DE2751594A1

DE2751594A1 - Elektrische zuend- und ueberwachungseinrichtung fuer gasbrenner

Info

Publication number: DE2751594A1
Application number: DE19772751594
Authority: DE
Inventors: Jay Robert Katchka
Original assignee: Robertshaw Controls Co
Current assignee: Robertshaw Controls Co
Priority date: 1976-11-19
Filing date: 1977-11-18
Publication date: 1978-05-24
Also published as: US4106889A; NL7712717A

Description

PATENTANWALT

Dipl. ing. K. HÖLZER PHILIPPINE -WELSEB - STHAS6B 14 8Θ00 AUGSUVUO

TELEFON 510478 TELKX 633 202 pttol d

R.995

Augsburg, den 9· November 1977

Robertshaw Controls Company, 1701 Byrd Avenue, Richmond, Virginia, V.St.A.

Elektrische Zünd- und überwachungseinrichtung für Gasbrenner

Die Erfindung betrifft eine elektrische Zünd- und überwachungseinrichtung für Gasbrenner nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei Gasheizgeräten findet bisher typischerweise neben dem Hauptbrenner ein ständig brennender Zündbrenner Anwendung, der bei Inbetriebsetzung des Hauptbrenners aus dem Hauptbrenner ausströmendes Gas entzündet. Das zunehmende Problem sich erschöpfender Energiequellen läßt

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jedoch Heizgeräte mit unterbrochenem Zündbrennerbetrieb interessant erscheinen.

In der Vergangenheit hat sich ein sehr hohes Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit der Heizgeräte mit kontinuierlich brennenden Zündflammen gezeigt. Für Geräte mit unterbrochenem Zündbrennerbetrieb ist daher ein gleiches oder sogar noch höheres Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit zu fordern.

Es ist bereits eine Vielzahl von hauptsächlich in Festkörper- und/oder Digitaltechnik ausgeführten Überwachungsschaltungen entwickelt worden, die dazu dienen, die Ansammlung einer wesentlichen Menge unverbrannten Gases in einem Heizgerät zu verhindern. Im allgemeinen enthalten diese Überwachungsschaltungen Flammenfühler, die neben dem Zündbrenner angeordnet sind und das Fehlen oder das Vorhandensein einer Zündflamme anzeigende Fühlersignale erzeugen.

Bei der Anwendung von in Festkörpertechnik ausgeführten überwachungsschaltungen in Haushaltgeräten, bei denen eine mögliche Fehlfunktion gefährlich ist, tritt das Problem auf, daß bei den meisten Festkörperschaltungen eine Vielzahl von Fehlerzuständen möglich ist. Obwohl fehlerfreie Festkörperschaltungen sehr zuverlässig sind, stellen die

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zahlreichen Störungsmöglichkeiten dieser Pestkörperschaltungen den Konstrukteur von Anwendungsschaltungen bei der Entwicklung einer bei allen denkbaren Fehlerzuständen voll sicheren Überwachungsschaltung vor fast unüberwindliche Schwierigkeiten.

Die Entwicklung einer vollständig eigensicheren überwachungsschaltung, die vollständig aus Festkörperelementen und/oder Digitalbauelementen aufgebaut ist, führt deshalb zu immer komplizierteren SchaItungsanOrdnungen, wodurch sich wiederum die Fehlerwahrscheinlichkeit der Schaltung erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere und zuverlässige Zünd- und Überwachungseinrichtung für Gasbrenner mit diskontinuierlich betriebenem Zündbrenner zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebene Anordnung gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Zünd- und überwachungseinrichtung ist ein Heizschalter, bei dem es sich um einen Thermostatschalter oder dergl. handeln kann, in einen

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Schaltkreis geschaltet, der über den Kaltzustandspol eines auf das Fehlen und das Vorhandensein einer Zündflamme am Zündbrenner ansprechenden Flammenfühlersehalters zur Erregerwicklung eines Relais verläuft. Ein Zünderschaltkreis wird durch einen bei Gaszufuhr zum Hauptbrenner unterbrochenen Schaltkreis aktiviert. Vorzugsweise enthält die Einrichtung auch einen Inaktivierungsschalter, der mit einem Zeitgeberschaltkreis ausgestattet ist, der seinerseits durch den Thermostatschalter aktiviert wird. Der Thermostatschalter kann durch einen über den Heißzustandspol des Flammenfühlerschalters verlaufenden Überwachungsschaltkreis gesperrt werden, derart, daß der Zeitgeberschaltkreis des Inaktivierungsschalters gesperrt wird, nachdem die Zündbrennerflamme den Flammenfühlerschalter so weit erwärmt hat, daß dieser in seinen Heißzustand umschaltet.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild einer

Zünd- und überwachungseinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild einer alternativen

Zündschaltung, und

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Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild einer

anderen Aus führungsform der Zünd- und überwachungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt das Brennersystem eines Gasgeräts mit diskontiniuierlich arbeitendem Zündbrenner. Eine Gaszuleitung 10 dient zur Zufuhr des Brenngases, beispielsweise von Propangas, Erdgas usw.. In die Gaszuleitung 10 sind nacheinander ein erstes Steuerventil 12 und ein zweites Steuerventil 14 geschaltet. Der stromab des zweiten Steuerventils 14 gelegene Teil der Gaszuleitung 10 führt zum Hauptbrenner 16 des Brennersystems. Der Zündbrenner 18 wird über eine Zündgasleitung 20 mit Gas versorgt, die an das erste Steuerventil 12 angeschlossen ist und das zweite Steuerventil 14 umgeht. Dem Zündbrenner 18 ist eine Zündelektrode 22 zur Zündfunkenerzeugung zugeordnet, die von einer Zündschaltung 24 gespeist wird.

