DE2813643C3 - Elektrischer Sicherheitswächter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Sicherheitswächter, bestehend aus einem Störmeldekreis mit einer beliebigen Anzahl hintereinander geschalteter, bei Funktionsstörungen der Anlage oder von Hand betätigter Schalter, einem parallel hierzu liegenden Quittierkreis mit einem Entriegelungsschaiter zur Inbetriebsetzung der überwachten Anlage nach einer Störung sowie einem nach dem Ruhestromprinzip arbeitenden Relais im Hauptstromkreis.

Sicherheitswächter dieser Art dienen beispielsweise in Industrieanlagen als sogenannte Fluchtschalter, wobei der Störmeldekreis dnreh eine beliebige Zahl von an verschiedenen Stellen des Obäudes oder entlang einer Anlage angeordneter Testschalter gebildet ist, von denen jeder einzelne bei Betätigung die Spannungsversorgung des Relais und damit mittelbar den Haupt-Stromkreis unterbricht und die gesainte Anlage außer Betrieb setzt. In entsprechender Weise werden diese .Sicherheitswächter zur Prozeßüberwachung in Anlagen der verschiedensten Art eingesetzt, wobei die im Störmeldekreis liegenden Schalter beispielsweise der Druck-, Füllstands- und Temperaturüberwachung oder dgl. dienen in der Weise, daß bei Ober- oder Unterschreiten der jeweiligen Schalt-Sollwerte der Störmeldekreis unterbrochen und damit das Relais geöffnet wird. Die Entriegelung bzw. Wiederinbetriebsetzung erfolgt hierbei in der Weise, daß der parallel zum Störmeldekreis liegende Entriegelungsschalter bei Betätigung nach Beseitigung der Störung geschlossen und damit der Störmeldekreis kurzzeitig überbrückt wird, so daß das Relais wieder schließt. Als Beispiel für den

ίο Einsatz eines solchen Sicherheitswächters können Heizungsanlagen dienen, die einerseits mit einer Wassermangelsicherung (funktionsabhängige Prozeßüberwachung) und einem außerhalb des Kesselraumes gelegenen Notausschalter (von Hand betätigt) ausgerüstet und im übrigen derart ausgelegt sein müssen, daß jede Art von Stromunterbrechung oder Stromschluß im Haupt- oder Sicherungskreis unmittelbar zu einer dauerhaften, d. h. erst nach Beseitigung der Störung aufhebbaren Unterbrechung des Stromkreises führt.

Die bekannten Wächter weisen einige schwerwiegende funktionstechnische Nachteile auf. Der wesentliche funktionstechnische Nachteil besteht insbesondere darin, daß bei einer auch nur kurzzeitigen — beispielsweise Sekundenbruchteile dauernden — Strom-

·?"> unterbrechung im Hauptnetz der Sicherheitswächter unmittelbar anspricht und das Stromrelais dauerhaft öffnet mit der Folge, daß die überwachte Anlage dauerhaft außer Betrieb gesetzt ist. Bei Heizungsanlagen, aber auch bei Produktionsprozessen oder Versuchseinrichtungen, die selbsttätig und ohne dauernde Überwachung durch Bedienungspersonal arbeiten, führt dies zu einer unerwünschten lange dauernden Betriebsunterbrechung. Zur Beseitigung dieses Nachteiles ist es bekannt, den Entriegelungsschalter mittels eines soge-

i^r> nannten Wisch-Schalters zu überbrücken, der durch einen Einschaltstromstoß kurzzeitig betätigt wird und unter Umgehung des Entriegelungsschalters das Relais schließt, so daß eine nur kurzzeitige Netzspannungsunterbrechung nicht zu einer dauerhaften Stillsetzung der

4Ii überwachten Anlage führt. Die Nachteile dieser Anordnung sind teils funktionstechnischer, teil sicherheitstechnischer Art. Der funktionstechnische Nachteil liegt in ihrer Ansprechzeitverzögerung nach jeder Betätigung. Da der Aufbau der Netzspannung nach

4^r) einer Unterbrechung häufig pulsierend erfolgt und das Relais bei jedem Spannungsabfall ebenfalls abfällt, liegt der Zeitpunkt der vollen Spannungsrückkehr häufig in der Ansprechzeitverzögerungsphase des Wisch-Schalters. Diese Anordnung vermag somit eine Sicherheit der Wiederinbetriebsetzung der Anlage nach Netzspannungsausfall nicht zu gewährleisten. Der wesentliche Nachteil ist jedoch sicherheitstechnischer Art und besteht darin, daß bei Unterbrechung des Hauptstromkreises mittels des Notausschalters zum Zwecke der Vornahme von Wartungsarbeiten an einer — nicht gestörten — Anlage die Anlage unbemerkt vom Wartungspersonal unter Spannung gesetzt werden kann, wenn während der Wartungszeit eine Netzspannungsunterbrechung und -Wiederkehr eintritt. Der

Wi Einsatz von in dieser Weise ausgestatteten Sicherheitswächtern ist daher aus sicherheitstechnischen Gründen untersagt.

