DE2715802A1

DE2715802A1 - Brennersteuergeraet

Info

Publication number: DE2715802A1
Application number: DE19772715802
Authority: DE
Inventors: Phillip Joseph Cade
Original assignee: Electronics Corp of America
Current assignee: Electronics Corp of America
Priority date: 1976-04-12
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1977-10-27
Also published as: CA1103332A; NL7703978A; DE2715802C2; FR2348443A1; US4113419A; FR2348443B1; IT1082741B; BE853278A; GB1578357A; DE2760238C2; GB1578356A

Description

ECA Case 566 £ 7. April 1977

US-Ser.No. 675,778 10067/Dr . v.B/Rpr. ₁ r η λ ο

Filed: April 12, 1976 U I 00 U L

Electronics Corporation of America One Memorial Drive, Cambridge, Massachusetts, V.St.A.

Brennersteuergerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Brennersteuergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Brennersteuergeräte dienen sowohl zur Überwachung des Vorhandenseins einer Flamme in einer überwachten Brennkammer als auch zur Steuerung der Funktionsfolge von Steuervorrichtungen der Brenneranlage. Ein sicherer Betrieb des Brenners ist einer der wesentlichsten Gesichtspunkte bei der Konstruktion von Brennersteuergeräten. Wenn beispielsweise Brennstoff in die Brennkammer eingeführt wird und die Zündung nicht innerhalb einer vernünftigen Zeit erfolgt, kann sich ein explosibles Brennstoffgemisch in der Brennkammer ansammeln. Ein Brennersteuergerät soll das Vorhandensein einer Flamme in der Brennkammer zuverlässig überwachen, eine exakte Steuerung eines Zündversuchxntervalles bewirken, eine Zündung im Falle des Vorhandenseins eines falschen Elanunensignals verhindern und eine Abschaltung des Brenners unter sicheren Bedingungen immer dann gewährleisten, wenn eine möglicherweise gefährliche Situation eintritt. Brennersteuergeräte dieser Art sind z.B. aus der US-PS 3 840 322 bekannt.

Bei der Konstruktion von Brennersteuergeräten spielen die verschiedensten Gesichtspunkte eine Rolle, wie die Betriebssicherheit, die Herstellungskosten, die exakte Steuerung von

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Zeitintervallen, insbesondere von solchen kurzer Dauer, und das Verhalten der Brennersteuerung beim Erlöschen einer bereits gezündeten Flamme, z.B. in Form eines sofortigen Abschaltens des Brennersystems, eines sofortigen Versuches, die Flamme erneut zu zünden, oder eines Versuches, die Flamme erst nach einem Vorzünd- oder Reinigungsintervall erneut zu zünden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, zuverlässiges und eine hohe Betriebssicherheit gewährleistendes Brennersteuergerät anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen unter Schutz gestellte Erfindung gelöst.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Brennersteuergerät für eine Brenneranlage angegeben, welche eine Betriebssteuervorrichtung zum Erzeugen eines Brennerbetriebsbedarfssignales, einen Flammenfühler zum Erzeugen eines Flammensigna Ie s bei Vorhandensein einer Flamme in einer überwachten Brennkammer und eine oder mehrere Vorrichtungen zur Steuerung der Zündung und/oder Brennstoffzufuhr enthält. Das Brennersteuergerät enthält eine Sperrvorrichtung zur Abschaltung des Steuergerätes, eine Steue'*vo- richtung zur Betätigung von Zünd- und/oder BrennstoffSteuervorrichtungen, und eine Programm- oder Zeitschaltung, welche zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle präziser Dauer erzeugt und einen gemeinsamen Kondensator enthält, wobei das eine Zeitintervall eine Funktion der Aufladung des gemeinsamen Kondensators und das andere Zeitintervall eine Funktion der Entladung des gemeinsamen Kondensators ist. Eine Zündfolge wird als Reaktion auf ein Brennerbetriebsbedarf ssignal dadurch eingeleitet, daß die Zeitschaltung betätigt wird und diese am Ende des ersten Zeitintervalles die Steuervorrichtung erregt und dann ein Zündintervall vorsieht, währenddessen die Flamme in der überwachten Brennkammer zünden soll. Wenn die Flamme während dieses Zündzeitintervalles gezündet wird, hält eine durch das Flammeηsignal

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gesteuerte Schaltungsanordnung die Steuervorrichtung erregt. Wenn die Flamme während des Zündzeitintervalles nicht zündet, wird das Steuergerät durch die Sperrvorrichtung abgeschaltet. Durch eine mit der Zeitschaltung gekoppelte Schaltungsanordnung wird ein weiteres Zeitintervall verhindert, bis die Flamme brennt und die Anlage enthält eine Vorrichtung, die die Zeitschaltung veranlaßt, mindestens ein weiteres Zündzeitintervall vorzusehen, wenn das Flammensignal vom Flammenfühler ausfällt nachdem die Flamme schon gebrannt hatte.

Die Schaltungsanordnung, die weitere Zeitintervalle verhindert, enthält bei einer Ausführungsform eine Verriegelungsanordnung, welche den gemeinsamen Kondensator entladen hält, während bei einer anderen Ausführungsform im gemeinsamen Kondensator eine Ladung gespeichert ist und das Vorhandensein eines Flanunensignals die Zeitschaltung daran hindert, auf die gespeicherte Ladung anzusprechen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Brennersteuergerät angegeben, das eine Sperrschaltung enthält, die direkt an eine Leistungsquelle anschließbar ist, so daß die Sperrschaltung unabhängig von einer Anforderung für einen Brennerbetrieb erregt wird. Es sind ferner eine Steuerschaltung mit einer Zeitschaltung zum Steuern eines Zündzeitintervalles und eine Steuervorrichtung zum Betätigen einer Brennstoff steuerung vorgesehen, wobei die Steuerschaltung so geschaltet ist, daß sie sowohl die Steuervorrichtung als auch die Sperrvorrichtung bei einer Anforderung für den Betrieb des Brenners erregt oder speist. Wenn die Steuervorrichtung nicht erregt ist, reagiert die Schaltungsanordnung auf ein Signal vom Flammenfühler mit einer Erregung der Sperrschaltung, so daß die Erregung der Steuervorrichtung verhindert wird und wenn die Steuervorrichtung durch die Steuerschaltung erregt ist, reagiert sie auf ein Signal vom Flammenfühler damit, daß die Steuervorrichtung erregt bleibt, ohne daß die Sperrschaltung erregt wird. Ferner ist eine auf das Ende eines

