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Elektrischer Flammenwächter für Öl- oder Gasbrenner Die Erfindung
bezieht sich auf einen elektrischen Flammenwächter für 1- oder Gasbrenner, mit einer
Ionisationsstrecke als Flammenfühler und einem elektronischen Schaltverstärker,
der von einem als Brückenschaltung ausgebildeten und stabilisierten Gleichrichter
gespeist ist und er Schaltmittel die Brennstoffzufuhr zum Brenner sperrt, sobald
die überwachte Flamme erlischt.
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Ionisationsflammenwächter zeichnen sich gegenüber den sonst ütlichen
Überwachungseinrichtungen durch eine hohe Unempfindlichkeit des Flammenfühlers aus.
Eine Ionisaticnsstrecke kann sehr heißen Brennzonen ausgesetzt werden und braucht
zum Brenaer nicht allzugenau einjustiert zu werden.
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Bei den bekannten Flammenwächtern der genannten Art werden der Schaltkreis
der Ionisationsstrecke und der Schaltverstärker mit unterschiedlich hohen Spannungen
versorgt. Zu diesem Zweck ist ein Transformator mit zwei unterschiedlich ausgelegten
Sekundärwicklungen vorgesehen, von denen die eine im Schaltkreis der Ionisationsstrecke
liegt und die andere über den Gleichrichter den Schaltverstärker speist. Ein Transformator
verteuert jedoch
das Gerät und be¢nsDrucht auch verhältnismäßig
viel Platz, der bei Fftnrichtungen dieser Art oft nur sehr knapp bemessen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen funktionssicheren
Flammenwächter der eingangs genannten Art zu schaffen, der ohne Transformator auskonst.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der stabilisierte
Gleichrichter mit einem Widerstand, insbesondere einer Impedanz einen Spannungsteiler
bildet und daß die erst Elektrode der Ionisationsstrecke sowohl mit der Basis des
Eingangstransistors des Schaltverstärkers als auch über einen Widerstand mit dessen
Kollektor verbunden ist, während die zweite Elektrode der Ionisationsstrecke mit
dem vom Gleichrichter abgekehrten Anschluß des Widerstandes bzw. der Impedanz verbunden
ist.
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Dadurch ist mit billigen und nur wenig Platz beanspruchenden Mitteln
erreicht, daß der Schaltverstärker und die Ionisationsstrecke jeweils die notwendige
Speisespannung erhalten.
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Die Basis des Eingangstransistors des Schaltverstärkers kann vorteilhaft
mit dem Plupol des Gleichrichters über ein Integrierglied verbunden sein. Dieses
kann erfindungsgemäß aus einem Widerstand und einem parallel dazu geschalteten Eonuensator
bestehen, wobei diese Bauelemente so bemessen sind, daß bei mindestens annähernd
voll fließendem Ionisationsstrom die Schwellwertspannung des Eingangstransistors
unterschritten ist.
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In dieser Schaltungsanordnung ist die eine Elektrode der Ionisationsstrecke
über zwei Leitungszüge mit den beiden Ausgangsabgriffen des Gleichrichters verbunden.
Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß eine Sicherheitsabschaltung des Hauptbrenners
bewirkt wird, wenn die Ionisationsstrecke durch Schadhaftwrden oder einen sonst
auftretenden Fehler ungewollt elektrisch leitend überbrückt wird. In diesem Fall
nimmt in beiden Ralbphasen der
Wechselspaar7wng das Potential an
der Basis des Eingangstransistors der Verstänkerstufe einen Wert an, bei dem der
Transistor mit Sicherheit einen das Gasventil zum Hauptbrenner schließenden Schaltvorgang
einleitet.
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In der Zeichnung ist das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der
Erfindung dargestellt.
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Der erfindungsgemäße Flammenwächter hat ein Netzteil 11 mit einem
Spnnnungsteilers der aus einem Kondensator 12 und einem Brückengleichrichter 13
mit Glättungskondensator 14 und spannungsstabilisierender Zenerdiode 15 gebildet
ist. An den stabilisierten Gleichrichter 13,14,15, dessen Gleichspannung 24 Volt
beträgt, ist eine Laststufe 20 und eine Verstärkerstufe 21 angeschlossen. An einer
zu überwachenden Zündflamme eines Hauptbrenners ist eine Ionisationsstrecke 22 mit
Elektroden 23 und 24 vorgesehen, die in nachstehend noch näher beschriebenen Weise
in Reihe mit weiteren elektronischen Bauteilen am Spannungsabfall des Kondensators
12 liegt.
