DE3020228C2 - Sicherheitseinrichtung für brennstoffbeheizte Geräte - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung für brennstoffbeheizte Geräte gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 21 34 282 ist eine brennstoffbeheizte Wärmequelle mit einer Strömungssicherung bekanntgeworden, in der innerhalb einer Kunststoffbuchse ein Heißleiter als Temperaturfühler gelagert ist. Der Heißleiter liegt hierbei im Steuerkreis einer Auswerteschaltung, deren Ansprechstelle über einen Sollwertwiderstand einstellbar ist. Bei Rückstrom durch die Strömungssicherung beziehungsweise bei Stau erwärmen die Abgase den Heißleiter, worauf die Auswerteeinrichtung anspricht und über ein anziehendes Relais das Brennstoffventil der Wärmequelle schließt, so daß die Wärmequelle außer Betrieb geht. Bei dieser Schaltung ist es unmöglich, außer vollständigem Stau und Rückstrom Bctriebszustände zu erkennen, die ein differenzierteres Ansprechen einer Auswerteschaltung ermöglicht.

Weiterhin ist aus der DE-AS 10 27 863 eine Regelvorrichtung für einen Gas-Wasserheizer bekanntgeworden, der auch über eine Strömungssicherung betrieben wird, wobei unmittelbar am Ausgang des in einem Heizschacht angeordneten Wärmetauschers ein Temperaturfühler im Heizgasstrom angeordnet ist, der durch Einwirkung auf ein Brennstoffventil die Wärmebelastung des Gerätes anormalen Abgasverhä'tnissen anpaßt. Hierbei wird davon ausgegangen, daß bei Stau oder Rückstrom sich wegen des verminderten Lultüberschusses die Abgastemperatur erhöht, was zu einer entsprechenden Drosselung der Gaszufuhr bei dieser Ausführung führen würde. Diese Arbeitsweise setzt voraus, daß das Gerät im Normalbetrieb mit einem recht großen Luftüberschuß betrieben wird, um bei anormalen Abgasverhältnissen zunächst zu einer Optimierung des Luftüberschusses zu kommen, dem eine Erhöhung der Abgastemperatur folgt. Werden aber, was heute der

Fall ist, brennstoffbeheiztc Wärmequellen mit einem optischen Luitüberschuß (y?-Wert von etwa 1,4 bis 1,8) betrieben, so wirkt sich eine Erniedrigung des Luftüberschusses keineswegs in einer Temperaturerhöhung des Abgases aus, sondern, im Gegenteil, in einer Erniedrigung. Die dort gegebene Lehre ist also somit auf die Gcräle heuligen Standes der Technik nicht mehr übertragbar.

Schließlich ist aus der DE-OS 23 10 863 ein Kessel bekanntgeworden. In dem zum Aufstellungsraum des Kessels gerichteten Teil der Strömungssicherung ist ein Regelglied vorgesehen, das als Abgastemperaturfühler oder Drucktühler ausgestaltet ist Sobald eine vorgegebene Temperatur beziehungsweise ein bestimmter Druck überschritten wird, schaltet dieses Regelglied den Gasbrenner auf eine geringere Leistung. Nach einer gewissen Sicherheitspause oder sobald das Regelglied keinen überhöhten Wert mehr mißt, wird die Leistung des Gasbrenners des Kessels durch öffnen des Brennstoffventils wieder erhöht

SchluSendüch ist es durch die DE-AS 25 00 529 bekanntgeworden, für einen Gas-Durchlauferh^: _rzer ohne Abgasleitung ins Freie eine Sicherungsvorrichtung gegen eine zu hohe Abgaskonzentration im Aufstellungsort vorzusehen, die aus einer Sonde im Durchgangsbereich der heißen Gase des Gerätes oberhalb des Brenners als Meßfühler angeordnet ist, die mit einer thermisch isolierten Masse als Wärmekapazität thermisch verbunden ist, wobei oberhalb einer vorgegebenen Temperaturschwelle eine Unterbrechung oder Verringerung der Gaszufuhr zum Brenner bewirkt wird. Hiermit soll erreicht werden, daß das Gerät nur eine bestimmte Zeitdauer in Betrieb ist.

Dem gesamten geschilderten Stand der Technik liegt die Gemeinsamkeit zugrunde, nur das Temperaturverhalten an einem einzigen Punkt innerhalb der Strömungssicherung oder im Heizschacht des brennstoffbeheizten Gerätes zu messen. Bei den verschiedenen kritischen Zuständen wie Teilstau von I bis 99%, Vollstau oder Rucks.rom können aber die unterschiedlichsten Verhältnisse zustande kommen, zumal wenn Abgasströme von anderen brennstoffbeheizten Wärmequellen im Rückstrom oder bei Stau das einzelne zu überwachende Gerät beeinflussen.