Zündzeitintervalls ansprechende Anordnung vorgesehen, die beim Fehlen eines Signals vom Flammenfünler die Steuervorrichtung entregt und die Sperrschaltung erregt. Ein solches Gerät eignet sich besonders für ültraviolett-Flammenfühler, die Schaltungsanordnung stellt ein System zur überwachung des Flammenfühlers während Heizpausen (beim Fehlen eines Brennerbetriebsbedarfssignals) dar und schaltet das Brennersystem ab und löst einen Alarm aus, wenn ein fehlerhaftes Flammensignal während einer nennenswerten Zeitspanne während einer Heizpause erzeugt wird; die Schaltungsanordnung stellt eine zuverlässige Einrichtung dar und integriert die Sperrschaltung in einer einfachen Schaltung mit der Steuerschaltung für die Steuerung der Zeitintervalle und die Erregung der Zünd- und Brennstoffsteuerung.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird durch die Erfindung ein Brennersteuergerät vorgesehen, welches eine Sperrschaltung enthält, die eine Betätigungsvorrichtung mit zwei alternativen Sperrbetatigungs- oder Sperrauslösungs-Erregungswegen hat, eine Hauptsteuerbetätigungsvorrichtung und eine Betätigungsvorrichtung für eine Pilot- oder Zündbrennstoffsteuervorrichtung, wobei die Betätigungsvorrichtungen für die Pilotsteuerung und die Hauptsteuerung in einen der Sperrbetatigungsspeisungswege eingeschaltet sind. Eine auf ein Signal vom Flammenfühler ansprechende Schaltung hält die Hauptsteuerung erregt, ohne daß die Sperrbetätigungsvorrichtung oder die Zündbrennersteuerung erregt sind, und eine Schaltung, die in Tätigkeit tritt, wenn am Ende eines Zeitintervalles kein Signal vom Flammenfühler vorhanden ist, schließt den anderen Sperrbetätigungs-Erregungsweg. Bei dieser Schaltungsanordnung wird die Pilot- oder Zündbrennstoff steuervorrichtung nur während eines Zündzeitintervalles betätigt.

Gemäß wieder einem anderen Aspekt der Erfindung ist die auf das Flammensignal ansprechende Schaltung gegen einen Abfall der Versorgungsspannung beim Schließen eines Stromkreises niedriger Impedanz kompensiert, dieser Stromkreis enthält eine

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Sperrbetätigungsvorrichtung sowie eine Steuerrelaisbetätigungsvorrichtung und hat eine ausreichend niedrige Impedanz um den für das Anziehen des Steuerrelais erforderlichen Strom zu liefern. Dieser relativ große Strom hat einen Abfall der Speisespannung für die Flammenfühlerschaltung zur Folge. Die Stromversorgung liefert eine Referenzspannung an die auf das Flammensignal ansprechende Schaltungsanordnung, die eine Schwelle für die Flainmensignale bildet und eine Verschiebung dieser Referenzspannung beeinflußt die Empfindlichkeit der Flammenfühlschaltung. Gemäß der Erfindung ist eine Leistungsversorgungskompensation vorgesehen, die bei gleichzeitiger Erregung der Sperrbetätigungsvorrichtung und der Steuervorrichtung die Referenzspannung und damit die Empfindlichkeit der auf das Flammensignal ansprechenden Vorrichtung stabilisiert. Bei bevorzugten Ausführungsformen wird diese Energieversorgungskompensation dadurch geschaffen, daß man ein Bauelement der Referenzspannungsschaltung in Reihe mit dem Stromkreis für die Sperrbetätigungsvorrichtung und die Steuervorrichtung schaltet, an dem eine Spannungserhöhung bzw. Verschiebung der Spannung nach oben als Kompensation für die Herabsetzung der Speisespannung durch die Erregung der erwähnten Schaltung eintritt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Brennersteuergerätes gemäß einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung und

Fig. 2 ein Schaltbild eines Brennersteuergerätes gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Das Brennersteuergerät gemäß Fig. 1 ist über Klemmen 10 und 12 an eine geeignete elektrische Leiätungsquelle, z.B. das Wechselstromnetz, anschließbar. An die Klemmen 10, 12 ist ein Steuerteil angeschlossen, welcher eine Alarmvorrichtung 14, ein Gebläse 16, eine Zünd- oder Pilotbrennstoffsteuervorrich-