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Die Elektrode 23 der Ionisationsstrecke 22 ist über einen Vorwiderstand
26 mit einem Schaltpunkt 27 verbunden. Dieser ist über einen Widerstand 28 an die
Basis eines Eingangstransistors 29 der Verstärkerstufe 21 und über eine Leitung
30 an den einen Abgriff 31 des stabilisierten Gleichrichters 13,14,15 angeschlossen.
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In der Leitung 30 liegen parallel zueinander ein Kondensator 32 und
ein Widerstand 33, die zusammen ein Integrierglied bilden, dessen Funktion nachstehend
beschrieben ist. Die Elektrode 24 ist über einen Schutzwiderstand 34 mit dem vom
Gleichrichter 13,14, 15 abgekehrten Anschluß des Kondensators 12 verbunden. Die
Ionisationsstrecke 22, die Widerstande 25,28,33,34 und der Kondensator 32 bilden
eine Steuerstufe 35, welche das Flammensignal als Steuersignal an die Verstarkerstufe
21 abgibt.
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Der Kollektor des Eingangstransistors 29 ist an die Leitung 30 angeschlossen,
wahrend der Emitter des Transistors 29 über einen
Widerstand 38
mit der Basis eines nachgeschalteten Verstärkertransistcrs 39 verbunden ist. Die
Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 39 ist in Reihe mit einem Kollektorwiderstand
40 und einem Emitterwiderstand 41 an die beiden Abgriffe 31 und 42 des Gleichrichters
13,14,15 angeschlossen. Die Basis des Eingangstransistors 29 ist über einen Kondensator
43 mit dem Abgriff 47 des Gleichrichters 13,14,15 verbunden.
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Vom Kollektoranschluß des Transistors 39 führt eine Leitung zur Basis
eines Leistungstransistors 44 der Laststufe 20. Die KolXlektor-Eeitterstrecke des
Transistors 44 ist in Reihe mit einem Relais 45 an den Gleichrichter 13,14,15 angeschlossen.
Das Relais 45 steuert ein nicht dargestelltes Gasventil, das die Brennstoffzufuhr
zu dem der Zündflamme zugeordneten Hauptbrenner beherrscht.
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Die elektrischen Werte der einzelnen Schaltelemente sind am Schluß
der Beschreibung in einer Tabelle aufgeführt.
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Nachstehend ist die Funktion der Schaltung beschrieben.
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Es sei zunächst angenommen, daß der zu überwachende Zündbrenner und
der Hauptbrenner außer Betrieb sind und daß an der dargestellten Schaltung noch
keine Netzspannung anliegt. Das Relais 45 ist dann stromlos und das vom Relais gesteuerte
Gasventil hat die Brennstoffzufuhr zum Hauptbrenner unterbrochen.
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Zum Zünden des Hauptbrenners wird zunächst die dargestellte Überwachungsschaltunb
an Netzspannung gelegt. Dadurch baut sich die volle Gleichrichterspannung an der
Basis-Emitterstrecke des Eingangstransistors 29 auf, sodaß dieser durchsteuert und
die Basis des Verstärkertransistors 39 derart vorspannt, daß auch dieser in den
leitenden Zustand übergeht. Das hat zur Folge, daß auch die Basis des Lasttransistors
44 ein positives Potential erhält, das jedoch so gering ist, daß der Transistor
44 nicht aufsteuern
kann und daher des Gasventil i der Brennstoffzuleitung
zum Hauptbrenner geschlossen bleibt. Der Flammenwächter ist jetzt funktionsbereit.
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Die zu überwachende Zündflamme ird von einer Gasleitung gespeiste
welche das vom Relais 45 gesteuerte Gasventil umgeht und von einem willkürlich zu
öffnenden Zündgasventil überwacht ist. Diese Anordnung ist allgemein bekannt und
daher in der Zeichnung nicht dargestellt. Ebenfalls nicht gezeigt ist eine Zündvorrichtung
im Bereich der Zündflamme, die bei Inbetriebnahme des Brenners zusammen mit dem
Zündgasventil eingeschaltet wird.
