Relais 11 wird erregt und zieht an, wodurch das durch seine Kontakte betätigte Anzeigegerät das Vorhandensein einer Flamme 1 anzeigt.

Der das Relais 11 erregende Strom erzeugt auf dem Widerstand R„ einen Spannungsabfall, durch welchen die Speisespannung des UJ-Transistors T herabgesetzt wird, d.h. seine Zündspan- ä nung wird kleiner. Dies hat zur Folge, dass die Frequenz von, in dem Kondensator C₂ durch die Entladung des Kondensators C, des Eingangskreises über die Emitter-Basls-StrecKe E, B. des UJ-Transistors T, integrierten Impulsen steigt.

Fällt jetzt die Flamme und dadurch auch der Gleichstrom aus, ■o bleiben dl· Translatoren T₁ und T₂ solange leitend und das Relais 11 solange angezogen, bis sich der Kondensator C₂ über die Widerstände R,, Rl und R₁. und* über die Basis-Emitter-Strecken

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der Translatoren T, und T« auf den Ansprechwert der Transistoren T,, T„ entladen hat. Erst dann fällt das Relais 11 ab und das Anzeigegerät zeigt nun keine Flamme mehr an. Durch die Zeltkonstante des Kondensators C« 1st eine so genannte Abmeldezeit» d.h. die Zeit zwischen dem Ausfall der Flamme 1 und dem Abfall des Relais 11 gegeben.

Der Selbstkontrollkreis C,, Rg hat die folgende Wirkungsweise: Wird der Verstärker an die Speisespannung U, gelegt, so wird der zuerst gesperrte Transistor T- infolge des Durchganges des Stromes durch Rg, C,, R,- und R₁, solange leitend, bis der Kondensator C, aufgeladen ist; dann wird er wieder gesperrt. Dabei zeiht das Relais 11 kurz auf, fällt aber gleich wieder ab. Durch diesen Vorgang wird also jeweils beim Anschalten der Gleichspannungsquelle U. die Einrichtung selbst auf ihre Funktionstüchtigkeit geprüft.

Die Ersatzschaltung des Impulsgebers gemäss der Flg. 2 mit zwei komplementären Transistoren T, und T₂, arbeitet in der gleichen Weise wie der ÜJ-Translstor T der Fig. 1 mit dem Vorteil, dass das innere Spannungstellerverhältnis durch den Spannungsteiler R- und R,- vorgewählt und geändert werden kann. Dieses Innere Spannungstellerverhältnis ist beim UJ- - Transistor T durch seine Innere Struktur gegeben.

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Die oben beschriebene Einrichtung zur Ueberwachung von Brennern in Feuerungsanlagen kann anstelle der Ionlsationsstrectce auch mit einem photoelektrischen Flammenfühler versehen werden, wobei die Arbeitsweise der Einrichtung dieselbe bleibt.

Die erflndungsgemässe Einrichtung zur Ueberwachung von Brennern ist einfacher und aus weniger Teilen aufgebaut als bis- m her verwendete Einrichtungen gleicher Art, wodurch die Herstellungskosten beträchtlich herabgesetzt und die Zuverlässigkeit erhöht werden. Sie ist auch raumsparend und kann ohne weiteres am Brenner montiert werden. Die beschriebene Einrichtung spricht schon auf einen kleinen Gleichstrom an; ihre Empfindlichkeit kann mit Hilfe des Widerstandes R₁, welcher als Potentiometer ausgebildet wird, erhöht werden. Die Schalteigenschaften werden über einen grossen Temperaturbereich nicht beeinflusst, da beim Betrieb die temperaturab- ä hängigen Transistoren T, und T« nur als Schalter tätig sind. Der Selbstkontrollkreis ermöglicht jede Störung der Einrichtung sofort festzustellen und rechtzeitig zu beseitigen.

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Claims

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Landie A Gyr A.a.

PATEHTXKSPRUECHE

1, JEinrichtung zur Ueberwachung von Brennern in Feuerungsanlagen, vorzugsweise unter Ausnutzung des Ionisationsprinzips, mit einem elektrisch gespeisten Fühlorgan, einem Impulsgeber, einem durch diesen Impulsgeber gesteuerten Verstärker und einem Anzeige- Bzw. Auslösekreis, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen einem aus einer Parallelschaltung eines ersten Widerstandes (R₁) und eines ersten Kondensators (C₁) bestehenden Eingangskreis und dem Verstärker geschaltete Impulsgeber mit einem mindestens aus einem Halbleiter bestehenden Schaltelement versehen ist, wobei zur automatischen Kontrolle der Punktionstüchtigkeit der Einrichtung ein Selbstkontrollkreis und zur Herabsetzung der Zündspannung des Schaltelementes ein zwischen der Plus-Klemme (8) der Gleichspannungsquelle (U₁) und dem Relais (11) liegender Widerstand (R^) vorgesehen sind.

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2. Einrichtung naoh Anepruch 1, dadurch gekennzeichnet, data das Sohalteleeent des lapulsgebers aus einem UJ-Traneietor

(T) besteht.
3. Einrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der UJ-Traneietor (T) alt seinem Emitter (E) an eine erste Klemme des Eingangskreises mit seiner zweiten Basis (Bg) an ™ eine Plus-Leitung (10) einer Gleiohepannungsquelle (U₁) und mit seiner ersten Basis (B₁) über einen Widerstand (R₂) an eine Minus-Leitung (9) der Gleichspannungsquelle (U₁) und über eine erste Diode (D₁) einerseits an die Basis eines ersten Transistors (T₁) des Verstärkers und anderseits über einen zweiten Kondensator (C₂) mit parallel dazugeeehaltetem Endladewiderstand (R-) an die Minus-Leitung (9) der Gleioh-r Spannungsquelle (U₁) angeschaltet ist.
4. Einrichtung naoh Anepruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement des Impulsgebers aus einer Schaltung-von zwei komplementären Transistoren (T,, T₄) besteht, wobei ein aus zwei Widerständen (Rg, R₁₀) bestehender Spannungsteiler* an die Basis des ersten komplementären Transistors (T,) geschaltet ist.
5. Einrichtung naoh Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, da·· der Eingangskreis alt seiner.ersten Klβωβ an einer 7er-

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bindungsleitung zwischen dem Brenner (2) und des Emitter (E) des UJ-Transistors (T) liegt und seine andere Klemme an die. Minus-Leitung (9) der Gleichsparinungsquelle (U₁) angeschaltet ist.
6.Einrichtung naoh Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass der Selbstkontrollkreis zur automatischen Kontrolle der Punktione tu chtigke it der Einrichtung nach jedem Einschalten der Gleichspannungequelle (U₁) aus einer Reihenschaltung eines dritten Kondensators (C,) und eines sechsten Widerstandes (Rg) besteht.
7. Einrichtung naoh Anspruch 1 und 5_t dadurch gekennzeichnet, dass der Selbstkontrollkreis zwischen die Basis des zweiten Transistors (Tp) des Verstärkers und den Verbindungepunkt des Relais 11 und des Kollektors des ersten Transistors (T₁) des Verstärkers an der Plus-Leitung (10) der Gleichspannungsquelle angeschaltet ist.
8. Einrichtung naoh Anspruch 5','" dadurch gekennzeichnet, dass der erste Widerstand (R₁) des Eingangskreises als Potentiometer ausgebildet let.

IAHDIS & OTH AO Patentabteilung

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