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tung 18, eine Funkenzündsteuervorrichtung 20 und eine Hauptbrennstoff steuervorrichtung 22 enthält. In Reihe mit der an die Klemme 10 angeschlossenen Leitung sind ein Grenzwertschalter 24 und eine Betriebssteuervorrichtung 26 wie ein Thermostat geschaltet. Mit der Alarmvorrichtung 14 ist ein Sperr- oder Halte-Arbeitskontakt 30-1 geschaltet und in Reihe zwischen die Betriebssteuervorrichtung und die anderen Vorrichtungen des Steuerteiles ist ein Sperr-Ruhekontakt 30-2 geschaltet. Die Zuführung von Leistung zu den Zünd- und BrennstoffSteuervorrichtungen 18, 20 und 22 wird durch einen Steuerrelais-Arbeitskontakt 32-1 gesteuert und in Reihe mit der Pilotbrennstoff steuervorrichtung 18 ist ein Hilfsrelais-Arbeitskontakt 34-1 geschaltet. In Reihe mit der Funkenzündsteuervorrichtung 20 liegt ein Flammenrelais-Ruhekontakt 36-1 und in Reihe mit der Hauptbrennstoffsteuervorrichtung 22 liegt ein Flammenrelais-Arbeitskontakt 36-2. Die Arbeitskontakte sind normalerweise offen, die Ruhekontakte normalerweise geschlossen. In Reihe mit einer Primärwicklung 40 eines Transformators42 liegt ein Strömungsschalter 38, der durch den vom Gebläse 16 erzeugten Luftstrom geschlossen wird. Der Transformator 42 hat eine erste Sekundärwicklung 44, mit dar ein Vollweggleichrichter 46 verbunden ist, der eine Betriebsgleichspannung für den elektronischen Teil liefert, welche über eine Diode 48 einer Hauptleitung 52 und über einen Widerstand 54 einer Hilfsleitung 58 zugeführt wird. Der Transformator 42 hat ferner noch eine zweite Sekundärwicklung 62, die eine Spannung an Klemmen 64 und 66 liefert, an die ein Flammenstab-Flammenfühler angeschlossen ist.

Das Brennersteuergerät enthält ferner eine Flammenfühlerschaltung mit einem Kopplungskondensator 68, welcher durch eine Schutzfunkenstrecke 70 überbrückt ist, und ein RC-Eingangsnetzwerk, durch das ein Flammensignal von der Klemme einem Feldeffekttransistor 80 zugeführt wird, dessen Steuerelektrode über eine zur Spannungsbegrenzung dienende Diode

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mit einer Masseleitung 60 verbunden ist. Die Diode 82 arbeitet als Zenerdiode und begrenzt negative Spannungsauswanderungen der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 80 auf etwa 7 V. Der Feldeffekttransistor 80 ist über ein zweites RC-Netzwerk mit einem zweiten Transistor 94 verbunden, dessen Emitter durch ein Spannungsteilernetzwerk aus Widerständen 96, 98 und 100 eine Referenzspannung zugeführt wird. Wenn der Transistor 94 als Reaktion auf ein Flammensignal einschaltet, wird ein Transistor 104 eingeschaltet, der dann die Leistung oder Spannung B+ von der Hauptleitung 52 einer weiteren Leitung 108 zuführt.

Mit der Hauptleitung 52 ist eine Sperrschaltung verbunden, welche eine wärmeempfindliche Sperrbetätigungsvorrichtung und zwei Betätigungskreise enthält, von denen der erste durch einen Darlington-Doppeltransistor 110, eine Steuerrelais-Betätigungsvorrichtung 32 und den Widerstand 100 zur Masseleitung 60 führt während der zweite Betätigungskreis über einen Widerstand 112 und einen Darlington-Doppeltransistor 114 zur Masseleitung 60 führt. In Reihe mit der Sperrbetätigungsvorrichtung 30 ist eine Hilfsrelaiswicklung 34 geschaltet, die immer dann erregt ist, wenn die Sperrbetätigungsvorrichtung 30 erregt wird. (Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Hilfsrelaiswicklung 34 in eine Leitung 178 zwischen den Darlington-Transistor 110 und die Steuerrelais-Betätigungsvorrichtung 32 zu schalten.) Die Steuerelektrode des Darlington-Transistors 110 ist wie dargestellt mit einem Transistor 116 verbunden, während die Steuerelektrode des Darlington-Transistors 114 an eine Spannungsteilerschaltung aus Widerständen 118, 120 und 122 angeschlossen ist, die zwischen der Flammensignal-Leitung 108 und der Masseleitung 60 liegt.

Mit der Hilfsleitung 58 ist eine Zeitschaltung verbunden, die einen Tantal-Zeitkondensator 124 enthält, dessen positive Klemme über einen Widerstand 126 mit der Hilfsleitung 58 verbunden ist und dessen negative Klemme über eine Diode 128 und einen Widerstand 130 mit der Leitung 108 gekoppelt ist.

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Dem Zeitkondensator 124 sind ein Widerstand 132 und eine Diode 134 parallelgeschaltet. An die Verbindung zwischen der Diode 128 und dem Widerstand 13Ο ist über eine Diode 136 die Basis eines Transistors 138 angeschlossen, dessen Kollektor mit einer Spannungsteilerschaltung verbunden ist, die Widerstände 140, 142 und 144 enthält. Der Kollektor des Transistors 138 ist mit der Basis eines Transistors 146 verbunden. Zwischen den Emitter und die Basis des Transistors 138 ist ein Kondensator 150 geschaltet und zwischen den Kollektor des Transistors 146 und die Basis des Transistors 138 ist ein Widerstand 152 geschaltet.

Zwischen die negative Klemme des Zeitkondensators 124 und die Sperrbetätigungsvorrichtung 30 ist ein Netzwerk aus einer Diode 154 und Widerständen 156, 158 geschaltet. Die Diode 154 ist über eine Diode 160 mit der Basis des Transistors 116 verbunden. Der Darlington-Transistor 110 wird durch das Sperren des Transistors 116 in den leitenden Zustand ausgesteuert.

Der Darlington-Transistor 114 wird durch eine Schaltungsanordnung gesteuert, welche Transistoren 170 und 172 enthält. Der Kollektor des Transistors 172 ist über eine Diode 174 mit der Steuerelektrode des Darlington-Transistors 114 verbunden. Die Aussteuerung des Darlington-Transistors 114 in den leitenden Zustand erfolgt durch ein Flammensignal auf der Leitung 108, das über die Spannungsteilerschaltung aus den Widerständen 118, 120 und 122 zugeführt wird, oder durch Leiten des Transistors 146, sofern seine Steuerelektrode nicht durch den leitenden Transistor 172 mit Masse verbunden ist. Die Basis des Transistors 172 ist über einen Widerstand 176 mit der Leitung 178 verbunden.