In brennstoffbeheizte Wärmequellen beziehungsweise die Stri/mungssicherung solcher Geräte wird Luft einmal als Sekundärluft durch den Brenner über den Heizschacht eingespeist und zum zweiten über dis zum Raum hin offenen Schlitze der Strömungssicherung. Es ist nun keineswegs für Jie auftretenden Verhältnisse gleichgültig, mit welcher Raumtemperatur die Luft eingespeist Wird, da diese Raumtemperatur um 35 K differieren kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Ein- und Auslässe der Strömungssicberung temperaturmäßig differenziert zu überwachen. Hierbei sollen die unterschiedlichsten Betriebszustände (Normalbetrieb, Teilstau, Vollstau und Rückstrom) erfaßt werden können. Schließlich liegt der Erfindung noch die Aufgabe zugrunde, in weiterer Ausgestaltung eine Auswerteschaltung anzugeben, die auf möglichst einfache Art und Weise eine Auswertung der einzelnen Meßergebnisse zuläßt.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen.

Hierdurch ist eine besonders einfache und zuverlässige Erkennung der für den Betreiber des Gerätes kritischen Gefahrenzustände des Teilstaus, Vollstaus und Rückstrom.¹; möglich.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteran-Sprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung hervor, die Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der F i g. I und 2 näher erläutern. Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipdarstellung einer brennstoffbeheizlen Wärmequelle mit Temperaturfühlern und einer

ίο Auswerteschaltung und

F i g. 2 eine Variation der Anordnung nach F i g. 1 mit der vollständigen Auswerteschaltung.

In beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Gemäß F i g. 1 ist in einem Aufstellungsraum eine brennstoffbeheizte Wärmequelle 1 vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Heizschacht 2 mit aufgesetzter Strömungssicherung 3 und einem an seinem Untertei! angeordneten Gasbrenner 4 besteht. Der Heizschacht 2 besteht aus einem mehr oder weniger hohl-quaderför-Ώ!!^σεη Kuⁿferschscht, an seiner Oberseite ist etv^s bei 5 ein Kupferlamellen-Wärmetauscher angeordnet, der entweder vom Zapfwasser unmittelbar oder vom Heizungswasser im Vor- und Rücklauf einer nicht weiter dargestellten Heizungsanlage beaufschlagt ist

Der Heizschacht 2 weist somit einen untenliegenden Einlaß 6 und einen obenliegenden Auslaß 7 auf, wobei der Auslaß 7 gleichzeitig einen Einlaß 8 für die Strömungssicherung bildet. Die Strömungssicherung 3 ist als

jo im wesentlichen quaderförmiges, sich in Richtung der aufsteigenden Verbrennungsgase 19 verjüngendes hohles Blechteil ausgebildet, das an seinem Ausgang -J in einen Abgasschacht 10 mündet, der zu einem nicht dargestellten Schornstein führt. Im Inneren der Strömungssicherung sind Blecheinsätze 11 zur Um- und Ablenkung des Abgases vorgesehen. Neben dem Einlaß 8 für einströmendes Gas aus dem Heizschacht 2 und dem Auslaß 9 für in den Abgasschacht ausströmendes \bgas sind ein oder mehrere Auslässe 12 seitlich angeordnet aus denen Abgase aus dem Innenraum 13 der Strömu^gssicherung 3 in den Aufstellungsraum austreten können. Sowohl die Auslässe 12 als auch der Auslaß 9 werden entweder von den AußenwändeR der Strömungssicherung 3 oder vom Blecheinsatz 11 oder von beiden gebildet.

Der Auslaßöffnung 9 ist ein Temperaturfühler 14 zugeordnet, der die Temperatur des Gases erfaßt, das aus dem Innenraum 13 durch den Auslaß 9 in den Abgasschacht 10 strömt. Ferner kann dieser Temperaturfühler auch die Temperatur des Gases erfassen, das bei Rückstrom aus dem Abgaüschacht 10 durch den Auslaß 9 in den Innenraum 13 der Strömungssicherung strömt. Der Temperaturfühler 14 ist über eine Meßleitung 15 mit einer Auswerteschaltung 16 verbunden. Auch dem oder den Auslässen 12ij2 mindestens ein Temperaturfühler 17 zugeordnet, der einen Teil oder das gesamte Gas bezüglich seiner Temperatur erfaßt, das in den Innenraum 13 der Strömungssicherung 3 hinein strömt oder diesen Innenraum durch die Öffnungen 12 verläßt. Der Temperaturfühler 17 ist über eine Meßleitung 18 mit der gleichen Auswerteschaltung 16 verbunden.

