DE2219160A1 - INTRINSICALLY SAFE PROCESS MONITORING DEVICE - Google Patents
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Description
( IAHDIS & GYR ) LANDlS & GYR AG CH-63O1 Zug, Schweiz(IAHDIS & GYR) LANDlS & GYR AG CH-63O1 Zug, Switzerland
Die Erfindung betrifft eine eigensichere, mit Wechselspannung gespeiste Prozess-Ueberwachungseinrichtung, bestehend aus einem Zeitglied, einem Arbeitsglied sowie einem von einem Prozess-Ueberwachungsglied gesteuerten Halbleiterschalter. Solche Einrichtungen finden vor allem bei Feuerungsautomaten Verwendung".The invention relates to an intrinsically safe with alternating voltage fed process monitoring device, consisting of a Timing element, a working element and one of a process monitoring element controlled semiconductor switch. Such facilities are found mainly in automatic firing systems Use".
Bei Feuerungsautomaten ist die Eigensicherheit des Apparates in ν1·1·η Fällen g«nUg«nd, wenn d«ss«n Funktionssich«rh«it bei jedem Neustart getestet wird. Ein Ausfall im Apparat selbst muss während der Betriebsphase nicht unbedingt zur Ab-In the case of burner controls, the intrinsic safety of the apparatus is good in ν1 · 1 · η cases, if the functional reliability is correct is tested on every restart. A failure in the device itself does not necessarily have to result in a shutdown during the operating phase.
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schaltung des Verbrennungsvorganges fUhren. Es muss bei einem solchen Defekt lediglich der nächste Neustart verhindert werden. Ein Feuerungsautomat gemäss einem anderen Vorschlag entspricht dieser Forderung, indem z.B. eine während der Betriebs« stellung eintretende Unterbrechung in seinem vom Prozess-Ueber· wachungsglied gesteuerten Schalter nicht zum Erlöschen der Flamme fuhrt, ein neuer Start nach Abschaltung, z.B. durch einen Thermostaten, hingegen verunmöglicht wird.control the combustion process. It has to be with one such a defect only prevents the next restart. A burner control according to another proposal corresponds this requirement, in that, for example, an interruption occurring during the operating position in its transfer from the process monitoring element-controlled switch does not lead to the extinction of the flame, a new start after switching off, e.g. by a Thermostat, however, is made impossible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Einrichtung zu schaffen, bei der auch während des Betriebes auftretende Mängel am Prozess-Ueberwachungsglied oder dessen Halbleiterschalter zu einer sofortigen Abschaltung der Brennstoffzufuhr führen.The invention is based on the object of a simple device to create, in which deficiencies in the process monitoring element or its semiconductor switch that also occur during operation lead to an immediate shutdown of the fuel supply.
aufweist
gleichen Windungszahl! und ein Ende der einen Wicklung mit dem gleichsinnigen Ende der anderen Wicklung verbunden ist, so
dass sich die magnetischen Wirkungen der beiden Wicklungen bei Stromdurchgang zufolge einer an die beiden freien Wicklungsenden
angeschlossenen Spannung gegenseitig aufheben, dass ferner die miteinander verbundenen Wicklungsenden in einem Ver- having
same number of turns! and one end of one winding is connected to the end of the other winding in the same direction, so that the magnetic effects of the two windings cancel each other out when a current passes through a voltage connected to the two free winding ends.
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bindungspunkt mit je einem Anschluss des Zeitgliedes und dem vom Prozess-Ueberwachungsglied gesteuerten Halbleiterschalter verbunden sind und dass der den Halbleiterschalter enthaltende Strompfad parallel zur einen Wicklung des Arbeitsgliedes liegt und das Zeitglied mit einer Diode in Serie geschaltet ist» wobei diese Serieschaltung parallel zur zweiten Wicklung des Arbeitsgliedes liegt.connection point with one connection each of the timing element and the Semiconductor switch controlled by the process monitoring element are connected and that the current path containing the semiconductor switch is parallel to a winding of the working element and the timing element is connected in series with a diode, this series circuit being parallel to the second winding of the Working link lies.
