DE2908714A1

DE2908714A1 - Drive for component setting air flow to furnace - has safety switch stopping motor when flue gas temp. exceeds stipulated max.

Info

Publication number: DE2908714A1
Application number: DE19792908714
Authority: DE
Inventors: Alwin Denzer
Original assignee: PROCESS ELECTRONIC ANALYSE und; PROCESS-ELECTRONIC ANALYSE- und REGELGERAETE GmbH
Current assignee: Process-Electronic Analyse- und Regelgeraete GmbH
Priority date: 1979-03-06
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1980-09-11
Also published as: DE2908714C2

Abstract

The drive has a reversible motor connected to a safety switch and driving the setting component via a differential gear. The setting component is loaded by a spring so that the drive is fail-safe. The differential gear comprises two sun wheels and planet wheels. The gear is coupled to an electromagnetic brake which is actuated by the safety switch. A controller measures the oxygen content of the flue gases from the furnace and controls the motor accordingly. The temp. of the flue gases is measured and the result used to operate the safety switch when a given temp. is exceeded. The setting component is a flap that alters the air flow to the burner.

Description

Antrieb für ein Stellglied einer Feuerungsanlage Drive for an actuator of a combustion system

Die Erfindung betrifft einen Antrieb fur ein Stellglied einer Feuerungsanlage mit einem Stellmotor, der von einer die Betriebsbedingun-gen der Feuerungsanlage answertenden Regeleinrichtung gesteuert ist.The invention relates to a drive for an actuator of a furnace with a servomotor that controls the operating conditions of the combustion system evaluating control device is controlled.

Der Erfindung liegt die Aufgabe rande, einen möglichst ein fachen Antrieb der eingangs genannten Art zu schafen, der darüber hinaus in der Lage ist, Sicherheitsbedingungen zu erfüllen und dafür zu sorgen, daß bei einer Betriebsstörung an einzelnen eilen der Anlage mit Suft- oder Sauerstoffüberschuß gefahren wird, so daß die Gefahr von Verpuffungen oder Explosionen nicht gegeben ist.The invention has the task of making one as possible Sheep drive of the type mentioned above, which is also able to To meet safety conditions and to ensure that in the event of a malfunction some parts of the system are operated with excess oxygen or oxygen, so that there is no risk of deflagration or explosions.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Stellglied uber ein elektrisches Schaltelement von einem reversierbaren Stellmotor angetrieben ist, das an einen oder mehrere von Betriebsdaten der Feuerungsanlage abhängigen Sicherheitsschalter angeschlossen ist und daß das Stellglied mit einer in Richtung einer Sicherheitsstellung wirkenden Stellfeder belastet ist.This object is achieved in that the actuator has an electrical Switching element from a reversible servomotor is driven that to one or more safety switches that are dependent on the operating data of the combustion system is connected and that the actuator with one in the direction of a safety position acting adjusting spring is loaded.