Die Temperaturfühler 14 und 17 sind als temperaturabhängige Halbleiterwiderstände ausgebildet, gegebenenfalls auch als Tr?nsistoren. Sie sind entweder an der Innenseite des Außenmantels der Strömungssicherung 3 oder an den Blecheinsätzen 11 wärmeisolierend befestigt, um eine möglichst kleine thermische Trägheit zu besitzen.

Die Auswerteschaltung 16 ist über cine Leitung 20 mit einem Elektromagneten 21 verbunden, der seinerseits mittels einer Stellstange 22 auf ein Magnetventil 23 einwirkt, das im Zuge einer Gasleitung 24 angeordnet ist. die zum Gasbrenner 4 führt.

Die Funktion der Anordnung gemäß F i g. t ist folgende:

Wird die Wärmequelle 1 durch ein Signal eines Reglers, beispielsweise eines Raumthermostaten oder eines Sjeicherthermostaten für einen Brauchwasserspeicher eingeschaltet, so erfolgt dieser Einschaltbefehl auf einer Leitung elektrisch parallel zur Leitung 20, so daß der Elektromagnet 21 erregt wird und das Gasmagnetventil 23 geöffnet wird. Als Folge davon strömt Gas über die Leitung 24 zum Brenner 4. wird dort durch nicht dargestellte Mittel gezündet und verbrennt. Daß die brennende Flamme durch eine thermoelektrische Zündsicherung oder lonisationsstrecke überwacht wird, ist eine Seibstvcrsiäudnciikcii. Das Abgas durchströmt den !n nenraum des Heizschachtes 2 und den Wärmetauscher 5 und gelangt von diesem über den Auslaß 7 und den Einlaß 8 in den Innenraum 13 der Strömungssicherung 3. Bei normalen Betriebsverhältnissen verläßt das Abgas den Innenraum 13 durch die beiden Wege links und rechts des zentralen Blecheinsatzcs 11 unterhalb des Auslasses 9 durch diesen in Richtung auf den Abgasschacht 10. Da aufgrund des Zuges im Abgasschacht die dort passierende Abgasmenge größer ist als die Abgasmenge, die den Wärmetauscher 5 passiert, wird über die Auslaßöffnungen 12 Tertiäriuft aus dem Aufstellungsraum der Wärmequelle in den Innenraum 13 der Strömungssicherung gesaugt und verläßt diesen Innenraum auf dem gleichen Weg wie das Abgas vom Brenner 4. Die Temperatur dieser Tertiärluft kann zwischen 0° und 40⁰C liegen. Das durch die öffnung 8 einströmende Gas kann in einem Temperaturbereich von 150° —300° C liegen. Aäs Folge dieser Bctriebsbedingur.g ist der Temperaturfühler 17 mit einer Temperatur entsprechend der Raumtemperatur und der Temperaturfühler 14 mit einer Mischtemperatur entsprechend der Abgastemperatur und der Raumtemperatur beaufschlagt. In jedem Fall ist der Meßwert des Temperaturfühlers 17 (etwa 0 bis 40° C) erheblich niedriger als der Meßwert des Temperaturfühlers 14. der bei etwa 150-300°C liegt. Die beiden Temperatursignale stehen über die Leitungen 15 und 18 an der Auswerteschaltung 16 an. Solange eine Temperaturdifferenz von mehr als 100 K als Meßwert in der Auswerteschaltung ansteht, ist ein positives Ausgangssignal auf der Leitung 20 vorhanden, das für ein Offenhalten des Gasmagnetventils 23 sorgt.

Gibt es Stau, so bedeutet das, daß nicht die volle Abgas- beziehungsweise Tertiärluftmenge durch den Abgasschacht abziehen kann, sondern nur noch ein Teil. Da der Abgasstrom vom Brenner 4 den Impuls für das Ansaugen von Tertiäriuft durch die Öffnungen 12 bildet, bedeutet dies, daß mit größer werdenden Staubedingungen die Temperatur des Temperaturfühlers 17 zwar konstant bleibt, der Temperaturmeßwert des Temperaturfühlers 14 jedoch steigt, da weniger Tertiärluft dem Abgasstrom beigemischt wird Sowie eine in der Auswerteschaitung 16 einstellbare Temperaturdifferenzschwelle von etwa 40 K unterschritten wird, sperrt die Auswerteschaltung 16 den Ausgang, so daß das Magnetventil 23 schließt.

