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Sicherheitszeitschaltung filr Gas- oder Ölbrenner
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitszeitschaltung fUr Gas-
oder ölbrenner mit einem einen Kondensator enthaltenden Zeitglied.
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Mit Hilfe einer derartigen Sicherheitszeitschaltung wird erreicht,
daß kein Brennstoff ausfließt oder ausströmt, ohne daß eine Flamme vorhanden ist.
Hierzu wird mittels einer Flammenüberwachung innerhalb einer bestimmten Zeit, die
durch ein einen Kondensator enthaltenden Zeitglied definiert ist, festgestellt,
ob sich eine Flamme ausbildet. Ist dies nicht der Fall, wird die Drennstoffzufuhr
abgeschaltet.
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Eine derartige Schaltung ist aus der DE-OS 28 O9 994 bekannt, bei
der zum Zwecke der Selbstüberwachung eine Schwellenschaltung von einem Zeitglied
gesteuert wird, deren Ausgangssignal den Schaltzustand einer Schaltvorrichtung für
die Betätigung eines Brennstoffventils beeinflußt, wobei ein Impulsgenerator vorgesehen
ist, von dessen Ausgangsspannung es abngt, ob die Brennstoffzufuhr ein- oder ausgeschaltet
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Sicherheitszeitschaltung
schaltungstechnisch zu vereinfachen, wobei jedoch die Schaltung das Charakteristikum
der Eigensicherheit behalten soll.
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Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß der Kondensator im Ruhezustand
an die Betriebsspannung angeschaltet ist und von der bei Betätigung der Sicherheitszeitschaltung/Betriebsspannung
ab und auf ein Sicherheitsschaltrelais umgeschaltet wird, das mit der durch die
Kondensatorkapazität und den Relaiswiderstand gegebenen Zeitkonstante erregt wird
und sich mit einem Arbeitskontakt über die eine Seite des Wechselkontaktes eines
von einer Flammenüberwachungsschaltung derart gesteuerten über wachun-srelais in
einen Haltekreis legt, daß der Haltekreis bei nicht vorhandener Flamme durch Umlegen
des Wechselkontalctes unterbrochen wird, wobei die Betriebsspannung über den Arbeitskontakt
einerseits der Flammenüb.erwachungsschaltung
und der Haltewicklüng
eines Magnetventils und andererseits über die andere Seite des Wechselkontaktes
der Anzugswicklung des Magnetventils zugeführt wird.
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Bei dieser Schaltung wird die Sicherheitszeit durch den Zeitraum bestimmt,
in dem ein im Ruhezustand aufgeladener Kondensator sich über ein Sicherheitsschaltrelais
entl'4.dt, wobei jedoch der Kondensator sofort wieder aufgeladen wird, wenn sich
in dem Brenner ordnungsgemäß eine Flamme ausbildet. Der besondere schaltungstechnische
Aufwand eines Schwellenschalters und eines Impulsgenerators wird dabei vermieden,
Darüberhinaus liefert die Sicherheitszeitschaltung den Vorteil, daß wegen der Nachladung
des Kondensators auch im Falle der Ausbildung einer Flamme kurzzeitige Flammenunterbrechungen
überbrückt werden können, wie diese beispielsweise durch Ausblasen der Flamme bei
starkem Wind entstehen können. In diesem Falle wird nämlich innerhalb der Sicherheitszeit
abgewartet, ob sich eine neue Flamme ausbildet. Ist dies nicht der Fall, dann schaltet
die Sicherheitszeitschaltung ab. Flammenunterbrechungen mit einer Zeitdauer, die
die Sicherheitszeit dieser Schaltung unterschreitet, führen also zu keiner Unterbrechung
des Betriebs durch Störungsabschaltung. Eine solche Störungsabschaltung ist dann
erst die Folge einer längeren Unterbrechung.
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Die Ein- und Ausschaltung der Sicherheitszeitschaltung erfolgt zweckmäßig
mittels eines dem Arbeitskontakt vorgeschalteten Hauptschalters, mit dem ein Umschalter
gekoppelt ist, der in der Aus-Stellung des Hauptschalters den Kondensator direkt
an Betriebs spannung legt und beim Umlegen des Hauptschalters in dessen Ein-Stellung
den Kondensator von der Betriebsspannung abtrennt und an das Sicherheitsschaltrelais
anschaltet.