Durch diese Ausbildung wird sichergestellt, daß eine Regelung nur dann durchgeführt wird, wenn der oder die Sicherheitsschalter nicht ausgelöst haben und die überwachten Betriebsbedingungen gegeben sind.This training ensures that a regulation only is carried out when the safety switch (s) have not tripped and the monitored operating conditions are in place.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dient als elektrisches Schaltelement ein in einem zwischen dem Stellmotor und dem Stellglied befindlichen Getriebe angeordnetes Differential, das mit einem Sonnenrad und einem zweiten Sonnenrad oder einem Planetenträger in dem Kraftfluß zwischen dem Stellmotor und dem Stellglied liegt und daß dem Planetenträger oder dem freien Sonnenrad eine elektromagnetische Bremse zugeordnet ist, die über den oder die Sicherheitsschalter einschaltbar und lösbar ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß eine Unterbrechung des Kraftflusses zwischen dem Stellmotor und dem Stellglied innerhalb des Getriebes in der Weise erfolgt, daß die durch Untersetzungen des Getriebes bedingten Hemmwirkungen ohne Einfluß auf die Schnelligkeit der Schaltung sind. Die elektromagnetische Kraft dient nur als Steuerkraft. Die Haltekraft, die fur die Übertragung des Kraftflusses aufgebracht werden muB, wird von einer Bremse bewirkt, die mit einfachen technischen Mitteln mit großer Genauigkeit und hoher Sicherheit realisiert werden kann. Es kann durch diese Ausbildung auch ausgeschlossen werden, daß durch Stromschwankungen bedingte Unterschiede in der magnetischen Kraft auf die Funktionsfähigkeit störend sind.In an advantageous embodiment of the invention, it is used as an electrical one Switching element in a located between the servomotor and the actuator Gear arranged differential, which with a sun gear and a second sun gear or a planet carrier in the power flow between the servomotor and the actuator and that the planet carrier or the free sun gear is an electromagnetic Brake is assigned, which can be switched on via the safety switch or switches is solvable. This configuration has the advantage that an interruption of the power flow between the servomotor and the actuator within the transmission in the manner takes place that the inhibiting effects caused by the reduction of the gear unit without Influence the speed of the circuit. The electromagnetic force serves only as a control force. The holding force applied for the transmission of the power flow must be, is effected by a brake using simple technical means can be realized with great accuracy and high security. It can go through this training also excludes that caused by current fluctuations Differences in the magnetic force are detrimental to the functionality.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine den 02-Vert des Abgases der Feuerungsanlage auswertende Regeleinrichtung für den Stellmotor vorgesehen und ein von der Temperatur des Abgases abhängig schaltender Sicherheitsschalter vorhanden, der bei Überschreiten einer vorzugsweise einstellbaren Temperatur die Bremse einschaltet. Die bei einer derartigen Regeleinrichtung vorhandene Sauerstoff-Meßzelle arbeitet bekanntlich nach der Nernst-Gleichung. Dies gilt allerdings nur unter der Voraussetzung, daß die Temperatur nicht unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, da sie dann dieser Nernst-Gleichung nicht mehr folgt. Um hier eine Sicherheit gegen Fehlfunktionen zu erhalten, wird vorgesehen, daß der temperaturabhängige Sicherheitsschalter dafür sorgt, daß die die Feuerung korrigierende Regelung erst in dem geeigneten Temperaturbereich eingreift.In a further advantageous embodiment of the invention is a 02-Vert control device for the servomotor evaluating the exhaust gas from the combustion system provided and one of the temperature switching depending on the exhaust gas Safety switch available, which is preferably adjustable when a threshold is exceeded Temperature switches on the brake. The existing in such a control device As is well known, the oxygen measuring cell works according to the Nernst equation. This is true, however only provided that the temperature is not below a certain Because it no longer follows this Nernst equation. To here one To obtain security against malfunctions, it is provided that the temperature-dependent Safety switch ensures that the regulation correcting the firing is only carried out intervenes in the appropriate temperature range.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dient als Stellglied eine Buftmengenklappe eines Brenners, deren Verstellhebel über einen Bowdenzug an den Stellmotor angeschlossen und mit einer Rückholfeder belastet ist, wobei ferner eine manuell einstellbare Begrenzung für die Buftmengenklappenbewegung vorgesehen ist.In an advantageous embodiment of the invention serves as an actuator a buffing flap of a burner, the adjustment lever of which is connected via a Bowden cable the servomotor is connected and loaded with a return spring, furthermore a manually adjustable limitation for the air flow flap movement is provided is.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen.Further features and advantages of the invention emerge from the following Description of the embodiments shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Brenners mit einer Regelung der Buftmengenklappe über einen Stellmotor, Fig. 2 eine prinzipielle Darstellung eines elektrischen Schaltelementes zum Beeinflussen der Wirkung der Regelung und Fig. 3 eine Ansicht des Schaltelementes der Fig. 2 aus anderer Richtung.Fig. 1 shows a schematic diagram of a burner with a control the air flow flap via a servomotor, FIG. 2 shows a basic illustration an electrical switching element to influence the effect of the regulation and 3 shows a view of the switching element of FIG. 2 from a different direction.