Die sinkende Temperaturdifierenz kann aber sowohl durch einen sinkenden Temperaturwert, gemessen am Temperaturfühler 14. bei gleichbleibendem Temperaturniveau des Temperaturfühlers 17 zustande kommen wie auch durch eine Anhebung des Temperaturmeßwertes des Temperaturfühlers 17 bei konstantem oder sinkendem Wert am Temperaturfühler 14. Verschlechtern sich die Staubedingungen zu Ungunstcn des Benutzers, so folgt daraus, daß nicht alles Abgas durch den Abgasschacht 10 abgeführt wird. Das bedeutet eine weitere Annäherung der Meßwerte der Temperaturfühler 14 und 17 bis der Vollstau erreicht ist. das heißt, kein Abgas durch den Auslaß 9 abgeführt

ίο wird. Da auch in diesem Fall die eingestellte Temperaturdifferenz für-die Auswerteschaltung 16 unterschritten ist, bleibt es beim Abschaltbefehl. Bei Rückstrom wird der Meßwert, gefühlt vom Temperaturfühler 14, kleiner sein als der vom Temperaturfühler 17 gefühlte Meßwert, da das vom Brenner erzeugte Abgas nach Durchströmen des Wärmetauschers 5 durch die öffnung 12 austritt, über die öffnung 9 jedoch relativ kühles Abgas aus dem Abgasschacht 10 zugeführt wird. A'jch bei dieser Bedingung sperrt die AuswerteschaliungdasGasmagneiventil23.

Für den Fall, daß erwärmtes Abgas, das beispielsweise von einer anderen Wärmequelle stammt, über das Abgasrohr 10 in den Innenraum 13 der Strömungssicherung unter Passieren des Temperaturfühlers 14 gedrückt wird, erhöht sich der Meßwert des Temperaturfühlers. Damit wird zwar die Temperaturdifferenz, gefühlt von den Temperaturfühlern 14 und 17. kleiner, bleibt ab ir qualitativ in der falschen Richtung bestehen, so daß weiterhin ein Abschaltbefeh! für das Magnetventil 23 resultiert.

Um die Bedingungen für Teilstab. Vollstau und Rückstrom schärfer kennzeichnen zu können, v/as nach der Anordnung gemäß F i g. 1 noch nicht möglich ist. und zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Maßnahmen gemäß F i g. 2 vorgesehen:

In Ergänzung zu den Temperaturfühlern 14 und 17 ist gemäß Fig.2 im Innenraum 13 der Strömungssicherung 3 ein weiterer Temperaturfühler 30 vorgesehen, der im Bereich des Einlasses 8 unmittelbar oberhalb des Wärmetauschers 5 angeordnet ist und im Zuge einer elektrischen Leitung 31 Hegt.

Im Zuge der parallel an Betriebsspannung liegenden Leitungen 15, 18 und 31 ist neben den Temperaturfühler-Meßwiderständen 14, 17 und 30 jeweils ein Festwiderstand 32 geschaltet, so daß sich zwischen dem jeweiligen Festwiderstand und dem Temperaturfühlerwiderstand ein Abgriffspunkt 33 ergibt.

Die Auswerteschaitung 16 weist zwei Komparatoren 34 und 35 auf, deren Ausgänge 36 und 37 Eingänge eines

so nachgeschalteten Oder-Gliedes 38 bilden. Ein Eingang 39 des Operationsverstärkers 34 liegt einmal übe. eine Leitung 40, in die ein Festwertwiderstand 41 eingeschaltet ist, an einem der Abgriffspunkte 33, und zwar an dem, in dem der Temperaturfühlerwiderstand 30 liegt.

Zwischen dem Eingang 39 und dem Widerstand 41 zweigt eine mit einem Widersland 42 versehene Leitung ab, die mit einem Schleifer eines Potentiometers 43 verbunden ist dessen beide freie Enden an derselben Betriebsspannungsquelle liegen wie die Fühlerwiderstände, zusammen mit den Festwertwiderständen.

Ein zweiter Eingang 44 des !Comparators 34 ist über einen Festwertwiderstand 45 mit einem Verzweigungspunkt 46 verbunden, der seinerseits galvanisch mit einem weiteren Abgriffspunkt 33 verbunden ist, und zwar

&$ dem A.bgriffspunkt, der dem Temperaturfühlerwiderstand 17 zugeordnet ist Vom Verzweigungspunkt 46 führt eine Leitung über einen Widerstand 53 zu einem Eingang 52 des !Comparators 35. Von einem Verzwei-

gungspunkt 48 führt eine mit einem Widerstand 50 versehene Leitung zu einem Schleifer eines Potentiometers 51, das mit seinen beiden freien Enden an positive und negative Betriebsspannung gelegt ist, eine Leitung zu einem zweiten Eingang 49 des Komparators 35 sowie eine mit einem Widerstand 47 versehene Leitung zu dem Abgriffspunkt 33, der dem Temperaturfühler 15 zugeor»*iet ist.