Mit dem Emitter des Transistors 138 ist eine Entriegelungsschaltung verbunden, welche auf das Verschwinden des Signals auf der Leitung 108 anspricht und einen Widerstand 180, einen Kopplungskondensator 182 sowie eine Diode 184 enthält. Der

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Zeitkondensator 124, die Diode 154 und der Widerstand 158 sind auf einer einsteckbaren Platine angeordnet, so daß die Zeitintervalle für die Vorzündung und den Zündversuch leicht geändert werden können. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind beispielsweise Platinen oder Steckkarten mit den folgenden Werten vorgesehen:

Kondensator 124 Widerstand 158 Vor ζ ündung s ze i t Zündversuchs zeit l5,uF 7 50 kOhm 7 sec IO see

68,uF 150 kOhm 30 see 10 see

180/UF 47 kOhm 90 see 10 see

Im Betrieb ist der Grenzwertwertschalter 24 normalerweise geschlossen und wenn der Brenner in Betrieb genommen werden soll, schließt der Schalter 26, so daß der Steuerteil an Spannung gelegt wird. Das Gebläse 16 erhält Spannung durch den normalerweise geschlossenen Sperr-Ruhekontakt 3Ο-2. Wenn der Strömungsschalter 38 schließt, erhält der elektronische Teil Spannung über den Transformator 42 und den Vollweggleichrichter 46. Der elektronische Teil steuert zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle, und zwar ein erstes Intervall (Vorzündung), in dem der Zeitkondensator 124 aufgeladen wird und ein zweites Intervall (Zündung), in dem der Kondensator 124 entladen wird. Beim Aufladen des Kondensators 124 fällt die Spannung an der Verbindung zwischen den Dioden 128 und 136 in Richtung auf die Spannung an der Masseleitung 60 ab und steuert das erste Zeitoder Verzögerungsintervall (Vorzündung) in Abhängigkeit von der RC-Zeitkonstante des Kondensatorladekreises (über den Widerstand 130, die Relaisbetätigungsvorrichtungen 36 und 32 sowie den Widerstand 100). Wenn die Spannung an dem erwähnten Verbindungspunkt genügend weit abgefallen ist, beginnt der Transistor 138 zu leiten, der resultierende Stromfluß steuert den Transistor 146 auf und ein Signal wird über den Widerstand 152 zurückgekoppelt, um den Transistor 138 (Verriegelungstransistor) im leitenden Zustand zu halten. Das Leiten des

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Transistors 46 bewirkt einen plötzlichen Abfall der Spannung an der Plusseite des Kondensators 124. Dieser Spannungssprung wird über die Dioden 154 und 160 übertragen, so daß der Transistor 116 gesperrt und der Darlington-Transistor 110 aufgesteuert wird. Dadurch fließt ein Strom durch einen niederohmigen Stromweg mit der Sperrbetätigungsvorrichtung 30, der Hilfsrelaisbetätigungsvorrichtung 34, den Darlington-Transistor 110, die Leitung 178, die Steuerrelaisbetätigungsvorrichtung 32 und den Widerstand 100. Die Relais 32 und 34 ziehen an, wodurch die Arbeitskontakte 32-1 und 34-1 schließen, die PilotbrennstoffSteuervorrichtung 18 und die Zündsteuervorrichtung 20 erregt werden und in der überwachten Brennkammer ein Zündvorgang eingeleitet wird. Der Transistor 170 wird gesperrt, da die Transistoren 138 und 146 leiten und das Signal auf der Leitung 178 wird über den Widerstand 176 übertragen und steuert den Transistor 172 auf, der die Steuerelektrode des Darlington-Transistors 114 mit Masse verbindet und dadurch den alternativen Erregungsstromweg für die Sperrbetätigungsvorrichtung gesperrt hält. Der Spannungsanstieg an der Verbindung zwischen dem Widerstand 100 und der Steuerrelaisbetätigungsvorrichtung 32 koirper siert den Spannungsabfall an der Hauptleitung 5?, der auftritt, wenn der niederohmige Stromweg durch den Darlington-Transistor 110 geschlossen wird; dadurch tritt keine nennenswerte Änderung der Referenzspannung am Emitter des Transistors 94 auf und die Ansprache der Flammenfühlerschaltung auf die Signale an der Klemme 64 wird dadurch stabilisiert.

Während des Zündzeitintervalles entlädt sich der Kondensator 124 mit einer Geschwindigkeit, die im wesentlichen durch die Werte des Kondensators 124 und des Widerstandes 158 bestimmt wird. Das Potential an der Basis des Transistors 116 steigt an und wenn der Transistor 116 leitend wird, sperrt der Darlington-Transistor 110 und beendet das zweite Zeitintervall (Zündung). Im normalen Betrieb zündet die Flamme

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während des Entladungsintervalles des Kondensators 124 vor dem Sperren des Darlington-Transistors 110 und von der Flammenfühlerschaltung wird der Basis des Transistors 104 ein Flammen-Signal zugeführt, das diesen Transistor aufsteuert und die Spannung B+ der Leitung 108 zuführt. Die Flammenrelaisbetätigungsvorrichtung 36 wird dann erregt und ein alternativer Stromweg zum Erregthalten der Steuerrelaisbetätigungsvorrichtung 32 wird hergestellt. Beim Anziehen des Flammenrelais 36 öffnet der Kontakt 36-1, wodurch die Zündsteuervorrichtung abgeschaltet wird, und schließt der Kontakt 36-2, wodurch die Hauptbrennstoffsteuervorrichtung 22 erregt wird. Das Aufheizen der Sperrbetätigungsvorrichtung 30 hört auf, wenn der Darlington-Transistor 110 gesperrt wird und das Hilfsrelais mit der Wicklung 34 wird entregt, wobei der Kontakt 34-1 öffnet und die Pilotbrennstoffzufuhr unterbrochen wird. Das Gerät überwacht dann die gezündete Flamme bis der Schalter der Betriebssteuervorrichtung 26 öffnet und den Brennerzyklus beendet.