Dem in Sig. 1 dargestellten Brenner 9 wird die notwendige Verbrennungsluft über eine verstellbare Buftmengeklappe 1 zugeführt.The burner 9 shown in Sig. 1 is the necessary combustion air supplied via an adjustable air volume flap 1.

Die Stellung der Luftmengenklappe 1 wird von einem Stellmotor 3 bestimmt, der über einen Bowdenzug mit dem Verstellhebel 10 der um eine Achse 13 verschwenkbaren Luftmengenklappe 1 verbunden ist. Der Stellmotor 3 ist reversierbar, so daß er den Verstellhebel 10 und damit die Luftmengenklappe 1 in beide Richtungen bewegen kann. Dabei wird die von dem Bowdenzug als drückende Bewegung ausgeführte Verstellung durch eine Rückholfeder 4 unterstützt, die an dem Verstellhebel 10 und dem Gehäuse des Brenners 9 angelenkt ist.The position of the air volume flap 1 is determined by a servomotor 3, which can be pivoted about an axis 13 via a Bowden cable with the adjusting lever 10 Air flow flap 1 is connected. The servomotor 3 is reversible, so that it can Adjusting lever 10 and thus the air flow flap 1 can move in both directions. The adjustment carried out by the Bowden cable as a pushing movement is thereby performed supported by a return spring 4 attached to the adjusting lever 10 and the housing of the burner 9 is hinged.

Die Luftmengenregelung erfolgt vorzugsweise über eine den 02-Wert des Abgases erfassende Regeleinrichtung, die bei Feststellen von zu wenig Sauerstoff im Abgas den Stellmotor 3 so einschaltet, daß eine erhöhte Luftmenge zugeführt wird und umgekehrt. Prinzipiell ist die Funktion gleich, wenn anstelle einer Luftmengenklappe 1 in entsprechender Weise über eine Regeleinrichtung eine Dosiereinrichtung für den zuzuführenden Brennstoff, beispielsweise G.s öl oder Kohlenstaub geregelt wird, wobei dann bei dem Feststellen von zu wenig Sauerstoff im Abgas die Brennstoffmenge reduzier wird und umgekehrt.The air volume control is preferably carried out via an O2 value of the exhaust gas detecting control device, which if too little oxygen is detected the servomotor 3 switches on in the exhaust gas in such a way that an increased amount of air is supplied and vice versa. In principle, the function is the same if instead of an air volume flap 1 in a corresponding manner via a control device a metering device for the fuel to be supplied, for example G.s oil or coal dust, is regulated, in which case the amount of fuel is determined when too little oxygen is found in the exhaust gas is reduced and vice versa.

Die maximalen Verstellwege der Luftmengenklappe 1 werden durchs Anschläge 12 begrenzt, die manuell verstellbar sind und deshalb als manuelle Luftmengenbegrenzung bezeichnet werden können.The maximum adjustment paths of the air volume flap 1 are determined by the stops 12 limited, which are manually adjustable and therefore as a manual air volume limitation can be designated.

