DE2856502C2

DE2856502C2 - Ventilsteuersystem für Gasbrenner

Info

Publication number: DE2856502C2
Application number: DE2856502A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokio/Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1977-12-28
Filing date: 1978-12-28
Publication date: 1985-11-21
Also published as: IT1160415B; FR2413614A1; US4318687A; IT7831396A0; DE2856502A1; FR2413614B1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Ventilsteuersystem für Gasbrenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Steuersystem ist aus dem DE-GM 18 48912 bekannt. Bei Steuersystemen dieser Art spricht das Thermoelement auf die Wärme der Zündflamme an und erzeugt eine Thermo-E.M.K., die der Magnetspule zugeführt wird, so daß das Gasventil elektromagnetisch betätigt wird, wodurch dem Hauptbrenner von einer Gasversorgung Brenngas zuführbar ist und die Hauptflamme automatisch gezündet wird. Wenn die Zündflamme erlischt, wird durch das Ansprechen des Thermoelements das Elektromagnetventil entaktiviert und sperrt automatisch das von der Gasversorgung kommende Brenngas ab.

Das herkömmliche Gasbrenner-Steuersystem hat den Nachteil, daß aufgrund der Induktion der dem Elektromagnetventil zugeordneten Magnetspule nach dem Zünden der Zündflamme eine unerwünschte Verzögerung auftritt, und es ist ferner unbequem, den Ventilbetätigungskopf manuell so lange betätigt zu halten, bis das Venti! automatisch betätigt wird. Nach dem Verlöschen der Zündflamme tritt ebenfalls eine Verzögerung der Umsfhalt-Ansprechzeit auf, bis sich das Ventil automatisch schließt, da die Entmagnetisierung des das Ventil steuernden Elektromagneten aufgrund der Magnetspulcn-lnduktion nicht sofort erfolgt, so daß eine unerwünschte Leckage des Rohbrenngases auftreten kann.

A us der DE-G M 18 49 912 ist bekannt, daß der Strom, den ein Thermoelement gegebener Größe bei einer bestimmten Temperatur durch die Magnetwicklung des Zündflammsicherungsventils schickt, vom Widerstand und daher der Länge der Verbindungsleitung abhängt. Damit wird hier nur gelehrt, daß der Widerstand der Verbindungsleitung die Stromstärke durch die Magnetwicklung des Zündflammensicherungsventils beeinflußt.

lis ist Aufgabe der Erfindung, ein die Nachteile herkömmlicher Ventilsteuersysteme für Gasbrenner vermeidendes Ventilsteuersystem zu ermöglichen, bei dem die Zeilkonstante des Stromkreises zum Magnetisieren oder F.ntmagnetisieren des Elektromagneten verringert und die Ansprechzeit des Magnetventils auf das Auftreten und Verschwinden der E.M.K. des Thermoelements verkür/t ist.

Die obige Aufgabe wird bei einem Ventilsteuersyslcm für (jasbrenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 crfindungsgemäß durch die in seinem Kennzeichen angeführten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausbildungen kennzeichnen die Unteransprüche 2 bis 28.

Der in den Stromkreis eingeschaltete Widerstand weist einen ausreichend hohen Widerstandswert auf, so daß die Zeilkonstante des Stromkreises zum Magnetisieren oder Entmagnetisieren des Elektromagneten verringert wird, wodurch die Ansprechzeit des Ventils auf das Auftreten und Verschwinden der elektromoiorischen Kraft verkürzt und auch die unerwünschte Leck;ige des Rohbrenngases vermieden wird.

Die Erfindung erlaubt ein schnelles Umschalten des Ventils zwischen dessen Offen- und dessen Schließzustand, wodurch eine unerwünschte Leckage von Rohbrenngas beseitigt wird.

ίο Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der F i g. 1 bis 34 erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht des Gasbrenner-Ventilsteuersystems,

Fig.2 eine diagrammatische Ansicht einer elektrisehen Schaltung, die einen Zündflammenfühler mit einer Magnetspule des Elektromagnetventils koppelt,

F i g. 3 eine grafische Darstellung von Kennlinien von Heißleitern, die das Widerstandselement bilden können, F i g. 4 bis 7 Ansichten von anderen Ausführungsformen der elektrischen Kopplung,

F i g. 8 einen Zündflammenfühler mit einer Umhüllung, die die Ansprechzeit des Systems beschleunigt,

F i g. 9 eine andere Ausführungsform der Umhüllung des Zündflammenfühlers,

Fig. 10 Ansprechzeit-Kennlinien des Systems mit und ohne die Umhüllung des Zündflammenfühlers,

Fig. 11 eine andere Ausführungsform des Gasbrenner-Steuersystems mit einem Schwingungs-Fühlschalter,

Fig. 12 und 13 Ausführungsformen des Zündflammenfühlers und einer elektrischen Kopplungsanordnung,

Fig. 14 und 15 weitere Ausführungsformen der elektrischen Kopplung,

Fig. 16 eine schematische Schnittansicht eines Widerstandselements, das in den Ausführungsformen nach den F i g. 14 und 15 verwendbar ist,

F i g. 17 eine grafische Darstellung der Temperatur-Widerstands-Kennlinie des Widerstandselements,
Fig. 18 eine grafische Darstellung der Funktionskennwerte des Ventils sowohl mit als auch ohne die Merkmale der Erfindung,

Fi g. 19 und 20 schematische Schnittansichten weiterer Ausführungsformen von Widerstandselementen,
Fig.21 eine grafische Darstellung der Kennwerte von bestimmten bei der Ausführungsform nach F i g. 19 verwendeten Werkstoffen,

Fig.22 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Widerstandse.'ements,
so Fig.23 eine Grafik der Kennwerte des Widerstandselements nach F i g. 22,

Fig.24 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach F i g. 22,

F i g. 25 eine andere Ausführungsform der elektrisehen Kopplung,

Fig.26 das Schaltbild einer Signalerfassungs- und Steuereinheit,

F i g. 27 Kennlinien der Änderung der in einem Thermoelement erzeugten Thermo-E.M.K oder Thermokraft, und

Fig.28 bis 34 weitere Abwandlungen und Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen hauptsächlichen Teil eines Gasbrenners mit einem Ventilgehäuse 1 und einem Gases hahn 2. Der Gashahn 2 ist mit einer Hauptgasöffnung 3 und einer Zündgasöffnung 4 ausgebildet und als Kegelhahn verschiebbar so in den Gehäusekörper eingesetzt, daß er drehbar ist zwecks Umschaltung zwischen den

beiden Gasöffnungen und Verbindens mit einer Brenngasversorgung, an die der Brenner über eine Leitung 5 angeschlossen ist. Das durch die Leitung 5 zugeführte Brenngas strömt durch mit Pfeilen bezeichnete Kanäle.

Ein Ventilkörper 6 umfaßt eine Scheibe 6a und einen Ventilsitz 6b, so daß eine Öffnung 6c für den Brenngasstrom definiert ist. Die Ventilscheibe 6a weist eine Spindel 6c/auf, die mit einer Feder 7 verbunden ist, die nor malerweise die Scheibe 6a gegen den Ventilsitz 6b drückt und dadurch die Öffnung 6c schließt. Ferner ist der Ventilspindel 6d ein Elektromagnet 8 zugeordnet, der im aktivierten Zustand die Scheibe 6a gegen die Kraft der Feder 7 anzieht und die öffnung 6c öffnet, so daß Brenngas zu dem Bereich um den Gashahn 2 /uführbarist.

