-
(54) Bezeichnung: Steuerschaltung für Oel- und Gasfeuerungen
(Die Anmeldung enthält 7 Zeichnungsfiguren) Schlüsselwörter: Flummenwächter, Arbeitsrelais,
Flammenrelais, NTC-Widerstand, PTC-wi-Widerstand, Bimetollrelais, Brennstoffventil,
Vorzündung, VorlUftung, Oelbrenner, Gasbrennert Zentralheizung.
-
Kurzfassung: Lin Arbeitsrelais (5) zur Steuerung der Brennstofffreigabe
durch ein Brennstoffventil (9) wird über zwei Strompfade gesteuert, von denen der
erste Strompfad (3, 4) nach einer ersten Verzögerungszeit genU-gend Strom zum Anziehen
führt und nach einer zweiten VerzöcJerungszeit den stromfluss auf einen Wert unter
den Haltestrom absenkt und der zweite Strompfad (16) nur für einen Haltestrom bemessen
ist. Ein Flammenrelais (2) mit einem Umschaltkontakt (17) schaltet den Steuerstrom
für das Arbeitsrelais (5) beim Enstehen einer Flamme vom ersten auf den zweiten
Strompfad unterbrechungslos um. Der erste Strompfad kann durch eine Reihenschaltung
von temperaturabhängigen Widerständen (3,4) oder durch einen Kontakt eines Bimetallrelais
gebildet sein.
-
Steuerschaltung fUr Oel- und Gasfeuerungen Die Erfindung betrifft
eine Steuerschaltung fUr Oel- und Gasfeuerungen mit einer ZUndeinrichtung, einem
Flommenrelais, das beimEnstehen einer Flamme anzieht, und einem Arbeitsrelais fUr
die Brennstofffreigabe, das Uber zwei Strompfade gesteuert ist, von denen der erste
Strompfad nach einer Verzögerungszeit genUgend Strom zum Anziehen fUhrt, der zweite
Strompfad zum Halten dient und das Flammenrelais wenigstens einen Umschaltkontakt
aufweist, der in seiner Ruhestellung den Steuerstrom Uber den ersten Strompfad und
in seiner Art beitsstellung Uber den zweiten Strompfad leitet.
-
Es ist bekannt, das Arbeitsrelais einer Steuerschaltung fUr Oelfeuerungen
Uber zwei Strompfade zu steuern, von denen der erste Strompfad fUr den Start und
der zweite fUr den Betrieb bestimmt ist. Die Umschaltung vom ersten auf den zweiten
Strompfad
erfolgt durch einen. Kontakt des Flammenrelais -;tLV( dieser bekannten Schaltung
liegt im ersten Strompfad ein temperaturabhängiger Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten,
der das Anziehen des Arbeitsrelais verzögert, weil seine Leitfähigkeit in kaltem
Zustand klein ist und erst mit zunehmender Erwärmung infolge Stromflusses ansteigt.
Die Verzögerungszeit dient beispielsweise bei Oelfeuerungen zur VorzUndung bei verzögert
eingescholtetem Brennermptor oder bei Gas feuerungen zur Vorlüftung bei verzögert
geöffnetem Gasventil Nach Ablauf dieser ersten Verzögerungszeit gibt die Steuerschaltung
den Brennstoff frei, entweder bei Oelfeuerungen durch Einschalten des Brennermotors
oder bei Gasfeuerungen durch Oeffnen des Gasventils. Nach Ablauf einer zweiten Verzögerungszeit
sollte nun eine Flamme gezUndet sein. Ist das nicht der Fall. dann muss die Brennstoffzufuhr
wieder gesperrt werden. Bei der bekannten-Schaltung ist fUr diese Funktion in den
ersten Strompfad in Serie zum temperaturabhängigen Widerstand Uber einen weiteren
Schaltkontakt eine Heizwicklung eines thermischen Relais geschaltet. Das thermische
Relais schaltet dann nach der zweiten Verzögerungszeit die Brennstoffzufuhr aus
oder sperrt die gesamte Steuerschaltung.
-
Das Arbeitsreloir muss bei dieser bekannten Schaltung ausser dem Hauptkontakt
fUr die Brennstofffreigabe noch mehrere
Hilfskontakte für Steuerfunktionen
besitzen.
-
Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe verlangte eine Steuerschaltung
mit einem Arbeitsrelais ohne Hilfskontakte, damit an dessen Stelle auch direkt ein
Brennstoffventil anschliessbar ist. Die bei der bekannten Schaltung bereits erfüllte
Forderungen, dass bei fremdlicht vor dem Start und bei einem Ausfall der Zeitelemente
fUr die Verzögerungszeiten kein Brennstoff freigegeben werden darf, bleiben ebenfalls
aufrechterhalten.
