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Feuerungsautomat mit Flammenwächter und Netzspannungswächter Das Hauptpatent
(Patentanmeldung P 21 29 343.6) betrifft einen Feuerungsautomaten mit Flammenwächter
und Netzspannungswächter, wobei die beiden Wächter mechanisch über ein Störhebelsystem
wirkverbunden sind, bei dem Mittel vorgesehen sind, um bei Spannungsausfall das
Störsystem in seiner Arbeitslage zu belassen, bei Flammenausfall dagegen das Störsystem
auf "Störung" zu schalten, und bei dem ein Programmgeber mindestens zwei Nockenträger
betätigt.
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Ein derartiger Feuerungsautomat führt bei Flammenrückmeldung während
der Anlaufphase eine einfache Programmunterbrechung aus. In vielen
Fällen
ist es jedoch wünschenswert, eine Störabschaltung vorzunehmen, bei der ein Störsignal,
beispielsweise ein Hup-oder ein Lichtsignal abgegeben werden kann. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mindestens ein Nockenträger mit einem
Ausschnitt auf seinem Umfang versehen ist, wodurch er während eines Teils des Schaltprogramms,
z.B.
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während der Anlaufphase, keine Wirkung auf einen zugeordneten Schalter
ausübt, und dass der Störhebel mit einer Ausbildung versehen ist, welche ihn in
seiner Arbeitsstellung hält, wenn das Flammenrelais mit dem Hebel sowohl in Arbeitslage
als auch in Ruhelage ist. Dadurch wird auf sehr einfache Weise eine äusserst sichere
und zuverlässige Störabschaltung erreicht.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden anschliessend
anhand von Figuren erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine rein schematische Darstellung der Hauptteile
des Feuerungsautomaten gemäss dem Hauptpatent, Fig. 2 das Schaltbild zum Feuerungsautomaten
gemäss Fig. 1, Fig. 3 das Schalt-Stellungsdiagramm für einen Feuerungsautomaten
gemäss Fig. 1, mit den Lagen Betriebsbereitschaft, Anlauf, Betrieb und Störung,
Fig.
4 die schematische Darstellung des erfindungsgemäss abewandelten Feuerungsautomaten
gemäss Fig. 1, mit Störabschaltung, und Fig. 5 die Aufsicht auf den rechten Teil
des Störhebels 4 gemäss Fig. 4.
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In dem in Fig. 1 dargestellten Ausschnitt aus einem Feuerungsautomaten
ist rein schematisch ein Flammenrelais 1 ersichtlich, welches mit einem um eine
Drehachse 2 schwenkbaren Hebel 3 zusammenarbeitet. Neben dem Winkelhebel 3 ist ein
Störhebel 4 vorgesehen, dessen Schwenkachse 5 sich am einen Ende des Hebels befindet.
Ein weiterer, leicht abgewinkelter Hebel 8, um eine Achse 7 schwenkbar, kann mit
einem Schalter 9 in Wirkverbindung gebracht werden, wobei die Betätigung dieses
Hebels 8 elektromagnetisch mittels eines Netzspannungsrelais 6 oder über einen Motor
12 bzw.13 und einen Nockenhebel 15 erfolgt. Während die Ruhestellung dieser Hebel
3, 4 und 8 in Fip;. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellt ist, zeigen die gestrichelten
Linien die Arbeitslagen.
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Die Fig. 1 zeigt ferner einen Entstörknopf 11, welcher dazu dient,
im angedeuteten Sinne den Störhebel 4 in seine gestrichelte Arbeitsstellung zu schieben.
Der Motor 12 ist mit einem kurzen Nockenarm 14 versehen, der, entsprechend seiner
Lage, eine Betätigung des Störhebels 4 bewirkt, der seinerseits den llauptschalter
10 durch Drücken auf den Kontaktmechanismus, betätigt. Die Rückstellkraft liefert
einerseits der Schalter 10
selbst, anderseits eine am Störhebel
4 befestigte Schraubenfeder 16. Sie ist an ihrem festen Ende an einem Bolzen 17
befestigt.
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Das Flammenrelais 1 liegt an den beiden Klemmen 21 und 23 gemäss Fig.
