DE2219160C3

DE2219160C3 - Intrinsically safe process monitoring device supplied with alternating voltage

Info

Publication number: DE2219160C3
Application number: DE2219160A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Hermann 7550 Rastatt Stiefel
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1972-03-22
Filing date: 1972-04-17
Publication date: 1975-12-18
Also published as: JPS4912288A; CH543121A; DE2219160A1; DE2219160B2; FR2177385A7

Description

Wechselspannungsnetzes vorgesehen. In der Spannungszuführung liegt ein nicht dargestellter Schalter, 45 z. B. ein Thermostat. Ein Sicherheitsschalter ^₁ eines Zeitgliedes A verbindet in der. Betriebsstellung dieAC voltage network provided. In the power supply is a switch, not shown, 45 z. B. a thermostat. A safety switch ^ _{1 of} a timer A connects in the. Operating position the

Die Erfindung betrifft eine eigensichere, mit Klemme 1 mit einer Leitung 3 und in der Störstellung Wechselspannung gespeiste Prozeß-Überwachungs- über einen Vorwiderstand 4 mit einer Signallampe 5, einrichtung, bestehend aus einem Zeitglied, einem die außerdem mit einer von der Klemme 2 ausgehen-Arbeitsglied mit zwei Wicklungen sowie einem von 50 den Leitung 6 verbunden ist. Als Prozeß-Überwaeinem Prozeß-Überwachungsglied gesteuerten Halb- chungsglied dient eine Flammenüberwachungseinleiterschalter. Solche Einrichtungen finden vor allem richtung 7. Diese bezieht ihre Betriebsspannung bei Feuerungsautomaxen Verwendung. ebenfalls von den Klemmen 1 und 2 und ist daher anThe invention relates to an intrinsically safe, with terminal 1 with a line 3 and in the fault position AC voltage fed process monitoring via a series resistor 4 with a signal lamp 5, device consisting of a timing element, one which also starts with one of the terminal 2-working element is connected to line 6 with two windings and one of 50. As process supervision Process-monitoring element-controlled halving element is used by a flame-monitoring initiator switch. Such devices mainly find direction 7. This draws its operating voltage for burner automaxes use. also from terminals 1 and 2 and is therefore on

Bei Feucrungsautomaten gemäß der DIN 4784 ist den Leitungen 3 und 6 angeschlossen. Ihr Ausgang die Eigensicherheit des Apparates in vielen Fällen 55 ist mil einer Steuerelektrode 8 eines gesteuerten genügend, wenn dessen Funktionssicherheit bei je- Halbleiterschalters 9 verbunden. Von der Leitung 3 dem Neustart getestet wird. Ein Ausfall im Apparat führt eine Verbindung zu einer Diode 10 und weiterLines 3 and 6 are connected to automatic burner control units in accordance with DIN 4784. Your exit the intrinsic safety of the apparatus in many cases 55 is controlled by a control electrode 8 Sufficient if its functional reliability is connected to each semiconductor switch 9. From line 3 the restart is tested. A failure in the apparatus leads to a connection to a diode 10 and on

selbst muß während der Betriebsphase nicht unbedingt zur Abschaltung des Verbrennungsvorganges führen. Es muß bei einem solchen Defekt lediglich der nächste Neustart verhindert werden. Die schweizerische Patentschrift 483 600 beschreibt einen Flammenwächter für Feuerungsautomafen, bei welchem eine zweite Wicklung eines Arbeitsrelais bei jedem Startvorgang im Lichtkreis eine zusätzliche Spannung solcher Art induziert, daß bei einem kritischen Zustand des Photowiderstandskreises ein Startitself does not necessarily have to switch off the combustion process during the operating phase to lead. In the event of such a defect, only the next restart must be prevented. the Swiss patent specification 483 600 describes a flame monitor for furnace automobiles, in which a second winding of a working relay with each start process in the lighting circuit an additional one A voltage of this kind induces a start in the event of a critical condition of the photoresistive circuit

zum Zeitglied A₁ von diesem zu einem Verbindungspunkt 11 und über den gesteuerten Halbleiterschal-60 ter9 zur Leitung 6. Ein Arbeitsglied, im Beispiel der F i g. 1 ein elektromagnetisches Relais R, in jenem der F i g. 2 ein Magnetventil V, hat je zwei Wicklungen 12 und 13. Ein Ende der einen Wicklung ist mit dem gleichsinnigen Ende der anderen Wicklung into the timing element A ₁ from this to a connection point 11 and via the controlled semiconductor switch 9 to the line 6. A working element, in the example in FIG. 1 an electromagnetic relay R, in that of FIG. 2 a solenoid valve V, has two windings 12 and 13. One end of one winding is in line with the end of the other winding in the same direction