Berebg digBerebg dig
Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier AusfUhrungsbeispiele und anhand der. Zeichnung.Details emerge from the following description of two exemplary embodiments and on the basis of the. Drawing.
automaten undvending machines and
Fig. 2 ein Schaltbild fUr einen Gasfeuerungsautomaten. 2 shows a circuit diagram for an automatic gas burner control.
Soweit die Beispiele nach den Fig. 1 und 2 die gleichen Merkmale aufweisen, tragen deren Teile in den Figuren- die gleichen Bezugszeichen und sind nachfolgend gemeinsam beschrieben:Insofar as the examples according to FIGS. 1 and 2 have the same features, their parts in the figures bear the same Reference symbols and are described jointly below:
Eine Klemme 1 ist fUr den Anschluss eines Phasenleiters und eine Klemme 2 fUr den Nulleiter eines Wechselspannungsnetzes vorgesehen. In der SpannungszufUhrung liegt «in nicht dargestellter Schalter, z.B. ein Thermostat. Ein Sicherheitsschalter a^ eines Zeitgliedes A verbindet in der BetriebsstellungA terminal 1 is for the connection of a phase conductor and a terminal 2 for the neutral conductor of an alternating voltage network intended. In the voltage supply is not shown Switch, e.g. a thermostat. A safety switch a ^ of a timing element A connects in the operating position
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die Klemme 1 mit einer Leitung 3 und in der Störstellung Über einen Vorwiderstand 4 mit einer Signallampe 5, die ausserdem mit einer von der Klemme 2 ausgehenden Leitung 6 verbunden ist. Als Prozess-Ueberwachungsglied dient eine FlammenUberwachungseinrichtung 7. Diese bezieht ihre Betriebsspannung ebenfalls von den Klemmen 1 und 2 und ist daher an den Leitungen 3 und 6 angeschlossen. Ihr Ausgang ist mit einer Steuerelektrode 8 eines gesteuerten Halbleiterschalters 9 verbunden. Von der Leitung 3 fUhrt eine Verbindung zu einer Diode IO und weiter zum Zeitglied A, von diesem zu einem Verbindungspunkt 11 und Über den gesteuerten Halbleiterschalter 9 zur Leitung 6. Ein Arbeitsglied, im Beispiel der Fig. 1 ein elektromagnetisches Relais R1 in jenem der Fig. 2 ein Magnetventil V1 hat je zwei Wicklungen 12 und 13. Ein Ende der einen Wicklung ist mit dem gleichsinnigen Ende der anderen Wicklung in einem Verbindungspunkt 11 verbunden. Das freie Wicklungsende 13' der Wicklung 13 ist Über einen Widerstand 14 an die Leitung angeschlossen, sodass der den Halbleiterschalter 9 enthaltende Strompfad parallel zur Wicklung 13 des Arbeitsgliedes V bzw. R liegt. Die Wicklung 12 steht mit ihrem freien Wicklungsende 12* Über einen weiteren Widerstand 15 mit der Leitung 3 in Verbindung, so dass die Reihenschaltung der Diode IO und des Zeitgliedes A parallel zur Wicklung 12 des Arbeitsgliedes R bzw. V liegt.the terminal 1 with a line 3 and in the fault position via a series resistor 4 with a signal lamp 5, which is also connected to a line 6 extending from the terminal 2. A flame monitoring device 7 serves as the process monitoring element. This also draws its operating voltage from terminals 1 and 2 and is therefore connected to lines 3 and 6. Its output is connected to a control electrode 8 of a controlled semiconductor switch 9. A connection leads from the line 3 to a diode IO and further to the timing element A, from this to a connection point 11 and via the controlled semiconductor switch 9 to the line 6. A working element, in the example of FIG. 1, an electromagnetic relay R 1 in that of the 2, a solenoid valve V 1 has two windings 12 and 13 each. One end of one winding is connected to the end of the other winding in the same direction at a connection point 11. The free winding end 13 'of the winding 13 is connected to the line via a resistor 14 so that the current path containing the semiconductor switch 9 is parallel to the winding 13 of the working element V or R, respectively. The winding 12 is connected with its free winding end 12 * via a further resistor 15 to the line 3, so that the series connection of the diode IO and the timing element A is parallel to the winding 12 of the working element R and V, respectively.