-
Die genannte Aufgabe wird-erfindungsgemoss dadurch gelöst, dass der
erste Strompfad nur fUr eine begrenzte Zeit genügend Strom zum Anziehen des Arbeitsrelais
führt und dann den Strom fluss auf einen Wert unter den Haltestrom absenkt und dass
der zweite Strompfad nur fUr einen Haltestrom bemessen ist, der kleiner als der
Anzugstrom ist.
-
In einem Strompfad können einzelne oder mehrere Schaltelemente liegen,
die die Stromstärke dauernd oder zeitabhängig in unterschiedlicher Weise beeinflussen.
Der erste Strompfad kann durch eine Reihenschaltung von mindestens zwei temperaturabhängigen
Widerständen gebildet sein, von denen der eine Widerstand einen negativen und der
andere einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt. Diese Widerstände mUssen
so bemessen sein, dass- die Summe ihrer Widerstandswerte bei Erwärmung infolge
Stromflusses
zuerst abnimmt und dann wieder ansteigt. Der erste Strompfad kann aber auch durch
einen oder mehrere Schaltkontakte eines thermischen Relais gebildet sein, dessen
Heizwicklung Uber einen Ruhekontakt des Flammenrelais an Spannung gelegt ist.
-
Anhand der Figuren werden Beispiele der Erfindung näher erläutern.
-
Es zeigen: Fig. X ein Schaltschema, Fig. 2 ein Diagramm, Fig. 3 ein
Schaltschema mit einer Variante, Fig. 4, 5, 6 je ein thermisches Relais und Fig.
7 eine Relaiskombination.
-
Das Schaltschema nach der Fig. 1 enthalt als steuernde Elemente einen
Temperaturregler 1, ein Flammenrelais 2, zwei temperaturabhängige Widerstände 3,
4 und ein Arbeitsrelais 5. Die gesteuerten Elemente sind ein Brennermotor 6 als
Antrieb eines Gebläses 7, eins ZUndeinrichtung 8 und ein Brennstoffventil 9.
-
Die tan Anschlussklemmen 10 und 11 angelegte Netzspannung gelangt
Uber den Temperaturregler 1 an minen Transformator 12, an den Brennermotor 6 und
Uber einen Ruhekontakt 13 des Flammenrelais 2 an die ZUndeinrichtung 8. Die ZUndeinrichtung
8 kann im
einfachsten Fall ein ZUndtransformator oder eine ZUndspule
mit in den Bereich einer Flamme ragenden ZUndelektroden sein.
-
Sie kann aber auch eine elektronisch gesteuerte Impuls-ZUndeinrichtung
sein. Ferner gelangt die Netzspannung nach Schliessen eines Arbeitskontaktes 14
des Arbeitsrelais 5 an das magnetisch gesteuerte Brennstoffventil 9, das zur Brennstofffreigabe
dient. Der Brennstoff kann Heizöl oder Gas sein. Das Brennstoffventil 9 kann auch
bei entsprechender Anpassung anstelle des Arbeitsrelais 5 direkt in der Schaltung
angeordnet sein.
-
Der Transformator 12 spsist-das Flammenrelais 2 und das Arbeitsrelais
5 mit Kleinspannung. Das Flammenrelais 2 wird Uber einen Flammendetektor 15 erregt,
sobald eine Flamme vorhanden ist. Der Flammendetektor 15 kann im einfachsten Fall
ein Fotowiderstand sein. Er kann aber auch ein Donisations-Flammendetektor mit nachgeschaltetem
Verstärker sein. Die trstgenonnte Art wird insbesondere fUr Oelbrenner und die zweitgenannte
Art fUr Gasbrenner verwendet. Auch die Verwendung von UV-Flammendetektoren ist möglich.
-
Das Arbeitsrelais 5 wird Uber zwei Strompfade gesteuert. Der erste
Strompfad besteht aus den beiden temparaturabhängigen Widerständen 3 und 4 und der
zweite Strompfad besteht aus einem Vrwid.rstand 16. Ein Umschaltkontakt 17 des Flammenr.Iais
2 schaltet bei dessen Anziehen die Speisespannung vom ersten
auf
den zweiten Strompfad unterbrechungslos um..