65 'einem Verbindungspunkt 11 verbunden. Das freie Wicklungsende 13' der Wicklung 13 ist über einen Widerstand 14 an die Leitung 6 angeschlossen, so65 'is connected to a connection point 11. The free winding end 13 'of the winding 13 is about a Resistor 14 connected to line 6, so

der Anlage verhindert wird. Ein während des Betrie- daß der den Halbleiterschalter 9 enthaltende Strom-the system is prevented. A during operation that the current containing the semiconductor switch 9

2 2i9 1602 2i9 160

pfad 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, sü daß die Reihenschaltung der Diode 10 und des Zeitgliedes A parallel zur Wicklung 12 des Arbeitsgliedes R bzw. V liegt.path parallel to the winding 13 of the working link V or R respectively. The free winding end 12 'of the winding 12 is connected to the line 3 via a further resistor 15, so that the series connection of the diode 10 and the timing element A is parallel to the winding 12 of the working element R and V, respectively.

Die weitere Beschreibung gih für das Beispiel der Fig. 1: Von der Leitung3 führt eine Verbindung zu einem Schaltarm 16 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 17 ist mit dem Wicklungsende 13' des Relais R verbunden. Der Koniakt 18 sieht einerseits mit einem Ruhekontakt 19 eines vom Relais R betätigten Schakkontaktes r_x und andererseits mit einer Zündeinrichtung 20, in Verbindung. Ein Arbeitskontakt 21 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 3 noch ein Brennermotor 23. Letzterer sowie das Brennstoffventil 22 und die Zündeinrichtung 20 sind mit ihrem zweiten Anschluß mit der Leitung 6 verbunden.The further description applies to the example of FIG. 1: A connection leads from the line 3 to a switching arm 16 of a further switch a., The timer A. In the excited state of the timer A , the switching arm 16 connects a contact 17 and a contact 18 the line 3. The contact 17 is connected to the winding end 13 'of the relay R. The contact 18 is connected on the one hand to a break contact 19 of a jack contact r _x actuated by the relay R and on the other hand to an ignition device 20. A working contact 21 of the switching contact r is in the power supply to a fuel valve 22. The supply line to the switching contact r is connected to the line 3. A burner motor 23 is also connected to the line 3. The latter, as well as the fuel valve 22 and the ignition device 20, are connected to the line 6 by their second connection.

Außer dem bereits beschriebenen bestehen im Beispiel der F i g. 2 noch folgende Verbindungen:In addition to what has already been described, there are also in the example the F i g. 2 the following connections:

Ein vom Zeitglied A betätigter Schalter«., 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.A switch actuated by the timer A connects, in its working position via a contact 24, the line 3 to the connection between the winding end 13 'of the solenoid valve V and the resistor 14 as well as to an ignition device 20, which on the other hand, like the resistor 14, is connected to the line 6 are connected.