Ein weiterer Nachteil ebenfalls sicherheitstechnischer Art besteht auch darin, daß durch Dauerbetätigung des

in Hriegelungsschalters der Störmeldekreis dauerhaft überbrückt werden kann, so daß durch ungewolltes oder mißbräuchliches Verklemmen des Entriegelungsschalters der Hauptstromkreis unter Überbrückung der

Störmeldeschalter unter Spannung gesetzt und damit der Störmeldekreis generell außer Funktion gesetzt werden kann. Aus diesen Gründen stößt der Einsatz der bekannten Sicherheitswächter auf schwerwiegende Bedenken.

Ziel der vorliegenden Erfindung is: die Schaffung eines Sicherheitswächters, der bei jeder Art von Funktionsstörung im Hauptstromkreis die Anlage sicher und dauerhaft außer Betrieb setzt, eine beabsichtigte· oder unbeabsichtigte Inbetriebsetzung vor Beseitigung der Störung in der Anlage ausschließt und eine unmittelbare Wiederinbetriebsetzung nach einer lediglich netzbedingten Spannungsunterbrechung zuläßt

Die Erfindung besteht darin, daß das Relais im Quittierkreis angeordnet ist und der Störmeldekreis mit dem Quittierkreis mittels eines im Hauptstromkreis liegenden bistabilen Haftrelais derart verknüpft ist, daß die auf der Seite des Dauermagneten gelegene Anzugswicklung im Quittierkreis und die andere Wicklung als Abfallwicklung im Störmeldekreis liegen, wobei der im Quittierkreis liegende Entriegelungsschalter im Betriebszustand geschlossen ist.

Durch die Erfindung ist ein allen sicherheits- und funktionstechnischen Anforderungen genügender Sicherheitswächter geschaffen, der bei jeder Art von Störung einer der überwachten Funktionen oder bei willkürlicher Notausschaltung dauerhaft bis zur Beseitigung der Störung auf die sichere Seite schaltet und eine gewollte oder ungewollte Überbrückung des Störmtldekreises ausschließt, wobei eine lediglich netzbedingte Stromunlerbrechung nicht zum Ansprechen des Wächters führt, so daß die — ungestörte — Anlage sofort nach Spannungswiederkehr wieder in Betrieb gesetzt wird. i'i

Zur Verbesserung der Betriebssicherheit ist zweckmäßig die durch die Anordnung des Relais im Quittierkreis geschaffene induktive Phasenverschiebung kompensiert derart, daß die Anzugswicklung und die Abfallwicklung mit phasengleicher Spannung beaufschlagt werden. Zu diesem Zweck ist vorteilhaft im Störmeldekreis ein dem Relais im Quittierkreis baugleiches Relais angeordnet. Es ist weiterhin vorteilhaft, im Versorgungskreis für den Störmeldekreis und den Quittierkreis eine Gleichrichterschaltung vorgesehen, mit der die Netzspannung in eine pulsierende Gleichspannung einer der doppelten Netzfrequenz entsprechenden Pulsation umgeformt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß beide Wicklungen des bistabilen Haftrelais mit absolut phasengleicher Spannung versorgt werden, die eine ausreichend hohe Pulsation besitzt, so daß trotz der Versorgung mit — ungeglätteter — Spannung das Auftreten von Flatterzuständen des bistabilen Haftrelais mit Sicherheit vermieden ist. Einer Glättung der Pulsationsspannung bedarf es nicht.

Zur Gewährleistung einer Spannungsunterbrechung im Hauptstromkreis nicht nur bei Auftreten einer Störung in der überwachten Anlage sondern auch bei Auftreten einer Störung im Y'ächter selbst sind t>o zweckmäßig der Quittierkreis und der Störmeldekreis jeweils gesondert abgesichert.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild des Sicherheitswächers, bi

F i g. 2 das Funktionsbild des Sicherheitswächters.

Der in der Zeichnung — Fig. 1 — wiedergegebene Sicherheitswächter besteht aus dem Störmeldekreis und dem Quittierkreis, von denen der Störmeldekreis von im Beispielsfalle zwei hintereinandergescnaheten Schaltern 1 und 2 gebildet ist, von denen etwa der Schalter 1 ein bei Gefahr willkürlich von Hand betätigbarer Notairsschalter und der Schalter 2 ein in eine zu überwachende Anlage integrierter Funktionsüberwachungsschalter, etwa eine Wassermangelsicherung einer Heizungsanlage sein kann. In gleicher Weise können im Störmeldekreis beliebig viele weitere Gefahren- oder Funktionsüberwachungsschalier hin;ereinander angeordnet sein. In dem parallel hierzu liegenden Quittierkreis liegt der von Hand zu betätigende Entriegelungsschalter 3. Der Wächter enthält weiterhin ein nach dem Ruhestromprinzip arbe^:tendes Relais D1.

