DE2425320A1

DE2425320A1 - Gasbrenner-sicherheitssteuereinrichtung

Info

Publication number: DE2425320A1
Application number: DE19742425320
Authority: DE
Inventors: Leslie Malcolm Teasdale
Original assignee: Potterton International Ltd
Current assignee: Potterton International Ltd
Priority date: 1973-05-25
Filing date: 1974-05-24
Publication date: 1974-12-12
Also published as: FR2230937B3; FR2230937A1

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL.-ING. GROENING D'IPL.-CHEM. DR. DEUFEL DIPL.-CHEM. DR. SCHÖN DIPL.-PHYS. HERTEL

PATENTANWÄLTE

μ·· ν. _Λ 24. MAI t974

München, den

P 2241

POTTERTON INTERNATIONAL LIMITED 20/30 Buckhold Road, London SW18 England

Gasbrenner-Sicherheitssteuereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitssteuereinrichtung für mit Gas gezündete Heizeinrichtungen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Einrichtungen, die einen verhältnismäßig hohen Gasströmungswiderstand aufweisen, bei welchen somit beispielsweise die Betätigung eines Gasbrenners die Verwendung eines entsprechend angetriebenen Lüfters erfordert, um Luft in die Vorrichtung hinein und Verbrennungsprodukte aus derVorrichtung herauszuführen.

Derartige Heiζeinrichtungen gewinnen für Haushaltszwecke zu- · nehmend an Bedeutung, weil es möglich ist, einen verhältnismäßig hohen thermischen Wirkungsgrad aus einer verhältnismäßig leichten Einrichtung zu erzielen, die nur einen geringen Raumbedarf aufweist. Beispielsweise kann ein raumisolierter Heißwasserboiler mit einer Leistung von etwa 12 600 kcal, welcher

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Dr. Müller-Bord Dlpl.-Ing. Groaning · Dr. Deufel · Dr. Schön ■ DIpl.-Phy*. Hart·!

33 Braunschweig, Am Bürgerpark 8 8 München 22, Robert-Koch-StraSe 1

Telefon (0531) 7 38 87 Telefon (089) 29 36 45, Telex 5-22 050 mbpat, Kabel: Muebopat MGncfwn Bank: Zentralkasse Bayer. Volksbanken München, Kto.-Nr. 9622 - Postscheck: München 95495-802

den Heißwasser/Zentralheizungs-Erfordernissen einer durchschnittlichen Privatwohnung entspricht,, an der Wand in einer Kühe oder in einem Badezimmer angebracht werden.

Bei einer solchen Anordnung müssen Sicherheitseinrichtungen vorgesehen sein, um den Betrieb des Gasbrenners bei einer Störung in der Weise zu verhindern, daß eine Sicherheit gegen eine Gasexplosion oder gegen anderweitige Gefahren gewährleistet ist. ·

Es ist bekannt, Luftströmungs- oder Luftdruck-Fühler vorzusehen, um den Betrieb des Gasbrenners nur dann zuzulassen, wenn eine ausreichende Strömung des Verbrennungsgases in der Verbrennungskammer vorhanden ist. Im Betrieb kann ein Ausfallen oder eine Störung des Lüfterantriebsmotors die erforderliche Luftströmung oder den entsprechenden Druckunterschied verhindern, und dadurch wird der Betrieb des Gasbrenners blockiert. Es ergeben sich jedoch praktische Schwierigkeiten, wenn derartige Sicherheitseinrichtungen zuverlässig arbeiten sollen. Sie müssen beispielsweise eine verhältnismäßig geringe Druckdifferenz ermitteln (beispielsweise in der Größenordnung von etwa 1 cm Wassersäule), und zwar mit äußerster Zuverlässigkeit, wobei eine Einrichtung mit solcher Betriebssicherheit jedoch nur für einen Preis erhältlich ist, der im allgemeinen für Haushaltszwecke als zu hoch angesehen wird. Bei einer bekannten Einrichtung eines Luftströmungssensors wird ein Mikroschalter verwendet, der mit einem Magnetgasventil in **eihe geschaltet ist und einen Schaltarm oder einen Schaltkontakt aufweist, mit welchem eine entsprechende Fahne verbunden ist, die derart ausgebildet ist, daß sie durch den vom Lüfter erzeugten Luftstrom beaufschlagt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei besonders einfachem Aufbau und besonders preiswerter Konstruktion zugleich eine außerordentlich hohe Betriebssicherheit aufweist.

