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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den für die genaue
Steuerung der Sicherheitszeit bei eigensicheren Zünd- und Überwachungsschaltungen
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für Gasfeuerungsautomaten erforderlichen baulichen Aufwand herabzusetzen.
Dabei soll die Möglichkeit gegeben sein, die Zünd- und Überwachungsschaltung in
den oben zuletzt genannten Funktionsweisen zu betreiben.
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Bei einer Steuerschaltung für einen Gasfeuerungsautomaten mit einem
Bimetallrelais zur Steuerung einer Sicherheitszeit, nach deren Ablauf bei Nichterscheinen
einer Flamme die Gaszufuhr unterbrochen wird, wird erfindungsgemäß zur Lösung dieser
Aufgabe vorgesehen, daß das Bimetallrelais in der Schaltung derart angeordnet ist,
daß die Sicherheitszeit durch seine Rückstellzeit (Abkühlezit) bestimmt ist.
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Da das Bimetallrelais sofort nach Erreichen seiner Schaltschwelle
entregt wird, ist die Zeit bis zur Rückkehr des Bimetallkontakts in seine Ruhestellung
praktisch eine spannungsunabhängige und nur von den einstellbaren Wärmekapazitätskennwerten
abhängige Größe. Der Mehraufwand gegenüber bekannten Halbautomaten ist extrem gering,
da der bisher erforderliche handbetätigte Starttaster nur durch den Bimetallkontakt
des in die Schaltung einbezogenen Bimetallrelais ersetzt zu werden braucht.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das erfindungsgemäß
vorgesehene Bimetallrelais in alle bekannten Zünd- und Überwachungsschaltungen für
Gasfeuerungsautomaten, bei denen handelsübliche Zünder und Flammenwächter verwendet
werden, einbezogen werden kann. Ausgehend von einer bekannten Schaltung mit einem
die Gaszufuhr steuernden Elektroventil und einer den Erregerstromkreis des Elektroventils
auf Grund einer ODER-Bedingung schließenden Schaltvorrichtung, deren die Oder-Bedingung
herstellenden Eingänge von einer zeitbegrenzt betätigbaren Erregerschaltung einer
Zündvorrichtung und von einem Flammenüberwachungsfühler abgeleitet sind. wird in
Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen daß die Heizwicklung des Bimetallrelais
in einem Stromkreis angeordnet ist, der bei Schließen des Erregerstromkreises des
Elektroventils überbrückt oder unterbrochen wird, und der Bimetallkontakt als Zeitbegrenzungsglied
in der den einen Eingang der Schaltvorrichtung beaufschlagenden Erregerschaltung
angeordnet ist.
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Dabei ist in bevorzugter Ausführungsform vorgesehen, daß die Schaltvorrichtung
ein über zwei Eingänge erregbares Schaltrelais ist, das einen im Erregerstromkreis
des Elektroventils liegenden Einschaltkontakt betätigt, und daß der Bimetallkontakt
als Schließer ausgebildet ist und mit dem einen Eingang des Schaltrelais in Reihe
liegt.
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Soll die Schaltung nach erfolglosem Zündversuch automatisch in einen
Störzustand überwechseln, so ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß
der Bimetallkontakt im Erregerstromkreis der Schaltvorrichtung in Reihe mit einem
Kaltleiter angeordnet ist, dessen Kenndaten so gewählt sind, daß er in einer innerhalb
der Sicherheitszeit liegenden charakteristischen Betriebszeit den Strom im Erregerstromkreis
auf einen Wert unterhalb der Ansprechschwelle der Schaltvorrichtung herabsetzt,
wobei die Rückstellzeit des Bimetallkontaktes größer ist als die charakteristische
Betriebszeit des Kaltleiters.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild
zur Erläuterung des Funktionsprinzips eines Zünd- und Überwachungs-
automaten für
Gasfeuerungsanlagen, insbesondere Gas-Infrarotstrahler und Fig.2 ein schematisches
Schaltbild einer eigensicheren Zünd- und überwachungsschaltung für einen Gas-Infrarotstrahler,
die in unterschiedlichen Funktionsweisen betrieben werden kann.