Der Gashahn 2 ist über die Öffnung 3 mit einem Hauptbrenner 9 und ferner an der Zündgasöffnung 4 über eine Leitung 11 mit einem Zündbrenner 10 verbunden.

Dem Zündbrenner 10 benachbart ist ein Thermoelement 12 angeordnet, das über Zuleitungen 13 mit einer Magnetspule 14 des Elektromagneten 8 verbunden ist. Das einen Zündflammenfühler bildende Thermoelement 12 spricht auf die Wärme der Zündflamme 15 an und induziert eine eleKti omagnetische Kaft, die die Magnetspule 14 des Elektromagneten 8 aktiviert.

Ferner weist die Ventilspindel 6c/ein Ende eines Hebels 16 auf, dessen anderes Ende an dem Hauptteil des Gehäuses 1 gesichert ist, wobei ein Stift 17 durch eine Öffnung im Gehäuse 1 vorsteht und mit einem Mittenpunkt des Hebels 16 verbunden ist, so daß die Ventilscheibe 6a in die gezeigte Stellung nach oben schiebbar ist Der Stift 17 und der Gashahn 2 können von einem gemeinsamen Betätigungsglied oder von getrennten Betätigungsgliedern (nicht gezeigt) betätigt werden.

Das Zünden der Zündflamme 15 erfolgt mit einer Zündvorrichtung (nicht gezeigt) von üblichem Aufbau, die als Teil des Systems vorgesehen ist nachdem der Gashahn 2 in eine Stellung gedreht wurde, in der die Ventilscheibe 6a durch den Stift 17 und den Hebel 16 nach oben gedrückt ist so daß die Öffnung 6c geöffnet ist und dem Zündbrenner 10 Gas zugeführt wird. Die an dem Thermoelement 12 aufgrund der Zündflamme 15 erzeugte elektromotorische Kraft aktiviert den Elektromagneten 8. der die Ventilscheibe 6a zurückgezogen hält um die Zündflamme 15 zu erhalten. Wenn in diesem Zustand der Gashahn in eine Stellung gedreht wird, in der die Öffnung 6c auch mit der Hauptgasöffnung 3 (zusätzlich zur Zündgasöffnung 4) und damit mit dem Hauptbrenner 9 verbunden ist erfolgt das Zünden des Hauptbrenners 9. Wenn der Hauptbrenner 9 gelöscht werden soll, wird der Gashahn 2 so verdreht daß die Zündgasöiinuiig 4 geschlossen wird, so daß die Zündflamme 15 gelöscht wird; dann wird der Elektromagnet 8 entaktiviert so daß die Feder 7 die Ventilscheibe 6a gegen den Sitz 6b drückt und die Öffnung 6c zum Hauptbrenner geschlossen wird.

Wenn die Zündflamme 15 aus irgendeinem Grund verlöscht ist das System dadurch gesichert daß die elektromagnetische Kraft am Thermoelement 12 verschwindet so daß der Elektromagnet 8 entaktiviert wird und die öffnung 6c gegen die Gaszufuhrleitung 5 schließt Bei bekannten Systemen dieser Art besteht das Problem, daß es relativ lange dauert und zwar mindestens 10—20 s, bisdie Gaszufuhr durch den auf das Verlöschen der Zündflamme 15 ansprechenden Elektromagneten 8 abgesperrt wird. In der Zwischenzeit gelangt aus der Haupigasöffnung 4 durch die Leitung 11 Brenn- mit gas zu dem verlöschten Zündbrenner 10. Die Leckage des Rohbrenngases ist sowohl gefährlich als auch umweltverschmutzend.

Dieses Problem wird dadurch überwunden, daß die Ansprechzeit des Elektromagnetventils auf den durch das Thermoelement gebildeten Zündflammenfühlcr verkürzt wird. Dies wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß in eine das Thermoelement mit der Magnetspule des Elektromagneten koppelnde Schaltung ein Widerstand eingebaut wird.

Nach Fig.2 umfaßt das Thermoelement 12 einen Flammenfühler 121. der mil einem warml'esieii Werk stoff beschichtet ist. ein Kopplungsglieil 122, Aus gleichsleitungeii 123 und Re/ii£skontakte oiler ;in schlußpiiiikte 124 in Reihenschaltung. Von ik-ii lkvugs kontakten 124 gehen die /.uleimngen 18 aus, die /11 iler Magnetspule 14 führen, und ein Widerstund !9 is! nach der Erfindung damit reihengeschaliet.

Wenn die Induktivität der Magnetspule 14 z. B. 6000 μΗ ist und kein Widerstandswert außer einem Streuwiderstand existiert, der in der Reihenschaltung mit der Magnetspule bei 0,00128 Ω liegt, so ist die Zeitkonstante v=L/R der Schaltung 5 s; wenn auch die mechanische Verzögerung in Betracht gezogen wird, dauert es aber 10 s oder länger, bis die Öffnung 6c vollständig abgesperrt ist, wenn der Elektromagnet 8 auf das Thermoelement 12 anspricht. Im Vergleich dazu wird, wenn der einen Widerstandswert von 0,05 Ω aufweisende Widerstand 19 eingeschaltet ist, die Zeitkonstante auf den Bruchteil einer Sekunde vermindert, so daß die Gesamtansprechzeit 2—3 s beträgt, wodurch eine wesentlich schnellere Absperrung als bisher erreicht wird.

Beispiel I

Funktionsprüfungen des Ventils wurden durchgeführt unter Verwendung eines Thermoelements 12 mit einem Cu-CuNi-Element und einem Cu-Emaildraht mit einem Durchmesser von 1 mm ais Magnetspule 14 in 8Tx 2 für ein Elektromagnetventil. Wenn der Widerstandswert des Widerstands 19 0,0226 Ω betrug, was den Gesamtwiderstand der Schaltung zwischen dem Thermoelement 12 und der Magnetspule 14 darstellte, betrug die Ventilabsperrzeit 2 s. Bei einem Widerstandswert von 0,0176 Ω betrug die Absperrzeit 3 s. Wenn kein Widerstand 19 vorgesehen war, betrug die Absperrzeit 22 s.

Durch die Einschaltung eines Widerstands wird ein wenn auch geringer Abfall der elektromotorischen Kraft oder der an die Magnetspule anlegbaren Spannung bewirkt Ein solcher Abfall ist wirksam durch eine geeignete Auslegung der Ventilanordnung zu verhindern. Zum Beispiel kann die Feder 7 eine verminderte Federkraft haben, so daß die Ventilscheibe 6a auch mit verringerter magnetischer Anziehungskraft verschiebbar ist

Der verwendete Widerstand 19 kann ein Stellwiderstand mit negativem Temperaturkoeffizienten, z. B. ein Heißleiter, sein, und kann aus einem die Gruppe SiC, SnC>2 und O^Cb umfassenden Material bestehen. Der spezifische Widerstand R eines Heißleiters wird allgemein als eine Funktion der Temperatur T(° K) wie folgt wiedergegeben:

R=R₀Bl-Lr-^r 'ο

Ra = ein anfänglicher spezifischer Widerstand und
/i = Konstante.