Um sicherzustellen, daß bei Störungen im Betrieb die Feuerungsanlage nicht mit Sauerstoffmangel fährt, sondern vielmehr dann automatisch in den Sicherheitsbetrieb mit Sauerstoffüberschuß umschaltet, ist vorgesehen, daß die Wirkung der Regeleinrichtung bei festgestellten Betriebsstörungen automatisch abgeschaltet wird. Hierzu ist in der Verbindung zwischen dem Stellmotor 3 und der Luftklappe 1 ein elektrisch betätigbares Schaltelement vorgesehen, das bei festgestellter Betriebsstörung den Kraftfluß zwischen dem Stellmotor 3 und der Buftmengenklappe 1 unterbricht. Es können dabei mehrerer derartiger Sicherheitsschalter in Reihe angeordnet werden, die die verschiedensten Sicherheitsfunktionen erfüllen. Bei Regeleinrichtungen, die den Sauerstoffgehalt des Abgases fur die Regelung verarbeiten, ist es zweckinäßig, wenn ein über ein Thermoelement die Temperatur des Abgases erfaßt wird und dann über ein Relais das elektrische Schaltelement so geschaltet wird, daß es erst bei ftberschreiten einer bestimmten temperatur den Kraftfluß zwischen dem Stellmotor und der Luftklappe 1 herstellt. Diese Ausbildung trägt dem Umstand Rechnung, daß an sich die bei einer Regelung nach dem Bauerstoffgehalt des Abgases verwendete Sauerstoffmeßzelle nach der Nernst-Gleichung arbeitet, was jedoch erst bei einer genügend hohen Temperatur der Fall ist.To ensure that in the event of malfunctions in operation, the combustion system does not drive with a lack of oxygen, but rather then automatically goes into safety mode switches with excess oxygen, it is provided that the action of the control device is automatically switched off in the event of operating faults. To do this, in the connection between the servomotor 3 and the air flap 1 is an electrically operated Switching element is provided, the power flow between the detected malfunction the servomotor 3 and the air flow flap 1 interrupts. It can several such safety switches are arranged in series, which the fulfill various security functions. In the case of control systems that use the It is useful if the oxygen content of the exhaust gas is processed for the regulation the temperature of the exhaust gas is detected via a thermocouple and then via a relay, the electrical switching element is switched so that it is only exceeded when it is exceeded a certain temperature the power flow between the servomotor and the air damper 1 manufactures. This training takes into account the fact that in a Regulation according to the oxygen measuring cell used according to the building material content of the exhaust gas the Nernst equation works, but only at a sufficiently high temperature the case is.

Um ein sehr schnell wirkendes elektrisches Schaltelement zu schaffen, ist in dem Kraftfluß zwischen dem Stellmotor 3 und der luftmengenklappe 1 ein Getriebe vorgesehen, das ein erential 2 enthalt, dessen Kraftübertragung von dem Einfallen einer elektromagnetischen Bremse 8 abhängig ist. Wenn die eleXtromagnetische Bremse 8 offen ist, wird keine Kraft übertragen. Der Stellmotor 3 treibt über ein Antriebsritzel 14 und ein Zahnrad 15 ein Sonnenrad 5, in welches zwei Planetenräder 16 eingreifen1 die in dem Planetenträger 7 gelagert sind. Der Planetenträgar 7 ist mit zwei weiteren Planetenrädern 17 versehen, die in ein zweites Sonnenrad 6 eingreifen, das frei drehbar auf der das Zahnrad 15 mit dem Sonnenrad 5 verbindenden Welle sitzt. In das zweite Sonnenrad 6 greift ein Zahnrad 18 ein, das beispielsweise drehfest mit einer das in Fig. n nicht sichtbare Ende der Seele des Bowdenzuges aunehmenden Rolle versehen ist. Der Planetenträger 7 ist mit einer Außenverzahnung versehen, in die ein Zinken 18 formschlüssig eingreift, der auf einer einseitig eingespannten Blattfer 19 angeordnet ist. An die Blattfeder 19 greift ein Elektromagnet 20 mit seinem Anker an, der den Zinken 18 gegen die Kraft der Blattfeder in die Verzahnung des Planetenträgers 7 hineinzieht. Die Kraft des Elektromagneten 23 kann relativ gering bemessen werden, wenn der Zinken 18 frmschlüssig in die Verzahnung des Planetenträgers 7 eingreift, da dann die Haltekraft für den Planetenträger 7 von der etwa in tangentialer Richtung zu dem Planetenträger 7 angeordneten Blattfeder aufgebracht wird, die mit dieser Haltekraft in ihrer Längsrichtung belastet wird.To create a very fast acting electrical switching element, is in the power flow between the servomotor 3 and the air flow flap 1, a gear provided, which contains an erential 2, whose power transmission from the incidence an electromagnetic brake 8 is dependent. When the eleXtromagnetic brake 8 is open, no power is transmitted. The servomotor 3 drives via a drive pinion 14 and a gear 15 is a sun gear 5, in which two planet gears 16 mesh 1 which are stored in the planet carrier 7. The Planetenträgar 7 is with two more Planet gears 17 provided, which mesh with a second sun gear 6, which is free rotatably seated on the shaft connecting the gear 15 to the sun gear 5. In the second sun gear 6 engages a gear 18 which, for example, rotates with it a role that assumes the end of the core of the Bowden cable, which is not visible in FIG is provided. The planet carrier 7 is provided with external teeth into which a prong 18 engages positively on a cantilevered Blattfer 19 is arranged. An electromagnet 20 with its armature engages the leaf spring 19 to which the prongs 18 against the force of the leaf spring in the toothing of the planet carrier 7th draws in. The force of the electromagnet 23 can be made relatively small, when the prong 18 engages positively in the toothing of the planet carrier 7, because then the holding force for the planet carrier 7 from the approximately in the tangential direction to the planet carrier 7 arranged leaf spring is applied, which with this Holding force is loaded in its longitudinal direction.