Wenn bis zum Sperren des Darlington-Transistors 110 keine Flammensignalspannung an die Leitung 108 gelegt worden ist, wird die Steuerrelaisbetätigungsvorrichtung entregt, so daß der Kontakt 32-1 öffnet und die Zündung sowie Brennstoffzufuhr abstellen. Ferner wird die Basisspannung des Transistors 172 abgeschaltet, so daß dieser Transistor aufhört zu leiten (und die Klemmung bzw. Sperrung des Darlington-Transistors beendet) und ein alternativer Sperrstromweg wird hergestellt, wenn der Darlington-Transistor 114 durch den Transistor 142 in den leitenden Zustand ausgesteuert wird. Die Sperrbetätigungsvorrichtung 30 heizt sich daher weiter auf und am Ende der durch diese Vorrichtung gesteuerten Verzögerungszeit öffnet der Ruhekontakt 30-2, wodurch das Brennersystem abgeschaltet wird, und schließt den Arbeitskontakt 30-1, wodurch die Alarmvorrichtung 14 eingeschaltet wird.

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Wenn das Flanimensignal verschwindet und das Erlöschen der Flamme anzeigt, nachdem der Brenner vorher normal gearbeitet hatte, hört der Transistor 104 auf zu leiten, so daß die Spannung von der Leitung 108 abgeschaltet wird und die Relaisbetätigungsvorrichtungen 32 und 36 abschalten. Beim Abfallen der betreffenden Relais öffnen die Kontakte 32-1 und 36-2, wodurch die Brennstoffzufuhr abgestellt wird. Durch den Entriegelungskreis mit dem Kondensator 182 und der Diode 184 wird jedoch ein Übergangsimpuls auf den Emitter des Transistors 138 gekoppelt, der die Transistoren 138 und 146 entriegelt, so daß sie aufhören zu leiten. Der Zyklus mit den beiden aufeinanderfolgenden Zeitintervallen wird nun wiederholt. Der Kondensator 124 beginnt sich aufzuladen und steuert die Dauer des Vorzündungs- oder Reinigungsintervalles. Am Ende dieses Intervalles werden die Transistoren 138 und 146 eingeschaltet und die Dauer des folgenden Zundintervalles wird in der oben beschriebenen Weise durch die Entladung des Kondensators 124 gesteuert. Wenn die Flamme innerhalb dieses Intervalles nicht wieder zum Brennen gebracht wird, schaltet die Brenneranlage auf Störung.

Wenn während des Vorzündungsintervalles (vor dem Einschalten des Darlington-Transistors 110) ein fehlerhaftes Flammensignal auftritt, wird die Spannung auf der Flammensignal-Leitung 108 über den Rückkopplungswiderstand 130 übertragen und verhindert ein weiteres Aufladen des Kondensators 124. Diese Spannung steuert außerdem den Darlington-Transistor 114 über die Spannungsteilerschaltung 118, 120 und 122 auf, wodurch ein Heizstromweg für die Sperrbetätigungsvorrichtung 30 (Störungsschalter) geschlossen wird. (Die Hilfsrelaiswicklung 34 bzw. Pilotbetätigungsvorrichtung ist zwar erregt, die Pilotbrennstoff steuervorrichtung 18 ist jedoch nicht erregt, da der Steuerrelais-Arbeitskontakt 32 offen bleibt, weil der Strom durch die Serienschaltung aus den Relaiswicklungen 36 und 32 nicht ausreicht, um das Relais 32 zum Ansprechen zu bringen.)

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Wenn das Flammensignal auf der Leitung 108 andauert, schaltet die Brenneranlage am Ende des durch die Sperrbetätigungsvorrichtung 30 gesteuerten Zeitintervalles auf Störung und die Alarmvorrichtung 14 wird eingeschaltet. Wenn das fehlerhafte Flammensignal vor der Sperrung bzw. Störungsauslösung wieder verschwindet, wird das Vorzündungsintervall wieder eingeleitet. Wenn die Spannung an den Klemmen 10 und 12 momentan unterbrochen wird, fällt die Spannung auf der Hilfsleitung 58 schneller ab als die Spannung auf der Hauptleitung 52, da der Kondensator 56 einen kleineren Wert hat als der Kondensator Wenn also eine solche Unterbrechung eintritt, nachdem eine Flamme erzeugt worden ist, hören die Transistoren 138 und 146 sofort auf zu leiten und die Anlage führt wieder einen Zyklus mit dem Vorzündungs- und Zündungsintervall durch, wie es oben beschrieben wurde, wenn die Spannung wieder an den Klemmen 10 und 12 erscheint.