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Sobald nach dem Einschalten der Zündung und Freigabe des Zünagases
die Zündflamme ordnungsgemäß brennt, ist in der positiven Halbphase der Netzwechselspannung
ein Stromkreis geschlossen, der von der Netzklemme Ph über die Leitung 30 und das
Integrierglied 32,33 zum Schaltpunkt 27 führt, wo sich der Stromkreis in zwei zur
Netzklemme Mp weiterführende Zweige teilt. Der eine Zweig verläuft über die Basis-Emitterstrecken
der Transistoren 29,39 und den Kondensator 12 des Spannungsteilers, wahrend der
anaere Zweig über die niederohmige Ionisationsstrecke 22 führt. Der in diesen Stromkreis
fließende Gesamtstrom ist so grcß, daß das positive Potential an Schaltpunkt 27
gegenüber dem vorhergehend beschriebenen flammenlosen Zustand so weit absinkt, daß
der Eingangstransistor 29 in den Sperrzustand übergeht. Das hat zur Folge, daß auch
der nachgeschaltete Transistor 39 sperrt, wodurch sein Kollektorpotential auf einen
das Durchsteuern des Lasttransistors 44 bewir-Beenden Wert ansteigt. Das Relais
45 erhält dadurch Strom und öffnet das Gasventil in der Leitung zum Hauptbrenner,
wo sich das ausströmende Gas an der bereits brennenden Zündflamme entzündet.
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Das Integrierglied 32,33 hat die Aufgabe, das Potential am Schaltpunkt
27 während der negativen Halbphase der Wechselspansung nicht über einen Wert ansteigen
zu lassen, bei welchem der Eingangstransistor 29 ungewollt wieder durchsteuern würde.
Durch entsprechende
Bemessung bzw. gegenseitige Abstimmung des
Kondensators 32 und des Widerstandes 33 läßt sich auf einfache Weise eine jede gewünschte
Ansprechzeit des Flammenwächters einstellen. Nach dem Erlöschen der Zündflamme entläd
sich der Kondensator 32 über den Widerstand 33, wonach der Transistor 29 durchsteuert
und die Gaszufuhr zum Hauptbrenner absperrt. Die hierbei auftretende Verzögerung
ist unschädlich und z.B. dann sogar erwünscht, wenn die Zündflamme einem starken
Luftzug ausgesetzt ist, der die Flamme von der Ionisationsstrecke vorübergehend
wegzublasen vermag.
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Die Ionisationsstrecke 22 liegt parallel zum Kondensator 12 des Spannungsteilers
und den elektronischen Bauteilen in dem vom Schaltpunkt 27 über die Transistoren
29 und 39 zum Kondensator 12 führenden Beitungslauf, sodaß an den Elektroden 23
und 24 der Ionisationsstrecke 22 eine wesentlich höhere Spannung als an der Laststufe
20 und der Verstärkerstufe 21 anliegt. Dieser Effekt wird ohne Transformator mit
billigen und platzsparenden Bauelementen erreicht, die außerdem eine S;cherheitsabschaLtung
bewirken, wenn die Ionisationsstrecke ungewollt elektrisch leitend überbrückt ist
und dadurch ein Fehlersignal abgibt. Dieser zusätzliche Vorteil ergibt sich durch
den Umstand, daß die eine Elektrode 23 der Ionisationsstrecke 22 mit beiden Abgriffen
31 und 42 des Gleichrichters 13,14,15 verbunden ist. Bei kurzgeschlossener Ionisationsstrecke
22 steigt daher auch inder negativen Halbphase der Wechselspannung das Potential
am Schaitpunkt 27 an, und zwar so weit, daß der Transistor 29 mit Sicherheit durchgesteuert
wird. Während der nachfolgenden positiven Halbphase verzögern die Kondensator/32
u. 43 den Spannungsabbau am Schaltpunkt 27, sodaß in dieser Halbphase der Transistor
29 durchgesteuert und somit das Gasventil des Hauptbrenners geschlossen bleibt.
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Daten der in der Schaltung verwendeten Bauelemente: Transistor 29:
BC 107 Widerstände:26,28,34: 4.7 M Ohm 39: 30 337 " 33: 68 M Ohn " 44: BC 337 "
38 38: 100 M Ohm 40: 10 M Ohm Kondensator 32: 0,01 F n 41: 300 M Ohm 43: 4700 pF