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Um bei der Flammenüberwachung Strom zu sparen, wird das berwachungsrelais
von der Flenüberwachungsschaltung zweckmäßig derart gesteuert, daß es bei nichivorhandener
Flamme anzieht.
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Im Regelfall, nämlich dem Brennen einer Flamme, bleibt dann das überwachungsrelais
stromlos, so daß es in diesem Zustand
keine Energie verbrauchen
kann.
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Normalerweise arbeitet eine derartige Sicherheitszeitschaltung mit
einem Zündgerät zusammen. Im vorliegenden-Fall wird ein vorgesehenes Zündgerät zur
Anzugswicklung des Magnetventils parallel geschaltet. In diesem Falle erhält das
Zündgerät über den Wechselkontakt nur dann Spannung, wenn auch die Anzugswicklung
des Magnetventils eingeschaltet wird, d.h. also nur in dem Zeitraum, in dem eine
Flamme gezündet werden soll. Ist dann die Flamme gezündet, so legt der Wechselkontakt
um und schaltet damit sowohl die Anzugswicklung des Magnetventils als auch das Zündgerät
ab.
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Zweckmäßig kann man. die Sicherheitszeitschaltung mit einem Thermostaten
versehen, der dann die von der Flamme erzeugte Wärme reguliert. Hierzu wird sowohl
dem Überwachungsrelais als auch der Haltewicklung des Magnetventils ein von einem
Thermostaten gesteuerter Schalter vorgeschaltet. Wenn dieser Schalter bei zuviel
erzeugter Wärme öffnet, so trennt er sowohl die Haltewicklung des Magnetventils
als auch das tlberwachungsrelais ab, so daß dieses im nicht erregten Zustand verbleibt
und damit über die eine Seite seines Wechselkontaktes den Haltekreis für das Sicherheitsschaltrelais
aufrechterhält, Schaltet dann der von dem Thermostat gesteuerte Schalter bei ausreichender
Abkühlung wieder ein, so erhält das über wachungsrelais Strom, da keine Flamme brennt,
woraufhin sich der vorstehend beschriebene Vorgang des Startens der Schaltung wiederholt.
Es wird also das Magnetventil geöffnet und während der Entladungszeit des Kondensators
abgewartet, ob sich eine Flamme ausbildet oder nicht.
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In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen Figur 1 eine Sicherheitszeitschaltung ohne Thermostat und ohne Zündgerät,
wobei vorausgesetzt wird, daß die Zündung auf irgendeine an sich bekannte Weise
erfolgt,
Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 erweiterte Schaltung mit
Thermostat und Zilndgerät.
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Die in der Figur 1 dargestellte Schaltung erhält ihre Betriebsspannung,
z.B. 12 V, von der mit + bezeichneten Klemme. Der zweite Pol der Betriebsspannungsquelle
liegt an Masse. In der im Ruhezustand dargestellten Schaltung wird über den Hauptschalter
HS1 die Betriebsspannung der Ruheseite des Umschalters HS2 zugefilhrt und lädt damit
den Kondensator C auf.
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Haupt schalter HS1 und umschalter HS2 sind mechanisch miteinander
gekoppelt, so daß sie stets gemeinsam betätigt werden. In diesen Stromkreis ist
der Widerstand W1 Belegt, der lediglich dafür sorgt, daß der Ladungsstrom flir den
Kondensator C begrenzt ist. Wird nun zum Einschalten eines Brenners der Schalter
HS1 und mit ihm der Schalter HS2 umgelegt, so wird der Kondensator C über die Arbeitsseite
des Umschalters IRIS2 an das Sicherheitsschaltrelais R1 geschaltet, so dalS dieses
für eine bestimmte Zeitspanne anzieht, die im wesentlichen durch die Zeitkonstante
bestimmt ist, gegeben durch die Kapazität des Kondensators C und den Widerstand
des Relais R1, wobei natürlich auch noch die sonstigen Relaisdaten eingehen.