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Das in F i g. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt die grundsätzlichen
Elemente und den Signalfluß einer Zünd- und Überwachungseinrichtung in einem Gas-Feuerungsautomaten.
Die Einrichtung wird durch Schließen eines Schalters 1, der thermostatisch gesteuert
sein kann, betriebsbereit. Dabei steht die Betriebsspannung an einem Startzeitbegrenzer
2 an, der gleichzeitig mit der Betätigung der Zündvorrichtung 3 die Gaszufuhr 4
für einen Brenner 5 über eine bestimmte Sicherheitszeit öffnet. Wurde der Brenner
5 innerhalb der durch den Startzeitbegrenzer festgelegten Einschaltphase ordnungsgemäß
gezündet, so wird über einen Flammenwächter 6, der üblicherweise als Temperatur-
oder Flammenfühler ausgebildet ist, die Gaszufuhr zum Brenner aufrechterhalten,
und zwar auch dann, wenn der Stellbefehl vom Startzeitbegrenzer nach Ablauf der
Sicherheitszeit fortfällt.
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Wenn die Zündung des Brenners versagt oder die Brennerflamme beispielsweise
durch äußere Einflüsse wie Windböen od. dgl. zum Erlöschen kommt, so wird die Gaszufuhr
durch Fortfall des vom Flammenwächter 6 gelieferten Haltesignals unterbrochen und
gleichzeitig ein den Startzeitbegrenzer betätigendes Signal zur Auslösung eines
Zündversuches gegeben.
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Der schaltungsmäßige Aufbau der Zünd- und überwachungseinrichtung
eines Gas-Feuerungsautomaten ist schematisch in F i g. 2 dargestellt.
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Nach F i g. 2 bildet der Schalter 1 den Hauptschalter, der die von
einer nicht dargestellten Spannungsquelle gelieferte Betriebsspannung einerseits
an den Erregerstromkreis eines die Gaszufuhr zum Brenner 5 schaltenden Magnetventils
11 und andererseits an den Erregerstromkreis der Zündvorrichtung 3 und einer im
folgenden noch genauer beschriebenen Schaltvorrichtung 12 anlegt. Der Erregerstromkreis
für das Magnetventil 11 verläuft vom Schalter 1 über einen Leitungszweig 13, in
welchem ein Schließkontakt 14 angeordnet ist, einen Leitungsabschnitt 15 und die
Erregerwicklung 16 des Magnetventils zum Gegenpol der Betriebsspannungsquelle. Der
Erregerstromkreis für die Zündvorrichtung 3 verläuft von dem Schalter 1 über einen
als Schließer ausgebildeten Bimetallkontakt 20 und von dort entweder über eine Kurzschlußbrücke
21 mit einem Schalter 22 zu einem Leitungspunkt 23 oder - bei unterbrochener Kurzschlußbrücke
21 - über einen Kaltleiter 24 zum Verbindungspunkt 23. Am Verbindungspunkt 23 ist
die Zündvorrichtung 3 über eine Leitung 25 und über eine Leitung 26 eine Erregerwicklung
27 der als Schaltrelais ausgebildeten Schaltvorrichtung 12 angeschlossen. Der im
dargestellten Ausführungsbeispiel als Thermoelement ausgebildete Flammenwächter
6 bildet über eine zweite Wicklung 28 des Schaltrelais 12 einen Haltekreis, der
das Schaltrelais auch nach Unterbrechung der Einschalterregung über die Wicklung
27 im erregten Zustand hält, wenn der Brenner 5 ordnungsgemäß gezündet ist.