2. Es betätigt bei Stromdurchgang elektromagnetisch den im Schwenkpunkt 2 gelagerten
Hebel 3. Dieser Hebel 3 spannt dabei eine nicht dargestellte Rückstellfeder, welche
bei Stromunterbruch den Hebel 3 in seine ausgezogene Ruhestellung R zurückschwenkt.
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Die bei Stromdurchgang eingenommene Arbeitsstellung A ist gestrichelt
gezeichnet. In dieser hält der Hebel 3 mit seinem einen Ende den Störhebel 4 in
seiner ebenfalls gestrichelten Arbeitslage. Wenn nun, beispielsweise bei Brennstoffausfall,
das Flammenrelais 1 stromlos wird, so bringt die nicht dargestellte Rückstellfeder
den Hebel 3 durch Schwenkung um die Drehachse 2 in seine Ruhelage, worauf die Feder
16 den dadurch freigegebenen Störhebel 4 in die gezeichnete Störlage (Ruhelage)
zieht. Der Uebersichtlichkeit halber ist in der Figur 1 der Hebel 4 in seiner Arbeitslage
ohne die Feder 16 dargestellt.
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Bei entstörtem Feuerungsautomat befindet sich der Störhebel 4 in Arbeitslage
A und schliesst dabei den Hauptschalter 10.
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Das Netzspannungsrelais 6, welches gemäss Fig. 2, einerseits an der
Klemme 21 und andererseits über einen Fernschalter 30 und den Hauptschalter 10 an
der Klemme 20 liegt, betätigt, wenn unter Strom gesetzt, den um die Achse 7 schwenkbaren
Hebel 8 in seine Arbeitslage A. Der Hebel 8 schaltet dabei den Schalter 9 ein,
wobei,
wie aus der Fig. 1 ersichtlich, die durch den einen Schenkel des Hebels 8 bewirkte
Sperrung des Störhebels 4 in seiner Arbeitslage wegfällt. Im übrigen sind alle Schalter
in Fig. 2 in ihrer Ruhelage dargestellt.
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Durch Inbetriebsetzen des einen oder anderen auf die gleiche Welle
wirkenden Motors 12 oder 13 werden die auf der gleichen Welle befestigten Nockenarme
14 und 15 gleichzeitig gedreht, wobei zeitlich gesehen zuerst der Hebel 14 den Störhebel
4 in seine Arbeitslage schwenkt, während der Nockenarm 15 am Hebel 8 in Arbeitslage
vorbeistreicht. Die Programmfolge für den Feuerungsautomaten wird mithin durch die
beiden Motoren 12 und 13 gegeben. Das Diagramm 3 zeigt die Berührungszeiten der
Nockenarme 14 und 15 mit den Hebeln 4 und 8. Die gemeinsame Welle der Motoren 12
und 13 sowie der Nockenarme 14 und 15 ist ferner Trägerin weiterer Nockenarme 32,
33 und 35, welche, wie aus Fig. 3 ersichtlich, zu den gegebenen Zeiten die Schalter
25, 26 und 29 betätigen.
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Die Arbeitsweise eines derartigen Feuerungsautomaten ist wie folgt:
Die Fig. 1 und 2 zeigen die Anlage auf "störung". Alle Schalter befinden sich in
Ruhelage. Zwischen den Klemmen 20 und 21 ist eine Speisespannung angelegt, z.B.
in der Höhe von 220 Volt.
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Wegen ungenügender Temperatur in einem der zu beheizenden Räume schaltet
der Steuerschalter 22, z.B. ein Thermostatschalter, ein.
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Dies zeitigt weiter keine Folgen, da der Betrieb erst aufgenommen
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kann, wenn der Entstörknopf 11 oder der Fernschalter 30 gedrückt ist und der Störhebel
4 in seiner Arbeitsstellung steht.
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Durch Drücken des Entstörknopfes 11 wird der Störhebel 4 um die Drehachse
5 geschwenkt, in seine Arbeitsstellung A gebracht und der Hauptschalter 10 eingeschaltet.
Bei dieser Schwenkbewegung des Hebels 4 schiebt dieser den Hebel 8 vor sich hin.
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Sobald die Hebelspitze, die dem Schwenkpunkt 5 am nächsten liegt,
vom Ende des Hebels 8 abgleitet, geht dieser unter dem Zug einer nicht dargestellten
Feder in seine Ruhelage zurück und blockiert den Störhebel 4, wie in Fig. 1 ersichtlich.