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Gleichzeitig wird über die Arbeitsseite des Hautpschalters HS1 die
Betriebsspannung dem Kontakt r1 des Sicherheitsschaltrelais R1 zugeführt. Aufgrund
der Erregung des Relais R1 wird von dem Kontakt rl die Betriebsspannung durchgeschaltet
und gelangt zu der Flammenüberwachungsschaltung Fl und der Haltewicklung Mvh des
Magnetventils Mv. Mit dieser Einschaltrlng, der Betriebsspannung an die Haltewicklung
Mvh kann jedoch das Magnetventil Mv nicht zum Ansprechen gebracht werden. As sei
nun vorausgesetzt, daß zusätzlich ein an sich bekannter, selbst für sich arbeitender
Zilndmechanismus vorgesehen ist, von dem eine Flamme gezündet werden kann. Solange
eine Flamme jedoch noch nicht gezündet ist, wird dies von der Flammeniberwachungsschaltung
Fl bemerkt, die damit den Transistor T1 durchlässig schaltet, so daß das Überwachungsrelais
R2 die über den Arbeitskontakt rl durchgeschaltete Betriebsspannung
erhält.
Das Uberwachungsrelais R2 zieht während der Dauer des Nichtvorhandenseins der Flamme
an und legt seinen Wechselkontakt r2 um, über dessen Arbeitsseite die Betriebsspannung
nunmehr auch an die Anzugswicklung .Mva des Magnetventils Mv angelegt wird, so daß
dieses die Brennstoffzufuhr einschaltet.
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Damit kann sich mittels des vorstehend erwahntenb nicht darerstellten
Zündmechanismus eine Flamme ausbilden, was von der Flammenüberwachungsschaltung
F1 bemerkt wird, die daraufhin den Transistor T1 sperrt. Es fällt dann das Oberwachungsrelais
R2 ab, so daß über den Wechselkontakt r2 die Betriebsspannung von der Anzugswicklung
Mva abgeschaltet wird. Damit wird jedoch das Magnetventil Mv nicht veranlaßt zu
schließen, da nach wie vor Betriebsspannung an seiner Haltewicklung Mvh liegt. Das
Magnetventil Mv bleibt also weiterhin durchlSssig, so daß die Flamme weiterhin brennen
kann.
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Mit der Rückstellung des Wechselkontaktes r2 in die in der Fig. 1
dargestellte Lage legt sich das Sicherheitsschaltrelais R1 in einen lIaltelcreis,
der über den geschlossenen fIauptschalter HS1, den geschlossenen Kontakt rl, den
sich nunmehr in der Ausgangslage befindlichen Wechselkontakt r2 und den Widerstand
W2 sowie den Gleichrichter G verläuft. Der Gleichrichter G dient dabei in bekannter
Weise lediglich zur EntRopplung, der Widerstand W2 zur Strombegrenzung. In diesem
Haltekreis wird einerseits das Sicherheitsschaltrelais R1 ständip; erregt gehalten,
außerdem der Kondensator C im aufgeladenen Zustand gehalten. Dies ist darum vorgesehen,
weil auf diese Weise im Falle eines Verlöschens der Flamme, z.B.
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durch Ausblasen bei Wind, der vorstehend beschriebene Vorrang sich
wiederholen kann. In diesem Falle stellt nämlich die Flammenüberwachungsschaltung
F1 das Ausbleiben der Flamme fest, was in der vorstehend beschriebenen Weise zur
Erregung des Uberwachungsrelais R2 führt. Mit dem Umschalten des Wechselkontaktes
r2 wird nun der vorstehend beschriebene Haltekreis ftlr das Sicherheitsschaltrelais
R1 aufgetrennt, so daß sich dieses nur aufgrund der Entladung des Kondensators C
entsprechend der oben erwähnten Zeitkonstante halten kann. Wenn
nun
in dieser Zeit der Erregung des Relais R1 aufgrund der Entladung des Kondensators
C die Flamme nicht erneut zündet, dann bleibt das überwachungsrelais R2 zunächst
erregt, bis schließlich das Sicherheitsschaltrelais R1 aufgrund beendeter Entladung
des Kondensators C abfällt und mit seinem Arbeitskontakt r1 die Betriebsspannung
von den ihm nachgeschalteten Organgen abtrennt. Die Schaltung befindet sich dann
in einem Zustand, in dem sie nicht von selbst wieder gezündet werden kann, insbesondere
kann dann auch kein Brennstoff mehr ausströmen, da durch die öffnung des Arbeitskontaktes
rl die notwendige Spannung von der Haltewicklung Mvh des Magnetventils Mv abgeschaltet
worden war. Es konnte jedoch während der durch den Kondensator C und das Relais
R1 bestimmten Zeit nach automatisch dem Verlöschen der Flamrne/ein erneuter Zündversuch,
wie vorstehend beschrieben,unternommen werden. Ein späterer Zündversuch ist nur
durch Rückschaltung des Haupt schalter 1151 und des Umschalters HS2 in die dargestellte
Ausr,angslage und erneutes Umschalten möglich.