Die weitere Beschreibung gilt fUr das Beispiel der Fig. 1: Von der Leitung 3 führt eine Verbindung zu einem SchaltarmThe further description applies to the example of FIG. 1: A connection leads from the line 3 to a switching arm
309840/0732 ./.309840/0732 ./.
PA 1695 'PA 1695 '
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eines weiteren Schalters a_ des Zeitgliedes A. In erregtem Zustand des Zeitgliedes A verbindet der Schaltarm 16 einen Kontakt 17 und einen Kontakt 18 mit der Leitung 3. Der Kontakt ist mit dem Wicklungsende 13' des Relais R verbunden. Der Kontakt 18 steht einerseits mit einem Ruhekontakt 19 eines vom Relais R betätigten Schaltkontaktes r und andererseits mit einer zündeinrichtung 20 in Verbindung. Ein Arbeitskontakt des Schaltkontaktes r. liegt in der Stromzuführung zu einem Brennstoffventil 22. Die Zuleitung zum Schaltkontakt r ist an der Leitung 3 angeschlossen. Ferner liegt an der Leitung noch ein Brennermotor 23. Letzterer sowie das Brennstoffventil 22 und die Zündeinrichtung 20 sind mit ihrem zweiten Anschluss mit der Leitung 6 verbunden.another switch a_ of the timer A. In the excited state of the timing element A, the switching arm 16 connects a contact 17 and a contact 18 to the line 3. The contact is connected to the winding end 13 'of the relay R. The contact 18 is on the one hand with a break contact 19 one of the Relay R actuated switching contact r and on the other hand with an ignition device 20 in connection. A working contact of the switching contact r. lies in the power supply to one Fuel valve 22. The supply line to the switching contact r is connected to line 3. A burner motor 23 is also connected to the line. The latter and the fuel valve 22 and the ignition device 20 are connected with their second connection to the line 6.
Ausser dem bereits Beschriebenen bestehen im Beispiel der Fig. 2 noch folgende Verbindungen:In addition to what has already been described, the following connections also exist in the example in FIG. 2:
Ein vom Zeitglied A betätigter Schalter a_ verbindet in seiner Arbeitsstellung über einen Kontakt 24 die Leitung 3 mit der Verbindung zwischen dem Wicklungsende 13* des Magnetventils V und dem Widerstand 14 sowie mit einer zündeinrichtung 20, die andererseits wie auch der Widerstand 14 an der Leitung 6 angeschlossen sind.An actuated by the timer A switch a_ connects in his Working position via a contact 24, the line 3 with the Connection between the winding end 13 * of the solenoid valve V and the resistor 14 and with an ignition device 20, which on the other hand, as well as the resistor 14 are connected to the line 6.
Der OeIfeuerungsautomat nach dem Schema der Fig. 1 arbeitet wie folgt:The automatic oiler works according to the scheme of FIG. 1 as follows:
PA 1695 , PA 1695,
art Spannung gelegt, die damit zwischen den beiden Leitungen und 6 anliegt. Der Brennermotor 23 erhält Spannung, ebenso Über den Schaltkontakt r die zündeinrichtung 20. Das als Arbeitsglied verwendete Relais R ist mit seinen Wicklungen und 13 so bemessen, dass sich die magnetischen Wirkungen der beiden Wicklungen 12 und 13 bei Stromdurchgang zufolge der an den beiden Wicklungsenden 12' und 13' angeschlossenen und Über die Widerstände 15 und 14 an den Leitungen 3 und 6 abgegriffenen Spannung gegenseitig aufheben und daher das Relais nicht aufzieht. Vorausgesetzt, dass die FlammenUberwachungseinrichtung 7 keine Flamme meldet, ist der als Halbleiterschalter 9 verwendete Triac (Dreielektroden-Halbleiterschalter) so ausgesteuert, dass er die von der Diode IO durchgelassene Halbwelle ebenfalls durchlässt und die andere Halbwelle sperrt. Es fliesst daher ein Halbwellenstrom durch das Zeitglied A, der dessen thermischen Teil soweit aufheizt, dass der Schalter a_ umschaltet und die Leitung 3 mit den Kontakten 17 und 18 verbindet. Damit ist die Aufzugsbedingung fUr das Relais R erreicht.kind of voltage placed between the two lines and 6 is present. The burner motor 23 receives voltage, as well as the ignition device 20 via the switching contact r The working element used relay R is dimensioned with its windings 13 and 13 so that the magnetic effects of the two windings 12 and 13 in the event of current passage as a result of the connected to the two winding ends 12 'and 13' and via the resistors 15 and 14 cancel the tapped voltage on the lines 3 and 6 and therefore the relay does not winds up. Provided that the flame monitoring device 7 does not report a flame, the semiconductor switch 9 Triac used (three-electrode semiconductor switch) controlled in such a way that that it also lets through the half-wave let through by the diode IO and blocks the other half-wave. A half-wave current therefore flows through the timing element A, which heats its thermal part to such an extent that the switch a_ switches over and the line 3 with the contacts 17 and 18 connects. This is the elevator condition for the relay R reached.