Das Relais D1 liegt erfindungsgemäß im Quittierkreis, wobei der Störmeldekreis mit dem Quittierkreis mittels eines — ebenfalls im Hauptstromkreis liegenden — bistabilen Haftrelais D 2 derart verknüpft ist, daß die auf der Seite des Dauermagneten liegende Wicklung als Anzugswicklung 4 im Quittierkreis und die andere Wicklung als Abfallwicklung 5 im Störmeldekreis liegen. Die durch die Wicklung des Relais DX im Quittierkreis gegenüber dem Störmeldekreis bewirkte induktive Phasenverschiebung ist kompensiert, was in beliebiger bekannter Weise erfolgen kann, im Beispielsfalle jedoch derart erfolgt, daß im Störkreis ein dem Relais D 1 bcugleiches Relais D 3 angeordnet ist, wobei in der Versorgungsleitung für beide Kreise eine Gleichrichterschaltung Gr angeordnet ist, durch die der eingespeiste Wechselstrom in pulsierenden Gleichstrom einer der doppelten Netzfrequenz entsprechenden Pulsation umgeformt wird. Durch die Anordnung bauartgleicher Relais sowohl im Quittierkreis als auch im Störmeldekreis wird eine parallele Phasenverschiebung und damit ein phasengleicher Spannungs- und Stromverlauf in der Anzugswicklung und der Abfallwicklung des bistabilen Haftrelais D 2 bewirkt und damit ein Flattern des bistabilen Haftrelais vermieden. Ebenfalls ist durch die hohe der doppelten Netzfrequenz entsprechende Pulsation der vom Gleichrichter Gr abgegebenen, ungeglättcten Spannung gewährleistet, daß ein Flattern des bistabilen Haftrelais auch ohne Zwischenschaltung eines Kondensators ausgeschlossen ist. Sowohl der Quittierkreis als auch der Störmeldekreis sind durch jeweils eine gesonderte Sicherung 5/2 bzw. 5/3 abgesichert. Die Wicklungen 4 und 5 des Haftrelais D 2 sind über den Anschlußpunkt 6 geerdet, ebenso die Minusseite des Gleichrichters Gr.

Der dargestellte Sicherheitswächter arbeitet wie folgt.

In Betriebsstellung sind der Schalter 3 geschlossen sowie die Relais D X und D 3 angezogen, so daß auch die Kontakte d\ und dz — F i g. 2 — des Betriebsstromkreises geschlossen sind. Die Versorgung des Wächters erfolgt mit Netzspannung über die Anschlußpunkte 7 und 8, die Netzsicherung 5/1, den Transformator — nicht bezeichnet — und die Gleichrichterschaltung Gr, in der die Wechselspannung in pulsierende Gleichspannung umgeformt wird. Die derart erzeugte pulsierende Gleichspannung dient der gleichzeitigen Versorgung sowohl des Quittierkreises als auch des Störmeldekreises, vobei in den Relais DX und D3 eine parallele Phasenverschiebung erfolgt, so daß sowohl die Anzugswicklung 4 als auch die Abfallwicklung 5 des bistabilen Haftrelais D 2 phasengleich versorgt werden. In dieser Phase ist der Hauptstromkreis — siehe F i g. 2 — geschlossen, so daß der Anlagebetriebsstrom über

Anschluß 9, die Sicherung 5/4, die Kontakte d\, di und d] nach Anschlußpunkt 10 fließt.