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Die vorstehend beschriebene Schaltung besitzt ein besonders hohes
Maß an Eigensicherheit. Dies sei anhand folgender Fehlermöglichkeiten dargelegt:
Hat der Kondensator C Kurzschluß oder ist eine seiner Zuleitungen unterbrochen,
so kann es zu keiner Erregung des Sicherheitsschaltrelais R1 kommen, wenn der Hauptschalter
HS1 und der Umschalter HS2 umgelegt werden, da in diesem Falle eine Entladung des
Kondensators C,die in diesem Betriebsfall Voraussetzung für das Ansprechen des Relais
R1 ist, fehlt.
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Infolgedessen kann der Arbeitskontakt r1 nicht durchschalten, so daß
die an ihn angeschlossenen Organe keine Betriebsspannung erhalten können.
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Ein anderer Fehler kann darin bestehen, daß die FlammenUberwachungsschaltung
zu Beginn der Betätigung der Schalter 1151 und HS2 bereits das Brennen einer Flamme
vortäuscht und damit verhindert, daß das Überwachungsrelais R2 anzieht. In diesem
Falle kann der Wechselkontakt r2 nicht umlegen, so
daß die Anzugswicklung
Mva des Magnetventils Mv keine Betriebsspannung erhält. Infolgedessen wird die Brennstofffreigabe
verhindert.
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Ein weiterer Fehler kann darin bestehen, daß die Flammenüberwachungsschaltung
FL ständig das Signal abgibt, es sei keine Flamme vorhanden. In diesem Falle wird
das Relais R2 ständig erregt gehalten? was dazu führt, daß sich der oben erwähnte
Haltekreis für das Sicherheitsschaltrelais R1, der über die dargestellte Ruhelage
des Wechselkontaktes r2 ver-Iäuft,ni.cht ausbilden kann. Infolgedessen muß nach
Entladung des Kondensators C das Relais R1 abfallen, womit es über seinen sich öffnenden
Arbeitskontakt rl die angeschlossenen Organe von der Betriebsspannung abtrennt.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß das Oberwachungsrelais R2 natürlich
auch so betrieben werden kann, daß es infolge entsprechender Steuerung durch die
Flammenüberwachungsschäitung F1 dann anzieht, wenn eine Flamme brennt, In diesem
Falle muß natürlich der Wechselkontakt r2 in der dargestellten Ausgangslage in der
entgegengesetzten Schalt stellung gezeichnet werden. Eine derartige Betriebsweise
hat jedoch den Nachteil, daß sie während der Dauer des Brennens einer Flamme ständig
zur Erregung des Relais R2 Strom verbraucht, wogegen die dargestellte Schaltung
in der erläuterten Betriebsweise nur dann Strom für die Erregung des Relais R2 verbraucht,
wenn dieses das Nichtbrennen der Flamme anzeigt, was normalerweise nur kurzzeitig
der Fall ist.
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Die in der Figur 2 dargestellte Schaltung unterscheidet sich von derjenigen
gemäß Figur 1 nur dadurch, daß zusätzlich ein Thermostat Th und ein Zündgerät Z
in die Schaltung eingebaut sind. Wie ersichtlich, liegt das Zündgerät Z parallel
zur Anzugswicklung Mva des Magnetventils Mv, so daß das ZitndgerEt Z immer dann
erregt wird, wenn über die Arbeitsseite des Wechselkontaktes r2 der Anzugswicklung
Mva Betriebsspannung zugeführt wird. In diesem Falle beginnt das Zündgerät Z sofort
zu arbeiten und versucht, eine Flammenzündung
zu bewirken. Fällt
dann bei erfolgter Flammenbildung und Feststellung dieses Zustandes durch die Flammenilberwachungsschaltung
Fl das Relais R2 ab, so geht sein Wechselkontakt r2 in die dargestellte Ausgangslage
silber und schaltet damit nicht nur die erwähnte Anzugswicklung Mva, sondern auch
das Zündgerät Z ab, das in diesem Falle nicht mehr benötigt wird.