Durch die Wicklungen 12 und 13 fliesst jetzt je ein Halbwel-1enstrom solcher Richtung, dass sich deren magnetische Flüsse im Relais R addieren, denn beide Ströme fliessen ausgehend von der Leitung 3, der eine über den Widerstand 15 und die Wicklung 12 zum Verbindungspunkt 11, der andere über den Kontakt 17 und die Wicklung 13 zum Verbindungspunkt 11 und beide gemeinsam über den in dieser Richtung leitenden Halbleiter-PA 1695 309840/0732A half-wave current now flows through the windings 12 and 13 such a direction that their magnetic fluxes add up in relay R, because both currents flow outwards from the line 3, one via the resistor 15 and the winding 12 to the connection point 11, the other via the contact 17 and the winding 13 to the connection point 11 and both together via the semiconductor PA which is conductive in this direction 1695 309840/0732
schalter 9 zur Leitung 6. Das Relais R zieht auf und gibt Über seinen Schaltkontakt r. und das Brennstoffventil 22 den Brennstoff frei. Die Zündeinrichtung 20 bleibt Über den Schaltarm 16 an Spannung. Der Brennstoff entzündet sich und die Flammenüberwachungseinrichtung 7 steuert den Halbleiterschalter 9 so aus, dass jetzt die von der Diode IO durchgelassene Halbwelle gesperrt und die andere Halbwelle durchgelassen wird. Dadurch fliesst durch das Zeitglied A kein Strom mehr, während der Halbwellenstrom durch die beiden Wicklungen 12 und 13, wie zuvor beschrieben, allerdings jetzt mit umgekehrtem Vorzeichen, bestehen bleibt und das Relais R in erregtem Zustand halt. Das Zeitglied A kühlt sich ab und der SchaItarm 16 des Schalters α öffnet wieder. Damit wird die Zündeinrichtung 2O spannungslos. Das Relais R bleibt weiterhin erregt, weil in beiden Halbwellen Strom durch eine seiner Wicklungen fliesst und diese Ströme sich gegenseitig unterstützen. Die eine Halbwelle fliesst von der Leitung 6 über den Halbleiterschalter 9, die Wicklung 12 und den Widerstand 15 zur Leitung 3, und die andere Halbwelle von der Leitung 3 über die Diode 10, das Zeitglied A1 die Wicklung 13 und den Widerstand 14 zur Leitung 4. Dieser letztgenannte Strom ist klein genug um das Zeitglied A nicht mehr ansprechen zu lassen.switch 9 to line 6. The relay R picks up and is via its switching contact r. and the fuel valve 22 releases the fuel. The ignition device 20 remains on voltage via the switching arm 16. The fuel ignites and the flame monitoring device 7 controls the semiconductor switch 9 in such a way that the half-wave allowed through by the diode IO is now blocked and the other half-wave allowed through. As a result, no more current flows through the timer A, while the half-wave current through the two windings 12 and 13, as previously described, but now with the opposite sign, remains and the relay R is kept in the energized state. The timer A cools down and the switch arm 16 of the switch α opens again. The ignition device 2O is thus de-energized. The relay R remains energized because current flows through one of its windings in both half-waves and these currents support each other. One half-wave flows from the line 6 via the semiconductor switch 9, the winding 12 and the resistor 15 to the line 3, and the other half-wave from the line 3 via the diode 10, the timing element A 1, the winding 13 and the resistor 14 to the line 4. This latter current is small enough that the timer A can no longer respond.