-
Die Schaltung nach der Fig. 1 erfUllt damit folgende Funktionen. Der
Temperaturregler 1 hat seinen Kontakt geschlossen, weil er Wärme verlangt. Der Brennermotor
6 lduft an und treibt das Geblase 7 zur VorlUftung eines-Feuerraumes. Gleichzeitig
erhält auch die ZUndeinrichtung 8 Uber den~Ruhekontakt 13 des Flammenrelais 2 Spannung.
Auf der Kleinspannungsseite des Transformators 12 fliesst zunächst ein Strom Uber
den Umscholtkontakt 17 des Flammenrelais 2 und die temperaturobhdngigen Widerstände
3 und 4 zum Arbeitsrelais 5. Die Widerstdnde 3 und 4 werden dadurch erwärmt.
-
Am Diagramm nach der Fig. 2 lösst sich die Wirkungsweise der Schaltung
nach der Fig. 1 weiter erklären. Das Diagramm zeigt Wiclerstandswerte R in Funktion
der Zeit t. Der Temperatur~ koeffizient des Widerstandes 3 nach einer Kurve 18 ist
negativ und der des Widerstandes 4 nach einer Kurve 19 ist positiv.
-
Durch die eihenschaltung beider Widerstände ergibt sich eine Kurve
20, die Summe der Kurven 18 und 19. Der zunächst abnehmende Widerstandswert nach
der Kurve 20 lässt die Spannung am Arbeitsrelais 5 ansteigen, bis dieses nach einer
Verzögerungszeit 21 bei einem Wert anzieht, der dem Punkt 22 entspricht. Während
der Verzögerungszeit 21 wird der Feuerraum vorgelUftet, so dass diese Zeitspanne
als VorlUftzeit bezeichnet ist.
-
Das Arbeitsrelais 5 legt mit seinem Arbeitskontokt 14 das Brennstoffventil
9 an Spannung, das den Brennstoff treigibt.
-
Die entstehende Flamme wird durch den Flammendetektor 15 festgestellt
und das Flammenrelais 2 zieht an. Mit seinem Ruhekontakt 13 schaltet das Flammenrelais
die ZUndeinrichtung 8 aus und mit seinem Umschaltkontakt 17 schaltet es unterbrechungslos
den Vorwiderstand 16 anstelle der temperaturabhängigen Widerstände 3 und 4 vor das
Arbeitsrelais 5. Der Vorwiderstand 16 ist so bemessen, dass der Stromfluss zum Halten
des Arbeitsrelais 5 ausreicht, jedoch zum Anziehen zu klein ist. Im Diagramm zeigt
eine gestrichelte Linie 23 als Vergleich die Grösse des Vorwiderstandes 16. Ein
normaler Start ist mit dem letztgenannten Schaltvorgang beendet und der Brenner
ist solange in Betrieb, bis der Temperaturregler 1 den Stromkreis wieder unterbricht.
-
Wenn jedoch im Störungsfall nach dem Oeffnen des Brennstoffventils
9 keine Flamme zustandekommt, beispielsweise wegen ungenUgender ZUndfunken oder
wegen Brennstoffmangels, fliesst weiterhin ein Strom durch die temperaturabhängigen
Widerstände 3 und 4. Infolge weiterer Erwärmung steigt der resultierende Widerstandswert
nach der Kurve 20 wieder an und erreicht nach einer zweiten Verzögerungszeit 24,
der Sicherheitszeit, einen Wert bei einem Punkt 25, bei dem das Arbeitsrelais 5
abfällt.
-
Die Brennstofffreigabe ist dadurch wieder unterbrochen. Ein erneuter
Start kann erst dann wieder eingeleimt werden. wenn
die Schaltung
vorUbergehend spannungslos gemacht wird, beispielsweise durch Ausschalten eines
nicht dargestellten Hauptschalters. Erlischt die Flamme während des Betriebes, dann
füllt das Flammenrelais ab und leitet erneut ein Startprogramm ein. Kommt dabei
keine Flamme mehr zustande, dann wird die Brennstoffzufuhr wieder unterbrochen.
-
Täuscht der Flammendetektor 15 vor dem Start eine Flamme vor1 entweder
durch Fremdlicht oder durch-einen Fehler am Flamme detektor selbst, dann zieht das
Flammenrelais 2 beim Einleiten eines Startvorganges sofort an. Ueber den Vorwiderstand
16 kann das Arbeitsrelais 5 jedoch nicht anziehen, wie bereits erwähnt, so dass
es den Brennstoff nicht freigibt. Ist einer der temperaturabhängigen Widerstände
3, 4 oder der Vorwiderstand 16 infolge eines Fehlers unterbrochen, dann kann das
Arbeitsrelais 5 entweder nicht anziehen oder es kann sich nicht in der angezogenen
Stellung halten. Ein Betrieb des Brenners mit beim Start schadhaften Schaltelementen
ist dadurch kaum möglich, so dass die Eigensicherheit der Schaltung gewährleistet
ist.