Wenn aus Versehen die Steckkarte oder Platine, auf der der Kondensator 124, die Diode 154 und der Widerstand 158 angeordnet sind, nicht eingesetzt ist, schaltet das Gerät bei einer Brennerbetriebsanforderung auf Störung. Der Basis des Transistors 138 wird Massepotential über den Widerstand 130, die Relaisspulen bzw. Betätigungsvorrichtungen 36 und 3 2 sowie den Widerstand 100 zugeführt, so daß dieser Transistor einschaltet und den Transistor 146 leiten läßt. Durch das Leiten des Transistors 146 wird der Darlington-Transistor 114 leitend während der Darlington-Transistor 110 gesperrt bleibt, da die Diode 154 in der Schaltung fehlt. Die Sperrbetätigungsvorrichtung 30 öffnet den Kontakt 30-2 am Ende ihres Verzögerungsintervalles, wodurch die Brenneranlage abgeschaltet, der Kontakt 30-1 geschlossen und die Alarmvorrichtung 14 erregt werden.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind Bauelemente, die denen des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen,

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jedoch durch einen Akzent ergänzten Bezugszahlen bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Primärwicklung 40* des Transformators 42' direkt mit den Klemmen 10', 12' verbunden, so daß die Hauptleitung 52' dauernd Spannung führt. Die Sekundärwicklung 62' des Transformators liefert eine Spannung an Klemmen 200, 202, mit denen ein Ultraviolett-Flammenfühler verbunden ist. Die Flammensignalimpulse werden durch einen Transformator 208 und eine Gleichrichterschaltung mit einer Diode 210 auf die Basiselektrode des Transistors 94' gekoppelt. Der Transistor 94' steuert seinerseits den Transistor 104', der der Flammensignalleitung 108' Leistung zuführt.

Wenn der mit den Klemmen 200, 202 verbundene, nicht dargestellte Flammenfühler fälschlich das Vorhandensein einer Flamme in der Brennkammer anzeigen sollte, läßt das von ihm erzeugte Flammensignal den Transistor 104' leiten, der dann ein Signal an die Spannungsteilerschaltung aus den Widerständen 118', 120' und 122' liefert, welches das Potential an der Steuerelektrode des Darlington-Transistors 114' erhöht und diesen Schalter schließt, wodurch ein Stromw^g -ur Speisung der Sperrbetätigungsvorrichtung 30' geschlossen wird, welcher durch die Sperrbetätigungsvorrichtung 30', einen Widerstand 222 (der bei dieser Ausführungsform an die Stelle der Hilfsrelaisspule 34 tritt, obwohl stattdessen gewünschtenfalls auch diese Pilotsteuervorrichtung verwendet werden könnte), einen Widerstand 112' und den Darlington-Transistor 114' zur Masseleitung 60' verläuft. Die Sperrbetätigungsvorrichtung 30' (Störungsschalter) wird also selbst dann erregt, wenn kein Bedarf für den Betrieb des Brenners vorliegt und der falsche Flammenzustand andauert, die Brenneranlage wird dann schließlich auf Störung geschaltet, wobei der Kontakt 3O-2¹ öffnet (wodurch eine Inbetriebnahme der Brenneranlage verhindert wird) und der Kontakt 30-1' schließt (wodurch die Alarmvorrichtung 14' eingeschaltet wird) . Die Brennersteuerungselektronik spricht nicht

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an und weder das Relais 32' noch das Relais 36' werden erregt, da während der Aufheizintervalle keine Spannung an der Leitung 58' liegt.

In Reihe mit dem Strömungsschalter 38* ist eine Primärwicklung 232 eines Hilfstransformators 230 geschaltet, dessen Sekundärwicklung 236 über eine Gleichrichterschaltung mit einer Diode 238 an die Basis eines Schalttransistors 246 angeschlossen ist. Wenn der Strömungsschalter 38' geschlossen ist, wird Leistung über den Transformator 230 zugeführt und der Schalttransistor 246 geschlossen, so daß die Spannung B+ von der Hauptleitung 52' der Hilfsleitung 58' zugeführt wird.

Die Flammenfühler- und Störunge- bzw. Sperrschaltungen sind also dauernd erregt (unabhängig vom Wärmebedarf) und bei einem Wärmebedarf, der dadurch bewirkten Einschaltung des Gebläses 16' und einer für ein Schließen des Strömungsschalters 38' ausreichenden Luftströmung wird der Schalttransistor 246 in den leitenden Zustand ausgesteuert, so daß die Hilfsleitung 58' an Spannung gelegt und die Zeitschaltung erregt wird, so daß die Steuerung der aufeinanderfolgenden Zeitintervalle durch die Aufladung und Entladung des Kondensators 124' beginnt. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind der Kondensator 124', die Diode 154' und der Widerstand 158' auf einer Steckeinheit montiert, so daß die Dauer eines oder beider Zeitintervalle bequem geändert werden kann. Das erste Zeitintervall (Vorzündung) wird durch die RC-Werte im Ladekreis des Kondensators bestimmt und am Ende dieses Intervalles werden die Transistoren 138' und 146' in den leitenden Zustand ausgesteuert. Wie bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 verriegelt oder verrastet dies die beiden Transistoren 138' und 146' und verbindet die Plusseite des Kondensators 124' mit dem Widerstand 122', wodurch die der Diode 160' zugeführte Spannung abrupt abfällt. Dieser Spannungssprung sperrt den Transistor 116' und schaltet den Darlington-Transistor 110' ein, so daß ein

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Strom durch die Sperrbetätigungsvorrichtung 30', den Widerstand 222, den Darlington-Transistor 110', die Leitung 178', die Steuerrelaiswicklung bzw. Steuerrelaisbetätigungsvorrichtung 32' und den Widerstand 100' fließt. Bei Beginn des zweiten Zeitintervalles (Zündung) beginnt daher das Aufheizen der Sperrbetätigungsvorrichtung 30' und gleichzeitig zieht das Steuerrelais 32' an, wodurch ein Zündvorgang eingeleitet wird, in dem die Pilotbrennstoffsteuervorrichtung 18' und eine Funkenzündtransformator- oder Funkenzündsteuervorrichtung 20' erregt werden. Durch das Leiten des Transistors 146" wird ferner der Transistor 170' gesperrt und die Spannung auf der Leitung 178', die der Basis des Transistors 172* durch den Widerstand 176' zugeführt wird, schaltet den Klemm-Transistor 172' ein, der dann die Steuerelektrode des Darlington-Transistors 114' über die Diode 174' mit der Masseleitung 60' verbindet und dadurch das Einschalten des Darlington-Transistors 114' verhindert. Dieser alternative Sperrbetätigungs-Erregungsstromkreis bleibt abgeschaltet, solange die Transistoren 138' und 146* im leitenden Zustand verriegelt sind und eine Spannung an der Leitung 178' liegt.