Der zveite Eingang 52 des Komparators 35 ist über einen Widerstand 53 mit dem dritten Verzweigungspunkt 33 verbunden, und zwar mit dem, de.* dem Temperaturfühlerwiderstand 17 zugeordnet ist.

Ein Ausgang 54 des Oder-Gliedes 38 ist über eine Leitung 55 mit einem Eingang 56 eines Und-Gliedes 57 verbunden, dessen Ausgang 58 unmittelbar mit einem Eingang 59 eines vierstufigen Binärzählers 60 verbunden ist.

Eine Ausgangsleitung 61 eines Reglers, der einen Einschaltbsfeh! für die Wärmequelle liefert, sei es ein Raumthermostat oder Brauchwasserspeicher-Thermostat, ist mit einem Setzeingang 62 des Binärzählers verbunden. Von der Leitung 61 zweigt eine Leitung 63 ab, die zu einem Ruhekontakt 64 führt, von dem sich die Leitung 63 als Leitung 20 zu dem Elektromagneten 21 fortsetzt.

Weiterhin zweigt von der Leitung 61 eine Leitung 65 ab, die über eine monostabile Kippstufe 66 zu einem Negationsglied 67 führt, dessen Ausgang über eine Leitung 68 einen Eingang eines Und-Gliedes 69 bildet. Die Leitung 68 ist über eine Leitung 70 mit einem weiteren Eingang 71 des Und-Gliedes57 verbunden.

Von den einzelnen Stufen des vierstufigen Binärzählers 16 führen Leitungen 72, 73, 74 zu monostabilen Kippstufen 75, 76 und 77, die über Ausgangsleitungen 78,79 und 80 mit jeweiligen Eingängen eines Oder-Gliedes 81 verbunden sind, dessen Ausgang 82 den anderen Eingang des I Jnd-GHedes 69 bildet

Eine Leitung 83, die mit der vierten Stufe des vierstufigen Binärzählers 60 verbunden ist, führt zu einer bistabilen Kippstufe 84, deren Ausgangsleitung 85 einen weiteren Eingang des Oder-Gliedes 81 bildet.

Der Ausgang des Und-Gliedes 69 beinhaltet einen Verstärker und betätigt unmittelbar den Ruhekontakt 64. Die in F i g. 2 dargestellte Auswerteschaltung besitzt folgende Funktion:

Ausgehend von der in der Schaltung dargestellten Ruhelage, ist die Ausgangsleitung 61 des Reglers, der ein Wärmeanforderungssignai für die angeschlossene Wärmequelle, sei es Gas-Durchlauferhitzer, Gas-Umlaufwasserheizer oder Gaskessel beziehungsweise Ofen, in Ruhestellung, das heißt stromlos. Der Binärzähler 60 ist zurückgesetzt Erfolgt nun aufgrund einer irgendwie gearteten Wärmeanforderung ein Spannungssignal auf der Leitung 61, so liegt unmittelbar über den im Ruhezustand geschlossenen Kontakt 64 der Elektromagnet 21 an Spannung, das heißt, über die Stange 22 wird das Gasmagnetventil 23 geöffnet, und die angeschlossene Wärmequelle wird mit Brennstoff, sei es Gas oder öl, versorgt Gleichzeitig liegt das Spannungssignal der Leitung 61 über die Leitung 65 an der monostabilen Kippstufe 66 an, die in den Arbeitszustand kippt und an ihrem Ausgang ein Spannungssignal erzeugt Das Vorhandensein dieses Spannungssignals wird von der Negationsstufe 67 invertiert so daß die Leitung 68 spannungslos ist Der Arbeitszustand der monostabüen Kippstufe 66 dauert etwa 1,5 Minuten. Diese Verzögerungszeit beim Starten ist notwendig, da sich im Bereich der Strömungssicherung 3 noch keine stabilen Zustände gebildet haben können.

Nach Ablauf der an der tnonostabilen Kippstufe 66 unmittelbar einstellbaren Rückstellzeit wird deren Ausgang spannungslos, so daß in Folge des Arbeitens der Negationsstufc 67 auf der Leitung 68 ein Spannungssignal am Eingang des Und-Gliedes 69 liegt. Da der andere Eingang 82 des Und-Gliedes spannungslos ist. ergibt sich für den Schlicßzustand des Kontaktes 64 keine Änderung.