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Der als Schließer ausgebildete Bimetallkontakt 20 wird von einem
Bimetallrelais 29 betätigt, dessen Heizwicklung in einem zum Leitungszweig 13 und
dem Einschaltkontakt 14 parallelen Leitungszweig
30 eingeschaltet
ist. Der Spannungsabfall in der Heizwicklung des Bimetallrelais 29 ist dabei so
gewählt, daß der bei geöffnetem Einschaltkontakt 14 über die Relaiswicklung zur
Erregerwicklung des Magnetventils 11 fließende Strom zur Betätigung des Magnetventils,
d. h. zum Öffnen der Gaszufuhr zum Brenner 5 nicht ausreicht.
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Die in F i g. 2 dargestellte Schaltung kann je nach Stellung des
in der Kurzschlußbrücke 21 angeordneten Schalters 22 in den beiden oben beschriebenen
Fuakticnsvananten betrieben werden.
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Zunächst soll die Funktionsweise der in Fig.2 dargestellten Schaltung
in der ersten Funktionsvariante beschrieben werden, bei der die Schaltung nach erfolglosem
Zündversuch selbsttätig in den Störzustand überwechselt. Dabei ist der Schalter
22 geöffnet, d. h. die Kurzschlußbrücke ausgeschaltet.
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Nach Schließen des Hauptschalters 1 fließt zunächst über die Heizwicklung
des Bimetallrelais 29 ein Strom, der die Heizwicklung erwärmt, zum Öffnen des Magnetventils
11 jedoch nicht ausreicht.
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Nach Erreichen der Schaltschwelle schließt das Bimetallrelais den
Schalter 20, der über den zunächst niederohmigen Kaltleiter 24 und die Leitung 25
den Zündtransformator3 bzw. über die Leitung 26 die Erregerwicklung 27 des Schaltrelais
12 an Spannung legt. Bei Erregung schließt das Schaltrelais 12 den Einschaltkontakt
14, wodurch das Magnetventil 11 und damit die Gaszufuhr zum Brenner 5 geöffnet wird.
Nach Schließen des Einschaltkontaktes 14 wird die Heizwicklung des Bimetallrelais
29 überbrückt, und seine Rückstellzeit beginnt.
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Die Rückstellzeit richtet sich nach der Wärmekapazität des Bimetallrelais
und entspricht derjenigen Zeit, die von der Entregung des Bimetallrelais an bis
zur Rückkehr des Bimetallkontaktes 20 in seinen Ruhezustand zum Abbau der im Bimetallrelais
gespeicherten Wärmemenge nötig ist. Da diese Wärmemenge eine geräteeigene Größe
ist und von Betriebsspannungsschwankungen praktisch nicht beeinflußt wird, läßt
sich die Rückstellzeit durch geeignete Auslegung des Bimetallrelais 29 einstellen.
Innerhalb der Rückstellzeit, während der der Bimetallkontakt 20 geschlossen gehalten
wird, ist der nach erfolgreichem Zünden des Brenners 5 vom Thermoelement 6 erzeugte
Haltestrom für das Schaltrelais 12 bereits wirksam. Dadurch ist der überwachte Betriebszustand
erreicht. Das öffnen des Bimetallkontaktes 20 unterbricht am Ende der Sicherheitszeit
nur noch die Zündfunkenfolge am Zündtransformator 3.
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Wenn beispielsweise infolge einer Funktionsstörung der Brenner 5
verlischt, so bricht die Spannung am Thermoelement 6 zusammen, und das über die
Wicklung 28 von dem Thermoelement erregt gehaltene Schaltrelais 12 wird entregt
und öffnet den Einschaltkontakt 14. Die Heizwicklung des Bimetallrelais zieht daraufhin
sofort wieder Strom, und nach einer gewissen Zeitverzögerung wird ein erneuter Zündversuch
durch Schließen des Bimetallkontaktes 20 eingeleitet. Ist dieser Wiederzündversuch
erfolglos, so wechselt die Schaltung in einen Störzustand über, bei dem die Gaszufuhr
zum Brenner 5 unterbrochen ist.