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Der Thermostat Th hat die Aufgabe, im Fall des Erreichens einer bestimmten
Temperatur die Flamme abzuschalten, wobei diese jedoch mit Unterschreiten dieser
Temperatur selbsttätig wieder gezündet werden soll. Es handelt sich hier um einen
Thermostaten Th,der selbst eine Stromversorgung benötigt, z. B. ein elektronisch
arbeitender Thermostat. Den Thermostaten Th wird die Betriebsspannung ebenfalls
über den Arbeitskontakt rl zugeführt, er ist also der Flammenüberwachungsschaltung
Fl hinsichtlich der Zuführung der Betriebsspannung parallel geschaltet. Der Thermostat
Th gibt ein von der gemessenen Temperatur abhängiges Ausgangssignal ab, das den
Transistor T2 im Falle nterschreitens der gewtinschten Temperatur durchschaltet
und im Falle Uberschreitens der gewünschten Temperatur sperrt. Es sei nun angenommen,
daß durch den Thermostaten Th der Transistor T2 bei brennender Flamme in die Sperrlage
gebracht wird.
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In diesem Falle sperrt der Transitor T2 die weitere Zufuhr der Betriebsspannung
zur Haltewicklung Mvh des Magnetventils Mv, so daß dieses die weitere Brennstoffzufuhr
sperrt. Gleichzeitig wird durch die Sperrlage des Transistors T2 verhindert, daß
mit Verlöschen der Flamme und Anzeigen-dieses Zustandes durch die Flammenüberwachungsschaltung
F1 das tSberwachungsrelais R2 erregt wird. Das Uberwachungsrelais R2 darf in diesem
Falle auch zunächst noch gar nicht ansprechen, da ja zunächst die Temperatur soweit
absinken muß, bis eine erneute Heizung benötigt wird. Wird nun diese Temperaturschwelle
erreicht und infolge entsprechender Steuerung des Thermostat Th der Transistor T2
wieder in den Durchlssikeitszustand eeschaltet, dann erhält das Uberwachungsrelais
R2 wieder die Betriebsspannung ( der Haltekreis für das Relais R1 war ja bei geschlossenem
Arbeitskontakt rl und geschlossener Ruhelage des Wechselkontaktes r2 noch erhalten
geblieben ), so daß
das Relais R2 anzieht und über die Arbeitsweise
seines l.Vechselkontaktes r2 die Betriebsspannung sowohl an das Zündgerät Z als
auch an die Anzugswicklung Mva des Magnetventils Mv legt.
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Infolgedessen spielt sich, wie vorstehend beschrieben, ein Zündvorgang
mit Entstehen einer Flamme ab, womit der vorher beschriebene Zustand wieder eingetreten
ist.
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in wesentlicher Vorteil der vorstehend beschriebenen beiden Schaltungen
besteht darin, daß mit jeder Inbetriebnahme der Schaltung und ordnungsgemäßer Zündung
einer Flamme der Flammenfühler seine beiden möglichen Betriebslagen einnehmen muß,
nämlich zunächst die Meldelage "keine Flamme", daraufhin die rleldelaz,e "Flamme
vorhanden". Verbleibt er in der Meldelage "keine Plamme vorhanden"> obwohl eine
Flamme gezilndet worden ist, so bleibt das Relais R2 angezogen, wodurch sich der
oben erwähnte Haltekreis filr das Relais R1 nicht ausbilden kann und dieses nach
Entladung des Kondensators C abfällt, womit silber seinen Kontakt rl den nachgeschalteten
Organen die Betriebsspannung genommen wird. Meldet andererseits die Flammüberwachungsschaltung
F1 von Anfang an "Flamme vorhanden", so kann das Relais R2 überhaupt nicht anziehen,
so daß ohne Umschalten des Wechselkontaktes r2 die Anzugswicklung Mva des Magnetventils
Nv keine Betriebsspannung erhält und infolgedessen das Magnetventil gesperrt bleibt.
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L e e r s e i t e