DE2707651A1

DE2707651A1 - Funkenzuendungssystem mit getastetem oszillator

Info

Publication number: DE2707651A1
Application number: DE19772707651
Authority: DE
Inventors: Ellmer Anton Carlson; Ronald Anthony Gann; Joseph Gino Raffaelli
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1976-02-27
Filing date: 1977-02-23
Publication date: 1977-09-01
Also published as: CA1082298A; JPS52106033A; AU2245177A; GB1528090A; US4019854A; AU505809B2; NL7701669A

Description

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GMBH
FREIBURG

E.A.Carlson-J.G.Raffaelli-R.A.Gann 7-6-1

Funkenzündungssystem mit getastetem Oszillator

Die Erfindung betrifft mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebene Verbrennungseinrichtungen, insbesondere eine Sicherheitseinrichtung gegen Versagen eines automatisch arbeitenden Funkenzündungssystems für solche Einrichtungen.

Es ist beispielsweise aus der US-PS 3.853.^5S bekannt, in Funkenzündungssystemen Oszillatoren zu verwenden. Diese Oszillatoren erhalten ihren Speisestrom aber nur in Abhängigkeit von dem Vorhandensein einer Flamme am Brenner über einen Flammenwächter.

Die Erfindung hat die Aufgabe diese und andere Nachteil^ von nach dem Stand der Technik bekannten Zündungssystemen durch Einsatz eines getasteten Oszillators zu vermeiden, dessen Betrieb über einen Flammenwächter aufrechterhalten wird. Die Torschaltung benötigt wenig oder keinen Strom oder Stromversorgung, um zu bewirken, daß der Oszillator schwingt. Dies ist dem Stand der Technik nicht zu entnehmen.

18.02.1977, Kre/Ku

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Die oben beschriebenen und weiteren Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die ins Detail gehende Beschreibung besser verständlich in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand eines Beispiels in den Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fif;. 1 ein Schaltdiagramm eines durch Funken beeinflußtes ZOndungssystem, das in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung entworfen worden ist,

Fic· 2 ein Schaltdiagramm eines Funkenerzeugenden Generators aus dem Schaltdiagramm nach Fig. 1.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann dies bei einer Heizungsanordnung verwendet werden, die einen Gasbrenner 10, wie in Fig. 1 dargestellt, einschließt, und eine Gaszuführungsleitung 11 aufweist, die mit einem Ventil 12 in Verbindung steht. Das Ventil 12 ist ein elektromagnetisch betätigbares Ventil dessen Spulenwicklung mit 13 bezeichnet ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Schaltkreis ist mit Eingangsanschlüssen IM und 15 versehen, wobei Plus an der Ein- gangsklemme 1Ί und Masse oder Erde an der Eingangsklemme 15 anliegt.

Eine Leitung 16 führt von der Anschlußklemme 15 weg und weist an den Stellen 17, 18, 19, 20, 127, 21, 22, 23, 2k und 25 Verbindungen zu anderen Abzweigungen auf. Am

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Verbindungspunkt 18 führt eine Leitung 27 gegen Erde. Ähnlich ist der Brenner 10 über eine Leitung 28 an Masse bzw. Erde geführt.

Ein thermostatisch arbeitender oder anderweitig betft'tigbarer Schalter 29 ist mit der Anschlußklemme 14 verbunden und führt über eine Leitung 31 zu einem Verbindungspunkt 30, Die Leitung 31 führt, wie bereits erw'ihnt, vom Schalter durch den Verbindungspunkt 30 zum Verbindungspunkt 31'·

Es ist weiterhin ein Transformator 33 vorgesehen, der eine Primärwicklung 3¹J, 65 und eine Sekundärwicklung 35 aufweist. Das obere Ende der Sekundärwicklung 35 ist an dem Verbindungspunkt 37 angeschlossen.