Die elektrische Schaltung zum Betrieb und zur überwachung des eben beschriebenen Brennersystems enthält einen Transformator 2 3» dessen nicht dargestellte Primärwicklung an die Netzwechselspannung angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung 28 des Transformators 23 erzeugt die Betriebsspannung zur Speisung der Zünd- und überwachungsschaltung, die typischerweise etwa 24 V beträgt. Die

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Sekundärwicklung 28 ist einerseits an eine Masseschiene 30 und andererseits über eine Leitung 32 und eine Sicherung 31 mit einem Anschluß 34 eines Heizschalters verbunden, bei welch letzterem es sich um einen Raumthermostaten 36 oder dergl. handeln kann. Der andere Anschluß 38 des Thermostaten ist über eine Leitung 40 mit dem Sohaltkontakt 42 eines ersten Kontaktsatzes eines Relais 44 und mit dem Schaltkontakt 46 eines Flammenfühlerschalters 48 verbunden.

Der Flammenfühlerschalter 48 ist derart neben dem Zündbrenner 18 angeordnet, daß er von dessen Flamme berührt wird. Dieser Flammenfühlerschalter kann irgendein geeignetes temperaturempfindliches Element sein, beispielsweise ein Thermoelement, ein Bimetallelement, ein Diostat oder dergl.. Von diesen Möglichkeiten ist ein Diostat zu bevorzugen, bei welchem es sich um ein Element handelt, das einen mit einer temperaturempfindlichen Flüssigkeit gefüllten Kolben aufweist. Der Flammenfühlerschalter besitzt eine geringe thermische Trägheit bzw. Wärmekapazität und benötigt für das Ansprechen auf einen veränderten Zustand eine begrenzte Zeit. Bei dem zu bevorzugenden Diostaten ist die thermische Trägheit durch die Wärmekapazität der sich bei Wärmeeinwirkung ausdehnenden Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, gegeben.

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Der Flammenfühlerschalter wex3t einen Kaltzustandskontakt 50 und einen Heißzustandskontakt 52 auf. Der Heißzustandskontakt 52 ist in Reihe mit dem Elektromagneten des zweiten Steuerventils 14 geschaltet, der über eine Leitung 5^ mit der Masseschiene 30 verbunden ist. Der KaItzustandskontakt 50 ist mit dem Schaltkontakt 56 eines Kontaktsatzes 57 eines Relais 58 verbunden. Das Relais besitzt zwei Kontaktsätze, nämlich den Kontaktsatz 57 und einen weiteren Kontaktsatz 59· An die Erregerspule des Relais 58 ist über eine Leitung 51 die Speisespannung anlegbar. Der im Ruhezustand geschlossene Kontakt 60 des Kontaktsatzes 57 ist über eine Leitung 62 mit der Erregerspule des Relais 44 verbunden, deren anderes Ende über eine Leitung 66 mit der Masseschiene 30 verbunden ist. Der im Ruhezustand geöffnete Kontakt 6l des Kontaktsatzes 57 ist über eine Leitung 68 an die Masseschiene 30 angeschlossen.

Das Relais 44 weist ebenfalls zwei Kontaktsätze 43 und 45 auf. Der im Ruhezustand offene Kontakt 47 des Kontaktsatzes 45 ist mit der Erregerspule 64 dieses Relais 44 verbunden, um das Relais erregt zu halten, wenn die Schaltung durch den Heizschalter 36 über den Kaltzustandskontakt des FlammenfUhlerschalters 48 und das Relais 58 aktiviert worden ist. Der zweite Kontaktsatz 43 des Relais 44 ist über eine den Thermostaten 36 umgehende

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Leitung 4l an die Betriebsspannung gelegt. Der im Ruhezustand geöffnete Kontakt 49 des Kontaktsatzes 43 ist mit dem Elektromagneten des im Ruhezustand geschlossenen Steuerventils 12 verbunden, der seinerseits über eine Leitung 70 an die Masseschiene 30 angeschlossen ist. Außerdem ist dieser Kontakt 49 über eine Leitung 72 mit dem Schaltkontakt 74 des zweiten Kontaktsatzes 59 des Relais 58 verbunden.

Der im Ruhezustand geschlossene Kontakt 76 des Kontaktsatzes 59 ist mit einem Inaktivierungsschalter 78 verbunden. Dieser Inaktivierungsschalter weist einen zeitgebergesteuerten, in die Leitung 32 geschalteten Schaltarm 80 auf, über welchen die Speisespannung an die Zünd- und überwachungsschaltung gelangt. Der dargestellte Zeitgebermechanismus enthält ein elektrisches Heizelement, beispielsweise einen Widerstand 82, der mit dem Schaltarm 80 in Wärmeaustausch steht. Der beispielsweise als Bimetall ausgebildete Schaltarm 80 ist normalerweise geschlossen. Der Schaltarm 80 öffnet jedoch, wenn er auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt worden ist, die nach einer vorgegebenen Dauer, beispielsweise von 90 s bis etwa 180 s, des Stromflusses durch den Widerstand 82 erreicht wird. Der Widerstand 82 ist über eine Leitung 84 mit der Masseschiene 30 verbunden. Der Inaktivierungsschalter 78 weist einen Rückstellknopf 81 auf, mittels welchem der Bimetall-Schaltarm 80, wenn er geöffnet hat, von Hand rückgestellt werden muß.

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Der im Ruhezustand offene Kontakt 86 des Kontaktsatzes 59 ist über eine Leitung 88 mit der Erregerwicklung eines dritten Relais 92 verbunden. Das andere Ende der Erregerwicklung 90 ist über eine Leitung 94 an die Masseschiene 30 angeschlossen. Das Relais 92 weist einen Kontaktsatz 96 auf, dessen im Ruhezustand geschlossener Kontakt mit der Zündschaltung 2 4 verbunden ist und dieser die Speisespannung zuführt. Der im Ruhezustand offene Kontakt 100 des Kontaktsatzes 96 ist an die Erregerspule 90 angeschlossen und dient daher nach dem Erregen des Relais als Selbsthaltekontakt.