Bei der Entladung des Kondensators 124* steigt das Potential an der Basis des Transistors 116" an. Nach einem Zeitintervall, das im wesentlichen durch die Werte des Kondensators 124' und des Widerstandes 158' bestimmt ist, schaltet der Transistor 116' wieder ein, sperrt den Darlington-Transistor 110 und beendet das zweite Zeitintervall (Zündung), und wenn bis dahin kein alternativer Steuerrelais-Erregungsstromkreis (durch das Flammenrelais 36') hergestellt worden ist, wird die Steuerrelaisbetätigungsvorrichtung 32' entregt. Wenn die Spannung von der Leitung 178' abgeschaltet wird, wird der Klemm-Transistor 172' freigegeben, so daß die Spannung an der Steuerelektrode des Darlington-Transistors 114* ansteigt (der Transistor 146' leitet), der durch den Darlington-Transistor 114" gebildete Schalter schließt und die Sperrbetätigungsvorrichtung

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30' über den alternativen Speisestromweg bis zum Ende ihrer Verzögerungszeit weiter aufgeheizt wird, worauf dann der Ruhekontakt 30-2' öffnet und die Brenneranlage abschaltet, sowie der Arbeitskontakt 30-1' schließt und die Alarmvorrichtung 14' einschaltet.

Dieser Störabschaltvorgang wird beim Erscheinen von Flammensignalimpulsen an den Klemmen 200, 202 unterbrochen, welche den Transistor 104' und einen Transistor 250 einschalten. Der Emitter des Schalttransistors 250 ist mit einer Leitung 254 verbunden und das Anlegen einer Spannung an diese Leitung vervollständigt einen alternativen Relaisbetätigungshaltekreis durch die Betätigungsvorrichtungen 36' und 32'. Ferner wird die Verbindung der Dioden 128' und 136' über den Widerstand 130' auf die Spannung B+ gebracht.

Das Flammensignal auf der Leitung 108* wird außerdem der Spannungsteilerschaltung aus den Widerständen 118', 120' und 122' zugeführt und der Kondensator 182' wird aufgeladen. Wie bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 wird bei einem etwaigen Erlöschen der Flamme, durch das das Flammensignal auf der Leitung 108' verschwindet, ein Signalsprung über den Kondensator 182' übertragen und die verriegelten Transistoren 138' und 146' werden entriegelt, so daß die Schaltungsanordnung automatisch einen neuen Zyklus mit den beiden aufeinanderfolgenden Zeitintervallen durchläuft. Wenn bei den beiden Ausführungsbeispielen die Entriegelungsschaltung aus dem Kondensator 182' und der Diode 184' fehlen würde, würde ein Erlöschen der Flamme zur Folge haben, daß der Transistor 104' aufhört zu leiten und das resultierende Verschwinden der Spannung an der Leitung 178' wird dann die Steuerelektrode des Darlington-Transistors 114 freigeben, so daß der alternative Sperrerregungskreis wegen des verriegelten Transistors 146' geschlossen wird. Die Anlage schaltet in diesem Falle dann nach dem Ausfall der Flamme auf Störung ohne daß ein erneuter Zyklus durchlaufen wird.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

'I.) Brennersteuergerät für eine Brenneranlage, welche eine Betriebssteuervorrichtung zum Erzeugen eines Brennerbetriebsbedarf ssignales , einen Flammenfühler zum Erzeugen eines Flammensignals bei Vorhandensein einer Flamme in der Brenneranlage und eine durch das Gerät gesteuerte Brennstoffzufuhr-Steuervorrichtung enthält, mit einer Flammenfühlerschaltung, einer Sperrschaltung zum Abschalten des Steuergerätes, einer Steuervorrichtung zur Betätigung der Brennstoffzufuhr-Steuervorrichtung, einer Zeitschaltung, die zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle genau bestimmter Dauer und zwar ein Vorzündzeitintervall und ein Zündzeitintervall erzeugt und einen gemeinsamen Kondensator enthält, wobei das eine der Zeitintervalle eine Funktion der Aufladung dieses gemeinsamen Kondensators und das andere Zeitintervall eine Funktion der Entladung des gemeinsamen Kondensators ist, ferner mit einer auf eine Anforderung für den Betrieb des Brenners ansprechende Anordnung zum Einleiten einer Zündfolge durch Betätigung der Zeitschaltung, einer auf die betätigte Zeitschaltung ansprechende Schaltung, die die Steuervorrichtung am Ende des Vorzündzeitintervalles erregt, und eine Flammensignalschaltung, die auf ein Flammensignal vom Flammenfühler während des Zündzeitintervalles anspricht und die Steuervorrichtung erregt hält, gekennzeichnet durch eine auf das Verschwinden des Signales vom Flammenfühler ansprechende Anordnung (182, 184), die die Zeitschaltung veranlaßt, mindestens ein weiteres Zundzeitintervall ablaufen zu lassen.
2.) Brennersteuergerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung zum Verhindern eines weiteren Zeitintervalles mit einer Verriegelungsschaltung, die bei Beendigung eines Zeitintervalles betätigt wird.