Von dem Verbindungspunkt 37 aus führt eine Leitung über eine Diode 41 zum Verbindungspunkt 38 und von diesem über die Wicklung 13 und einem zu dieser parallel geschalteten Kondensator ¹JO zu einem gemeinsamen Verbindungspunkt von dem eine Leitung über den Verbindungspunkt 18 und die Leitung 27 an Masse führt. Die Wicklung 13 und der Kondensator ¹IO sind zwischen den Verbindungsstellen 38 und 39 parallel geschaltet. Die Diode ¹Il ist zwischen den Anschlußstellen 37 und 38 so gepolt, daß sie nur in Richtung des Verbindungspunktes 37 durchlässig ist.

Von dem Funkengenerator 42 führt eine Leitung zum Verbindungspunkt 37 und die andere Leitung zum Verbindungspunkt 30 der Leitung 31^ eine weitere Leitung führt vom Funkengenerator 42 an die Funkenelektrode 43.

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Von dem Verbindungspunkt 17 aus, führt eine Leitung über einen Kondensator 46 zu einem Verbindungspunkt 44. Zwischen den Verbindungspunkten 44 und 31' ist eine Lampe 47 angeschlossen.

Das untere Ende der Sekundärwicklung 35 des Transformators 33 ist an dem Verbindungspunkt 19 angeschlossen.

Der Verbindungspunkt 48 ist über eine Leitung und einen nichljbezeichneten Anschlußpunkt mit dem Punkt 37 verbunden. Zwischen den Anschlußpunkten 48 und 49 ist eine Diode 62 geschaltet, die so gepolt ist, daß sie in Richtung des Punktes 48 durchlässig ist und in Richtung des Punktes 49 sperrt. Die Primärwicklung des Transformators 33 besteht aus der Wicklung 34, wie schon erwähnt, und der Wicklung 65. Zwischen beiden Wicklungen 34 und 65 ist eine Anzapfung 50 vorgesehen, die über einen Kondensator 72 mit dem Punkt 53 verbunden ist. Das andere Ende der Primärwicklung 65 ist an dem Punkt 44 angeschlossen, von dem eine Leitung über den Widerstand 70 zum Anschlußpunkt 51 und weiter zum Punkt 126 führt.

Von dem Anschlußpunkt 49 geht einmal eine Leitung ab, die über den Kondensator 87 an den Anschlußpunkt 56 führt und die andere Leitung führtüber den Widerstand zu dem Punkt 52. Die Anschlußpunkte 55, 56 und 57 sind durch eine Leitung miteinander verbunden und führen dasselbe Potential. Von dem Anschlußpunkt 48 führt eine Leitung über einen Kondensator 63 an den Anschlußpunkt 54, Zwischen dem Anschlußpunkt 57 und dem Anschlußpunkt 60 ist ein Widerstand 89 angeschlossen.

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Ein handelsüblicher Flammenwächter 6'» liept am Brenner der Elektrode 43 gegenüber und ist über eine Leitung mit dem Punkt 54 verbunden. Es ist ein Verstärker vorgesehen, dessen Eingang vo**ddem Transistor 66 gebildet wird. Am Transistor 66-ist der Kollektor mit 67, der Emitter mit 68 und die Basis mit 69 bezeichnet. Die Primärwicklung 34 des Transformators 33 liegt zwischen der Anzapfung 50 und dem Kollektor 67. Der Emitter 68 ist über eine Leitung an dem Punkt 20 angeschlossen.

Die Basis 69 ist mit dem Anschlußpunkt 126 bzw. dem dasselbe Potential führenden Punkt 51 verbunden. Eine Rückkopplung zu dem Verstärker ist durch die Kondensatoren 71 und 72 vorgesehen. Zwiwchen den Anschlußpunkten 51 und 52 ist der Kondensator 71 angeschlossen.