-
Eine Erweiterung der in Fig. I gezeigten Schaltung ist möglich, wenn
das Arbeitsrelais 5 einen zweiten Arbeitskontakt besitzt, der in Serie zur ZUndeinrichtung
8 geschaltet ist. Bei einer soIchen Anordnung wird ohne Vorzündung vorgelUftet,
insbesondere bei Gasfeuerungen.
-
Ein zweiter Arbeitskontakt des Arbeitsrelais kann auch in die gemeinsame
Zuleitung zur ZUndeinrichtung 8 und zum Brennermotor' 6 geschaltet sein. VorlUftung
und VorzUndung fallen dann weg, aber im Falle einer Störung werden Zündeinrichtung
und Brennermotor mit ausgeschaltet.
-
Die Fig. 3 zeigt eine Variante ur Schaltung nach der Fig. 1.
-
Die Schaltelemente 1 bis 17 mit Ausnahme von 3 und 4 sind die gleichen
wie in der Fig. 1. Anstelle der temperaturabhüngigen Widerstände 3 und 4 ist hier
ein Kontakt 26 eines thermischen Relais 27 angeordnet. Eine Heizwicklung des thermischen
Relais 27 ist parallel zur Niederspannungsseite der Zündeinrichtung 8 geschaltet.
-
Bei eingeleitetem Startvorgang durch den Temperaturregler 1 wird ein
Bimetall des thermischen Relais 27 aufgeheizt. Der durch-das Bimetall mitgenommene
Kontakt 26 schliesst nach einer Verzbgerungszeit, der Vorlüftzeit; das Arbeitsrelais
5 zieht an. Die Heizwicklung des thermischen Relais 27 wird zusammen mit der ZUndeinrichung
8 ausgeschaltet, so dass der Kontakt 26 wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehrt.
Der Programmablauf dieser Schaltung ist gleich wie derjenige nac-h der Fig. 1.
-
Entsteht keine Flamme, wird das Bimetall weiter autgvheizt, bis der
Kontakt 26 seine geschlossene Stellung durchlaufen hat und bei gleichbleibender
Bewegungsrichtung wieder öffnet.
-
Dadurch wird die Brennstoffzufuhr wieder gesperrt.
-
Did Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausgestaltung eines weiteren Bimetallrelais.Ein
Bimetallstreifen 28 wird durch eine Heizwicklung 29 erwärmt und lenkt in Pfeilrichtung
aus. Ueber einen Mitnehmer 30 wird eine Mittelkontaktfeder 31 mitgezogon, wobei
eine unter Vorspannung stehende Kontakt feder 32 der Mittelkontaktfeder 31 folgt.
Sobald die Mittelkontaktfeder 31 eine dritte Kontaktfeder 33 erreicht hat, ist ein
Stromkreis' zwischen zwei Anschlüssen 34 und 35 geschlossen. In der Schaltung nach
Fig. 3 angeordnet, erfUllt dieses thermische Relais die gleiche Funktion wie das
thermische Relais 26, 27. Bleibt nun das Flammenrelais 2 infolge einer Störung abgefallen,
dann wirda6r Bimetallstreifen 28 weiter aufgeheizt und vergrössert seine Auslenkung
soweit, dass die vorgespannte Kontaktfeder 32 der Mittelkontaktfeder 31 nicht mehr
folgen kann, weil sie ein Anschlag 36 zurückhält. Damit ist der Stromkreis zwischen
den AnschlUssen 34"und 35 wieder unterbrochen; das Arbeitsrelais 5 fällt ab.
-
Die Fig, 5 zeigt ein anderes Bimetallrelais für die gleiche Schaltfunktion.