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ORIGINAL INSPECTED
3.) Brennersteuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verriegelungsschaltung im betätigten Zustand den gemeinsamen Kondensator im entladenen Zustand hält.
4.) Brennersteuergerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungsanordnung, die das weitere Zeitintervall verhindert, auf ein Signal vom Flammenfühler anspricht.
5.) Brennersteuergerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das weitere Zeitintervall verhindernde Schaltungsanordnung den gemeinsamen Kondensator im geladenen Zustand hält.
6.) Brennersteuergerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Erzeugen des weiteren Zündzeitintervalles eine Entriegelungsschaltung enthält, die auf einen übergang beim Verschwinden des Flammensignals von der Flammenfühlerschaltung anspricht und die Verriegelungsschaltung freigibt, so daß der gemeinsame Kondensator ein weiteres Zündzeitintervall steuert.
7.) Brennersteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Kondensator (124) auf einer Steckeinheit montiert ist.
8.) Brennersteuergerät für eine Brenneranlage, welche eine Betriebssteuervorrichtung zum Erzeugen eines Brennerbetriebsbedarf ssignales und eine durch das Brennersteuergerät gesteuerte Vorrichtung zum Steuern einer Brennstoffströmung enthält, mit einer Flammenfühlerschaltung, einer Sperrschaltung zum Abschalten des Steuergerätes, einer Steuervorrichtung zum Betätigen der Brennstoffsteuerung, einer Steuerschaltung, die eine Zeitschaltung zum Erregen der Steuervorrichtung und Erzeugen eines Zündzeitintervalles enthält, weiterhin einer Schaltungsanordnung, welche bei nicht erregter Steuervorrichtung auf ein Signal von der Flammenfühlerschaltung anspricht, die Sperrschaltung

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erregt und eine Erregung der Steuervorrichtung verhindert, weiterhin mit einer Schaltung, die wenn die Steuervorrichtung durch die Steuerschaltung erregt worden ist auf ein Signal von der Flammenfühlerschaltung anspricht, indem sie die Steuervorrichtung erregt hält, und mit einer auf das Ende des Zündzeitintervalles ansprechende Anordnung, die dann die Steuervorrichtung entregt und die Sperrschaltung erregt, wenn kein Signal von der Flammenfühlerschaltung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Flammenfühlerschaltung und die Sperrschaltung mit einer Leistungsquelle derart direkt verbunden sind, daß der Flammenfühlerschaltung und der Sperrschaltung unabhängig vom Vorliegen eines Bedarfes für den Betrieb des Brenners Leistung zugeführt wird, und daß die Steuerschaltung in Abhängigkeit von einem Bedarf für den Betrieb des Brenners an die Leistungsquelle anschaltbar ist, um eine Zündfolge einzuleiten, wobei die Steuerschaltung nur solange erregt ist, wie ein Bedarf für den Betrieb des Brenners vorliegt.
9.) Brennersteuergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Zeitschaltung zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle genau bestimmter Dauer erzeugt, und zwar ein Vorzündzeltintervaii und Zündzeitintervall, von denen das eine eine Funktion der Aufladung eines Kondensators und das andere eine Funktion der Entladung des Kondensators ist, daß eine Schaltungsanordnung zum Verhindern eines weiteren Zeitintervalles durch die Zeitschaltung vorgesehen ist und daß eine Anordnung vorgesehen ist, die beim Verschwinden des Signals vom Flammenfühler bewirkt, daß die Zeitschaltung mindestens ein weiteres Zündzeitintervall ablaufen läßt.
10.) Brennersteuergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungsanordnung zum Verhindern des Erzeugens eines weiteren Zeitintervalls durch die Zeitschaltung eine Verriegelungsschaltung enthält, die bei Beendigung eines Zeitintervalls betätigt wird und im betätigten Zustand den Kondensator im entladenen Zustand hält,

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und daß eine auf das Verschwinden des Signals vom Flammenfühler ansprechende Schaltungsanordnung vorgesehen ist, die die Zeitschaltung veranlaßt, mindestens ein weiteres Zündzeitintervall ablaufen zu lassen.
11.) Brennersteuergerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschaltung eine Sperrbetätigungsvorrichtung (30) und zwei alternative Stromwege für deren Erregung enthält, und daß in einen der Stromwege in Reihe mit der Steuervorrichtung eine Pilotbrennstoffsteuervorrichtung (18) geschaltet ist.
12.) Brennersteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschaltung einen Schalter, eine Betätigungsvorrichtung für den Schalter und zwei alternative Stromwege zur Erregung der Betätigungsvorrichtung enthält; daß die Steuervorrichtung in den einen der Erregungsstromkreise für die Sperrbetätigungsvorrichtung geschaltet ist, daß die Zeitschaltung den einen der ErregungsStromwege für die Sperrbetätigungsschaltung zu Beginn des Zündzeitintervalles erregt und daß die Zeitschaltung bei Fehlen eines Signales vom Flammenfühler am Ende des Zündzeitintervalles den genannten Erregungsstromweg entregt und den anderen Erregungsstromweg erregt.
13.) Brennersteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Spannungsversorgungskompensationsschaltung, die die Empfindlichkeit der Flammenfühlerschaltung bei einer gleichzeitigen Erregung der Sperrschaltung und der Steuervorrichtung stabilisiert.
14.) Brennersteuergerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Flammenfühlerschaltung einen mit der Spannungsversorgung für die Steuerschaltung verbundenen Spannungsteiler zum Erzeugen einer Referenzspannung enthält und daß die Kompensationsschaltung die Spannung an dem Spannungsteiler im Sinne einer Stabilisierung der Referenzspannung verschiebt.

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15.)Brennersteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltung einen Widerstand (158) sowie ein weiteres Schaltungselement (154) enthält, die auf einer Steckeinheit montiert sind; daß das weitere Schaltungselement zwischen die Zeitschaltung die Sperrschaltung geschaltet ist, wie die Steckeinheit in die Steuerschaltung eingesetzt ist und daß die Zeitschaltung sowie die Sperrschaltung so ausgebildet sind, daß wenn die Steckeinheit nicht in das Steuergerät eingesetzt ist, die Sperrschaltung bei Anforderung des Betriebes des Brenners erregt und die Erregung der Steuervorrichtung verhindert wird.

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