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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß eine Verriegelungss-chalteinrichtung vorgesehen ist, welche derart ausgebildet ist, daß durch sie die Gasversorgung für den Brenner abschaltbar ist, daß weiterhin eine flammenempfindliche Einrichtung vorhanden ist, welche derart ausgebildet ist, daß sie das Vorhandensein einer Flamme am Gasbrenner feststellen kann und weiterhin derart angeordnet ist, daß sie die Verriegelungsschalteinrichtung betätigt, wenn während einer vorgegebenen Zeitperiode nach der Meldung eines Wär mebedarfs an dem Brenner keine Flamme vorhanden

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gasversorgung für den Brenner durch ein elektromagnetisches Gasventil steuerbar ist und daß die Verriegelungsechalteinrichtung dazu dient, die Stromzufuhr zu der Ventileinrichtung zu unterbrechen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Verriegelungsschalteinrichtung eine elektrische Widerstandsheizeinrichtung aufweist, welche derart ausgebildet ist, daß sie bei entsprechender Speisung eine Verriegelung bewirkt, wenn sie während der gesamten vorgegebenen Zeitperiode gespeist war.

Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß die flammenempfindliche Einrichtung dazu dient, die Speisung der Widerstandsheizeinrichtung zu verhindern, wenn an dem Gasbrenner eine Flamme vorhanden ist.

Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß die flammenempfindliche Einrichtung einen thermisch betätigbaren elektrischen Schalter aufweist, welcher derart ausgebildet ist, daß er die Wiaerstandsheizeinrichtung sperrt, wenn er sich im heißen Zustand befindet, und ein Relais speist, wenn er sich im kalten Zustand befindet, wobei dieses Relais mit einer Selbsthalteschaltung ausgestattet ist und die Schaltkontakte derart an-

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geordnet sind, daß eine Stromversorgung auf das elektromagnetische Gasventil und eine Gaszündeinrichtung schaltbar ist.

Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Zeitverzögerungseinrichtung dazu dient, um den Betrieb, des Relais in Reaktion auf eine entsprechende Stromzuführung zu verzögern. Zweckmäßigerweise ist dabei vorgesehen, daß ein in Reihe geschalteter Thermistor vorhanden ist, der eine negative Temperatur/Widers tands-Charakteris tik aufweist.

Schließlich ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß eine Zündgasdüse vorhanden ist, um den Gasbrenner zu zünden und daß weiterhin ein wärmeempfindliches Gasventil vorgesehen ist, welches durch einen Fühler steuerbar ist, der in Wärmekontakt in bezug auf die Zünddüse angeordnet ist, und zwar stromabwärts von dem elektromagnetischen Gasventil, um die Strömung des Gases zum Gasbrenner zu überwachen.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 die Anordnung im ausgeschalteten Zustand und Fig. 2 die Anordnung im Betriebszustand.

Das Ausführungsbeispiel ist für einen gasbeheizten Heißwasserboiler für den Haushaltsbedarf verwendbar, dessen genaue Konstruktion im Hinblick auf die Erfindung nicht kritisch ist. Ein Gaszuführungsrohr 1 dient dazu, einen mit Luft arbeitenden Brenner zu versorgen, der in seiner Gesamtheit durch das Bezugszeichen 2 gekennzeichnet ist, und zwar über ein elektromagnetisches Gasventil 3 und ein thermisch betätigbares Gasventil 4-. Eine Zündgasdüse 5 ist auf den Auslaß des Hauptbrenners gerichtet und ist mit einer Gasversorgung über ein Rohr 6 verbunden, welches sich zwischen den Gasventilen 3 und 4· in die Gasleitung 1 verzweigt. Ein Wärmefühler 7» der ein ausdehnbares Fluid enthält, und zwar in einem geschlossenen Kreis mit einem Balg 8, dient dazu, das Vorhandensein einer Flamme an der Zünddüse 5 zu ermitteln und danach das Gasventil 4- zu öffnen. In umgekehrter Weise ist der Balg 8 derart angeordnet, daß er sich beim Abkühlen des Fühlers 5 zusammenzieht, so daß dadurch das Gasventil 4- geschlossen wird.

Die Zündung der Zünddüse 5 erfolgt mittels einer Elektrode 9» die an einen Ho chspanmmgs-Funkengenerator 10 angeschlossen ist, der durch eine unten näher beschriebene Schaltung mit dem ETetz verbunden ist.

Stromabwärts von den Verbrennungsprodukten, die vom Hauptbrenner herrühren, ist eine flammenempfindliche Einrichtung 11 angeordnet, welche derart ausgebildet ist, daß sie einen einpoligen Umschalter 12 betätigt, dessen alternative Ausgangskontakte mit H und mit G bezeichnet sind«

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Ein elektrischer Thermostat 13 ist in einer Tasche innerhalb des Wärmetauschers des Boilers angeordnet, um den Betrieb des Brenners zu steuern, derart, daß eine im wesentlichen konstante Heißwasserströmungstemperatur in Abhängigkeit von Schwankungen der Wärmebelastung eingehalten ist. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß der Thermostat 13 direkt mit der spannungsführenden Seite einer Netzstromversorgung L verbunden ist und dazu dient, das gesamte Steuersystem des Boilers elektrisch zu isolieren, wenn die Wärmeanforderung erfüllt ist.

Die geschaltete Seite des Thermostaten 13 speist durch eine direkte Einrichtung einen elektrisch antreibbaren Lüfter 14·, welcher dazu dient, dem Brenner Verbrennungsluft zuzuführen, und weiterhin die Steuerung und die anderen elektrischen Bauteile über einen Verriegelungsschalter 15· Der Verriegelungsschalter, der einen wesentlichen Bestandteil der Erfindung darstellt, dient dazu, die Funktion des Boilers unter Bedingungen zu verhindern, bei welchen ein Fehlverhalten in der Einrichtung oder in bestimmten Bauteilen auftritt, wobei der Boiler solange blockiert ist, bis von Hand eingegriffen wird. Verschiedene Beispiele für mögliche Fehler sind unten näher erläutert. Der Verriegelungsschalter weist ein Paar von elektrischen Kontakten auf, die in eine offene Stellung vorgespannt sind, die jedoch in einer geschlossenen Stellung gehalten werden durch den Eingriff zwischen einer kegelstumpfförmigen Scheibe 17 und einem Verriegelungselement 18. Die Scheibe ist auf einem Ende eines axial gleitbaren Stabes 19 angebracht, der einen Rückstellknopf 20 zur manuellen Betätigung auf seinem anderen Ende aufweist. Eine Druckfeder 21, die an einem entsprechend festen Bauteil anliegt, dient dazu, die Scheiben-Stab-Anordnung nach rechts zu drücken. Das Verriegelungselement 18 ist auf dem freien Ende eines nach Art eines Kragarmes ausgebildeten Bimetallstreifens angebracht, an welchem in entsprechendem Wärmekontakt eine Widerstandsheizeinrichtung 23 angebracht ist. Im Betrieb, und zwar unter normalen Bedingungen, wird der elektrische Kreis über den

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Schalter durch die Kontakte 16 geschlossen, bei entsprechender Speisung der Widerstandsheizeinrichtung 23 jedoch verbiegt sich der Bimetallstreifen 22 nach einer vorgegebenen Zeitperiode derart, daß die Scheibe 17 aus der Verriegelung 18 freigegeben wird und die Kontakte 16 geöffnet werden.

Der elektrische Strom zu dem magnetischen Gasventil 3 und dem Funkengenerator 10 wird mittels eines doppelpoligen Umschaltrelais gesteuert, welches vier Paare von Kontakten 24, 25» 26 und 27 aufweist. Im ausgeschalteten Zustand sind die Paare der Kontakte 24 und 26 überbrückt, wenn jedoch die Relaisbetätigungsspule 28 erregt ist, sind die Paare 25 und 27 überbrückt (siehe ]fig.2). In Reihe mit der Spule 28 ist ein Thermistor 29 geschal-. tet, der einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist, um eine Zeitverzögerung von 3 bis 5 Sekunden vorzusehen, bis das Relais schließt. Der exakte Wert des Thermistors,der erforderlich ist, hängt von den elektrischen und den magnetischen Eigenschaften des Relais und von der Stärke der Vorspannungsfeder ab, die darin enthalten ist.

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß es drei mögliche alternatie Strompfade zu dem elektromagnetischen Gasventil 3 von den Kontakten 16 des Verriegelungsschalters gibt:

i) über den Kontakt C des Umschalters 12 und die Kontakte 24 des Relais 28. Diese Schaltung, die in der Fig.1 dargestellt ist, ermöglicht es, daß aie von der Netzspannung an das Gasventil 3 geführt ist.

Ii) über den Kontakt H- des Umschalters 12 und ein Spannungsabfallelement 30· Der ohmsche Widerstand dieses letztgenannten Elementes ist derart bemessen, daß das Gasventil bei einer ver-■ minderten Spannung offengehalten wird, nachdem es zuvor bei der vollen Netzspannung (siehe Fig.2) geöffnet hat. Es sei bemerkt, daß die verminderte Spannung nicht dazu in der Lage ist, das Ventil zu öffnen.

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iii) über den Bimetallstreifen 18, die Widerstandsheizeinrichtung 23 und das obengenannt^ Spannungsabfallelement 30· (Dies ist in der praktischen Ausführungsform eine Kombination der Anordnungen gemäß Fig. 1 und 2).

Wenn durch Schließen des Arbeitsthermostaten 13 ein Heizbedarf gemeldet wird, so werden von der Stromversorgung Ii ein Lüfterantriebsmotor 14, das elektromagnetische Gasventil 3 und nach einer Verzögerung von einigen Sekunden die Relaisspule 28 gespeist. Dies hat zur Wirkung, daß das Gasventil geöffnet wird und weiterhin offengehalten wird, um eine Gaszuführung für die Zündgasdüse 5 zu ermöglichen. Durch eine Betätigung der Relaisspule 28 wird (über die Kontakte 25) die Zündeinrichtung 10 gespeist, um an der Elektrode 9 einen Zündfunken zu erzeugen und um weiterhin über die Kontakte 2? einen Haltekreis für die Spule 28 aufzubauen.

Der Aufbau einer Flamme an der Zünddüse 5 heizt den Fühler 7» der seinerseits den Balg 8 dazu bringt, das Gasventil 4- zu öffnen, so daß dadurch dem Hauptbrenner 2 Gas zugeführt wird.

Es ist ersichtlich, daß die Stromversorgung für das Magnetgasventil über die Schaltung (iii) erfolgt, wie es oben bereits ausgeführt wurde, und außer, wenn an der flammenempfindlichen Einrichtung 11 das Vorhandensein einer Flamme festgestellt wird (um den Schalter 12 zu betätigen), bevor eine vorgegebene Zeitperiode verstrichen ist, entriegelt die Widerstandsheizeinrichtung die Verriegelungseinrichtung. Bei ordnungsgemäßem Betrieb des Lüfters wird die flammenempfindliche Einrichtung 11 aufgeheizt und schaltet auf den Kontakt 12 in die Stellung H um, so daß dadurch die Widerstandsheiζeinrichtung 23 kurzgeschlossen und auf diese Weise abgeschaltet wird.

Wenn der Wärmebedarf gedeckt ist, öffnet der Arbeitethermostat 13> und die Stromversorgung wird von der Einrichtung getrennt. Schließlich kühlt sich die flammenempfindliche Einrichtung 11 ab und führt den Schaltarm 12 in die Stellung C zurück (d.h.

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Es sei darauf hingewiesen, daß ein erneutes Einschalten des elektromagnetischen Gasventils nicht erfolgen kann, bis der Schaltarm 12 in die Stellung O zurückkehrt, so daß dadurch der oben beschriebene Zündvorgang erneut in Lauf gesetzt wird.