Bei öffnen eines der Schalter 1 oder 2 im Störmeldekreis wird der Stromfluß in diesem Kreis unterbrochen, so laß auch die Abfallwicklung 5 entregt wird, so daß das Relais unter der Wirkung der sich addierenden Magnetfelder der Anzugswicklung 4 und des Dauermagneten umgeschaltet wird. Auf diese Weise wird — siehe F i g. 2 — der Stromfluß über Anschluß 10 unterbrochen und gleichzeitig über Anschluß 11 eine Störmeldung abgegeben. Diese Schaltstellung bleibt auch bei Abschaltung des Wächters infolge der die Federspannung des Schallfingers in dieser Stellung übersteigenden Anzugskraft des Dauermagneten erhalten. Die Betriebsstromunterbrechung bleibt weiterhin nicht nur bis zur Beseitigung der Störung und entsprechend wiederum Schließen des Störmeldekreises, sondern darüberhinaus erhalten, da die addierten Anzugskräfte der Anzugswicklung 4 und des Dauermagneten ein Umschalten bzw. den Eintritt eines Flatterzustandes mit Sicherheit verhindern. Durch Niederdrücken des Entriegelungsschalters 3 und damit Unterbrechung des Stromflusses in der Anzugswicklung 4 kippt das bistabile Haftrelais unter Schließung des Hauptstromkreises um, wobei jedoch gleichzeitig in der Niederhaltezeit des Schalters 3 das Relais D1 stromlos gesetzt und damit der Kontakt d\ — Fig. 2 — geöffnet wird. Der Hauptstromkreis bleibt damit auch in niedergedrückter Stellung des Entriegelungsschalters 3 geöffnet und schließt erst nach Druckentlastung des Entriegelungsschalters 3 infolge der hierdurch bewirkten Erregung auch des Relais Di und entsprechend Schließen des Schalters d\. Es ist auf diese Weise sichergestellt, daß eine unbeabsichtigte oder fahrlässig« Überbrückung des Störmeldekreises nach einer Be triebsstörung ausgeschlossen ist.

Im Falle einer Netzstromunterbrechung verbleibt da; bistabile Haftrelais infolge der die Anzugskraft de; Dauermagneten in dieser Stellung übersteigender Federspannung des Schaltfingers in seiner Betriebsstellung und schlägt auch bei intermittierender Spannungs·

lü Wiederkehr bzw. bei Auftreten von Spannungsspitzeti nicht um, da in einem solchen Falle die Felder in der Wicklungen 4 und 5 des Haftrelais D 2 über den Quittierkreis und Störmeldekreis absolut phasengleich aufgebaut werden und zusammenbrechen und sich

π somit in Bezug auf ihre Schaltwirksamkeit neutralisieren.

Die Sicherungen 5/2 und 5/3 sprechen an. falls ir einer der Wicklungen des Relais DX oder D3 eir Schluß und damit ein übergroßer Stromfluß auftritt wodurch infolge der hierdurch ausgelösten Entregung des Relais D 1 bzw. D 3 die Schalter d\ bzw. di — sieh« F i g. 2 — geöffnet werden. Entsprechend öffnen die Schalter d\ oder di sowie gegebenenfalls zusätzlich dei Schalter di bei Drahtbruch in einem der Kreise. Die Sicherung 5/4 sichert die Anlage gegen Kontaktver schweißungen der Relais D\ bzw. Dl durch uner wünscht hohen Stromfluß im Hauptstromkreis, wie ei etwa bei Relais-Flattern auftreten könnte. Die Siehe rung 5/1 dient der Spannungsunterbrechung im Falle

jo eines Schlusses im Transformator 14. Der Wächtei erfüllt somit alle an die Sicherheit eines solchen Geräte: zu stellenden Anforderungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Sicherheitswächter, bestehend aus einem Störmeldekreis mit einer beliebigen Anzahl hintereinander geschalteter, bei Funktionsstörungen der Anlage oder von Hand betätigter Schalter, einem parallel hierzu liegenden Quittierkreis mit einem Entriegelungsschalter zur Inbetriebsetzung der überwachten Anlage nach einer Störung sowie einem nach dem Ruhestrom-Prinzip arbeitenden Relais im Hauptstromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (Di) im Quiltierkreis angeordnet ist und der Störmeldekreis mit dem Quittierkreis mittels eines im Hauptstromkreis liegenden bistabilen Haftrelais (D 2) derart verknüpft ist, daß die auf der Seite des Dauermagneten gelegene Anzugswicklung (4) im Quittierkreis und die andere Wicklung als Abfallwicklung (5) im Störmeldekreis liegen, wobei der im Quittierkreis liegende Entriegelungsschalter (3) im Betriebszustand geschlossen ist.

2. Elektrischer Sicherheitswächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Relais (DX) im Quittierkreis gegenüber dem Störme'.dekreis verursachte induktive Phasenverschiebung kompensiert ist.

3. Elektrischer Sicherheitswächter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Störmeldekreis ein dem Relais (Di) baugleiches Relais (D3) angeordnet ist.

4. Elektrischer Sicherheitswächter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der gemeinsamen Versorgungsleitung zum Quittierkreis und zum Störmeldekreis eine Gleichrichterschaltung (Gr) angeordnet ist, mit der pulsierender Gleichstrom einer der doppelten Netzfrequenz entsprechenden Pulsation erzeugt wird.

5. Elektrischer Sicherheitswäciiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Quittierkreis und der Störmeldekreis mittels je einer Sicherung (Si2, 5/3) jeweils gesondert abgesichert sind.