Die Zündschaltung 24 enthält einen Spannungsvervielfacher mit Kondensatoren 102, 104, 134 und 136 und Dioden 106, 108, 110 und 111 zur Erhöhung der vom Transformator 2 3 kommenden Spitzenspannung von etwa 34 V auf etwa 136 V. Diese erhöhte Spannung wird einem Siebkondensator 132 und über einen Widerstand 112 einem Ladekondensator 130 zugeführt. Außerdem gelangt die erhöhte Spannung an die Primärwicklung 114 einee Transformators 116 und über diese an einen steuerbaren Siliciumgleichrichter 118, der von einer Steuerschaltung mit einem Widerstand 113, einer Leitung und einer Neonlampe 122 gesteuert wird. Die Sekundärwicklung 126 des Transformators 116 ist über eine Leitung 128 mit der Zündelektrode 22 verbunden.

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Die Zündschaltung enthält außerdem eine Entladeleitung mit einem Widerstand 142 mit verhältnismäßig hohem Widerstandswert, um eine Restentladung der Kondensatoren zu ermöglichen, nachdem die Zündschaltung durch den Kontaktsatz 96 inaktiviert worden ist.

Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung wird nachstehend kurz beschrieben.

Bei Wärmebedarf, der durch den Thermostaten 36 festgestellt wird, schließt der Thermostatschalter 37» wodurch die Speisespannung über den in seiner Kaltzustandestellung stehenden Flammenfühlerschalter 46 und den im Ruhezustand geschlossenen Kontakt 60 des Kontaktsatzes 57 an die Erregerwicklung 64 des Relais 44 angelegt wird. Infolge des Anziehens des Relais 44 gelangt die Speisespannung über den Kontaktsatz 43 zum ersten Steuerventil 12. Außerdem wird durch das Anziehen des Relais 44 der Selbsthaltekontakt 47 des Kontaktsatzes 4^ dieses Relais geschlossen, so daß die Erregerwicklung 64 an die Speisespannung angelegt bleibt. Das Steuerventil 12 öffnet und läßt Gas zum zweiten Steuerventil 14 strömen, das noch in seinem geschlossenen Ruhezustand verbleibt. Außerdem strömt vom ersten Steuerventil 12 Gas durch die Zündgasleitung 20 zum Zündbrenner 18.

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Die Speisespannung gelangt auch durch die Leitung 72 und über den geschlossenen Kontakt 76 des noch im Ruhezustand befindlichen Kontaktsatzes 59 zum Heizwiderstand 82 des zeitgesteuerten Inaktivierungsschalters 78. Ferner wird die Speisespannung über die Leitung 73 zu dem im Ruhezustand befindlichen Kontaktsatz 96 des Relais 92 und über dessen geschlossenen Kontakt 98 zur Zündschaltung 24. Dadurch wird die Zündschaltung aktiviert, deren Zündelektrode 22 durch Zündfunken das aus dem Zündbrenner 18 ausströmende Gas entzündet.

Die nunmehr am Zündbrenner 18 brennende Flamme erwärmt den Flammenfühlerschalter 48, der eine gewisse thermische Trägheit besitzt und nach einer Zeitspanne von 20 s bis 40 s, vorzugsweise von 20 s bis 25 3, auf die Zündbrennerflamme anspricht und auf seinen Heißzustandskontakt 52 umschaltet. Durch das Umschalten des Flammenfühlerschalters auf seinen Heißzustandskontakt 52 wird die Speisespannung aus der Leitung 40 dem zweiten Steuerventil 14 zugeführt, wodurch dieses Ventil öffnet und Gas zum Hauptbrenner 16 strömen läßt.

Außerdem wird durch das Umschalten des Flammenfühlerschalters vom Kaltzustandskontakt 50 auf den Heißzustandskontakt 52 die Speisespannung wieder von der zur Erreger-

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spule 64 des Relais 44 führenden Leitung 62 abgetrennt. Durch den geschlossenen Selbsthaltekontakt 47 des Kontaktsatzes 45 bleibt die Erregerspule 64 des Relais 44 jedoch weiter erregt.

über den Heißzustandskontakt 52 des Plammenfühlerschalters 48 wird die Speisespannung über die Leitung 51 nunmehr auch der Erregerwicklung des Relais 58 zugeführt. Dadurch wird der Kontaktsatz 59 umgeschaltet, so daß dessen normalerweise geschlossener Kontakt 76 geöffnet und somit der Inaktivierungsschalter 78 unwirksam gemacht wird, da die Speisespannung von dem den Widerstand 82 enthaltenden Zeitgebermechanismus dieses Inaktivierungsschalters abgetrennt wird.

Außerdem wird in der folgenden Weise die Speisespannung auch von der Zündschaltung 24 abgetrennt und diese dadurch inaktiviert. Durch das Umschalten des Kontaktsatzes 59, wodurch der im Ruhezustand offene Kontakt 86 geschlossen wird, gelangt die Speisespannung an die Erregerwicklung 90 des Relais 92. Dadurch wird der Kontaktsatz umgeschaltet, so daß der normalerweise geschlossene Kontakt 98 geöffnet und dadurch die Speisespannung von der Zündschaltung 24 abgetrennt wird. Der durch das Umschalten des Schaltkontaktes 96 geschlossene, normalerweise ge-

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öffnete Kontakt 100 dient nunmehr als Selbsthaltekontakt und hält das Relais 92 in erregtem Zustand, so daß dieses Relais nicht mehr von der Erregung über den Kontaktsatz 59 des Relais 58 abhängig ist. Die Zündschaltung 24 bleibt dann während des restlichen Arbeitszyklus inaktiviert.