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Dieser Störzustand stellt sich auf folgende Weise ein: Die Rückstellzeit
des Bimetallrelais 29 ist so bemessen, daß sie größer ist als die Zeit, die der
Kaltleiter 24 zum Überwechseln in seinen hochohmigen Zustand benötigt. Am Ende des
erfolglosen Wiederzündversuches erhöht sich der Widerstand des Kaltleiters so weit,
daß der über den Kaltleiter 24 der Relaiswicklung 27 zugeführte Strom zum Erregen
des Schaltrelais 12 nicht mehr ausreicht, so daß der Einschaltkontakt 14 in seine
dem Ruhezustand entsprechende geöffnete Stellung überwechselt. Zu diesem Zeitpunkt
ist auf Grund der Bemessung der Rückstellzeit der Bimetallkontakt 20 noch geschlossen
und wird auf Grund der gleichzeitigen erneuten Erregung der Heizwicklung des Bimetallrelais
29 auch geschlossen gehalten. Dabei ist der Störungszustand erreicht, der durch
öffnen des Schalter 1, z. B.
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mit Hilfe einer elektrischen Fernentriegelung, aufgehoben werden kann.
Ein erneuter Zündversuch kann danach erst eingeleitet werden, wenn sowohl das Bimetallrelais
29 als auch der Kaltleiter 24 erkaltet sind.
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Wird der Kaltleiter 24 durch Schließen des Schalters 22 überbrückt,
so arbeitet die in Fig.2 dargestellte Schaltung in der zweiten Funktionsvariante,
bei der die Zündversuche intervallweise so lange wiederholt werden, bis die Zündung
des Brenners 5 erfolgt ist und das Schaltrelais 12 über den Flammenwächter 6 erregt
gehalten wird. Die Funktionsweise der Schaltelemente entspricht derjenigen bei der
zuvor erläuterten ersten Funktionsvariante. Bei jedem erfolglosen Zündversuch wird
jedoch der Bimetallschalter 20 am Ende der Rückstellzeit geöffnet und nach einer
Verzögerungszeit vom Bimetallrelais zur Durchführung eines erneuten Zündversuchs
wieder geschlossen.
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Wird nur eine der Funktionsvarianten benötigt, so kann entweder die
Kurzschlußbrücke 21 mit dem Schalter 22 oder der Kaltleiter 24 fortfallen, wobei
in dem zuletzt genannten Fall eine direkte Leitungsverbindung zwischen dem Bimetallkontakt
20 und dem Verbindungspunkt 23 hergestellt werden kann. Die in dem Ausführungsbeispiel
als Schaltrelais dargestellte Schaltvorrichtung 12 ist im Prinzip ein ODER-Verknüpfungsglied
mit zwei Eingängen, von denen der eine Eingang in der Schaltphase und der andere
Eingang im normalen Überwachungsbetrieb beaufschlagt ist.
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Die Anordnung der Heizwicklung des Bimetallrelais kann gegenüber
der in F i g. 2 dargestellten Schaltung so abgewandelt werden, daß die Heizwicklung
in einen vom Erregerstromkreis des Magnetventils 11 unabhängigen Stromkreis einbezogen
wird, der beim Schließen des Einschaltkontaktes 14, vorzugsweise durch die Schaltvorrichtung
12 selbst, unterbrochen wird.
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Die in Fig.2 dargestellte Schaltvorrichtung 12 kann auch als steuerbarer
Halbleiterschalter, z. B. als Thyristor, ausgebildet sein, der im Erregerstromkreis
des Elektromagneten an Stelle des Schalters 14 angeordnet ist und dessen Steuerelektroden
vom Erregerkreis der Zündvorrichtung (über die Leitung 26) und vom Flammenwächter
6 ansteuerbar sind.