Fig.3 zeigt eine spezifische Widerstands-Temperalur-Kurve für bestimmte Heißleiterwerkstoffe, die den Widerstand 19 bilden können. Der Widerstand steht in diesem Fall in wärmeaufnehmender Beziehung zu der Zündflamme 15. Damit hat der Heißleiter 19 in Anwesenheit der Zündflamme 15 einen verminderten spezifischen Widerstand, so daß ein Verlust der Thermo-Kraft verhindert wird. Beim Verschwinden der Zündflamme 15 hat der Heißleiter 19 einen hohen spezifischen Widerstand, so daß durch den Elektromagneten 8 eine verbesserte Umschaltung erzielbar ist aufgrund einer verringerten Zeitkonstante UR in der Magnetspulenschaltung.

Selbstverständlich kann der Widerstand 19 in den Aiisgleichsleilungen 123 zusätzlich zu den oder anstelle der Zuleitungen 18 vorgesehen sein.

Zum Einbringen eines bestimmten Widerstandswerts in die elektrische Schaltung zwischen dem Thermoelement 12 und der Magnetspule 14 werden die Dicke, die Länge oder der Werkstoff der elektrischen Leiter in geeigneter Weise so gewählt, daß ein vorbestimmter Widerstandswert erhalten wird. F i g. 4 zeigt ein zu diesem Zweck ausgelegtes Thermoelement 12 mit einem NiCu-Draht 125 mit vermindertem Durchmesser und einem Cu- oder Fe-Draht 126, wobei der Draht 125 mit einem Cu-Draht 127 mit normalem Durchmesser verbunden ist. Durch Einstellen des Drahtdurchmessers in dieser Weise wird ein Widerstandswert von 0,02-0,05 Ω, je nach Bedarf, leicht erzielt. F i g. 5 zeigt eine andere Form des Thermoelements 12, bei dem die Ausgleichsleiter 123 zwischen dem Heißkontakt 121 und den Bezugskontakten 124 verringerten Durchmesser haben und lang sind, so daß ein erwünschter Widerstandswert erzielt wird. F i g. 6 zeigt ein drittes Beispiel des Thermoelements 12, bei dem die Verbindungsleitungen 18 zwischen den Bezugskontakten 124 und der Magnetspule 14 lang sind und auf eine Halterung 20 gewikkelt sind. Bei dem Thermoelement 12 nach F i g. 7 bestehen die Ausgleichsleiter 123 aus korrosionsfreiem Stahl, so daß in der Schaltung ein erforderlicher Widerstandswert erzielt wird. Der Draht aus korrosionsfreiem Stahl kann mit einem Oxid 128 beschichtet sein, das auch als Wärmewiderstand und Isolator dient Das Oxid wird in einfacher Weise z. B. durch Erwärmen eines 18-8 korrosionsfreien Stahls auf eine Temperatur von 450°C erhalten. Durch die Verwendung eines solchen Oxids entfällt vorteilhafterweise auch die Notwendigkeit, einen Leiter mit einem Isolierrohr zu beschichten, was bisher erforderlich war, so daß der Leiter ingesamt dünner wird.

F i g. 8 zeigt eine andere Ausführungsform des Zündflammcnfühlers 12, der mit der Magnetspule 14 in Reihe mit dem Widerstand 19 in der elektrischen Kopplungsschaltung 18 verbunden ist, wie bereits erläutert wurde. Dabei weist der Zündfiammenfühler 12 eine Umhüllung 120 auf, die in einem Abstand von 5—10 mm von dem Heißkontakt 121 angeordnet ist und aus einem hochwärmeleitfähigen Werkstoff wie Kupfer oder Messing besteht, und die Kaltkontakte 122 sind im Abstand von der Umhüllung 120 an den Ausgleichsleitern 123 angeordnet Die Umhüllung 120' nach Fig.9 weist gerippte Außenflächen auf, wodurch eine verbesserte Wärmestrahlung erzielt wird. Eine geeignete Kühleinheit (Luft oder Wasser) (nicht gezeigt) kann mit der Umhüllung 120 oder 120'verbunden sein.

Durch Vorsehen der Umhüllung 120 oder 120' mit großer Wärmekapazität an der erläuterten Stelle auf dem Zündfiammenfühler 12 wird die Kühlwirkiing auf den Heißkontakt 121 im Augenblick des Verschwindeiis der Zündflamme 15 beträchtlich gesteigert, so daß die Thermokraft schnell abfallen kann.

Beispiel II

Ein warmfestes Thermoelement aus Cr 13 hat einen Temperaturgradienten von 22°C/mm. Eine Umhüllung mit einem Gewicht von 70 g ist an einer Stelle, die von dem Heißkontakt 10 mm entfernt ist, angeordnet. Wenn der Heißkontakt auf eine Temperatur von 700° C in Kontakt mit der Zündflamme erwärmt ist, hat die Umhüllung eine Temperatur von 250° C, und wenn die Zündflamme erlischt, sinkt die Temperatur des Heißkontakts sehr schnell von 700° C auf 300° C, so daß ein schneller Abfall der wirksamen Thermokraft erfolgt.

Beispiel III

Ansprechzeitversuche für ein Elektromagnetventil wurden mit einem Thermoelement durchgeführt, das Cu-CuNi-Leiter aufweist, die über einen Widerstand mit sich ändernden Widerstandswerten in Reihe mit einer Magnetspule verbunden sind, die einen Cu-Emaildraht mit einem Durchmesser von 1 mm aufweist, der in 8Tx 2 auf das Elektromagnetventil gewickelt ist. Versuche wurden mit und ohne Umhüllung durchgeführt.

Fi g. 10 zeigt Ansprechkennwerte des Ventils, wobei die Ordinate die Ansprechzeit in s und die Abszisse den Widerstandswert des Widerstands in mQ wiedergibt; die drei Kennlinien geben die Resultate wieder, die ohne Umhüllung, mit einer 50-g-UmhüIIung und mit einer 70-g-Umhüllung erzielt wurden.

Es ist ersichtlich, daß das Ventil, das bei bisherigen Systemen 22 s zum Absperren benötigte, das Absperren in 2—3 s bewirkt, wenn es in seinem Magnetspulenkreis einen Widerstand von 10 mQ aufweist und der Zündflammenfühler eine Umhüllung mit einem Gewicht von 70 g trägt Eine ähnliche Umschaltzeit wird mit einer Umhüllung mit einem Gewicht von 50 g und einem Widerstandswert von 12 mQ im Magnetspulenkreis erzielt. F i g. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei dem erläuterten Elektromagnetventilsystem eine Schwingungsfühleinheit zugeordnet ist. Die Schwingungsfühleinheit umfaßt eine Stütze 21, die an einem Teil des Ventilgehäuses 1 befestigt ist und auf ihrem Oberende eine Platte 211 trägt, die einen kugelförmigen Magneten 22 aufnimmt. Der Magnet 22 ist mit der Stütze 21 durch eine Kette 23 verbunden, so daß er beim Herabfallen von der Platte 211 nicht verlorengeht. In ihrem Inneren hat die Stütze 21 ein magnetisches Bleigewicht 24, das auf einer darin befindlichen Feder 25 gehalten ist; ferner weist die Stütze 21 Fenster 212 auf, durch die die Thermoelementeinheit 12 verläuft. Das Thermoelement 12 verbindet die Fühlspitze 121, die die Zündflamme 15 kontaktiert, über die Leiter 13 mit der Magnetspule 14 des Elektromagnetventils 6.