Der (^feuerungsautomat nach dem Schema der F i g. 1 arbeitet wie folgt: Über den nicht gezeichneten Thermostaten wird die Klemme 1 an Spannung gelegt, die damit zwischen den beiden Leitungen 3 und 6 anliegt. P · Brennermotor 23 erhält Spannung, ebenso üb. Jen Schaltkontakt r, die Zündeinrichtung 20. Das als Arbeitsglied verwendete Relais/? ist mit seinen Wicklungen 12 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 Flammenüberwachungseinrichtung? keine Flamme meldet, ist der als Halbleiterschalter 9 verwendete Triac (Drciclektroden-Halbleiterschalter) so ausgesteuert, daß er die von der Diode 10 durchgelassene Halbwelle ebenfalls durchläßt und die andere Halbwolle sperrt. Es fließt daher ein Halbwellenstrom durch das Zeitglied A, der dessen thermischen Teil so weit aufheizt, daß der Schalter«., umschaltet und die Leitung3 mit den Kontakten 17" und 18 verbindet. Damit ist die Aufzugsbedingung für das Relais R erreicht.The (^ automatic firing device according to the scheme of FIG. 1 works as follows: Terminal 1 is connected to voltage via the thermostat (not shown), which is thus applied between the two lines 3 and 6 Jen switching contact r, the ignition device 20. The relay /? The voltage connected and tapped at lines 3 and 6 via resistors 15 and 14 cancel each other out and therefore the relay does not open. Provided that the flame monitoring device does not report a flame, the triac used as semiconductor switch 9 is controlled in such a way that that it also lets through the half-wave passed by the diode 10 and blocks the other half-wool lenstrom through the timer A, which heats its thermal part so far that the switch «. This means that the elevator condition for relay R has been reached.

Durch die Wicklungen 12 und 13 fließt jetzt je ein Halbwellenstrom 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 Verbindungspunk! 11 und beide gemeinsam über den in dieser Richtung leitenden Halbleiterschalter 9 zur Leitung 6. Das Reteis 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 Flammenüberwachungssinrichiung? steuert den Halbleiterschalter 9 so aus, daß jetzt die von der Diode 10 durchgelassene Halbwelle gesperrt und die andere Halbwelfe durchgelassen wird. Dadurch fließt durch das Zeitglied A kein Strom mehr, während derA half-wave current flows through the windings 12 and 13 in such a direction that their magnetic fluxes add up in the relay R , because both currents flow 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 switch 9, which is conductive in this direction, to the line 6. The Reteis R opens and releases the fuel via its switching contact r and the fuel valve 22. The ignition device 20 remains on voltage via the switching arm 16. The fuel ignites and the flame monitor? controls the semiconductor switch 9 so that now the half-wave allowed through by the diode 10 is blocked and the other half-wave is allowed through. As a result, no more current flows through the timer A during the

ίο Halbwellenstrom durch die beiden Wicklungen 12 und 13, wie zuvor beschrieben, allerdings jetzt mit umgekehrtem Vorzeichen, bestehenbleibt und das Relais R in erregtem Zustand hält. Das Zeitglied A kühlt sich ab, und der Schaltarm 16 des Schalters a., ίο Half-wave current through the two windings 12 and 13, as previously described, but now with the opposite sign, remains and the relay R keeps in the excited state. The timer A cools down, and the switching arm 16 of the switch a.,

•■5 öffnet wieder. Damit wird die Zündeinrichtung 20 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 A, die Wicklung 13 und den Widerstand 14 zur Leitung 6. Dieser letztgenannte Strom ist klein genug, um das Zeitglied A nicht mehr ansprechen zu lassen.• ■ 5 opens again. The ignition device 20 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, the winding 13 and the resistor 14 to the line 6. 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 a₍ 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 continues to heat up until the safety switch a ₍ responds after a safety time has elapsed and the entire system is de-energized.