Wenn der Thermostatschalter 37 öffnet, was gewöhnlich unter dem Einfluß eines im Thermostaten enthaltenen Heizwiderstandes erfolgt, wird die Speisespannung von der zum zweiten Steuerventil 14 und zur Erregerwicklung 64 des Relais 44 führenden Leitung 40 abgetrennt, so daß alle Schaltkreise stromlos werden und beide Steuerventile schließen, wodurch sowohl der Hauptbrenner als auch der Zündbrenner erlöscht. Da die Kontaktsätze 43 und 45 sich wieder in ihrer geöffneten Ruhestellung befinden, kann über die Leitung 72 und den Kontaktsatz 59 des Relais 58 auch keine Speisespannung mehr zum Inaktivierungsschalter 78 gelangen.

Der Flanunenfühlerschalter 48 kühlt ab, wobei er aufgrund seiner thermischen Trägheit typischerweise etwa 10 s bis 30 s, vorzugsweise etwa 20 s bis 25 s, benötigt, um so weit abzukühlen, daß er wieder auf den Kaltzustandskontakt 50 umschaltet und dadurch die Schaltung in einen

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Zustand zurückstellt, in welchem sie bei erneutem Schließen des Thermostatsehalters einen neuen Arbeitszyklus ausfünren kann.

Die beschriebene Schaltung reagiert auf eine Anzahl von abnormalen Zuständen. Falls das Anzünden des Zündbrenners versagt oder die Zündflamme nicht ausreichend groß ist, um den Flammenfühlersehalter innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne von beispielsweise 90 s bis l80 s in seinen Heißzustand umzuschalten, öffnet der Inaktivierungsschalter 78 und trennt dadurch die Speisespannungszufuhr durch die Leitung 32 ab, so daß das erste Steuerventil 12 wieder schließt und die Gaszufuhr zum Zündbrenner unterbrochen wird. Danach ist es erforderlich, daß eine Person den Schaltkontakt 80 des Inaktivierungsschalters 78 durch Niederdrücken des Rückstellknopfes 8l von Hand zurückstellt.

Falls der Thermostat fehlerhaft arbeitet oder eine nicht thermisch bedingte Störung auftritt, beispielsweise infolge eines Stromausfalls, durch Manipulieren am Thermostaten usw., wodurch das Heizbedarfssignal des Thermostaten unterbrochen wird, nachdem der Zündbrenner bereits angezündet ist, dem Hauptbrenner jedoch noch kein Gas zugeführt wird, wird der Zündbrenner wieder ausgelöscht.

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Da der Flammenfühlerschalter 48 noch in seiner Kaltzustandsstellung steht, ist die Schaltungsanordnung bereit, beim Wiederauftreten eines Wärmebedarfssignals vom Thermostaten einen neuen Arbeitszyklus durchzuführen.

Falls die Hauptbrennerflamme und die Zündbrennerflamme im Betrieb beispielsweise durch eine momentane Unterbrechung des Gaszustromes oder infolge eines plötzlichen starken Luftzugs verlöschen, reagiert die überwachungseinrichtung so, daß nur noch eine minimale Gasmenge in den Brennraum des Geräts nachströmen kann. Auf das Verlöschen der Hauptbrennerflamme und/oder der Zündbrennerflamme spricht die überwachungseinrichtung infolge der Abkühlung des Flammenfühlerschalters 48 an, dessen Schaltkontakt infolge der Abkühlung auf den Kaltzustandskontakt 50 umschaltet. Das hat zur Folge, daß das Steuerventil 14 in seinen geschlossenen Ruhezustand zurückkehrt und dadurch die Gaszufuhr zum Hauptbrenner unterbrochen wird. Außerdem wird die Betriebsspannung von der zur Erregerspule des Relais 58 führenden Leitung 51 abgetrennt, wodurch der Kontaktsatz 59 dieses Relais auf den im Ruhezustand geschlossenen Kontakt 76 umschaltet. Durch das erste Steuerventil 12 gelangt momentan noch weiter Gas zum Zündbrenner 18, da die Erregerwicklung 64 des Relais 44 über den Selbsthaltekontakt 47 des Kontaktsatzes 45 noch

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erregt bleibt. Das Umschalten des Kontaktsatzes 59 des Relais 58 in seinen Ruhezustand, wodurch der Kontakt 76 geschlossen wird, aktiviert jedoch den zeitgesteuerten Inaktivierungsschalter 78, der sodann nach einer gegebenen Zeitdauer von etwa einer Minute, während welcher der Bimetall-Schaltkontakt 80 ausreichend erwärmt worden ist, öffnet und die Schaltungsanordnung dadurch außer Betrieb setzt, wodurch die Kontaktsätze des Relais 44 in ihre geöffnete Ruhestellung umschalten und folglich das Steuerventil 12 in seine geschlossene Ruhestellung zurückkehrt.

Eine momentane Unterbrechung der elektrischen Stromzufuhr bei brennendem Hauptbrenner führt zum Erlöschen der Hauptbrennerflamme, da die Steuerventile 12 und 14 durch sofortiges Schließen auf das Fehlen der Speisespannung ansprechen. Ist die Speisespannung wieder verfügbar, bevor der Flammenfühlerschalter sich soweit abgekühlt hat, daß er auf seinen Kaltzustandskontakt 50 zurückschaltet, öffnet sich das Ventil 14 wieder, jedoch kann trotzdem kein Gas mehr zum Hauptbrenner gelangen, denn das Ventil 12 bleibt geschlossen, da das Relais 44 während der Unterbrechung der Speisespannung unter öffnen des Selbsthaltekontaktes abgefallen ist. Wenn der Flammenfühlerschalter 48 auf seinen Kaltzustandskontakt 50 zurückschaltet, was vor oder nach der Wiederherstellung der Speisespannungsversorgung erfolgen

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kann, befindet sich die Schaltungsanordnung wieder in Bereitschaft, bei Abgabe eines Wärmebedarfssignals durch den Thermostaten einen neuen Arbeitszyklus auszuführen.