ίο Nunmehr herrschen, da der Brenner 4 bereits in Betrieb gegangen ist und die Wärmequelle 1 arbeitet, im Bereich der Strömungssicherung stabile Zustände, so daß die drei Temperaturfühler 14,17 und 30 Meßwerte verarbeiten. Hierbei kann von folgenden Zuständen ausgegangen werden: Beim Normalbetrieb wird der Meßwert des Temperaturfühlers 30 am größten sein, da er unmittelbar dem Abgas nach Verlassen des Wärmetauschers 5 ausgesetzt ist. Wenn die Strömungssicherung einwandfrei arbeitet, wird der Temperaturfühler 17 mit Raumluft beaufschlagt werden. Sowohl die Raumluft als auch die Abgase aus der Wärmequelle 1 strömen durch den Ausgang 9 der Strömungssicherung ab. Der Temperaturfühler 14 wird somit mit einer Temperatur beaufschlagt werden, deren Wert zwischen den Meßwerten der Temperaturfühler 17 und 30 liegt. Die Größe dieser Differenz liegt jeweils an den Eingängen 39,44 beziehungsweise 49,52 der beiden Komparatoren 34 und 35 an. An den Eingängen 39 und 44 des Komparators 34 liegt die Temperaturdifferenz zwischen den Meßwerten der Temperaturfühler 30 und 17 an, an den beiden anderen Eingängen des Komparators 35 hingegen die Differenz der Meßwerte der Temperaturfühler 17 und 14. Die hiermit zu vergleichenden Solldifferenzen sind durch die Potentiometer 43 und 51 einstellbar.

Liegen die Meßwerte der beiden Differenzen jeweils über den eingestellten Solldifferenzen, so sperren die Komparatoren, so daß auf den Leitungen 36 und 37 kein Signal liegt, damit ist auch die Leitung 55 spannungslos, so daß der Zähler 60 keine Signale verarbeiten kann.

Bewegen sich die Betriebsbedingungen der angeschlossenen Wärmequelle in Richtung auf einen Teilstau der Abgase, so bedeutet das bei konstantem Wert des Meßwertes des Temperaturfühlers 17, an dem dann nur weniger Raumluft vorbeistreicht, ein Kleinerwerden der Differenz der Temperaturen, die von den Temperaturfühlern 30 und 14 geführt werden. In dem Moment, in dem diese Differenz, die am Komparator 34 anliegt, die am Potentiometer 43 eingestellte Solldifferenz unterschreitet, kippt der Komparator 34, so daß am Ausgang

so 36 und damit auf der Leitung 55 ein Signal erscheint Somit steht am Eingang 56 des Und-Gliedes 57 ein Spannungssignal. Nach Ablauf der Startverzögerungszeit steht aber auch auf der Leitung 70 und damit auf dem Eingang 71 des Und-Gliedes 57 ein Signal, so daß die erste Stufe des Binärzählers 60 geschaltet wird. Ein Setzen der ersten Stufe des Binärzählers bewirkt ein Ausgangssignal auf der Leitung 72 und ein Anstoßen der monostabilen Kippstufe 75, die auf eine Rückschlagzeit von fünf Minuten eingestellt ist Das bedeutet daß auf der Leitung 78 während der einstellbaren fünf Minuten ein Spannungsimpuls liegt Dieser Spannungsimpuls wird vom Oder-Glied 81 auf den Eingang 82 des Und-Gliedes 69 gelegt so daß, da auf der Leitung 68 nach Ablauf der Startverzögerungszeit Spannung liegt der

&5 Kontakt 64 für dis an der rnonostabüen Kippstufe 75 einstellbare Verzögerungszeit — hier fünf Minuten — geöffnet wird. Die Wärmequelle 1 geht für diese Zeit außer Betrieb.

Nach Ablauf der Verzögerungszeit fehlt das Signal auf der Leitung 81, so daß der Kontakt 64 wieder schließt. Während der Betriebspause der Wärmequelle ist durch nicht dargestellte Maßnahmen sichergestellt, daß auf der Leitung 55 kein Ausgangssignal herrscht. Im Moment des Schließens des Kontaktes 64 nach Ablauf der ersten Verzögerungszeit fühlt die Auswerteschaltung wieder die Be^riebszustande in der Strömungssicherung ab. Haben sich die Teilstaubedingungen nicht geändert, so daß die am Potentiometer 43 eingestellte Differenz nach wie vor unterschritten ist. so erfolgt ein zweiter Stromimpuls auf der Leitung 55, was zu einem Weiterschalten des Binärzählers 60 auf Stufe 2 Führt. Somit resultiert auf der Ausgangsleitung 73 ein Signal, was zu einem Setzen der monostabilen Kippstufe 76 führt. Die Umschlagzeit dieser rnoncstabilen Kippstufe ist doppelt so groß gewählt, aber einstellbar, als die an der monostabilen Kippstufe 75 eingestellte Zeit, im Ausfuhrungsbcispic! konkret also zehn Minuten. Scm·! geht in vorhin bereits beschriebener Art und Weise die Wärmequelle 1 für zehn Minuten außer Betrieb und schaltet nach Ablauf dieser eingestellten Zeit wieder ein.