Im Innenraum der Stütze 21 wird das Bleigewicht 24 normalerweise durch den Kugelmagneten 22 nach oben angezogen gehalten und trägt die Thermoelementeinheit 12, deren Fühlspitze 121 in Kontakt mit der Zündflamme 15 positioniert ist Die Fenster 212 der Stütze 21 haben eine solche Weite, daß die Einheit 12, die sich axial durch die Fenster erstreckt, vertikal verschiebbar ist und unter Abstützung durch die Feder 25 nach unten fallen kann, wenn das Bleigewicht 24 entmagnetisiert

wird.

Wenn der Kugelmagnet 22 aufgrund von Schwingungen der Brenneranordnung, z. B. aufgrund eines Erdbebens, von der Platte 211 herabfällt, fällt die Thermoelementeinheit 12, die durch die Anziehungskraft des Magneten 22 nach oben gehalten wurde, durch ihr Eigengewicht in den Fenstern 212 nach unten. Die Feder 25 schützt die Einheit 12 vor Beschädigungen. Dadurch wird die Fühlspitze 121 des Thermoelements 12 von der Zündflamme 15 entfernt, so daß die elektromotorische Kraft verschwindet, wodurch der Elektromagnet 8 entaktiviert wird und unmittelbar nach dem Verlöschen der Zündflamme 15 die Öffnung 6c absperrt.

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Thermoelementeinheit 12, die zusätzlich zu dem Widerstand 19 einen dazu parallel geschalteten Wärmefühlschalter 26 aufweist, wodurch die Schalt-Ansprechzeit des Elektromagneten 8 im Augenblick des Zündens der Zündflamme 15 verkürzt wird. Die Einheit 12 umfaßt einen Metalldraht 12a aus AlNiMn, CrNi, Pt, PtRh oder NiCu und einen warmfesten Metallzylinder 126 aus korrosionsfreiem 18-8-Stahl, Inconel oder Hastelloy, der koaxial dazu angeordnet ist; an ihrem Verbindungspunkt bilden die Glieder 12a und 126 einen Thermoelement-Heißkontakt. An dem Zylinder 126 ist eine Halterung 12c befestigt, die größeren Durchmesser hat und über eine der Cu-Leitungen 13 mit der Magnetspule 14 des Elektromagneten 8 verbunden ist. Die andere Leitung 13 ist mit einem Koppelpunkt des Widerstands 19 und dem hier durch ein Bimetall gebildeten Wärmefühlschalter 26 verbunden, wobei der parallele Koppelpunkt mit dem Metalldraht 12a verbunden ist. Um die Kontakte des Wärmefühlschalters gegen Oxidation zu schützen, ist das Bimetall 26 hermetisch dicht in einem Metall- oder Glasgehäuse 26a angeordnet, dessen Inneres evakuiert oder mit einem Schutzgas gefüllt ist. Der Bimetallschalter 26 hat normalerweise geschlossene Kontakte, und bei Erwärmung öffnen sich die Kontakte.

Bei Abwesenheit einer Zündflamme 15 wird der Schalter 26 also geschlossen gehalten und bewirkt ein Nebenschließen des Widerstands 19 von der Schaltung, so daß, sobald eine Thermokraft am Thermoelement 12 erzeugt wird, diese der Magnetspule 14 zugeführt wird, um das Ventil zu öffnen. Durch das Zünden der Zündflamme 15 wird der Schalter 26 geöffnet, wenn die Heiztemperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt, so daß der Widerstand 19 zwischen Thermoelement 12 und Magnetspule 14 in die Schaltung eingeschaltet wird. Beim Erlöschen der Zündflamme 15 kann dann durch die den Widerstand 19 umfassende Schaltung der Elektromagnet 8 sofort entaktiviert werden und schließt das Ventil 6.

Bei einer anderen Ausführungsform nach Fig. 13 ist der Widerstand 19 in eine Schaltung eingesetzt, die das Thermoelement 12 mit der Magnetspule koppelt. In diesem Fall kann der Widerstand 19 dadurch gebildet sein, daß Dicke, Länge und Werkstoff der Leitung 13 so geändert werden, daß ein erwünschter Widerstandswert erzielt wird, der 0,02—0,05 Ω betragen kann.

Der Schalter 26 kann ferner ein wärmeempfindlicher Magnetschalter 26' sein, dessen einer Kontakt 26'6 aus Ferrit, MnAl oder MnCr besteht und der seinen Magnetismus bei einer erhöhten Temperatur von ^v,200—250° C über seinem Curiepunkt verliert In diesem 'Fall ist eine Erregerwicklung 26c vorgesehen, um die Kontakte 26'6 bei einer niedrigeren oder Raumtemperatur zu schließen. Bei Erwärmung durch die Zündflamme 15 werden die Kontakte 266 geöffnet, so daß der Widerstand 19 in der Schaltung wirksam wird.

Die Fig. 14 und 15 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung, wobei der in den Erregerkreis der Magnetspule 14 eingesetzte Widerstand ein Stellwider-

s stand 191 mit positivem Temperaturkoeffizienten ist. Der Widerstand 191 kann wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen in einen Abschnitt des Thermoelements 12 (vgl. Fig. 14) oder in einen Abschnitt 130, der das Thermoelement 12 über die Zuleitungen 13 mit

ίο der Magnetspule 14 verbindet, eingesetzt sein (vgl. Fig. 15). In beiden Fällen ist eine Umhüllung 12c (Fig. 14) bzw. 191a (Fig. 15) mit hoher Wärmekapazität vorgesehen, die aus Kupfer, Messing od. dgl. hochwärmeleitfähigem Ma¹...'. >: besteht, um die Umgebung des Widerstands 191 auf niedriger Temperatur zu halten, wodurch der Widerstandswert des Widerstands 191 vor dem Zünden der Zündflamme 15 niedrig gehalten wird, so daß im Augenblick des Zündens der Widerstandswert der Schaltung vernachlässigbar ist und eine sofortige Betätigung des Elektrornagnetventils 6 ohne Verlust der erzeugten elektromotorischen Kraft erfolgen kann. Beim Verlöschen der Zündflamme 15, wenn der Widerstand 191 noch eine höhere Temperatur hat, bewirkt der erhöhte Widerstandswert eine sofortige Entaktivierung des Elektromagneten 8 aufgrund des Verschwindens der Spannung am Thermoelement <2

Der Stellwiderstand 191 mit positivem Temperaiurkoeffizienten kann entsprechend Fig. 16 ausgebildet sein. Dabei umfaßt die Einheit 192 ein Paar Kupferleitungen 192a, die durch einen warmfesten Widerstandsdraht 1926 überbrückt werden, der einen positiven Temperaturkoeffizienten hat; die Überbrückungsabschnitte der Drähte 192a und 1926 sind hermetisch dicht in einem aus Glas oder korrosionsfreiem Stahl bestehenden Gehäuse 192c angeordnet. Der Raum im Gehäuse 192c ist mit einem nichtoxidierenden Medium 192c/ gefüllt, das die Drähte 192a und 1926 vor Oxidation schützt, und das Gehäuse 129c wird in Kontakt oder in Wärmeleitverbindung' mit der Umhüllung 12c bzw. 191a (vgl. die Fi g. 14 bzw. 15) mit großer Wärmekapazität verwendet.