Nachdem die Zündbrennerflamme angezündet worden ist und so lange gebrannt hat, daß der Flammenfühlerschalter auf seinen Heißzustandskontakt 52 umgeschaltet hat, wird das Relais 92 über das Relais 58 erregt, wodurch der Selbsthaltekontakt 100 seines Kontaktsatzes 96 geschlossen wird, so daß das Relais 92 nunmehr über den geschlossenen Kontaktsatz 43 des Relais 44 mit der Speisespannung versorgt wird und unabhängig vom Relais 58 erregt bleibt. In diesem Zustand ist wegen des umgeschalteten Kontaktsatzes 96 die Zündschaltung 24 von der Speisespannung abgetrennt und deshalb für den Rest des Arbeitszyklus unwirksam. Nach dem Abtrennen der Zündschaltung 2 4 von der Speisespannung fließen noch vorhandene Restladungen in den Kondensatoren über den Widerstand 142 zur Masseschiene 30 ab. Der Widerstand 142 hat einen ausreichend hohen Widerstandswert, um Störungen des normalen Lade- und Entladebetriebs des Kondensatornetzwerks zu vermeiden, aber andererseits ist der Widerstandswert auch ausreichend klein, um eine Restentladung der Kon densatoren zu ermöglichen, nachdem die Spannungsversorgung der Zündschaltung unterbrochen worden ist.

Die am Thermostaten 36 vorbeiverlaufende Leitung 4l 809821/09*0

führt die Speisespannung dem ersten Steuerventil 12, dem Relais 92 und der Zündschaltung 2k zu. Diese Schaltungsart ist zu bevorzugen, da hierdurch der Stromfluß durch den Thermostatschalter 37 verringert ist. Gewöhnlich weisen derartige Thermostaten einen Heizwiderstand (Widerstand 35) auf, um den Bimetall-Schaltkontakt zu erwärmen, damit dieser schon zu einem früheren Zeitpunkt öffnet, als es sonst beim Ansprechen auf die Umgebungstemperatur der Fall wäre. Diese an sich herkömmliche Maßnahme dient dazu, ein überschwingen des Systems zu vermeiden. Infolgedessen weisen diese Thermostaten nur eine begrenzte Belastbarkeit auf, weshalb eine Herabsetzung der elektrischen Belastung des Thermostaten 36 durch die ihn umgehende Leitung kl zu bevorzugen ist.

Außerdem ist die überwachungsschaltung mit einer Schutzmaßnahme ausgestattet, die im Falle eines elektrischen Kurzschlusses zwischen dem Heißzustandskontakt 52 und dem Kaltzustandskontakt 50 des FlammenfUhlerschalters k8 oder zwischen den von diesen Kontakten ausgehenden Leitungen eine weitere Tätigkeit der Schaltungsanordnung unterbindet. Ein solcher Kurzschluß hätte das Umschalten des Kontaktsatzes 57 des Relais 58 auf den Kontakt 6l zur Folge, der Über die Leitung 68 mit der Masseschiene 30 verbunden ist. Dadurch entsteht über den Thermostaten 36 und den

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- 2b -

Kaltzustandskontakt 50 des Flammenfühlersehalters 48 ein direkter Kurzschluß der Speisespannung mit der Masseschiene 30. Dieser Kurzschluß löst die Sicherung aus und setzt dadurch die Schaltung außer Betrieb.

Fig. 2 zeigt abgewandelte Zündschaltung, die statt einer Funkenelektrode einen Glühkörper 108 aufweist. Diese Zündschaltung enthält ein Spannungsteilernetzwerk mit Widerständen 110 und 112, das eine Steuerspannung für die Steuerelektrode 114 eines Triac 116 erzeugt. Der Triac 116 ist an eine Mittelanzapfung 118 der Sekundärwicklung 28 des Transformators 23 (siehe Fig. 1) angeschlossen und mit der Heizwendel 120 des Glühkörpers in Reihe geschaltet. Das Spannungsteilernetzwerk ist über eine Leitung 122 mit dem im Ruhezustand geschlossenen Kontakt 98 des Kontaktsatzes 96 des oben beschriebenen Relais 92 verbunden. Die übrige Schaltung sowie ihre Wirkungsweise entspricht im wesentlichen derjenigen der Anordnung nach Fig. 1.

In Verbindung mit einer Glühkörperzündung gemäß Fig. 2 ist die erfindungsgemäße überwachungsschaltung besondere vorteilhaft, da der Glühkörper diskontinuierlich betrieben wird, nämlich jeweils nur zur Zündung der Zündbrennerflamme. Dadurch können Größe und Kosten des

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Speisetransformators für die Zündschaltung wesentlich herabgesetzt und die Lebensdauer des Glühkörpers beträchtlich erhöht werden.

Die Erfindung kann auch bei einer Anordnung Anwendung finden, bei welcher die, die Gaszuströmung zum Zündbrenner und zum Hauptbrenner steuernden Ventile nicht in Reihe geschaltet, sondern voneinander unabhängig in den jeweiligen Gasleitungen angeordnet sind. Eine Zünd- und überwachungsschaltung für eine solche Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt.

Die in Fig. 3 gezeigte Schaltungsanordnung weist als Energiequelle wiederum einen Transformator 23 auf, dessen Sekundärwicklung 28 die Betriebsspannung von beispielsweise 24 V Wechselspannung liefert. Die Sekundärwicklung 28 ist einerseits mit einer Masseschiene 30 und andererseits mit einer Leitung 42 verbunden, die über eine Sicherung 31 zu einem Anschluß 34 eines Heizschalters führt, bei dem es sich wiederum um einen Raumthermostaten 36 oder dergl. handeln kann. Der andere Anschluß 38 des Thermostaten ist über eine Leitung 40 mit dem Schaltkontakt 150 eines Kontaktsatzes eines Relais 152 sowie mit dem Kaltzustandskontakt 50 eines Flammenfühlerschalters 48 verbunden. Der Schaltkontakt 46 des Flammenfühlerschalters ist mit der Erregerwicklung 154

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des Relais 152 in Reihe geschaltet.