Ist die Störung auch nach Ablauf dieser Zeit nicht behoben, so wird wieder ein Ausgangssignal auf der Leitung 55 resultieren, was einer Beaufschlagung der dritten Stufe des Binärzählers 60 gleichkommt. Über die Ausgangsleitung 74 wird nunmehr die monostabile Kippstufe 77 gesetzt, die auf eine wiederum doppelt so große Zeit eingestellt ist, im konkreten Ausführungsbeispiel also zwanzig Minuten, was einem Außerbetriebsetzen der Wärmequelle für diese eingestellte Zeit gleichkommt.

Danach findet wieder ein Einschalten der Wärmequelle über den schließenden Kontakt 64 statt. Haben sich die Betriebsbedingungen in dieser Zeit wiederum nicht gebessert, so schaltet der Binärzähler 60 in die letzte Stufe, so daß über die Leitung 83 die bistabile Kippstufe 84 gesetzt wird, was zu einem endgültigen Abschalten der Wärmequelle durch öffnen des Kontakts 64 führt. Dieser Zustand ist erst durch einen manuellen Eingriff in die bistabile Kippstufe 84 rücksetzbar, so daß also die Wärmequelle nach Erreichen dieses Zustandes nicht wieder ohne weiteres in Betrieb geht

Ergibt sich statt des Normalzustandes der Wärmequelle kein Teilstau, sondern ein Vollstau, so werden die Temperaturen, die die Temperaturfühler 30 und 17 fühlen, gleich, da in Folge mangelnden Abzugs der Abgase durch den Auslaß 9 die Abgase durch die öffnung 12 in den Aufstellungsraum gelangen, das bedeutet, daß an den Eingängen 39 und 44 keine Temperaturdil'ferenz vorhanden ist beziehungsweise diese Temperaturdifferenz des Wertes Null extrem unterhalb der Temperaturdifferenz liegt die über das Potentiometer 43 vorgebbar ist Die Folge dieses Betriebszustandes ist — wie eben geschildert — ein 4stufiges Fortschalten des Binärzählers 60 bis zum endgültigen Außerbetriebgehen der Wärmequelle 1.

Ergibt sich nach dem ersten oder zweiten Abschalten aufgrund einer Teil- oder Vollstaubedingung beim erneuten Wiedereinschalten der Normalzustand, so arbeitet die Wärmequelle für eine mehr oder weniger lange Zeit störungsfrei, bis wieder eine Teil- oder Vollstaubedingung eintritt. Bei jedem Einschalten der Wärmequelle erfolgt eine zeitweilige Außerbetriebsetzung der Auswerteschaltung über die Startverzögerung, bedingt durch die monostabile Kippstufe 66.

Bei Rückstrom wird hingegen fremdes Abgas über den Abeasschacht 10 in den Innenraum 13 der Strö-

