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Flammenfühler mit zwei lichtelektrischen Empfängern Die Erfindung
betrifft einen Flammenfühler mit zwei lichtelektrischen Empfängern für einen Flammenwächter
zur Überwachung einer Gas-, Öl- oder Kohle-Flamme.
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Unter einom Flammenwächter versteht man ein Gerät, welches das Vorhandensein
oder das Ausbleiben bezw. Abreißen einer Flamme meldet. min Flammenwächter besteht
im allgemeinen aus einem Flammenfühler, ggfl. mit Verstärker, und einem Schaltgerät.
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Ein Flammenfühler ist - abhängig von der zu überwachenden Ramme -
entweder mit einem lichtelektrischen Empfänger oder mit einem Ionisationsstab bestückt.
Als lichtelektrische Empfänger bekannt sind licht empfindliche Zellen, Widerstände,
Dioden und 01ransistoren. Es ist auch bekannt, einem Flammenwächter ein solches
Schaltgerät zuzuordnen, daß sein Flammenfühler wahlweise mit einem Ionisationsstab
oder einer UV-Fotozelle betrieben werden kann (vgl. DT-AS 1 526 211). Schließlich
ist es bekannt, aus Sicherheitsgründen zwei völlig voneinander getrennte tiberwachungswege
mit identischem Aufbau, insbesondere mit identischen UV-Fotozellen, zu verwenden
(vgl. DURAG-UV-Flammenwächter D-UV 101).
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Bei neuen Kraftwerken ist häufig vorgesehen, daß ein Brennstoffwechsel
zwischen Gas/Öl, Öl/Kohle und in Sonderfällen sogar zwischen Gas/Öl/Kohle vorgenommen
werden kann. Die Flammen der Kesselfeuerungen derartiger, mit unterschiedlichen
Brennsto@fen betriebenen Kraftwerke werden bisher ausschließlich mit Flammenfühlern
überwacht, die mit UV-Fotozellen bestückt sind, Die Strahlung derartiger Flammen
im UV-Bereich ist aber sehr unterschiedlich, Es können Betriebszustände eintreten,
bei denen di@ UV-Strahlung nicht mehr zum Ansprechen der UV-Fotozellen ausreicht.
Hinzu kommt folgendes: Untersuchungen an Feuerungen haben ergeben, daß die Möglichkeit
besteht, bei einem Betrieb der Kesselfeuerung mit Luftüberschuß oder bei besonderen
Brennereinstellungen wirtschaftlich zu arbeiten. Der Betrieb mit Luftüberschuß oder
die besonderen Brennereinstellungen haben aber zur Folge, daß sich zwischen dem
Flammenfühler und der zu überwachenden Flamme @chlieren, Kondensat@nebel oder @auchschwaden
bilden können, die als UV-Absorptionsfilter wirken.
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Die Erfindung verfolgt den Zweck, die vorstehend genannten probleme
zu lösen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen 'lammenfühler zu schaffen, der die
Überwachung von Flammen bei wechselnden Kesselfeuerungen und bei unterschiedlichen
Brennereinstellungen sicher ermöglicht. Bei einem Flammenfühler der eingangs genannten
Art wird diese Aufgabe gemaß der Erfindung ddurch gelöst, daß der eine lichtelelctrische
Empfänger als UV-empfindiches Element, der andere lichtelektrische Empfänger als
I@-empfindliches Element ausgebildet ist, und daß beide lichtempfindlichen Elemente
Bestandteile von eigensicheren Überwachungsschaltungen sind. Der Erfindung liegt
folgende Erkenntnis zugrunde: So lange in einem Brennerraum eine @lamme vorhanden
ist, deren Intensität so groß ist, daß eine Abschaltung des Brenners nicht notwendig
ist, vielmehr eine Störung des ietriebsablaufs bedeuten würde, sendet diese Flamme
zumindest entweder einen W-Anteil oder einen IR-Anteil solcher Intensität aus, daß
das UV-empfindliche Element oder das IR-empfindliche Element anspricht.
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Das UV-empfindliche Element und das IR-empfindliche Element können
Bestandteil je eines Kanals sein9 von denen der eine die UV-Strahlung, der andere
die IR-Strshlung erfaßt; überdies können das UV-empfimdliche Element und das IR-empfindliche
Element in getrennten Gehäusen untergebracht sein. Besonders vorteilhaft ist es
aber, wenn in Ausgestaltung der Erfindung einmal das UV-empfindliche Element und
das IR-empfindliche Element in demselben Gehäuse untergebracht sind und wenn zum
anderen das UV-empfindliche Element und das IR-empfindliche Element Bestandteil
derselben Schaltung und einzeln mit dem Schaltgerät verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung
sind das W-empSindliche Element und das IR-Element zu einer Baueinheit kombiniert.
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Die Wirkujngsweise des Flammenfühlers nach der Erfindung wird erhöht,
wenn das Gehäuse mit einem optischen Bandfilter versehen ist, hinter dessen UV-Filterteil
das UV-empfindliche Element und hinter dessen IR-Pilterteil das IR-empfindliche
Element vorgesehen sind. IR-empfindliche Elemente haben ihren maximalen Empfindlichkeitsbereich
nämlich bei großen Welleniängen, UV-empfindliche Elemente ihren maximalen Empfindlichkeitsbereich
bei kleinen Wellenlängen. Aus dem Gesamtbereich des lichtelektrischen Spektrums,
der etwa von 170 bis 1200 nm reicht, wird bei dieser Ausgestaltung sowohl für das
IR-empfindliche Element äls auch für das UV-empfindliche Element derjenige Teil
herausgefiltert, auf den das jeweilige Element optimal anspricht.