Entsteht nach der Freigabe des Brennstoffes keine Flamme, dann wird der thermische. Teil des Zeitgliedes A weiter aufgeheizt., bis nach Ablauf einer Sicherheitszeit der Sicherheitsschalter α anspricht und die ganze Anlage spannungslos macht.If there is no flame after the fuel has been released, the thermal. Part of the timer A further heated., until the safety switch α responds after a safety time has elapsed and the entire system is de-energized.
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Der Gas feuerungsautomat nach dem Schema der Fig. 2 arbeitet sinngemäss gleich wie der OeIfeuerungsautomat nach der Fig. Als Arbeitsglied wird ein Magnetventil V verwendet das ebenfalls zwei Wicklungen aufweist und sinngemäss gleichen Oeffnungs- und Schliessbedingungen wie die Aufzugs- und Abfallbedingungen des Relais R im Beispiel der Fig. 1 gehorchen muss. Der Schaltkontakt r entfällt, und es wird nur noch vom Schalter α eine Zündeinrichtung 2O geschaltet. Die Impedanz der zündeinrichtung 20 kann bei entsprechender Dimensionierung auch die Funktion des Widerstandes 14 Übernehmen, sodass dieser weggelassen werden kann.The automatic burner control according to the scheme of FIG. 2 works analogously to the automatic oil burner according to Fig. A solenoid valve V is used as the working element, which also has two windings and analogously the same opening and obey closing conditions such as the elevator and drop conditions of the relay R in the example of FIG got to. The switching contact r is omitted, and an ignition device 2O is only switched by the switch α. The impedance of the ignition device 20 can with appropriate Dimensioning also take over the function of the resistor 14, so that this can be omitted.
Durch die beschriebene Schaltungsanordnung wird es möglich, das Spannungspotential am Verbindungspunkt 11 durch den Halbleiterschalter 9 in jedem Betriebszeitpunkt so zu beeinflussen, dass im Falle einer Störung im Prozessablauf entweder das erregte Arbeitsglied R bzw. V die weitere Brennstoffzufuhr verhindert, oder das Zeitglied A eine Störauslösung veranlasst. Dadurch wird erreicht, dass auch während der Betriebsphase sowohl bei Kurzschluss als auch Unterbrechung eines beliebigen Bauteils bzw. einer Verbindung keine gefährlichen Betriebszustände entstehen können. Dies gilt insbesondere auch für den Halbleiterschalter 9 der einer dauernden UeberprUfung dadurch ausgesetzt ist, dass bei jedem Prozesszustand immerThe circuit arrangement described makes it possible to control the voltage potential at connection point 11 by means of the semiconductor switch 9 can be influenced at every point in time of operation in such a way that in the event of a disruption in the process sequence either the excited working member R or V the further fuel supply prevented, or the timer A causes a fault trigger. This ensures that even during the operating phase, both in the event of a short circuit or an interruption of any Component or a connection, no dangerous operating states can arise. This also applies in particular for the semiconductor switch 9 which is subjected to a permanent check in that, in every process state, always
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eine Halbwelle der angelegten Wechselspannung gesperrt und die andere Halbwelle durchgesteuert wird. Jeder andere Zustand des Halbleiterschalters fUhrt zu einer Blockierung des Prozesses, in den dargelegten Beispielen zur Sperrung der Brennstoffzufuhr. Ausserdem dürfen zwei beliebige Punkte der Schaltung miteinander verbunden werden, ohne dass gefährliche Betriebszustände entstehen können. Im ungünstigsten Fall führt dies zum Auslösen einer Sicherung.a half-wave of the applied alternating voltage is blocked and the other half-wave is controlled. Any other state of the semiconductor switch leads to a blocking of the process, in the examples presented to block the fuel supply. In addition, any two points in the circuit are allowed to interact can be connected without dangerous operating conditions occurring. In the worst case, this will result to trigger a fuse.
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309840/0732309840/0732
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Also Published As
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |