DE2425545C3 - Schaltungsanordnung für Feuerungsautomaten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Feuerungsautomaten für flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit Maßnahmen zur Gewährleistung einer VorspUlung und des Einhaltens der Sicherheitszeit — auch nach einer Änderung der Kesselthermostat-Einstellung, nach Netzausfall oder einer kurzfristigen Spannungsunterbrechung — mit einem Flammenüberwachungsrelais, einem der Brennstofffreigabe dienenden Arbeitsrelais und einem als Mehrstufenschalter ausgebildeten thermischen Zeitglied, von dem ein Schaltkontakt die Vorspülzeit bestimmt

Für die Steuerung größerer Feuerungsanlagen sind bisher zur Hauptsache motorisch angetriebene Programmgeber zusammen mit Relais verwendet worden. In solchen Feuerungsautomaten kann die Forderung nach Abbruch eine; Inbetriebsetzungszyklus zufolge irgend einer Störung, zum Beispiel eines kurzfristigen Spannungsausfalls, leicht erfüllt werden, indem in solchen Fällen der Programmgeber wieder in seine Ausgangsstellung zurücklaufen muß, um erst von dort aus wieder eine vollständige Inbetriebsetzung starten zu können.

Demgegenüber bieten mit geringem Aufwand herstellbare Feuerungsautomaten mit beispielsweise ther- mischem Zeitglied die Gefahr in sich, daß, ausgehend von bestimmten Zuständen der Inbetriebsetzung, bei kurzen Spannungsunterbrechungen oder nach einer Änderung der Kesselthermostat-Einstellung eine Brennstofffreigabe ohne jegliche Vorspülung des

is Brennraumes erfolgen kann. Auch ist dabei eine künstliche Verlängerung der Sicherheitszeit möglich.

So ergibt sich bei einem Feuerungsautomaten nach der DE-OS 20 04 196 wegen einer kurzfristigen Spannungsunterbrechung während der Abkühlung des thermischen Zeitgliedes, das heißt solange der die Vorspülzeit beim Startvorgang bestimmende Schaltkontakt noch geschlossen ist, ein sofortiger Wiederstart ohne jegliche Vorlüftung. Auch kann auf diese Weise die Sicherhatszeit verlängert werden.

Dies ist bei einer anderen Anordnung (DE-OS

2013168) nicht der Fall; doch sind dort zwei voneinander unabhängige Zeitglieder vorhanden, was einen größeren Aufwand bedeutet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

bereits bestehende Schaltungsanordnung ohne die aus platzlichen Gründen unmögliche Verwendung eines zweiten Zeitgliedes so zu ergänzen, daß in jedem Fall ein Start ohne jegliche Vorspülung, sowie eine Verlängerung der Sicherheitszeit verhindert wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das thermische Zeitglied zwei Heizwicklungen aufweist, deren eine die Vorspülzeit und beide zusammen die Sicherheitszeit bestimmen, daß im Anzugsstromkreis des Arbeitsrelais parallel zu einem.

Arbeitskontakt des Arbeitsrelais ein Schaltelement angeordnet ist, über das in Reihe mit dem Arbeitskontakt des die Vorspülzeit bestimmenden Umschalters des thermischen Zeitgliedes der Anzugsstromkreis des Arbeitsrelais gebildet ist

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert: Die F i g. 1 bis 4 stellen je eine Schaltungsanordnung eines Feuerungsautomaten dar. Sie basieren alle auf einer gleichen, bewährten Grundschaltung, in welcher als Zeitglied ein thermischer Schalter mit zwei Heizwicklungen verwendet ist Die Grundschaltung wird durch die erfindungsgemäßen Ergänzungen erwei tert und diese sind in den Zeichnungen durch stärkeren

Druck hervorgehoben. Es wurden in allen Figuren für

gleiche Gegenstände die gleichen Bezugszeichen verwendet

Die an sich bekannte Grundschaltung wird nachfol-

gend anhand des Beispieles der F i g. 1 beschrieben: Als Spannungsanschlüsse dienen ein Phasenleiter 1 und ein Nulleiter 2. Der Phasenleiter 1 führt über einen Thermostaten 3 zu einem von einem Zeitglied TZ nach Ablauf der Sicherheitszeit geöffneten Kontakt 4 eines Sicherheitsschalters tz, und zu einer der weiteren Spannungszuführung dienenden Leitung 5. Ein Gebläsemotor 6 und ein Flammenwächter 7, dessen Ausgang ein Flammenrelais FR bildet, sind zwischen der Leitung 5

und dem Nulleiter 2 angeschlossen. Ein erster Ruheschaltkontakt fn des Flammenrelais FR bildet ausgehend von der Leitung 5, über eine Verbindung 8 zu einer ersten Heizwicklung TZ\ des Zeitgliedes TZ zum Nulleiter 2 einen weiteren Strompfad. Feiner ist an die Leitung 5 eine Zuleitung 9 zu einem Umschalter fr\ des Flammenrelais FR angeschlossen, dessen in der Ruhestellung geschlossener Kontakt 10 über eine Leitung 11 mit einer Zündeinrichtung 12 verbunden ist

Ein in der Arbeitsstellung geschlossener Kontakt 13 des Umschalters /h liegt über eine Zuleitung 14 eines Umschalters ar\ des Arbeitsrelais AR mit dessen Ruhekontakt 15 an der Verbindung 8 zwischen dem Ruheschaltkontakt frz und der Heizwicklung TZ\.

Vom Arbeitskontakt des Umschalters an geht eine Sammelleitung i6 zu einem Schaltarm 17 eines Umschalters tz\ des Zeitgliedes TZ, über dessen Ruhekontakt 18 zu einem Magnetventil MV_n und über einen Arbeitskontakt 19 des Umschalters tz\ zur Leitung 11 und zur Zündeinrichtung 12 Ein weiterer Arbeitsschaltkontakt a/2 des Arbeitsrelais AR liegt in einer Zuleitung von der Sammelleitung 16 zu einem Magnetventil MVi. Die Zündeinrichtung 12 sowie die beiden Magnetventile MVj und AiVn sind mit ihren zweiten Anschlüssen am Nulleiter 2 angeschlossen.

Zwischen der Sammelleitung 16 und dem Nulleiter 2 ist die den Brennstoff freigebende Arbeitsrelais-Schaltung angeordnet: Ausgehend von der Sammelleitung 16 führt eine Verbindung über einen Arbeitsschaltkontakt an des Arbeitsrelais AR und eine Diode 20 zu einer gemeinsamen Zuleitung 21 zweier Wicklungen 22 und 23 des Arbeitsrelais AR. Das zweite Ende der Wicklung 22 ist mit einem zweiten Ruheschaltkontakt fn des Flammenrelais FR verbunden und steht über diesen und eine zweite Heizwicklung TZw des Zeitgliedes TZ mit dem Nulleiter 2 in Verbindung. Eine der ersten Diode 20 entgegengesetzt gepolte zweite Diode 24 ist der Wicklung 22 parallelgeschaltet. Das zweite Ende der Wicklung 23 ist über einen Widerstand 25 mit dem Nulleiter 2 verbunden.

Dem Arbeitsschaltkontakt an ist ein vom Bimetall des Zeitgliedes TZ abhängiger und in dessen Kaltstellung geschlossener Schaltkontakt fz₂ parallel geschaltet. Der Schaltkontakt tz₂ ist im Anzugstromkreis des Arbeitsrelais AR angeordnet der vom Umschalter tz\ des Zeitgliedes 7Zbei dessen Ansprechen geschlossen wird. Der Schaltkontakt fz₂ öffnet unmittelbar nach dem Ansprechen des Umschalters tz\.

Für die in de r F i g. 1 stark gezeichnete Zusammenschaltung der Schaltelemente tz₂ und an stellt die Fi g. la eine andere Möglichkeit dar: Das vom Zustand des Zeitgliedes TZ abhängige Schaltelement fz₂ ist mit dem den Anzugstrom des Arbeitsrelais AR schaltenden Umschalter tz\ kombiniert. Dazu besitzt der Umschalter tz\ einen als Schaltelement tzi wirkenden Wischkontakt 26. Der bewegliche Schaltarm 17 des Umschalters tz\ ist so ausgeführt daß er beim Umschalten auf seinen Arbeitskontakt 19 diesen sowie den Wischkontakt 26 kurzzeitig miteinander verbindet. Der Wischkontakt 26 ist über eine Leitung an der Verbindung zwischen dem Arbeitsschaltkontakt an und der ersten Diode 20 angeschlossen.

Im Beispiel der F i g. 2, deren Grundschaltung die gleiche wie diejenige der F i g. 1 ist, tritt an Stelle des im Beispiel der F i g. 1 als Schaltkontakt ausgeführten Schaltelementes fz₂ ein elektronisches Schaltelement fei. Dieses ist zwischen der Sammelleitung 16 und der ersten Diode 20 angeordnet, also parallel zum Arbeitsschaltkontakt ars, und besieht aus der Reihenschaltung einer Diode 27 mit einem Kondensator 28, wobei letzterem noch ein Widerstand 29 parallel geschaltet ist

Das Beispiel der Fig.3 zeigt sowohl für das Arbeitsrelais AR als auch für das zweite Heizelement TZn des Zeitgliedes sowie das vom Zustand des Zeitelementes abhängige Schaltelement eine gegenüber den vorangehenden Beispielen andere Anordnung. Die übrige Grundschaltung bleibt gleich. Dargestellt ist ein vom Zustand des Zeitgliedes TZ abhängiges elektronisches Schaltelement fei bestehend aus einem die Größe des Aufzugstromes des Arbeitsrelais AR bestimmenden, mit einer Diode 30 in Reihe geschalteten Kondensator 31, wobei der Kondensator 31 über einen Widerstand 32 vom Ruhekontakt 18 des mit seinem Arbeitskontakt 19 den Anzugstromkreis des Arbeitsreiais AR schließenden Umschalters tz\ des Zeitgliedes TZ kurzgeschlossen ist Der von der Sammelleitung 16 ausgehenden Reihenschaltung von Kondensator 31 und Diode 30 ist eine weitere Reihenschaltung, bestehend aus dem Arbeitsschaltkontakt an, der zweiten Heizwicklung TZu des Zeitgliedes und einer weiteren Diode 33, parallel geschaltet. Ein Verbindungspunkt 34 der beiden parallel geschalteten Reihenschaltungen ist über eine Sicherung 35 über das eine einzige Wicklung aufweisende Arbeitsrelais AR mit dem Nulleiter 2 verbunden.

Die zweite Heizwicklung TZ» ist ferner noch über einen vom Flammenrelais FR betätigten Arbeitsschaltkontakt /a und einen mit diesem in Reihe geschalteten Widerstand 36 überbrückt.

Im Beispiel der Fig.4 ist das gleiche elektronische Schaltelement fei wie im Beispiel der F i g. 2 verwendet; es könnte auch das Schaltelement fft der F i g. 3 mit dem Widerstand 32 sein. Die Parallelschaltung des Schaltelementes mit dem Arbeitsschaltkontakt an erfolgt über einen Ruheschakkontakt in des Flammenrelais FR. Der Verbindungspunkt des Schaltelementes fei mit /h ist ferner über die Heizwicklung TZn des Zeitgliedes und eine erste Wicklung 22 des Arbeitsrelais AR mit dem Nulleiter 2 verbunden. Ferner liegt der Verbindungspunkt zwischen in und an einerseits über einen Widerstand 36, eine Diode 37 und eine zweite Wicklung 23 am Nulleiter 2 und ist andererseits über einen Ruheschaltkontakt //5 des Flammenrelais FR und die Zündeinrichtung 12 ebenfalls mit dem Nulleiter 2 verbunden.

Ein Feuerungsautomat nach dem Beispiel der F i g. 1 arbeitet wie folgt: Wenn sich das Zeitglied ΓΖϊη seiner Ausgangsstellung befindet, hat das Bimetall den Schaltkontakt tZ2 geschlossen. Dieser besitzt eine große Schaltdifferenz oder ist als Schleppkontakt so ausgebildet, daß er beim Aufheizen kurz nach dem Umschalten von fzi öffnet und erst kurz vor der Kaltstellung des Bimetalls wieder schließt. Beim Schließen der Kontakte des Thermostaten 3 entsteht ein Strompfad über 1,3, te» 4,5, Zr₂ und TZ\ zum Nulleiter 2. Die Heizwicklung TZ\ beginnt zu heizen und steuert die Vorspülzeit, denn gleichzeitig liegt von der Leitung 5 her der üebläsemotor 6 an Spannung. Über den überlappend schaltenden Umschalter fi\ und die Leitung 11 steht auch die Zündeinrichtung 12 unter Spannung. Nach Ablauf der Vorspülzeit betätigt das Zeitglied TZseinen Umschalter tZ). Es entsteht ein weiterer Stromkreis von der Leitung 5 z'im Umschalter fn und tz\ zur Sammelleitung 16 über den noch geschlossenen Schaltkontakt fz₂, Diode 20 und über beide Wicklungen 22 und 23, zu fn und 7Zn bzw. Widerstand 25 und zum Nulleiter 2. Das Arbeitsrelais

AR zieht an und betätigt seine Schalter an, an und an. Letzerer bewirkt die Überbrückung von fz₂ zur Selbsthaltung des Arbeitsrelais, denn der Ruheschaltkontakt tz₂ ist so eingestellt, daß er kurze Zeit nach tz\ öffnet. Der Umschalter ar, bereitet eine weitere Selbsthaltung vor, und an legt das Magnetventil AiVi an Spannung und gibt dadurch Brennstoff frei. Dieser entzündet sich, das Flammenrelais FR zieht an und betätigt seine Schalter /h, Zr₂ und fn- Der überlappend schaltende Umschalter fr, schaltet mit seinem Kontakt 10 die Zündung aus und übernimmt mit dem Kontakt 13 den Haltestrom des Arbeitsrelais AR. Der Schaltkontakt Zr₂ schaltet die Heizwicklung TZ, ab, und der Ruheschaltkontakt fn trennt die Heizwicklung TZ,, von der Spannung. Das erregte Arbeitsrelais AR hält sich nun über die Wicklung 23 und den Widerstand 25. Das Bimetall des Zeitgliedes kühlt ab. Der Umschalter tz, schaltet nach Ablauf der Nachzündzeit wieder in seine Ausgangsstellung zurück und legt dadurch das Magnetventil MVh an Spannung, womit eine größere Brennerleistung freigegeben wird. Damit ist die Betriebsstellung erreicht

Wäre keine Flamme entstanden, dann hätten die beiden auf dem gleichen Bimetall angeordneten Heizwicklungen 7Z₁ und TZ,, nach Ablauf der Sicherheitszeit den Sicherheitsschalter Zz₁ betätigt und alles ausgeschaltet Ein neuer Start wäre dann erst nach einer Entriegelung von Hand wieder möglich.

Tritt während der Sicherheitszeit eine kurze Spannungsunterbrechung, z. B. hervorgerufen durch ein Verstellen des Kesselthermostaten, auf, dann kann infolge Abkühlung des Bimetalls des Zeitgliedes TZ während der spannungslosen Zeit die Sicherheitszeit nicht größer werden, denn der geöffnete Schaltkontakt tZ2 läßt das abgefallene Arbeitsrelais AR nicht mehr anziehen. Erst wenn das Bimetall des Zeitgliedes TZ kurz vor seiner Kaltstellung den Schaltkontakt tz₂ wieder schließt, kann ein neuer Start erfolgen.

Das zeitliche Zusammenspiel der Schaltkontakte izi und iz₂ kann bei der Anordnung nach der Fig. la vereinfacht werden: Beim Umschalten des Umschalters fzi entsteht am Wischkontakt 26 ein kurzzeitiger Spannungsimpuls. Dieser ist lange genug, um das Arbeitsrelais AR anziehen zu lassen und sich über seinen Arbeitsschaltkontakt an selbst zu halten.

Der Umschalter fzi kippt erst kurz vor dem Erreichen der Kaltstellung des Zeitgliedes wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Der dabei entstehende Spannungsimpuls auf das Arbeitsrelais kann keine Selbsthaltung mehr bewirken und ist daher ohne Bedeutung. Im übrigen gilt das zur F i g. 1 Gesagte.

In den Beispielen der Fi g. 2 bis 4 ist der zusätzliche Schaltkontakt tzi der Fig.! durch ein elektronisches Schaltelement fei bzw. fe^ ersetzt worden. Dadurch wird es möglich, eine bestehende Konstruktion eines Feuerungsautomaten ohne Änderungen an den Kontaktsätzen des thermischen Zeitgüedes mit der eine höhere Betriebssicherheit bietenden und wenig Platz benötigenden Anordnung zu ergänzen.

Dazu besteht im Beispiel der Fi g. 2 das vom Zustand des Zeitgliedes TZ abhängige elektronische Schaltelement te, aus einem die Größe des Anzugstromes des Arbeitsrelais bestimmenden, mit einer Diode 27 in Reihe geschalteten ÄC-Kreis 28, 29, dessen Entladezeitkonstante der Abkühlzeitkonstante des thermischen Zeit gliedes TZ angepaßt ist Der Kondensator 28 ist in dem beim Umschalten von tz, entstehenden Anzugstromkreis für das Arbeitsrelais AR (1,3, ίζ_Λ 4,5, fr,, 11,19, tz,, 17, 27, 28, 20, AR und fn, TZ,, bzw. 25, 2) so dimensioniert, daß sein entstehender Ladestromstoß das Arbeitsrelais AR zum Anziehen und in Selbsthaltung über seinen Arbeitsschaltkontakt ar₃ bringt daß aber bei bereits geladenem Kondensator 28 das Arbeitsrelais nicht anziehen kann. Nach erfolgtem Anzug entlädt sich der Kondensator 28 über den Widerstand 29 mit einer Zeitkonstante solcher Art, daß die im Kondensator noch verbleibende Ladung so lange einen neuen Anzug des Arbeitsrelais AR verhindern kann, bis der Schalter tz, des thermischen Zeitgliedes TZ wieder seine Ausgangsstellung am Ruhekontakt 18 erreicht hat. Im übrigen ist die Arbeitsweise die gleiche wie bereits für F i g. I beschrieben.

Im Beispiel der F i g. 3 wird ebenfalls der Ladestromstoß des Kondensators 31 beim Ansprechen des Umschalters fzi für den Anzug des Arbeitsrelais AR verwendet Die dem Arbeitsrelais vorgeschaltete Sicherung 35 soll bei einem Kurzschluß des Kondensators 31 ansprechen und diesen sonst nicht ohne weiteres feststellbaren Defekt anzeigen. Das Arbeitsrelais AR hält sich anschließend über den parallel liegenden Stromkreis ar₃, TZ,,, 33. Damit ist auch die zweite Heizwicklung TZ,, auf Unterbrechung getestet Nach dem Entstehen der Flamme überbrückt der Schaltkontakt Zr₄ die Heizwicklung TZ,,.

Der Kondensator 31 bleibt nach dem Anziehen des Arbeitsrelais AR vorerst geladen und verhindert wie im Beispiel der F i g. 2 ein Wiederanziehen des Arbeitsrelais nach einem kurzen Spannungsausfall. Erst wenn der Umschalter fzi des Zeitgliedes wieder zum Ruhekontakt 18 umschaltet und damit seine Ausgangsstellung anzeigt wird der Kondensator 31 über den Widerstand 32 kurzgeschlossen und entladen. In dieser Anordnung ist keine Anpassung der Entladezeitkonstante an die Abkühlzeitkonstante nötig.