Der Widerstandsdraht 1926 ist in bezug auf Länge, Dicke und Zusammensetzung so ausgelegt, daß er bei Raumtemperatur einen Wert zwischen 0,01 und 0,05 Ω hat Fig. 17 zeigt Temperatur-Widerstandswert-Kennwerte eines 13-Cr-Drahts mit einem Durchmesser von 0,12 mm, der hermetisch dicht in einem Gehäuse aus korrosionsfreiem Strahl eingeschlossen ist, das mit einem Glaspulver gefüllt ist und eine Dicke von 3 mm hat; dabei ist die so gebildete Einheit in einer Umhüllungszone 12c nach F i g. 14 mit hoher Wärmekapazität angeordnet Der Widerstandswert der Einheit, der bei Raumtemperatur 0,012 Ω beträgt, wird bei 400° C auf 0,1 Ω erhöht Die Umhüllungs- oder Halterungszone 12c hat im Augenblick des Verlöschens der Zündflamme eine Temperatur von 210° C.

Beispiel IV

Die vorstehend erläuterte Steilwiderstandseinheit wird mit einem Elektromagnetventil-Steuersystem verwendet, das ein Kupfer-Konstantan-Thermoelement benutzt In Fig. 18 ist die resultierende Ventil-Ansprechkennlinie als Kurven A dargestellt im Vergleich mit den den Stand der Technik wiedergebenden Kurven B, wobei die beiden Kurven A und B Kennwerte im Augenblick der Zündung und die beiden Kurven A' und B' Kennwerte im Augenblick des Verlöschens der

Zündflamme darstellen. Es wurde beobachtet, daß sich zwar kein wesentlicher Unterschied in der Ansprechzeit von 2 s beim Zünden der Zündflamme umgibt; das System nach der Erfindung spricht jedoch innerhalb von 4 s nach dem Verlöschen der Zündflamme an, während die Ansprechzeil beim Stand der Technik ca. 21 s beträgt.

Beispiel V

10

Nach F i g. 16 ist der Draht 1926 aus Eisen und hermetisch dicht in einem Glasrohr 192c angeordnet, das mit Wasserstoffgas als oxidierendem Medium 192c/ gefüllt ist. Wenn diese Einheit als Stellwiderstand verwendet wird, spricht das Ventil 6 innerhalb von 1 —1,6 s nach dem Zünden der Zündflamme und innerhalb von 3—3,5 s nach dem Verlöschen der Zündflamme an.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 19 sind zwei Zuleitungen 193a mit Abstand einander gegenüber angeordnet und hermetisch dicht in einem Glasgehäuse 193c angeordnet das mit einem Metall 1936 mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt ist, z. B. In, Sn, Zn, Bi, Cd, Ga, K, Li, Na, Pb, Mg, Rb, Tl, Al, Sb, Co oder eine Legierung derselben. Alternativ kann das Gehäuse 193c korrosionsfreier Stahl sein, wenn für die Zuleitungen 193a eine geeignete Isolierung aufweisen. Ein als Füllung 1936 dienendes oben genanntes Metall oder eine Legierung derselben ist bei Raumtemperatur im Festzustand und hat die Eigenschaft, seinen Widerstandswert scharf zu erhöhen, wenn die Temperatur den Schmelzpunkt übersteigt Die drei Kurven in F i g. 21 stellen Temperatur-Widerstandswert-Kennwerte von Sn bzw. In bzw. Zn dar, aus denen ersichtlich ist, daß jedes Metall seinen Widerstandswert abrupt ändert, wenn der Schmelzpunkt überschritten wird. Es ist daher ersichtlich, daß durch Anwendung einer Einheit 193, die ein solches hermetisch dicht eingeschlossenes Metall mit niedrigem Schmelzpunkt aufweist eine wesentliche Verbesserung der Ventilansprechzeit leicht erzielbar ist Durch das hermetisch dichte Anordnen eines solchen Metalls bzw. einer solchen Legierung ist die Einheit mit gleichbleibender Ansprechzeit nach wiederholtem Schmelzen und Erstarren wiederholt verwendbar.

Beispiel VI

In einem Glasrohr mit einem Durchmesser von 3,8 mm und einer Länge von 20 mm sind 0,26 g Sn dicht angeordnet und zwei Cu-Zuleitungen stehen aus dem Glasrohr vor zur Bildung einer Steilwiderstandseinheit die in Kontakt mit einer Wandung einer Halterung oder Umhüllung angeordnet ist, die eine hohe Wärmekapazität hat und in einen Ventilsteuerkrc'.: eingebracht ist (vgl. Fig. 14). Wenn das Thermoelement durch den Kontakt mit der Zündflamme auf 300° C erwärmt wird, wird das Ventil durch einen elektrischen Strom von 0,4—0,6 A geöffnet Wenn das Thermoelement auf 500⁰C erwärmt wird, hat das Sn eine Temperatur von mehr als 232° C und beginnt zu schmelzen, wodurch sein Widerstandswert plötzlich ansteigt Der Strom von 0,4—0,6 A fließt dann weiter, wobei das Ventil geöffnet gehalten wird. Dann wird die Zündflamme gelöscht, so daß das Thermoelement spontan abkühlt und das Ventil wird innerhalb von 2—3 s nach dem Verlöschen der Zündflamme geschlossen. Diese Ansprechzeit des Ventils ist mit einer Ansprechzeit von 22 s beim Stand der Technik zu vergleichen. Bei Verwendung von 0,25 g In anstelle von Sn ergibt sich eine Ansprechzeit von 3—4 s für die Ventilabsperrung.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 20 werden zwei Zuleitungen 194a in einem Glasrohr 194c durch einen dünnen Metalldraht 194e mit einem Durchmesser von 0,1—0,5 mm überbrückt, der aus Fc oder Ni bestehen kann; die Leiter sind in einer Füllung eines Metalls 1946 mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet Der dünne Metalldraht 194e kann durch Plattieren oder Aufdampfen mit dem gleichen Metall wie die Füllung 1946 beschichtet sein. Dadurch wird die Einstellung des anfänglichen Widerstandswerts (bei niedriger Temperatur) erleichtert, der bei 0,01 —0,15 Ω liegen kann, indem Dicke, Länge und Zusammensetzung des Drahts 194e und Zusammensetzung der Füllung 1946 in geeigneter Weise bemessen werden.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 22 besteht eine in einem Glasrohr 195c, aus dem zwei Zuleitungen 195a vorstehen, dicht angeordnete Füllung 1956 aus einem Halbleiter-Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten; das Material kann eine Sintermasse von ZnO-Pulver (Halbleitermaterial vom N-Leitfähigkeitstyp) im Gemisch mit Bi, Sb. Co, Mn und/oder Cr sein. Das Metalloxidpulver kann alternativ Bi₂O₅, MnO, Sb₂O₃, CoO oder Cr₂O₃ sein. Auch können ZnO₂, Nd₂O₃, ZrO₂ und Pr₆On einzeln oder kombiniert verwendet werden. Eine Zusammensetzung [ZnO₂, Nd₂O₃-I-ZrO₂] ändert ihren spezifischen Widerstand zwischen 10 und 100 Ωαη bei einer Höchsttemperatur von 400° C, eine Zusammensetzung Nd₂O₃ ändert ihn von 10— 100 Ωαη bei einer Höchsttemperatur von 200° C, und eine Zusammensetzung [Nd₂O₃+ Pr₆On] ändert ihn von 10—100 Ωαη bei einer Höchsttemperatur von 300° C.