Der Gasfeuerungsautomat nach dem Schema der Fig. 2 arbeitet sinngemäß gleich wie der Ölfeuerungsautomat nach der Fig. 1. Als Arbeitsglied wird ein Magnetventil V verwendet, das ebenfalls zwei Wicklungen aufweist und sinngemäß gleichen Öffnungs- und Schließbedingungen wie die Aufzugsund Abfallbedingungen des Relais R im Beispiel der Fig. 1 gehorchen muß. Der Schaltkontakt r, entfällt, und es wird nur noch vom Schalter a₃ eine Zündeinrichtung 20 geschaltet. Die Impedanz der Zündeinrichtung 20 kann bei entsprechender Dimensionierung auch die Funktion des Widerstandes 14 übernehmen, so daß dieser weggelassen werden kann.The automatic gas burner control according to the scheme of Fig. 2 works in the same way as the automatic oil burner according to Fig. 1. A solenoid valve V is used as the working element, which also has two windings and similarly the same opening and closing conditions as the elevator and release conditions of the relay R in the example the Fig. 1 must obey. The switching contact r is omitted, and an ignition device 20 _{is only switched by switch a 3.} With appropriate dimensioning, the impedance of the ignition device 20 can also take over the function of the resistor 14, so that it 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 Prozcßablauf entweder das erregte Arbeitsglicd 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 Überprüfung dadurch ausgesetzt ist, daß bei jedem Prozeßzustand immer eine Halbwelle der angelegten Wechselspannung gesperrt und die andere Halbwelle durchgesteuert wird. Jeder andere Zustand des Halbleiterschalters führt 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.The circuit arrangement described makes it possible to influence the voltage potential at connection point 11 by means of the semiconductor switch 9 at any point in time of operation so that in the event of a fault in the process sequence either the excited work member R or V prevents further fuel supply, or the timer A prevents a malfunction caused. This ensures that no dangerous operating states can arise during the operating phase either in the event of a short circuit or an interruption of any component or connection. This also applies in particular to the semiconductor switch 9, which is subjected to constant checking in that, in each process state, one half-cycle of the alternating voltage applied is always blocked and the other half-cycle is activated. Any other state of the semiconductor switch leads to a blocking of the process, in the examples shown to the blocking of the fuel supply. In addition, any two points in the circuit may be connected to one another without dangerous operating conditions arising. In the worst case, this will trigger a fuse.

Hieczu 1 Blatt ZeichnungenAlso 1 sheet of drawings

Claims

Beside the defect occurring in the system, which simulates a flame patent claims, however, is not recorded and only claims claims. ^ turning off the thermostat and a

1. Intrinsically safe, alternating current-fed new start attempts appear.
Process monitoring device, consisting of 5 The invention cherishes d, c object to be a timing element, emem working element with two simple devices. which also wah-windings and one of a process of _ren-over- d operation occurring defects in the Process. Monitoring element-controlled semiconductor, characterized in that the monitoring element or its semiconductor switch is characterized in that the two windings lead to an immediate shutdown of the fuel supply (12, 13) of the working element (R; V) at least io.

have approximately the same number of turns. According to the invention, this object is thereby achieved

and an end de! a winding with which the two windings of the working end of the other winding are connected to at least approximately the same number of turns, so that the magnetic effects of the two windings and one end of one winding with the two windings when current passes through according to 15 end of the other winding in the same direction connected to the two free winding ends (12 ', which is, so that the magnetic effects of the 13') connected voltage mutually lift both windings with current passage due to a lift that further the interconnected to the two free winding ends connected-winding ends mutually cancel in a connection point (11) nen voltage, that furthermore the winding ends connected to each other with one connection of the timing element (A) and ao in one of the connection point controlled by the process monitoring element (7) nut each one Connection of the Ze.terten, designed as a triac semiconductor switch member and that are connected to the process monitoring element (9) and that the current path containing the semiconductor-controlled switch (9), which is designed as a Tnac, is connected in parallel, and that the semiconductor switch has a winding (13) of the working element ( R; V) * ₅ containing current path is parallel to one winding and the timing element (A) is connected to a diode (10) of the working element and the timing element is connected in series with one and this series connection diode is connected in series, this series being parallel to the other winding (12) of the working circuit is parallel to the second winding of the working element (K; V). limb lies.

2. Device according to claim 1, characterized in 3 »Details emerge from the following indicates that the working element is an electrical description of two exemplary embodiments and a magnetic relay (R) . Hand drawing. It shows

3 device according to claim 1, characterized in Fig. 1 a. Circuit diagram for an oil-fired vehicle indicates that the working element is a magnet
valve (V) is. 35 l ^r i g- 2 a circuit diagram for a gas-fired vehicle

4. Device according to claim 1, characterized in that it is maten.

indicates that the timing element (A) at least as far as the examples according to FIGS. 1 and 2 contain a thermally operated switch. have the same characteristics, their parts in

the figures have the same reference numerals and 40 jointly described below:

A terminal 1 is for the connection of a phase conductor and a terminal 2 for the neutral conductor