Ein üblicher Darlington-Schaltkreis ist weiterhin vorgesehen, der aus den Transistoren 74 und 75 besteht. Der Transistor 74 weist einen Kollektor 76 auf, der mit dem Punkt 52 verbunden ist. Die Basis 77 des Transistors 74 ist verbunden mit dem Punkt 53· Der Emitter 78 des Transistors 74 ist mit der Basis 79 des Transistors verbunden. Der Kollektor 80 des Transistors 75 ist gleich wie der Kollektor 76 des Transistors 74 mit dem Punkt verbunden und der Emitter 81 über einen Widerstand 82 mit dem Anschlußpunkt 21. Vom $|nkt 52 aus ftlhrt eine

Leitung an das eine Ende des Widerstandes 83 und das andere Ende des Widerstandes 83 ist mit dem Punkt 49 verbunden. Die Widerstände 84 und 84' sind zwischen den Punkten 53 und 54 in Reihe geschaltet, wobei der Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen 84

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und 8Ί· mit 53' bezeichnet ist. Vom Punkt 53' aus führt eine Leitung über den Kondensator 97 zum Anschlußpunkt 55· Zwischen Punkt 55 mit dem Punkt 31' ist ein Widerstand 85 geschaltet. Zwischen dem Punkt 55 und dem Punkt 22 ist eine Zener-Diode 86 geschaltet und zwicchen dem Punkt 56 und dem Punkt 49 ein Kondensator Die Anschlußpunkte 55, 56 und 57 sind untereinander verbunden und führen dasselbe Potential.

Zwischen dem Punkt 53 an der Basis 77 des Transistors 7¹J und dem Punkt 23 ist ein Widerstand 122 angeschlossen und zwischen dem Punkt 126 an der Basis 69 des Transistors 66 und dem Punkt 127 ein Widerstand 128.

Am Tunkt 57 ist ein Widerstand 89 angeschlossen, der zum Punkt 60 führt. Von dem Punkt 60 aus führt ein Widerstand 90 zu dem Punkt 2Ί , Parallel zum Widerstand 90 liegt zwischen den Punkten 60 und 25 ein Kondensator Sl. Ein Thyristor 92 (SCR) ist weiterhin vorgesehen, dessen Anode 93 mit dem Punkt 57 und dessen Kathode 9^ mit dem Punkt 25 verbunden ist .Die Gate-Elektrode 95 des Thyristors 92 ist mit dem Punkt 60 verbunden.

Bei der Wirkungsweise des Zündungssystems durch Funken nach der vorliegenden Erfindung, dargestellt in Fig. 1, kann der Funkengenerator J»2, wenn es wünschenswert erscheint, in einer gänzlich handelsüblichen Form ausgebildet sein. Der Funkengenerator *»2 ist mit einer Eingangsleitung 99, die vom Verbindungspunkt 37 ausgeht,

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versehen, über diese Leitung 99 wird während der Anfangszündung ein Wechselstromsignal zugeführt, das gleichgerichtet, im Funkengenerator 42 verdoppelt oder verdreifacht, gespeichert in einem Kondensator und entladen wird über die Elektrode 43 in Richtung des Brenners 10 in der üblichen Weise.

Die Anfangszündung des Brenners 10 erfolgt, wenn der Schalter 29 durch einen Thermostaten von Hand oder anderweitig geschlossen wird.

Wenn der Schalter 29 geschlossen ist, beginnen sich die Kondensatoren 87 und 97 aufzuladen. Dasselbe trifft für den Kondensator 91 zu. Wenn die Ladung des Kondensators bis zu einem bestimmten Wert erfolgt ist, zündet der SCR 92. Da der Verbindungspunkt 25 Erdpotential aufweist, wenn der SCR 92 zündet, ist der Verbindungspunkt 57 au tom-Ttisch ebenfalls an Erdpotential gelegt. Dies bewirkt, daß der Punkt 56 ebenfalls Erdpotential aufweist und daß die Verbindungspunkte 49 und 53* ein Potential aufweisen, das negativer als Erdpotential ist (wobei der Kondensa tor 97 so geladen wurde, daß er die in Fig. 1 dargestellte Polarität aufweist). Dasselbe gilt auch für die Polarität der Ladung der Kondensatoren 87 und 91·

In Übereinstimmung mit dem Vorhergesagten nimmt das Potential des Punktes 53 negative Werte an. Dasselbe gilt auch für das Potential des Punktes 49. Dies hat zur Folge, daß der Oszillator zu schwingen beginnt. Die Basis 77 de Transistors 74 benötigt eine negative Vorspannung. Die Transistoren 74 und 75 sind pnp-Transistoren.