Zwei parallel auf Abstand angeordnete Bimetallstreifen 37, 38 sind mit je einem
Kontaktniet 39, 40 ausge rüstet und werden durch zwei in Reihe geschaltete Heizwicklungen
41, 42 erwärmt. Infolge unterschiedlich bemessener Zeitkonstanten lenkt der kürzer
eingespannte Bimetallstreifen 37 in Pfeilrichtung schneller aus, so dass die Kontaktnieten-39,
40 einen Stromkreis schliessen. Bleiben die Heizwicklungen 41, 42 weiterhin eingeschaltet
(Störungsfoll), dann lenkt auch
der zweite Bimetollstreifon 38
in gleicher Richtung aus bis sich der Kontakt wieder öffnet. Die Endauslenkungen
beider Bimetallstreifen 37, 38 sind gleich, gross, Das Bimetallrelais nach, der
Fig. 6 fUr die gleiche Schaltfunktion besitzt zwei miteinander wärmeloitend verbundene
uförmig angeordnete Bimetallstreifen 43, 44, von denen der erste Bimetallstreifen
43 an seinem Ende eingespannt ist. Der zweite Bimetallstreifen 44 wird durch eine
Heizwicklung 45 erwärmt und lenkt mit seinem freien Ende in Richtung eines ersten
Pfeiles 46 aus. Ueber einen Mitnehmer 47 wird eine erste Kontakt feder 48 mitgezogen,
bis sie mit einer zweiten Kontaktfeder 49 einen Stromkreis schliesst. Bleibt die
Heizwicklung 45 weiterhin eingeschaltet (Störungsfall), dann lenkt auch der erste
Bimetallstreifen 43 infolge WärmeUbertragung vom zweiten Bimetallstreifen 44 her
aus und kompensiert dabei die Auslenkung des zweiten Bimetallstreifens 44 in Richtung
eines zweiten Pfeiles 50. Der Kontakt wird dadurch wieder geöffnet.
-
Die Fig. 7 zeigt eine Relaiskombination, bei der ein elektromagnetisches
Flammenrelais und ein thermisches Relais gemeinsam auf einen Kontaktsatz einwirken,
der die Funktionen der Kontakte 17 und 26 nach der Fig. 3 erfUllt. Die Schaltelemente
mit den Bezugszahlen 5, 9, 12, 14 und 16 entsprechen denen mit gleicher Bezugszahl
in der Fig. 3. Der Ruhekontakt 13 des Flammenrelais 2 wurde in der Fig. 7 nicht
mit dargestellt.
-
Eine Heizwicklung 51 erwärmt einen Bimetallstreifen 52, der in Pfeilrichtung
53 auslenkt und dabei Uber einen Mitnehmer 54 eine Startkontaktfeder 55 mitzieht.
Eine Zwischenkontaktfeder 56 mit einem verlängert angeordneten zweiten Kontakt 56'
steht in Pfeilrichtung 57 unter Vorspannung und folgt der Starkontaktfeder 55,bis
der verlängert angeordnete zweite Kontakt 56' einen Kontakt 58' berUhrt. Der Kontakt
58' ist ein verlängert angeordneter zweiter Kontakt einer Speisakontaktfeder 58.
Die beiden Kontakte 56' und 58' sind auf sich kreuzenden Verlängerungen der Kontakt
federn 56 und sa derart angeordnet, dass sie sich beim gegenseitigen Entfernen der
sie tragenden Kontaktfedern entgegenkommen. Mit dem Berühren der Kontakte 56' und
58' ist ein Stromkreis vom Transformator 12 Uber die- K ontakte zur 58', 56', 56',
55 zum Arbeitsrkelais 5 geschlossen. Wenn nun das Flammenrelais 59 anzieht. schiebt
sein Anker 60 mit einem ZwischenstUck 61 eine Betriebskontaktfeder 62 gegen die
Spelsekontaktfeder 58, die dadurch soweit mitgeschoben wird, dass sich die verlängert
angeordneten Kontakte 56', 68' wieder öffnen. Nun fliesst der Strom vom Transformator
12 Uber die Speisekontaktfeder 58, die Betriebskontaktfeder 62 und den Vorwiderstand
16 zum Arbeitsrelais 5.
-
Entsteht beim Startvorgang keine Flamme, dann zieht das Flammenrelais
59 nicht an bad die Heizwicklung 51 erwärmt den Bimetallstreifen 52 weiterhin. Das
Bimetall lenkt noch weiter aus und zieht die Startkontaktteder 55 in Pfeilrichtung
53 soweit mit, bis sie sich von der Zwischenkontaktfeder 56 wieder trennt.
-
Das Arbeitsrelais 5 fällt dann wieder ab.
-
Eine einfache Schaltung mit wenig Schaltkontakten und einfachen Schaltelementen
ermöglicht die Ausfahrung aller er.
-
wUnschten Schaltfunktionen, ohne dass dabei die bereits erwahnte Eigensicherheit
verloren geht. Wenig Schaltkontakte setzten erfahrungsgemäss auch die Störanfälligkeit
herab.