Beispiel VII

Ein Stellwiderstand wird hergestellt, indem ein ZnOrPulver in einer ^-Atmosphäre gesintert und die gesinterte Masse mechanisch pulverisiert wird zum Erhalt eines ZnO-Pulvers, das bei 500° C mit einer Fritte gebunden wird. Ein Wärmeempfindlichkeits-Kennwert dieses Widerstands ist in F j g. 23 angegeben, wobei die Ordinate den Widerstandswert und die Abszisse die Temperatur an einem Halteabschnitt (12c in Fig. 14) wiedergibt; bei Raumtemperatur beträgt der Widerstand 0,01 Ω und bei 250°C 1,5 Ω. Bei Anwendung dieses Widerstands in dem Ventilsteuerkreis öffnet sich das Ventil innerhalb von 3—5 s nach dem Zünden der Zündflamme und schließt sich innerhalb von 2—5 s nach dem Verlöschen der Zündflamme.

Der nach der Erfindung zu verwendende Stellwiderstand kann auch entsprechend Fig. 24 ausgebildet sein. In diesem Fall überbrückt ein dünner Draht 196/aus Magnetwerkstoff zwei Zuleitungsdrähte 196a in einem Glasrohr 196c, um das eine Wicklung 196g· gewickelt ist und in dem ein pulverförmiges Magnetmaterial 196Λ hermetisch dicht eingeschlossen ist Wenn die Wicklung 196^· erregt wird, wird das Pulver 196A magnetisch zu dem Draht 196/angezogen, so daß der Widerstandswert zwischen den Zuleitungen 196a vermindert wird. Bei einem Temperaturanstieg über die Curietemperatur entweder des Pulvers 196Λ oder des Drahts 196/ löst sich jedoch das Pulver von dem Draht, wodurch der Widerstand zwischen den Zuleitungen 196a erhöht wird.

Die Ausführungsform nach Fig.25 umfaßt einen Schalter 27, der mit dem Widerstand 19 in der elektrischen Schaltung 130, die das Thermoelement 12 über die Leitungen 13 mit der Magnetspule 14 verbindet, parallel

angeordnet ist; ferner ist ein Steuerkreis zum Betätigen des Schalters 27 vorgesehen. Der Schalter 27 kann z. B. ein mechanischer Kontaktschalter, ein Zuleitungsrelais oder ein elektronischer Schalter sein. Wenn ein Kontaktschalter verwendet wird, sind die Kontakte hermetisch dicht in einem mit nichtoxidierendem Gas gefüllten Rohr zum Schutz vor Oxidation angeordnet Im allgemeinen wird der Schalter 27 eingeschaltet (geschlossen), wenn die Zündflamme gezündet wird, wodurch das Ventil geöffnet wird, und der Schalter wird ausgeschaltet (geöffnet), wenn die Zündflamme erlischt Wenn der Schalter 27 geöffnet oder abgeschaltet ist, wird der Widerstand 19 in der Schaltung 130 zwischen dem Thermoelement 12 und der Magnetspule 14 wirksam, so daß die Magnetspule 14 durch die am Thermoelement 12 erzeugte Spannung mit verkürzter Ansprechzeit aktiviert wird.

Ein Steuerkreis zum Betätigen des Schalters 27 ist in Fig.26 gezeigt, wobei das Thermoelement 12 ein Schaltsignal für den Schalter 27 sowie eine Erregerspannung für die Magnetspule 14, die über den Schalter 27 mit dem Thermoelement 12 reihengeschaltet ist erzeugt Dieses System umfaßt einen Kondensator 28, der mit dem Thermoelement 12 verbunden und mit einem Paar von reihengeschalteten Widerstands-Dioden-Kopplungsgliedern 29,30; 31,32 in Reihe liegt die miteinander parallelgeschaltet sind, wobei die Dioden so angeordnet sind, daß Strom in entgegengesetzte Richtungen fließt Zwei Signalerfasser 33 und 34 werden vom Verbindungspunkt des Widerstands 29 und der Diode 30 bzw. des Widerstands 31 und der Diode 32 gespeist und führen die entsprechenden Signale den Basis-Emitter-Kreisen von Transistoren 35 bzw. 36 zu. Die Kollektor-Emitter-Kreise der Transistoren 35 und 36 werden von einer gemeinsamen Stromversorgung 37 über Widerstände 38 bzw. 39 gespeist und sich an den Widerständen 38 und 39 ausbildende Spannungsabfälle werden einem Schaltersteuerglied 40 für den Schalter 27 über einen Gleichrichter 41 zugeführt.

Die Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 26 ist aus F i g. 27 ersichtlich, in der die Ordinate die sich am Thermoelement 12 ausbildende Thermokraft oder die Spannung am Kondensator 28 und die Abszisse die Zeit wiedergibt Wenn die Zündflamme gezündet wird und das Thermoelement 12 erwärmt wird thermoelektrisch ein Strom ;' induziert der in Pfeilrichtung fließt und den Kondensator 28 auflädt Der am Widerstand 29 durch den Ladestrom erzeugte Spannungsabfall wird dem Signalfühler 33 als Eingang zugeführt Wenn das Eingangssignal einen voreingestellten Wert Vi übersteigt, führt der Signalfühler 33 dem Transistor 35 ein Sc^altsignal zu und bewirkt, daß der Transistor stromführend wird, so daß sich am Widerstand 38 ein Spannungsabfall ausbildet und dem Schaltglied 40 zugeführt wird. Das Schaltglied 40 erzeugt nunmehr ein Steuersignal, das dem Schalter 27 zugeführt wird und ihn einschaltet, wodurch die Magnetspule 14 durch die Spannung am Thermoelement 12 erregt wird und das Ventil zum Zeitpunkt T[ öffnet Die Klemmenspannung des Kondensators 28 steigt weiter, bis er beim Wert V₂ gesättigt ist. Wenn dann aus irgendeinem Grund die Zündflamme verlischt, klingt die Klemmenspannung am Kondensator 28 ab aufgrund der Verminderung der thermoelektrischen Spannung am Thermoelement 12, und die Ladung fließt dann durch den Widerstand 31 zurück zum Thermoelement Wenn der Spannungsabfall dann einen vorbestimmten Wert V₃ unterschreitet, schaltet der Signalerfasser 34 den Transistor 36 ein. Die Spannung bildet sich dann am Widerstand aus, und das Steuerglied 40 spricht an und schaltet den Schalter 27 ab, so daß das Ventil (zum Zeitpunkt T₂) geschlossen wird. Die Schließzeit des Ventils beträgt 2 oder 3 s nach dem Verlöschen der Zündflamme und ist damit im Vergleich mit einer Schließzeit von ca. 20 s (T₃) herkömmlicher Systeme stark verkürzt

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.28 ist ein Steilwiderstand 42, dessen Widerstandswert bei Raumtemperatur niedrig ist, jedoch bei erhöhter Temperatur stark ansteigt parallel mit dem die Ansprechzeit verkürzenden Widerstand 19 in den Ausgleichsleitern des Thermoelements 12 angeordnet Dieser Widerstand kann auf einem der Halbleitermaterialien, z. B. Bariumtitanat, Zinkoxid, Wismuthoxid, Manganoxid, Antimonoxid, Kobaltoxid, Neodymoxid, Zirkonoxid und Praseodymoxid entweder einzeln oder in Kombination, bestehen. Fig.29 zeigt den Temperatur-Widerstandswert-Kennwert von Körpern aus Bariumtitanat mit jeweils einem Durchmesser von 10 mm, bezogen auf Körper von 150°C-Typ und vom 200°C-Typ, bei denen bei 150⁰C bzw. bei 200⁰C eine scharfe Änderung des Widerstandswerts ausgehend von einem Wert von 0,1 —0,2 Ω bei Raumtemperatur, auftritt Der unverstellbare Widerstand 19 kann aus korrosionsfreiem 18-8-Stahl bestehen, der einen Widerstandswert von 0,2 Ω bei 150°C hat Wenn also der Widerstand 19 aus korrosionsfreiem Stahl und der Widerstand 42 aus Bariumtitanat vom 150°C-Typ in Parallelanordnung nach Fig.28 verwendet werden, wird eine ausgezeichnete Regelwiderstands-Kennlinie erhalten, wie aus Fig.30 ersichtlich ist Man sieht daß der zusammengesetzte Widerstandswert der bei Raumtemperatur weniger als 0,1 Ω beträgt, beim Überschreiten der Temperatur von 150° C plötzlich auf ca. 0,2 Ω ansteigt.