Nachfolgend werden einige Beispiele für mögliche Störungen aufgezählt: ·

I. Wenn der elektrisch betriebene Lüfter nicht anläuft oder die erforderliche Luftströmung nicht erzeugt (beispielsweise kann sich der Lüfterflügel auf der Motorwelle gelockert haben), kommt die Flamme aus Sauerstoffmangel zum Erlöschen, der Schalter 12 wird nicht in die Stellung C gebracht und die Widerstandsheizeinrichtung 23 bewirkt eine Verriegelung.

II. Wenn die Zündeinrichtung 10 die Zünddüse 5 nicht zum Zünden bringt, bleibt der Schalter 12 in der Stellung C, und demgemäß bewirkt die Widerstandsheizeinrichtung 23 eine Verriegelung.

M. Wenn die Fühlereinrichtung 7 auf das Vorhandensein einer Flamme an der Zünddüse 5 nicht anspricht (z.B. kann der Balg 8 undicht geworden sein), so öffnet das Gasventil für den Hauptbrenner nicht. Demgemäß wird von 11 keine Flamme festgestellt und es erfolgt eine Verriegelung wie im Fall I und II.

Es ist somit ersichtlich, daß durch die .oben beschriebene Sicherheitseinrichtung ein außerordentlich hohes Maß an Sicherheit geboten wird, wobei die elektrische Energieversorgung beim Auftreten einer Gefahr aufgrund einer Störung verriegelt ist.

- Patentansprüche -

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Claims

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Pat entans ρ r ü. c he

M.J Sicherheits-Steuervorrichtung für eine gasbeheizte Einrichtung, bei welcher eine durch einen Lüfter unterstützte Luftströmung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Verriegelungsschalteinrichtung vorgesehen ist, welche derart ausgebildet ist, daß durch sie die Gasversorgung für den Brenner abschaltbar ist, daß weiterhin eine flammenempfindliche Einrichtung vorhanden ist, welche derart ausgebildet ist, daß sie das Vorhandensein einer Flamme am Gasbrenner feststellen kann und weiterhin derart angeordnet ist, daß sie die Verriegelungsschalteinrichtung betätigt, wenn während einer vorgegebenen Zeitperiode nach der Meldung eines Wärmebedarfs an dem Brenner keine Flamme vorhanden ist.

2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasversorgung für den Brenner durch ein elektromagnetisches Gasventil steuerbar ist und. daß die Verriegelungsschalteinrichtung dazu dient, die Stromzufuhr zu der Ventileinrichtung zu unterbrechen.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündgasdüse vorgesehen ist, welche dazu dient, den Gasbrenner zu zünden, daß weiterhin ein wärmeempfindliches. Gasventil vorhanden ist, welches durch einen . Fühler steuerbar ist, der in Wämnekontakt mit der Zünddüse steht, und zwar stronä)wärts von dem elektromagnetischen Gasventil, um die Gasströmung zum Brenner zu überwachen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Verriegelungsschalteinrichtung eine elektrische Widerstandsheizeinrichtung aufweist, welche derart ausgebildet ist, daß sie bei entsprechender Speisung eine Verriegelung bewirkt, wenn sie während der gesamten vorgegebenen Zeitperiode gespeist war.

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5· Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die flammenempfindliche Einrichtung dazu dient, die Speisung der Widerstandsheizeinrichtung zu verhindern, wenn an dem Gasbrenner eine Flamme vorhanden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die flammenempfindliche Einrichtung einen thermisch betätigbaren elektrischen Schalter aufweist, welcher· derart ausgebildet ist, daß er die Widerstandsheizeinrichtung sperrt, wenn er sich im heißen Zustand befindet, und ein Relais speist, wenn er sich im kalten Zustand befindet, wobei dieses Relais mit einer Selbsthalteschaltung ausgestattet ist und die Schaltkontakte derart angeordnet sind, daß eine Stromversorgung auf das elektromagnetische Gasventil und eine Gaszündeinrichtung schaltbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zextverzogerungseinrichtung dazu dient, um den Betrieb des Relais in Reaktion auf eine entsprechende Stromzuführung zu verzögern.

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kl

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