Der Hauptschalter 10 bleibt also auch in seiner Arbeitslage. Der Entstörknopf 11
kann losgelassen und unter dem Druck einer nicht dargestellten Rückstellfeder in
seine Ruhelage R zurückkehren.
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Es wird nun ein Stromkreis von der Klemme 20 über den Schalter 10
(+) (Arbeitslage), Schalter 9 (-) (Ruhelage), Motor 12 und zurück zur Klemme 21
geschlossen. Der Motor 12 beginnt in Pfeilrichtung (Fig. 1) zu rotieren und bewirkt,
dass der Störhebel 4 durch den Nockenarm 14 in seiner Arbeitslage überstrichen wird,
und dass der Nockenarm 35 den Schalter 29 ausschaltet.
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Der Motor 12 dreht nun so lange, bis der Nockenarm 15 den Hebel seine
Arbeitslage gedrückt hat und dieser den Schalter 9 einschaltet, so dass der Motor
12, da sein Versorgerkreis durch den Schalter 9 geöffnet ist, stillsteht. Das Arbeitsrelais
6 steht'gleichzei-tig unter Spannung und hält den Hebel 8
elektromagnetisch.
Nun ist die Betriebsbereitschaft erstellt.
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: Relais 6 bleibt mithin in einer mechanisch durch den Hebel 8 bedingten
Selbsthaltung. Der Motor 13 liegt im Kreis der Klemme 20, des vom Störhebel 4 in
seine t'Ein-"Lage gedrückten Hauptschalters 10 (+), des eingeschalteten Schalters
9 (+), des vom Thermostaten betätigten Schalters 22 (+), des in Ruhestellung befindlichen
Schalters 24 (-) und des ebenfalls in Ruhe befindlichen Nockenschalters 25 (-) und
die Klemme 21. Alle Nockenarme, nun angetrieben über den Motor 13, drehen weiter
und der Nockenarm 15 gelangt ausser Berührung mit dem Schalter 9, während der Nockenarm
14 weiterhin auf den Hauptschalter 10 drückt.
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Wie erwähnt, ist das Flammenrelais 1 mechanisch mit dem Umschaltkontakt
24 verbunden. Erscheint nun während des Anlaufs ein Flammensignal, zieht das Relais
1 an und bringt den Kontakt des Schalters 24 in Arbeitsstellung. Dadurch wird der
Strompfad zum Motor 13 unterbrochen. Dieser steht still und kann erst dann weiterdrehen,
wenn das Relais 1 wieder in Ruhelage ist (gemäss Fig.
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3 ist der Nockenschalter 26 noch in Ruhelage). Es resultiert also
eine Programmunterbrechung.
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Die erfindungsgemässe Störabschaltung während der Flammenrückmeldung
in der Anlaufphase wird durch zwei Modifikationen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung
erreicht. Diese Aenderungen gehen aus den Fig. 4 und 5 hervor. Und zwar wurde die
Nocke 14 mit einer Aussparung im mittleren Bereich versehen, während der Störhebel
4
an seinem freien Ende mit einer Ausnehmung versehen wurde, in
welche das untere Ende des Hebels 3 einführbar ist.
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Durch den Ausschnitt an der Nocke 14 wird der Schalter 10 nicht mehr
während der ganzen Vorbeifahrt herunter gedrilckt, sondern nur noch am Anfang und
am Ende. In der Zwischenzeit kann der Störhebel 4 weiter in seiner Arbeitslage A
bleiben, weil der Hebel 3 durch das Relais 1 in der Ruhelage R belassen wird.
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Der Ausgang eines nicht eingezeichneten Flammenverstärkers ist auf
die Klemme 23 geführt. Im Ruhestand, d.h. wenn keine Flamme erscheint, gibt der
Flammenverstärker keine Spannung an das Flammenrelais 1 ab. Dieses Relais 1 befindet
sich daher in Ruhelage, ebenso sein zugehöriger Umschaltkontakt 24 (-).
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Erfolgt während derjenigen Zeitspanne, in welcher der Ausschnitt des
Nockenarmes 14 dem Hauptschalter 10 gegenüberliegt, eine ivlammenrückmeldung, zieht
das Relais 1 an. Es bewegt den Hebel 3 mit endlicher Geschwindigkeit von der Ruhelage
R in Richtung der Arbeitslage A.