Der Hauptbrenner l6 ist über ein Hauptventil 158 mit einer Gaszuleitung 16O verbunden, während der Zündbrenner 18 über ein Zündgasventil 156 mit der Gaszuleitung in Verbindung steht. Zum Anzünden des Zündbrenners 18 dient eine funkenerzeugende Zündelektrode 22, die an eine Zündschaltung 24 angeschlossen ist.

Die vom Schaltkontakt 16 des Flammenfühlerschalters zur Erregerwicklung 154 des Relais 152 führende Leitung ist außerdem über eine Leitung 164 mit dem Zündgasventil sowie über eine weitere Leitung 166 mit den Schaltkontakten 168 und 170 von weiteren Relais 172 und 174 verbunden. Der Ruhekontakt 176 des Relais 172 ist mit der Zündschaltung und der Ruhekontakt 178 des Relais 182 mit dem Inaktivierungsschalter 78 verbunden*

Der Inaktivierungsechalter 78 enthält einen zeitgesteuerten Schaltkontakt 80, der in der Speisespannungsleitung 32 liegt. Der Zeitgebermechanismus der Inaktivierungsschalters enthält einen Heizwiderstand 82, der mit dem Schaltkontakt 80 in Wärmeaustausch steht. Der Schaltkontakt 80 kann als Bimetallschalter ausgeführt sein und ist normalerweise geschlossen, öffnet jedoch, wenn

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er auf eine vorgebene Temperatur erwärmt worden ist. Diese Temperatur wird nach einer vorgegebenen Stromflußdauer von beispielsweise 90 3 bis 180 s durch den Heizwiderstand 82 erreicht. Der Widerstand 82 ist über eine Leitung 84 an die Masseschiene 30 angeschlossen. Wenn der Bimetall-Schaltkontakt 80 geöffnet hat, muß der Inaktivierungsschalter 78 mittels eines Rückstellknopfes von Hand zurückgestellt werden, damit die Schaltungsanordnung wieder mit der Speisespannung versorgt werden kann.

Der Flammenfühlerschalter 48 ist wiederum derart neben dem Zündbrenner 18 angeordnet, daß er von der Zündbrennerflamme berührt wird. Der Flammenfühlerschalter kann durch ein geeignetes temperaturempfindliches Schaltelement, beispielsweise ein Thermoelement, ein Bimetallelement, einen Diostaten oder dergl. gebildet sein, wobei ebenso wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform ein Diostat mit einer sich wärmedehnenden Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, zu bevorzugen ist. Der Heißzustandskontakt 52 des Flammenfühlerschalters ist mit dem Elektromagneten des Hauptventils 158 verbunden, das die Gaszufuhr zum Hauptbrenner steuert. Außerdem ist der Heißzustandskontakt 52 über eine Leitung 180 mit der Erregerwicklung des Relais 182 verbunden. Der im Ruhezustand offene Arbeitskontakt 184 des Relais 182 ist mit der Erregerwicklung 186 des Relais 172 verbunden,

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Die normalerweise offenen Arbeitskontakte 188 und 190 der Relais 172 und 152 sind jeweils mit der Erregerwicklung 186 bzw. 154 dieser Relais verbunden und dienen als Selbsthaltekontakte.

Die in Fig. 3 gezeigte Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen:

Stellt der Thermostat 36 einen Wärmebedarf fest, so schließt der Thermostatschalter 37 und die Speisespannung gelangt über den Kaltzustandskontakt 50 des F lammen fühle rschalters 48 zur Leitung 162 und somit an den Elektromagneten des Zündgasventils 156, wodurch dieses geöffnet wird, und zur Erregerwicklung 154 des Relais 152, wodurch dessen Schaltkontakt 151 auf den Selbsthaltekontakt 190 umschaltet und dadurch die Speisespannungszufuhr zur Leitung 162 verriegelt. Von der Leitung 162 gelangt die Speisespannung außerdem über die Leitung I66 und den Ruhekontakt 176 des Relais 172 zur Zündschaltung 24 sowie über den Ruhekontakt 178 des Relais 182 zum Heizwiderstand 82 des Inaktivierungsschalters 78. Die Aktivierung der Zündschaltung 24 bewirkt das Anzünden des aus dem Zündbrenner ausströmenden Gases mittels der Zündelektrode 22.

Die am Zündbrenner 18 angezündete Zündflamme erwärmt den Flammenfühlerschalter 48, der, wie oben schon erwähnt,

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eine gewisse thermische Trägheit besitzt und nach einer Zeitspanne von etwa 20 s bis 40 s vorzugsweise auf seinen Heißzustandskontakt 52 umschaltet. Dadurch gelangt die Speisespannung von der Leitung 162 zum Hauptventil 158, das infolgedessen öffnet und Gas zum Hauptbrenner 16 zuströmen läßt.