Bei weiteren Ausführungsformen nach den Fig.31 und 32 ist der in den Erregerkreis für die Magnetspule 14 eingeschaltete Widerstand ein Stellwiderstand 43 mit der Eigenschaft, seinen Wert als eine Funktion des ihn durchfließenden Stroms zu ändern. In Fig.31 ist der Widerstand 43 in die Ausgleichsleiter des Thermoelements 12 eingeschaltet Der Widerstand 43 sollte aus einem der Werkstoffe bestehen, die eine solche Eigenschaft haben, und kann ein Halbleiter wie BaTiO3 sein; dabei wird die Nichtlinearität der Widerstandsänderung solcher Materialien in bezug auf den sie durchfließenden Strom genutzt. Wenn der Hauptbestandteil des Widerstands 43 BaTiO3 ist, so ist es empfehlenswert, La₂Os, Sb₂O₅, Y³⁺, La³⁺, Ce³⁺, Pr³⁺, Nd³⁺, Sn³⁺, Gd³+, Er^{1 +} , Sb³⁺, Bi³⁺, Nb⁵⁺, Ta⁵⁺ und/oder W⁶⁺ einzubauen, wodurch die Bildung unregelmäßiger Teilchenaggregationen erleichtert wird. Der Zusatzstoff kann ferner eine oder mehrere Subtanzen der (Ba, Sr)TiO3-Familie, (Ba. Mg)TiO₃-Familie, Ba(Zr)O₃-Familie und Ba(TiSi)O₃-Familie sein, durch die der Curiepunkt änderbar ist Diese Zusammensetzungen haben einen spezifischen Widerstand von 1 — 10 Ωαη, der bei Stromzufuhr eine Steigerung im Bereich von 10⁴—10⁵ Ωαη erfahren kann.
F i g. 33 zeigt mit der Kennlinie A einen typischen spezifischen Widerstands-Strom-Kennwert eines BaTiO₃- Körpers mit einem Durchmesser von 10 mm. Es ist ersichtlich, daß der bei einem Strom von weniger als 100 mA 0,1 Ω betragende Widerstandswert plötzlich steigt, wenn der Wert von 100 mA überschritten wird.

Die Strichlinie B stellt den Kennwert dar, der erhalten wird, wenn der gleiche Stellwiderstand mit einem Festwiderstand parallelgeschaltet ist (vgl. F i g. 32), und die Strichlinie C stellt den Kennwert dar, der bei Reihen-

schaltung des Stellwiderstands mit einem Festwiderstand erhalten wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 34 ist in dem das Thermoelement 12 mit der Magnetspule 14 für das Elektromagnetventil 6 verbindenden Kreis 130 eine Hilfsspannungsversorgung 50 angeordnet sowie ein Steuerglied 60 für die Hilfsspannungsversorgung 50.

Die Spannungsversorgung 50 umfaßt eine Wechselspannungsquelle 51, deren Eingangsanschlüsse mit der Primärwicklung 52a eines Abwärtstransformators verbunden sind, dessen Sekundärwicklung 526 zum Eingang eines Gleichrichters 53 führt Die Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters 53 liegen in dem Magnetspulen-Erregerkreis 130 in Reihe mit dem Widerstand 19 und liefern eine Hilfsspannung mit der gleichen Polaritat wie die vom Thermoelement 12 zur Magnetspule 14 geführte Spannung. Der Transformator 52 hat eine zusätzliche Sekundärwicklung 52c, die eine Zündwicklung 54 speist, die in der Nähe des Zündbrenners 10 angeordnet ist und die Zündflamme 15 zündet.

Der mit dem Hebel 16 zum manuellen öffnen des Ventils 6 verbundene Stift 17 ist hier mit einem Druckknopf 55 über eine Feder 56 verbunden, die dazu dient, das Ventil 6 normalerweise zu schließen, so daß, wenn der Druckknopf 55 freigegeben oder losgelassen wird, die Feder 56 den Stift 17 zurückzieht, so daß das Ventil 6 geschlossen wird.

Mit dem Druckknopf 55 ist ein Begrenzungsschalter 61 verbunden, der ein- bzw. ausgeschaltet wird, wenn der Druckknopf 55 gedrückt bzw. losgelassen wird. Der Begrenzungsschalter 61 weist Zuleitungen auf, die über ein Relais 62 mit den Eingangsanschlüssen der Wechselspannungsqueile 51 parallelgeschaltet sind. Der Begrenzungsschalter 61 und das Relais 62 sind Teile der Steuerstufe 60 mit einem Erfasser-/Diskriminator-Glied 63, das mit dem Thermoelement 12 parallel mit dem Magnetspulen-Erregerkreis 130 verbunden ist. Arbeitskontakte 62/4 und 625 und Ruhekontakte 63Λ liegen in dem Primärteil des Transformators 52 und des Begrenzungsschalters 61. Die zusätzlichen Kontakte 62c des Relais 62, das ein selbsthaltendes Relais ist, sind mit dem Widerstand 19 parallelgeschaltet und mit dem Gleichrichter 53 reihengeschaltet.

Beim Drücken des Druckknopfes 55 wird das Ventil 6 geöffnet, so daß Brenngas von der Einlaßleitung 5 zum Zündbrenner 10 geleitet wird. Gleichzeitig wird der Begrenzungsschalter 61 eingeschaltet. Dadurch werden die Arbeitskontakte 62.4 geschlossen, so daß die Wechselspannung der Wechselspannungsquelle 51 an die Primärwicklung 52a des Transformators 52 angelegt wird, so daß die Zündwicklung 54 aktiviert wird und die Zündflamme 15 am Zündbrenner zündet, während sich die Hilfsspannung an den Ausgangsanschlüssen des Gleichrichters 53 entwickelt. Da die Kontakte 62c zur gleichen Zeit geschlossen sind, wird der damit parallel angeordncie Widerstand 19 unwirksam, und die Hilfsspannung wird direkt an die Magnetspule 14 angelegt, so daß der Elektromagnet 8 unmittelbar betätigt und infolgedessen das Ventil 6 geöffnet gehalten wird. Durch manuelles Drehen des Gashahns 2, so daß die Leitung 3 geöffnet wird und Brenngas dem Hauptbrenner 9 zugeführt wird, wird die Hauptflamme mittels der Zündflamme 15 gezündet.