Wenn der Zinken 18 nicht in die Verzahnung des Planetenträgers eingerastet ist, so ist der Kraftfluß zwischen dem Stellmotor 3 und der Luftmengenklappe 1 unterbrochen. Erst das Einschalten des Elektromagneten 20 bewirkt, daß der KrgtfB zwischen dem Stellmotor 3 und der Luftmengenklappe 1 hergestllt ist, so daß eine Regelung erfolgen kann. Die Schaltung des 3lektromagneten 20 erfolgt über Sicherheitsschalter, die beispielsweise als ein Relais ausgebildet sind und die von Steuerelementen betätigt werden, die Betriebsdaten der Feuerungsanlage erfassen. besondere bei einer Regelung nach dem Sauerstoffgehalt des Abgases wird vorgesehen, daß die Temperatur des Abgases von einem Thermoelement erfaßt wird und daß abhängig von dieser Temperatur erst nach Erreichen einer Mindesttemperatur über ein Relais der Elektromagnet 20 eingeschaltet wird, so daß der gesamte Regelvorgang erst nach Erreichen dieser Temperatur eintritt.If the prongs 18 are not engaged in the toothing of the planet carrier is, the power flow between the servomotor 3 and the air flow flap 1 is interrupted. It is only when the electromagnet 20 is switched on that the KrgtfB between the Servomotor 3 and the air flow flap 1 is produced, so that regulation takes place can. The 3lektromagneten 20 is switched via safety switches that are designed for example as a relay and actuated by control elements record the operating data of the combustion system. special in the case of a regulation according to the oxygen content of the exhaust gas is provided that the temperature of the exhaust gas is detected by a thermocouple and that only depends on this temperature after a minimum temperature has been reached, the electromagnet 20 is switched on via a relay so that the entire control process only occurs after this temperature has been reached.

Claims

Claims 1. Drive for an actuator with a combustion system a servomotor that evaluates the operating conditions of the combustion system Control device is controlled, characterized in that the actuator (1) via an electrical switching element (2) driven by a reversible servomotor (3) that depends on one or more of the operating data of the combustion system Safety switch is connected, and that the actuator (1) with one in the direction A spring (4) acting in a fail-safe position is loaded.

2. Drive according to claim 1, characterized in that as electrical Switching element in one located between the servomotor (3) and the actuator (1) Gear arranged differential (2) is used, which with a sun gear (5) and a second sun gear (6) or a planet carrier (7) in the power flow between the Servomotor (3) and the actuator (1) and that the planet carrier (7) or an electromagnetic brake (8) is assigned to the free sun gear, which via the safety switch or switches can be switched on and released.

3. Drive according to claim 1 or 2, characterized in that a Control device evaluating the O2 value of the flue gas from the combustion system for the Servomotor (3) is provided, and that one depends on the temperature of the exhaust gas switching safety switch is provided, which is preferably when exceeded adjustable temperature the brake (8) switches on.

4. Drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that that an air volume flap (1) of a burner (9) serves as the actuator, the adjusting lever of which (10) connected to the servomotor (3) via a Bowden cable (11) and with a The return spring (4) is loaded and that a manually adjustable limitation (12) is intended for the movement of the air volume flap.