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Die Grundschaltung des Oszillators umfaßt den Transistor 66 mit der Rückkopplung vom Punkt 50 über den Kondensator 72 zu der Basis 77 des Transistors 74. Die Darlington-Schaltung, die als Torschaltung arbeitet, überträgt das Signal dann zurückgeführt über den Kondensa tor 71 zu der Basis 69 des Transistors 66.

Wenn die Kondensatoren 87 und 97 gänzlich entladen sind, schwingt der Oszillator nicht mehr, da dann keine genügend große negative Vorspannung der Basis 77 des Transistors zugeführt wird. Wenn aber der Brennstoff im Brenner 10 während der Anfangszündung durch den Funkengenerator 42 tatsächlich entflammt worden ist, wirkt der Flammenwächter 64 als Gldchrichterstrecke, so daß der durch die Wicklung 35 gespeiste Kondensator 63 negativ geladen wird, der wiederum die Darlington-Schaltung bzw. die Torschaltung weiterhin durchgeschaltet hält, wodurch die Schwingungen des Oszillators aufrechterhalten werden.

Während der Anfangszündung wird die Wicklung 13 des Ventilee 12 mit Strom durchflossen, so daß Gas oder flüs siger Brennstoff in den Brenner 10 eintritt. Ist durch die Zündung eine Entflammung erreicht worden, bleibt das Ventil 12 offen. Hat die Zündung nicht zur Entflammung geführt, schwingt der Oszillator nicht länger, die Wicklung 13 wird nicht mehr von Strom durchflossen, das Ventil 12 wird geschlossen und der Brenner 10 wird nicht länger mehr mit Gas oder flüssigem Brennstoff versorgt.

Der Funkengenerator 42 ist in Fig. 2 in seinen Schaltungseinzelheiten näher dargestellt, aus der hervorgeht, daß der Funkengenerator 42, wie üblich, keine Zündfunken mehr in Richtung des Brenners 10 über die Elektrode 43

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abgibt, wenn die Zündung zur Entflammung geführt hat. Dies tritt ein, weil die eine Leitung 100, die zu der Sekundärwicklung 101 des Transformators führt mit dem Punkt 102 verbunden ist und die andere Leitung 103 das andere Ende der Sekundärwicklung 101 und die Elektrode 4 verbindet. Eine Diode 104 richtet das Signal, das an der Leitung 99 anliegt, gleich. Zwischen der Leitung 99 und dem Verbindungspunkt 105 ist die Diode 104 so geschaltet, daß sie in Richtung des Punktes 105 durchlässig ist. Der Punkt 30 nach Fig. 1 ist mit dem Punkt 106 verbunden. Ein Lade-Kondensator 111 ist zwischen den Punkten 105 und 108 geschaltet. Der Punkt 108 ist über die Leitung geerdet. Die Punkte 108, 109, 124 und 110 sind zusammengeschaltet und führen das gleiche Fotential. Es ist ein

SCR 113 vorgesehen, dessen Anode mit 114, die Kathode

mit 115 und die Gate-Elektrode mit 116 bezeichnet sind. Ein Unijunction-Transistor (Feldeffekt-Transistor) 117 wird für die Steuerschaltung des SCR 113 benutzt. Zwischen den Punkten 102 und 106 ist ein Widerstand 118 geschaltet. Die Primärwicklung 119 des Transformators liegt zwischen dem Punkt 105 und der Anode 114 des SCR 113. Von der Kathode 115 des SCR 113 führt eine Verbindungsleitung zu dem Punkt 110. Die Gate-Elektrode 116 des SCR 113 ist mit dem Punkt 107 verbunden.