Die Größe des Widerstandes 32 ist so gewählt daß

ein Anziehen und eine Selbsthaltung des Arbeitsrelais

AR über den Ruhekontakt 18 des Umschalters fzi nicht

möglich ist

Das Beispiel der Fig.4 weist gegenüber den

Vorangehenden eine erhöhte Eigensicherheit auf. Der Anzugstromkreis für das Arbeitsrelais (16, fei, 7Zn, 22, 21, 2) bewirkt bei einem Kurzschluß des Kondensators 28 eine Störauslösung. Bei einem normalen Start trennt der Ruheschaltkontakt fn des Flammenrelais FR den Stromfluß vom jetzt geschlossenen Arbeitsschaltkontakt ari, der andererseits über den Widerstand 36 und die Diode 37 das Arbeitsrelais AR mit seiner Wicklung 23 in Selbsthaltung hält Die Zündeinrichtung 12 wird erst beim Anziehen des Arbeitsrelais AR über an eingeschaltet und mit dem Entstehen der Flamme von fn ausgeschaltet

Der Umschalter fzi des Zeitgliedes TZ weist in den Beispielen der F i g. 2 bis 4 zweckmäßigerweise eine so große Schaltdifferenz auf, daß er beim Abkühlen erst kurz vor der Ruhestellung des Bimetalls wieder zu seinem Ruhekontakt 18 zurückschaltet

Die beschriebenen Schaltungen ertauben, einem bestehenden Feuerungsautomaten mit geringem zusätzlichen Aufwand weitere, eine höhere Betriebssicherheit fordernde Anwendungsgebiete zu erschließen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Feuerungsautomaten für flüssige oder gasförmige Brennstoffe mit Maßnahmen zur Gewährleistung einer Vorspülung und des Einhaltens der Sicherheitszeit — auch nach einer Änderung der Kesselthermostat-Einstellung, nach Netzausfall oder einer kurzfristigen Spannungsunterbrechung — mit einem Flammenüberwachungsrelais, einem der Brennstofffreigabe dienenden Arbeitsrelais und einem als Mehrstufenschalter ausgebildeten thermischen Zeitglied, von dem ein Schaltkontakt die Vorspülzeit bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Zeitglied (TZ) zwei Heizwicklungen (TZ\, TZu) aufweist, deren eine (TZi) die Vorspülzeit und beide zusammen die Sicherheitszeit bestimmen, und daß im Anzugstromkreis des Arbeitsrelais (AR) parallel zu einem Arbeitskontakt (an) des Arbeitsrelais ein Schaltelement (Ιζϊ, te\; fej) angeordnet ist, über das in Reihe mit dem Arbeitskontakt (19) des die Vorspülzeit bestimmenden Umschalters (tz\) des thermischen Zeitglieds (TZ) der Anzugsstromkreis des Arbeitsrelais f/4/y gebildet ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ein Ruhekontakit (tz₂) des thermischen Zeitglieds (TZ)ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ein Wischkontakt (26) des die Vorspülzeit bestimmenden Umschalters (tz\) des thermischen Zeitglieds (TZ) ist

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ff ei) aus einem mit einer Diode (27) in Reihe geschalteten Kondensator (28) besteht, dessen Ladestrom das Arbeitsrelais (AR) anziehen läßt, daß ein Widerstand (29) parallel zum Kondensator vorgesehen ist und daß die Entladungszeitkonstante des ÄC-Glieds (28, 29) der Abkühlzeit des thermischen Zeitglieds (TZ) angepaßt ist

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (tei) aus einem mit einer Diode (30) in Reihe geschalteten Kondensator (31) besteht, dessen Ladestrom das Arbeitsrelais (AR) anziehen läßt, und daß ein Widerstand (32) vorgesehen ist, der über den Ruhekontakt (18) des Umschalters (tz\) des thermischen Zeitglieds (TZ) den Kondensator (31) kurzschließt