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Die Überwachung der Eigensicherheit sowohl des Uv-Kanals als auch
des IR-Eanals ist auf zwei Arten möglich, nämlich einmal durch Redundanz - Doppelkanaligkeit
- der Kanäle; zum anderen durch elektronische Uberwachungsschaltungen. In weiterer
Ausgestaltung der BrSindung sind daher zwei IR-empfindliche Elemente und/oder zwei
UV-empfindliche Elemente parallel
zueinander angeordnet; und/oder
im Schaltgerät eine elektronische Überwachungsschaltung für das UV-empfindliche
Element und/oder eine elektrische tberwa¢hungsschaltung für das IR-empfindliche
Element vorgesehen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden nachfolgend im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltung
für einen Flammenfühler mit einem IR-Widerstand und mit zwei UV-Zellen; Fig. 2 ein
Gehäuse für einen Flammenfühler, das zumindest den IR-Widerstand und die UV-Zellen
der in Fig. 1 dargestellten Schaltung aufnimmt; Fig. 3 eine elektronische Überwachungsschaltung
für das IR-empfindliche Element; Fig. 4 eine elektronische Überwachungsschaltung
für das UV-empfindliche Element.
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Der als Ausführungsbeispiel gewählte Flammenwächter weist im Flammenfühler
als eines der die Blamme überwachenden Elemente einen IR-Widerstand 11 auf. Der
IR-Eanal kann statt mit dem IR-Widerstand 11 mit einer IR-Diode oder einem IR-Transistor
als strahlungsempfindlichen Element ausgerüstet sein. Der IR-Widerstand 11 liegt
an zwei Klemmen 2 und 8 einer Steccverbindung.
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Einerseits mit einer Klemme 4 über Je einen Widerstand 12, andererseits
mit einer Klemme 1 der Steckverbindung verbunden sind zwei UV-Zellen 13, die je
einen gleich aufgebauten Verstärker-Kreis aufweisen, Die Uv-Kanäle können statt
der Uv-Zellen 13 UV- oder blauempfindliche Widerstände, Dioden oder Transistoren
aufweisen. Jeder Verstärkerkreis besteht aus einem an der Verbindung zwischen Uv-Zelle
13 und Widerstand 12 angreifenden RC-Glied 14, das andererseits sowohl mit der
Gitterelektrode
eines gesteuerten Halbleisters 15 als auch mit einem weiteren Widerstand 16 verbunden
ist. Die Anode des einen gesteuerten Halbleitergleichrichters 15 ist mit einer Klemme
5, die des anderen mit einer Klemme 6 der Steckverbindung verbunden. Die entgegengesetzten
Anschlüsse der Widerstände 16 sind miteinander, mit der Kathode des gesteuerten
Halbleitergleichrichters 15 und mit einer Klemme 3 der Steckverbindung verbundenX
Die Steckverbindung weist noch einen voreilenden Schutzkontakt 7 auf.
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An die Steckverbindung angeschlossen ist eine Verbindungsleitung 21,
die die Verbindung des Flammenfühlers zu dem Steuergerät des Flammenwächters herstellt.
Es ist möglich, einen Teil der vorstehend erwähnten Schaltelemente - abgesehen von
dem IR-Widerstand 11 und den UV-Zellen 13 - im Steuergerät unterzubringen, um sie
nicht der im Brennerraum herrschenden Temperatur auszusetzen. Andererseits darf
die Verbindungsleitung 21 nur niedrige Spannungen führen Im Ausführungsbeispiel
sind zwei ZV-Zellen 13 vorgesehen.
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Die Überwachung der Eigensicherheit der Schaltung findet durch Redundanz
statt. Es ist möglich, nur eine Uv-Zelle 13 zu verwenden. In diesem Fall enthält
das Steuergerät die Uberwa chungssehaltung. Ein Ausführungsbeispiel für eine -solche
Überwachungsschaltung ist in Fig. 4 dargestellt. Im Ausführungsbeispiel ist nur
ein IR-Widerstand 11 vorgesehen. Das Steuergerät enthält für diesen IR-Widerstand
11 eine Überwachungsschaltung für seine Eigensicherheit. Ein Ausführungsbeispiel
für diese Überwachungsschaltung in Form eines Wechselspannungsverstärkers ist in
Fig. 3 dargestellt.-Es ist möglich, zwei IR-Widerstände mit Verstärkern parallel
zu betreiben und so durch Redundanz- die Eigenüberwachung durchzuführen.
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Zumindest der IR-Widerstand 11 und die UV-Zellen 13 sind in einem
Gehäuse 22 untergebracht, aus dem die Verbindungsleitung 21 herausgef-ührt. Das
Gehäuse 22 ist mit einer Befestigung 23 für eine Brennerraumwand sowie einem Fenster
24
verse@en, hinter dem der IR-Widerstand 11 und die UV-Zellen 13
angebracht sind. Das Fenster 24 kann ein optisciles Bandfilter aufweisen. Der IR-Widerstand
11 ist darin hinter dem IR-Bereich, die UV-Zellen 13 sind dann hinter dem UV-Bereich
des optischen Bandfilters angeordnet.
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Mit hilfe der erfindung ist es möglich, flammen in Brennerräumen zu
überwachen, die mit unterschiedlichen, wechselnden Brennstoffen betrieben sind.