Außerdem wird infolge des Umschaltens des Flammenfühlerschalters 48 auf seinen Heißzustandskontakt 52 die Speisespannung über eine Leitung 180 der Erregerwicklung des Relais 182 zugeführt« Dadurch wird der normalerweise geschlossene Ruhekontakt 178 dieses Relais geöffnet und der Arbeitskontakt 184 geschlossen, so daß der Stromfluß durch den Widerstand 82 des Inaktivierungsschalters 78 unterbrochen und dieser dadurch Inaktiviert wird. Das Schließen des Arbeitskontaktes 184 des Relais 182 bewirkt außerdem das An legen der Speisespannung von der Leitung 166 an die Erregerwicklung 186 des Relais 172, wodurch dessen Ruhekontakt 176 geöffnet und dessen Arbeitskontakt 188 geschlossen wird, so drß die Zündschaltung 24 von der Speisespannung abgetrennt und die Erregerwicklung 186 des Relais 172 über den Se Ib st -haltekontakt 188 erregt gehalten wird·

Wenn der Thermostatschalter 37 öffnet, was gewöhnlich unter dem Einfluß des in ihm enthaltenen Heizwideretandes

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erfolgt, wird die Speisespannung von der zum Schaltkontakt 150 des Relais I52 führenden Leitung 40 abgetrennt. Dadurch wird auch die Speisespannungszufuhr zur Leitung und zum Zündgasventil 156 sowie zum Hauptventil I58 unterbrochen. Da diese Ventile beide in ihre geschlossene Ruhestellung vorgespannt sind, hat das Abtrennen der Speisespannungszufuhr das Schließen der Ventile zur Folge, so daß die Gaszufuhr zum Hauptbrenner l6 und zum Zündbrenner unterbrochen wird.

Falls der Thermostatschalter 37 wieder schließt, bevor der Flammenfühlerschalter 48 sich so weit abgekühlt hat, daß er auf den Kaltzustandskontakt 50 zurückschaltet, gelangt die Speisespannung nicht an die Erregerwicklung 15** des Relais 152 und die gesamte Schaltung bleibt so lange im inaktiven Zustand, bis sich der Flammenfühlerschalter ausreichend abgekühlt und auf seinen Kaltzustandskontakt umgeschaltet hat. Nach dem Umschalten auf den Kaltzustandskontakt 50 ist die Schaltungsanordnung für den nächsten Arbeitszyklus bereit.

Falls das Anzünden des Zündbrenners versagt oder keine zum ausreichenden Erwärmen des FlammenfUhlerschalters ausreichende Flamme entsteht, so daß der Flammenfühlerschalter innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne von 90 s

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bis etwa l80 s nicht auf seinen Heißzustandskontakt 52 umschaltet, öffnet der Inaktivierungsschalter 78, wodurch die Spannungszufuhr durch die Leitung 32 unterbrochen und das Zündgasventil 156 wieder geschlossen wira, so daß kein Gas mehr zum Zündbrenner 18 gelangen kann. Danach ist es erforderlich, den Schaltkontakt 80 des Inaktivierungsschalters 78 durch Niederdrücken des Rückstellknopfes 8l von Hand zurückzustellen.

Falls die Hauptbrennerflamme und die Zündbrennerflamme während des Betriebs beispielsweise infolge einer momentanen Unterbrechung der Gaszuströmung oder aufgrund eines plötzlichen starken Luftzugs erlöschen, kann aufgrund des Ansprechens der überwachungsschaltung nur eine minimale Gasmen ge in den Brennraum des Geräts nachströmen. Die überwachungsschaltung reagiert auf das Erlöschen der Hauptbrennerflamme und der Zündbrennerflamme durch das Abkühlen des Flammenfühlerschalters, der von seinem Heißzustands kontakt 52 auf den Kaltzustandskontakt 50 zurückschaltet. Dadurch wird die Speisespannung vom Hauptventil 158 abgetrennt, das deshalb schließt und die Gaszufuhr zum Hauptbrenner unterbricht, und die Speisespannungszufuhr zur Erregerwicklung des Relais 182 wird ebenfalls unterbrochen, so daß sein Schaltkontakt 170 auf den Ruhekontakt 178 zurückschaltet und den Inaktivierungsschalter 78 aktiviert. Da

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das Relais 152 infolge des Selbsthaltekontaktes 190 an der Speisespannung verriegelt bleibt, liegt das Zündgasventil 156 weiterhin an der Spannung und bleibt geöffnet und auch das Relais 172 liegt weiterhin an der Betriebsspannung, dessen Schaltkontakt 168 am Arbeitskontakt I88 verriegelt bleibt, so daß sein Ruhekontakt 176 geöffnet und die damit in Verbindung stehende Zündschaltung inaktiviert bleibt. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis der Inaktivierungsschalter 78 öffnet und die Speisespannungszufuhr durch die Leitung 32 unterbricht, wodurch die Schaltungsanordnung außer Betrieb gesetzt wird und das Zündgasventil 156 in seine Schließstellung zurückkehrt. Danach muß die Schaltung erst wieder durch Niederdrücken des Rückstellknopfes 81 von Hand zurückgestellt werden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

(^l^Elektrische Zünd- und überwachungseinrichtung für Gasbrenner mit einem über ein steuerbares Hauptventil an die Gaszuleitung angeschlossenen Hauptbrenner und einem über ein steuerbares Zündgasventil an die Gaszuleitung angeschlossenen Zündbrenner, gekennzeichnet durch Zündmittel (24, 22; 108) zum Entzünden von aus dem Zündbrenner (18) austretendem Gas, weiter durch einen bei Bedarf ein Heizsignal abgebenden Zustandsfühler (36), ferner durch einen dem Zündbrenner zugeordneten Flammenfühler (48), der zwei Zustände besitzt und in Abhängigkeit vom Fehlen oder vom Vorhandensein einer Zündbrennerflamme ein Kaltzustandssignal oder ein Heißzustandssignal erzeugt, weiterhin durch erste Steuermittel (44; 152), die aufgrund eines Heizsignals und eines Kaltzustandssignals des Flammenfühlers ein das öffnen des Zündgasventile (12; 156) herbeiführendes und die Zündmittel aktivierendes Signal abgeben, und durch zweite Steuermittel (58; 46), die aufgrund eines Heißzustandssignals des Flammenfühlers ein das öffnen des Hauptventils (14; 158) herbeiführendes Signal abgeben.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustandsfühler (36) temperaturabhängig arbeitet.