Zwischen den Punkten 107 und 110 ist ein Widerstand 120

geschaltet. Ein Kondensator 121 ist zwischen die Punkte und 109 geschaltet. Parallel zu dem Kondensator 121 zwischen den Punkten 123 bzw. 102 und den Punkten 124 bzw. 109 ist eine Diode 125 so geschaltet, daß sie in Richtung des Puntkes 123 durchlässig ist.

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Die Arbeitsweise des Funkengenerators 42, im Schaltbild nach Fig. 2 dargestellt, ist wie folgt:

Die Wechselspannung wird über die Leitung 99 geführt und durch die Diode 10¹I gleichgerichtet. Der Kondensator 111 wird mit dem über die Diode 10¹J fließenden Gleichstrom aufgeladen.

Der SCR 113 zündet nach einer Verzögerungszeit, die basiert auf dem Zündverzug des Unijunction-Transistors der mit dem einen Anschluß an der Gate-Elektrode des SCR 113 liegt. Der Zündverzug des Unijunction-Transistors 117 wird durch das veränderliche Potential des Punktes bestimmt. Dieses Potential nimmt mit dem Strom durch den Widerstand 118 zu bis es den Zündpunkt der Steuerstrecke des Unijunction-Transistors 117 erreicht hat. In anderen Worten, der Zündverzug des Transistors 117 ist abhängig von der Zeit, die der Kondensator 121 zum Aufladen benötigt.

Wenn der Transistor 117 zündet, wird der SCR 113 eingeschaltet. Der Kondensator 111 entlad sich dabei über die Primärwicklung 119 des Transformators und ein Funken von der Elektrode 43 zu dem Brenner 10 zündet den Brenner 10. Wenn einmal die Zündung zum Erfolg geführt hat, d.h., daß das im Brenner 10 befindliche Gas bzw. der flüssige Brennstoff entflammt ist, besteht ein hoher Widerstand zwischen der Elektrode 43 und der Erde des Brenners 10. Andererseits ist der Stromkreis für die Sekundärwicklung über den Kondensator 121 wechselstrommäßig geschlossen.

Dies hat die Entladung (des Kondensators 121) zur Folge.

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Die parallel zum Kondensator 121 geschaltete Diode 125 begrenzt das negative Potential am Punkt 102. Aus diesem Grund kann der Transistor 117 nicht ständig wiederholt zünden und damit die Zündung des SCR 113 einleiten.

Die Verbindungsleitung vom Punkt 100 des Funkengenerators J»2 zum Punkt 102 setzt die Zündung außer Betrieb, wenn im Brenner 10 der Brennstoff entflammt ist.

2 Ansprüche

2 Bl. Zeichnungen

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43 L e e r s e i t

Claims

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Ansprüche

Funkenzündungssystem mit einem Brenner für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, einem elektrisch betätigbaren Ventil, das in der Brennstoffzuleitung liegt und durch das die Brennstoffzufuhr zum Brenner steuerbar ist, einem Oszillator, einem Zeitsignal, das für eine vorbestimmte Zeit die Schwingungen des Oszillators anregt, einem Funkengenerator, der mit dem Oszillator verbunden ist, um den in den Brenner geflossenen Brennstoff zu zünden, und ein Flammenüberwachungselement das die Schwingungen des Oszillators aufrechterhält nach der vorbestimmten Zeit, wenn der Brennstoff im Brenner entflammt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator einen Verstärker aufweist, mit einem RUckkopplungspfad in den eine Torschaltung eingefügt ist, daß das Flammenüberwachungselement die Torschaltung in der Weise steuert, daß einerseits die Schwingungen des Oszillators.iiach. der vor-

EntfTammenLjies Brennstoffes im bestimmten Zeit und nach demVBrenner aufrechterhalten und andererseits die Schwingungen nach der vorbestimmten Zeit und Nichtentflammung des Brennstoffes unterbrochen werden.

2. Funkenzündungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung als Darlington-Schaltung ausgeführt ist und daß die Flammenüberwachung durch eine in der Flamme liegende und einen Gleichrichter darstellende Strecke (64, 28) und einen an den Ausgang des Oszillators angeschlossenen Kondensator (63) gebildet wird.

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