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Dabei verlässt der Hebel 3 den hintern Teil des Störhebels 4 in Arbeitsstellung
A. Der Hebel 3 überstreicht die ausgeschnittene der Stelle des Störhebels 4. Dieser
schnellt jetzt dank der von'Feder 16 ausgeübten Kraft in die Ruhestellung R. Dadurch
geht der ifauptschalter 10 auch in die Ruhelage über. Das Gerät befindet sich somit
in Störstellung.
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Erfolgt jedoch keine Flammenrückmeldung> schaltet das Programm
normal weiter: Die Nocke 14 drückt nochmals auf den ilauptschalter 10. Anschliessend
springt
der Schalter 26 in Arbeitslage, unddie Anlaufphase geht in die Zündphase über. Der
Nockenarm 32 hat anschliessend den Schalter 25 geschlossen. Damit wird der Stromkreis
20 über den geschlossenen Hauptschalter 10 (+), den geschlossenen Schalter 9 (+),
den geschlossenen Schalter 22 (+), den offenen Schalter 24 (-),den offenen Nockenschalter
29 (-), den geschlossenen Nockenschalter 25 (+), den Zündtransformator 27 und die
Klemme 21 geschlossen. Es erscheinen daher im Sichtfeld des Flammenverstärkers die
Zündfunken, so dass der Flammenverstärker auf "Ein" schaltet und an die Klemme 23
Spannung abgegeben wird. Das Flammenrelais 1 gelangt daher unter Spannung, zieht
an und schaltet nun den Umschaltkontakt 24 (+) in seine Arbeitslage. Der Strompfad
führt nun über die Klemme 20, die geschlossenen Schalter 10 (+), 9 (+), 22 (+),
24 (+), 25 (+) und den Zündtrafo 27 zur Klemme 21, während der Stromkreis für den
rotor 13 von der Klemme 20 über die geschlossenen ilauptschalter 10 (+), 9 (+),
22 (+), 24 (+) und 26 (+) und die Klemme 21 geschlossen ist. Mit einem vorbestimmten
Zeitverzug nach dem Einsetzen der Zündung wird auch der Schalter 29 (+) durch die
Nocke 35 in Arbeitsstellung geschaltet, wodurch der Stromkreis über die Klemme 20
und die geschlossenen Hauptschalter 10 (+), 9 (+), 22 (+), 24 (+), 29 (+) und das
Brennstoff-itagnetventil 28 sowie die Klemme 21 geschlossen wird.
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Das Brennstoffventil 28 öffnet sich. bei korrekter Brennstoffzündung
erhält der Flammenverstärker von der entstandenen Flamme weiterhin Einschaltbefehle,
und das Relais 1 bleibt angezogen. Der Zündtrafo 27 wird nun dadurch abgeschaltet,
dass der unter Federspannung stehende Nockenschalter 25 (-) in seine Ruhelage
zurückkehrt.
Gleichzeitig ist nun auch der Nockenarm 14 am hauptschalter 10 vorbeigestrichen.
Der,Störhebel 4 könnte jetzt in Ruhestellung A zurückspringen, wenn nicht, wie zuvor
beschrieben, das Flammenrelais 1 angezogen ist, und dadurch über den Hebel 3 der
Störhebel 4 in Arbeitsstellung gehalten wird. Anschliessend wird der Schalter 26
(-) ausgeschaltet, welcher mithin den Versorgerkreis zum Motor 13 unterbricht -
der Schalter 24 (+) ist immer noch eingeschaltet - wodurch dieser stillsteht. Nun
befindet sich der Feuerungsautomat in seiner Betriebsphase.
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Der Uebergang aus der Phase Betrieb zur Phase Betriebsbereitschaft
wird durch das Oeffnen des Thermostat-gesteuerten Schalters 22 (-) eingeleitet.
Nach dessen Oeffnen werden alle nachfolgenden Elemente spannungslos: Das Ventil
28 (-) schliesst unverzüglich und unterbricht die Brennstoffzufuhr, das Relais 6
fällt ab, und der Hebel 8 geht in Ruhelage, wodurch er den Störhebel 4 in seiner
Arbeitslage festhält. Etwas später, je nach Integrationszeit des Verstärkers bis
zu einer Sekunde, fällt auch das Flammenrelais 1 ab.