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ORIGINAL INSPECTED
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustandsfühler ein Thermostat (36) ist, der ein temperaturempfindliches, bei Bedarf das Heizsignal erzeugendes Element (37) aufweist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Steuermittel (59, 92; 172, 182), die aufgrund eines Heißzustandssignals des Flammenfühlers (48) die Zündmittel (2 4, 22; 108) unwirksam machen.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Zeitsteuermittel (80, 82), die eine Unterbrechung der Gaszufuhr herbeiführen und jeweils durch ein Heizsignal aktiviert und durch ein Heißzustandssignal des Flammenfühlers (48) wieder gesperrt werden.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuermittel ein Verzögerungsglied (80, 82) aufweisen und, falls keine Sperrung durch ein Heißzustandssignal eintritt, nach Ablauf einer vorgebbaren Verzögerung die Schließung des Hauptventils (14; 158) und des Zündgas ventils (12; 156) herbeiführen.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenfühler (48) in seinen

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dem Fehlen einer Zündbrennerflamme entsprechenden Kaltzustand vorgespannt ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenfühler (48) eine bestimmte thermische Trägheit besitzt, die nach dem Anzünden und Erlöschen der Zündbrennerflamme jeweils eine bestimmte Verzögerung vor dem Umschalten des Flammenfühlers zwischen seinem Kaltzustand und seinem Heißzustand bewirkt.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündmittel (24), der Zustandefühler (36), der Flammenfühler (48), die ersten Steuermittel (44; 152) und die zweiten Steuermittel (58; 46) elektrische Schaltelemente sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Zustandefühler (36) einen Thermostatschalter (37) und einen Heizwiderstand (35) zur vorzeitigen Auslösung aufweist und daß mindestens eines der genannten Schaltelemente parallel zum Heizwiderstand an die elektrische Spannungsversorgung (28) der Einrichtung angeschlossen ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Sicherung (3D und durch eine

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Kurzschluß leitung (68), in welcher* ein normalerweise geuffneter Schalter (57, 61) liegt, und durch Steuermittel (58), die den Schalter bei gleichzeitigem Auftreten eines Heißzustands3ignals und eines Kaltzustandssignals vom Flammenfühler (48) schließen.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündgasventil (12) ein im Ruhezustand geschlossenes Ventil ist und daß die ersten Steuermittel ein erstes Relais (44; 152) mit einem im Ruhezustand geöffneten Kontaktsatz (43; 151) aufweisen, der zwischen die Speisespannungsquelle der Einrichtung und einen Betätigungsmagneten des Zündgasventile geschaltet ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Steuermittel außerdem ein zweites Relais (58) mit einem im Ruhezustand geschlossenen Kontaktsatz (57) aufweisen, der die Erregerwicklung (64) des ersten Relais (44) über den Zustandsfühler (36) mit der Speisespannungsquelle (28) verbindet.
14. Einrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß das erste Relais (44) einen weiteren, im Ruhezustand geöffneten Kontaktsatz (45) aufweist, der zwischen seine

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Erregerwicklung (64) und den Zustandefühler (36) geschaltet ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder I¹I, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenfühler (48) einen KaItzustandskontakt (50) und einen Heißzustandskontakt (52) aufweist und daß der Kaltzustandskontakt in Reihe mit dem genannten Kontaktsatz (57) des zweiten Relais (58) geschaltet ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventil (l4j 158) ein im Ruhezustand geschlossenes Ventil ist und daß die zweiten Steuermittel elektrische Steuerverbindungen zwischen dem Zustandefühler (36) und dem mit dem Hauptventil verbundenen, das Heißzustandssignal abgebenden Anschluß (52) des Flammenfühlers (48) gebildet sind.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuermittel einen im Ruhezustand geschlossenen, temperaturempfindlichen Schalter (80) aufweisen und daß das Verzögerungsglied einen elektrischen Heizwiderstand (82) enthält, der durch ein Heizsignal des Zustandefühlers (36) in Betrieb gesetzt wird.

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— D —
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (82) des Verzögerungsglieds in Reihe mit einem im Ruhezustand geschlossenen Kontaktsatz (59, 178) eines Relais (58, 182) geschaltet ist, dessen Erregerwicklung über den das Heißzustandssignal abgebenden Anschluß (52) des Flammenfühlers (48) mit der Speisespannungsquelle (28) verbindbar ist.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündmittel eine über einen im Ruhezustand offenen Kontaktsatz (43) eines Relais (44) mit der Speisespannungsquelle (2 8) verbindbare Zündschaltung (24) aufweisen, und daß die Erregerwicklung (44) dieses Relais über den Zustandsfühler (36) mit der Speisespannungsquelle verbindbar ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch ein weiteres Relais (58), dessen Erregerwicklung über den das Heißzustandssignal abgebenden Anschluß (52) des Flammenfühlers (48) mit der Speisespannungsquelle (28) verbindbar ist, und das einen im Ruhezustand offenen Arbeitskontakt (86) aufweist, an welchen die Erregerwicklung (90) eines noch weiteren Relais (92) angeschlossen ist, dessen normalerweise geschlossener Ruhekontakt (98) in der Speisespannungszuleitung zur Zündschaltung (24) liegt.

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21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2O₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Zündgasventil (12) ein stromauf des Hauptventils (14) mit diesem in Reihe geschaltetes Vorventil ist, und daß die zum Zündbrenner (18) führende Zündgasleitung (20) an den Gasleitungsabschnitt zwischen dem Vorventil und dem Hauptventil angeschlossen ist.
22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Steuermittel (46, 92; 172) die Zündmittel (24) aufgrund eines HeiJäzustandssignals des FlammenfUhlers (48) sperren.

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