Das Erfasser-/Diskriminator-Glied 63 hat die Funktion, die sich an dem Thermoelement 12 aufgrund der Erwärmung durch die Zündflamme 15 ausbildende Thermokraft zu erfassen und ein Schaltsignal zu erzeugen, wenn die Thermokraft einen vorbestimmten Wert erreicht Dieses Signal wird den Kontakten 63Λ zugeführt und öffnet sie, so dzß das Relais 62 entregt wird. Durch die Entregung des Relais 62 werden die Kontakte 62A geöffnet, so daß die Primärwicklung 52a des Transformators 52 von der Wechselspannungsversorgung 15 getrennt wird. Damit verschwindet die Hilfsspannung im Magnetspulen-Kreis 130. Zu diesem Zeitpunkt ist die Thermokraft am Thermoelement 12 voll ausgebildet so daß der Elektromagnet 8 ausreichend erregt bleibt, um das Ventil 6 geöffnet zu halten. Die Kontakte 62c sind nunmehr geöffnet und machen den Widerstand 19 in dem Kreis 130 wirksam.

Wenn die Zündflamme 15 aus irgendeinem Grund verlischt, klingt die Erregerspannung am Thermoelement 12 ab, und die den Widerstand 19 aufweisende Schaltung 130 entaktiviert den Elektromagneten mit verkürzter Ansprechzeit entsprechend den vorher erläuterten Ausführungsformen der Erfindung, so daß ein schnelles Schließen und Absperren des Brenngasventils 6 sichergestellt ist Bei einer Induktion der Magnetspule 14 von 6000 μΗ und einen Widerstandswert von 0,2 Ω des Widerstands 19 wird die Zeitkonstante T=UR 0,03 s, was bedeutet, daß das Ventil innerhalb von 2—3 s nach dem Verlöschen der Zündflamme abgesperrt ist

Bei dem Induktionswert für eine praktisch verwendbare Magnetspule eines Elektromagnetventils in der Größenordnung von mehreren tausend μΗ sollte der Wert des damit in Reihe liegenden Widerstands nach der Erfindung wenigstens 0,005 Ω und bevorzugt nicht weniger als 0,01 Ω betragen, also wenigstens eine Größenordnung höher als der freie Widerstandswert, der dem das Thermoelement mit der Magnetspule koppelnden Kreis innewohnt Wie aufgezeigt wurde, kann der untere Grenzwert des Widerstandswerts auf 0,1 Ω erhöht werden, wenn geeignete Maßnahmen für das Ansprechen zum Zeitpunkt des Zündens einer Zündflamme ergriffen werden.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventilsteuersystem für Gasbrenner, bestehend aus einem Hauptbrenner und einem Pilotbrenner,

einem Ventil, das in der Offenstellung Brenngas von einer Gaszufuhr zum Gaseinlaß des Hauptbrenners zuführt und in seiner Schließstellung die Gaszufuhr zum Gaseinlaß des Hauptbrenners sperrt, einem in der Nähe des Pilotbrenners angeordneten Thermoelement, das abhängig von einer Pilotflamme am Pilotbrenner eine thermoelektrische Kraft erzeugt,

einer elektromagnetisch mit dem Ventil gekoppelten Magnetspule, die mit dem Thermoelement in Reihe geschaltet ist und durch einen durch die thermoelektrische Kraft des Thermoelements induzierten elektrischen Strom in der Reihenschaltung das Ventil in Anwesenheit der Pilotflamme aktiviert, wobei der Strom, den das Thermoelement induziert, vom Widerstand der Verbindungsleitung abhängt,
dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Thermoelement (i2) und der Magnetspule (14) im geschlossenen Stromkreis ein Widerstand (19; 191) eingeschaltet ist, dessen Wert so gewählt ist, daß der das Ventil (6) betätigende Strom durch die Magnetspule (14) bei Anwesenheit der Pilotflamme (15) fließen kann und aufrechterhalten wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Widerstands (19) wenigstens 0,005 Ω beträgt.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Widerstands (19; 191) wenigstens 0,01 Ω beträgt.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Widerstands (19; 191) wenigstens 0,1 Ω beträgt.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Wider-Stands (19; 191) wenigstens eine Größenordnung höher als der freie Widerstandswert des Stromkreises (130) ist.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert des Widerstands durch wenigstens entweder die Dicke, die Länge und/oder die Zusammensetzung wenigstens eines Abschnitts von den Stromkreis (130) bildenden Leitern gebildet wird.

7. System nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, gekennzeichnet durch eine dem Thermoelement (12) zugeordnete Umhüllung (120; 120') mit großer Wärmekapazität, die in einem Abstand von einem Fühlende (121) des Thermoelements (12) angeordnet ist (F i g. 8, Fig. 9).

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand 5—10 mm beträgt.

9. System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (120; 120') aus einem Werkstoff besteht, der aus der Kupfer und Messing umfassenden Gruppe ausgewählt ist.

10. System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (120') gerippt ausgebildet ist (F i g. 9).

11. System nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, gekennzeichnet durch einen Schwingungsfühler (21—25), der auf Vibrationen einer den Brenner tragenden Halterung anspricht und das Ventil (6)

absperrt (F ig. 11).

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsfühler ein Element (22) aufweist, das aufgrund von Vibrationen das Thermoelement (12) von der Zündflamme (15) entfernt

13. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Widerstandselement (19; 191) ein wärmeempfindlicher Schalter (26) parallel geschaltet ist, der in Anwesenheit der Pilotflamme (15) geöffnet ist

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in Wärmeübertragungsverbindung mit dem Schalter (26) eine Umhüllung (12c,) mit großer Wärmekapazität angeordnet ist

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (26) ein Bimetallschalter ist

16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein magnetischer Schalter (26') ist (F ig. 13).

17. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (19) einen negativen Temperaturkoeffizienten hat

18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (19) aus einem Material besteht, das aus der Sic, SnO₂ und Ο2Ο3 umfassenden Gruppe ausgewählt ist

19. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet daß der Widerstand (191) einen positiven Temperaturkoeffizienten hat (Fig. 14,15).

20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in wärmeleitender Verbindung mit dem Widerstand (191) eine Umhüllung (12) mit großer Wärmekapazität angeordnet ist.

21. System nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (191) zwischen zwei Zuleitungsdrähten (192a,) in einem mit einem nichtoxidierenden Medium (192o^ gefüllten Gehäuse (192c) die Zuleitungsdrähte überbrückend angeordnet ist (F ig. 16).

22. System nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand wenigstens ein niedrigschmelzendes Material (\93b) aufweist, das aus der In, Sn, Zn, Bi, Cd, Ga, K, Li, Na, Pb, Mg, Rb, Tl, Al, Sb und Ca umfassenden Gruppe ausgewählt ist und das hermetisch dicht in einem Gehäuse (193ς) aus warmfestem Material angeordnet ist, in das ein Paar Zuleitungen (193a;eingeführt ist (F i g. 19).

23. System nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand aus einem Halbleitermaterial (1956; besteht, das zwei Zuleitungen (195a,) in einem hermetisch dichten Gehäuse (195c; überbrückt (F ig. 22).

24. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in den Stromkreis (130) eingeschalteten Schalter (27), der durch die am Thermoelement (12) erzeugte Thermokraft betätigbar ist (F ig. 25).

25. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit dem Widerstand (19) parallelgeschalteten wärmeempfindlichen Widerstand (42) (F ig. 28).

26. System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (42) wenigstens teilweise aus Bariumtitanat besteht.

27. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (43) seinen Widerstandswert als eine Funktion der Stärke des ihn durchfließenden elektrischen Stroms ändert (F i g. 31,32).

28. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet uurch eine Hilfsstromversorgung (50), die wahlweise in Reihe mit dem Thermoelement (12) und der Magnetspule (14) aufgrund des Zündens der Zündflamme (15) wirksam gemacht Arird(Fig.34).