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Der Hebel 3 schwenkt in Ruhelage. Der Störhebel 4 kann jedoch, da
er vom Hebel 8 gehalten wird, nicht in seine Ruhelage gehen, das heisst in die Lage
"Störung". Der Motor 12 dreht sich solange mitsamt den Nockenarmen 14, 15, 32, 33
und 35 weiter, bis der Nockenarm 15 über den Hebel 8 den Schalter 9 öffnet und somit
den Strom kreis zum Motor 12 unterbricht.
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Es herrscht nun wiederum die Lage "Betriebsbereitschaft".
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Wach dem entsprechenden Absinken der Temperatur und Ansprechen des
Thermostaten sowie Einschalten des Schalters 22 (+) wird der Motor 13 über den Stromkreis:
Klemme 20, Schalter 10 (+), Schalter 9 (+), Schalter 22 (+), 24 (-), 25 (-), Motor
13 nach Klemme 21 eingeschaltet. Der Funktionsablauf beginnt in der geschilderten
Art von neuem.
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Wenn nun im Betrieb die Flamme ausfällt, beispielsweise mangels Brennstoffzufuhr,
so gewahrt dies als erster der Flammenwächter.
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Die Spannung an der Klemme 23 fallt aus, und das Flammenrelais 1 fällt
ab. Der Hebel 3 geht in seine Ruhelage, Nun springt der Störhebel 4 unter der Zugkraft
der Feder 16 in seine Ruhelage, wodurch sich der Hauptschalter 10(-) öffnet und
der Strom im übrigen Steuergerät unterbrochen wird. Es fällt daher das Relais 6
ab, das Ventil 28 wird geschlossen und die Anlage ist ausser Betrieb, mit dem Störhebel
4 in der Lage Störung'1.
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Zur erneuten Inbetriebsetzung wird, wie eingangs erläutert, der Entstörknopf
11 gedrückt und damit der Störhebel 4 in seine Arbeitslage geschwenkt, womit die
Phase zum Erstellen der Betriebsbereitschaft wiederum durchlaufen wird, gefolgt
von der Zündphase und dem anschliessenden Betrieb.
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Es ist aber auch möglich, zur Störungsbehebung den Fernentriegelungsschalter
30, der sich beispielsweise in einer Schaltzentrale befindet, zu betätigen, wodurch
der Versorgerkreis zum Relais 6 er 1ie Klemme 20, den offenen Hauptschalter 10 (-),
denge-;hlsenn F¢rnentriegelungsschalter 30 (+) und die Klemme 21 geschlossen
wird.
Gleichzeitig wird der Stromkreis der icilalter 30 (+), 24 (-), 25 (-), Motor 13,
Klemme 21 geschlossen. Der Motor 13 läuft an, die Nockenhebel 14, 15, 32, 33 und
35 drehen sich. i)er Nockenhebel 14 bringt nun anstelle des Entstörungsknopfes 11
den Störhebel 4 in seine Arbeitslage. Die Betriebsbereitschaft wird dann in vorbeschriebener
Weise weiterhin erstellt.
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In Fig. 3 sind die wichtigsten Schalter und gescllalteten Teile der
Anlage auf der Ordinate angegeben, während die Abszisse als Zeitachse dient, so
dass die Zeitdauer, in welcher sich die Teile in ihrer Arbeitsstellung befinden,
daraus entnommen werden kann. Die Zeit beginnt mit dem Ansprechen des Thermostaten
auf zu tiefe Temperaturen bei Lage "Störung".
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Beim beschriebenen Feuerungsautomaten mit Flammenwächter 1 und jetzt
spannungswächer 6 liegt der Vorteil darin, dass die beiden Wächter mechanisch über
ein Störsystem miteinander wirkverbunden sind, wobei über elektrische Kreise mit
ScElaltern die Verbindung derart erfolgt, dass bei Spannungsausfall, d.h. Stromversorgungsausfall,
das Störsystem nicht in seine Lage Störung" gelangt, sondern in seiner Arbeitslage
bleibt, so dass bei wiedereinsetzendem Versorgungsstrom die Anlage ohne weiteres
anläuft. Bei Flammenausfall dagegen gelangt das Störsystem in seine Lage "Störung",
aus welcher es nur mit Betätigung von aussen wieder in seine Arbeitsstellung gebracht
werden kann.