mungssicherung 3 gedrückt. Das bedeutet, daß der Meßwert des Temperaturfühlers 14 sehr viel kleiner wird als der Meßwert des Temperaturfühlers 30 beziehungsweise auch kleiner ist als der Meßwert des Temperaturfühlers 17, der zwischen beiden liegt. Mit dieser Temperaturdifferenz der Fühler 14 und 17 werden aber die Eingänge 52 und 49 des Komparators 35 beaufschlagt. Die Solltemperaturdifferenz zwischen den Meßwerten der Temperaturfühler 14 und 17 ist aber über das Potentiometer 51 einstellbar. Wird diese Temperaturdifferenz unterschritten, so folgt ein Ausgangssignal des Komparators auf der Leitung 37, was auch zu einem Ausgangssignal auf der Leitung 55 führt. Die Folge davon ist ein ein- oder mehrstufiges Ausschalten der Wärmequelle durch das öffnen des Kontaktes 64 in beschriebener Art und Weise. Durch Abtasten und Zählen der Signale auf den Ausgangsleitungen 36 und 37 könnte festgestellt werden, ob die zugehörige Wärmequelle entweder durch Teilstau. Vollstau oder Rückstrom außer Betrieb geht. Durch diese Erfassung der Ergebnisse könnten die Arbeitsbedingungen der zugehörigen Wärmequelle untersucht und gegebenenfalls verbessert werden. Die regelmäßig nach den erzwungenen Betriebspausen anstehende Regelabweichung auf der Leitung 61 bewirkt schlußendlich nach Schalten der vierten Stufe ein Rücksetzen des Binärzählers, so daß dieser seine Arbeit vom Zählzustand Null für den folgenden Arbeitsbereich vornehmen kann.
Wird die Lehre nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, mit zwei Temperaturfühlern zu arbeiten, die dem Auslaß der Strömungssicherung jeweils zum Abgasschacht beziehungsweise zum Raum zugeordnet sind, angewendet, so wird bei der Übertragung dieser Lehre auf das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 nur von dem Komparator 35 Gebrauch gemacht, während der Komparator 34 mit seiner Beschallung entfallen kann. Gleichermaßen könnte das Oder-Glied 38 entfallen. Für die Bedingungen Teilstau, Vollstau und Rückstrom wäre nur eine einheitliche Sollwertdifferenz am PotentiometerSl einzustellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Sicherheitseinrichtung für brennstoffbeheizte Geräte mit einer Wärmequelle und mit einer Strömungssicherung, die einen Einlaß von der Wärmequelle, einen Auslaß in einen Abgasschachit und einen weiteren Auslaß in einen Aufstellungsraum sowie einen Temperaturfühler und eine Auswerleschaliung aufweist, die bei Rückstrom oder Stau der Abgase die Wärmequelle abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Temperaturfühler (14) an dem Auslaß (9) zum Abgasschacht (10) vorgesehen ist und der andere Temperaturfühler (17) dem Auslaß (12) zum Aufstellungsraum zugeordnet ist, und daß die Auswerteschaltung (16) auf die Differenz der Meßwerte beider Temperaturfühler anspricht und bei Unterschreiten einer an einem Sollwertgeber (51) einstellbaren Differenz die Wärmequelle abschaltet

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein dritter Temperaturfühler (30) vorgesehen ist, der dem Einlaß (8) der Strömungssicherung (3) zugeordnet ist

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, da- 2s durch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (16) auch dann einen Abschaltbefehl für die Wärmequelle gibt, wenn die Temperaturdifferenz der Meßwerte des Temperaturfühlers (30) am Einlaß zum Temperaturfühler (17) am Auslaß zum Aufstellungsraum einen an einem Sollwertgeber (43) eingestellten Däfferenzwert unterschreitet.

4. Sicherheitseinrichtung nacw einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung (16) eine monost^bile Kippstufe (66) vorgesehen ist, die die Auswerteschaltung beim Einschalten der Wärmequelle für eine einstellbare Zeit blockiert.

5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (16) einen mehrstufigen Binärzähler (60) aufweist, dessen Eingang von die Temperaturdifferenzen der Temperaturfühler auswertenden Komparatoren (34, 35) verbunden ist, und daß die einzelnen Stufen des Binärzählers über auf unterschiedliche Zeiten einstellbare monostabile Kippstufen (75,76,77) mit einem Stellglied (21,23) der Wärmequelle (1) verbunden sind.

6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingestellten Zeiten der monostabilen Kippstufen (75,76,77) sich jeweils um den Faktor zwei mit einer Mindestzeit von fünf Minuten unterscheiden.

7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Stufe des Uinärzählers (60) mit einer bistabilen Kippstufe (84) verbunden ist, bei deren Ansprechen das Stellglied (21, 23) der Wärmequelle (1) ohne selbstständiges Wiedereinschalten außer Betrieb genommen wird.

8. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprü- bo ehe 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die drei Temperaturfühler (14, 17, 30) mit jeweils drei Festwertwiderständen (32) in Reihe an Betriebsspannung und zueinander parallel geschalten sind und daß die Verbindungspunkte (33) des jeweiligen Tem- b5 peraturfühlers mit seinem Festwertwiderstand auf Eingänge (39, 44, 52, 49) der Komparatoren (34, 35) Beschältet sind, wobei der eine Eingang (39,49) eines jeden Komparators über ein einstellbares Potentiometer als Sollwertgeber (43, 51) zusätzlich an Bezugsspannung liegt

9. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (36,37) der Komparatoren (34, 35) über eine Oder-Schaltung (38) an einen Eingang (56) eines Und-Gliedes (57) geschaltet sind, dessen zweiter Eingang (71) über die monostabile Kippstufe (66) unmittelbar mit dem Ausgang (61) eines Regiere verbunden ist, der einen Einschaltbefehl für die Wärmequelle gibt

10. Sicherheitseinrichtung nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die auf unterschiedliche Zeiten einstellbaren monostabilen Kippstufen (75, 76 und 77) mit ihren Ausgängen (78, 79, 80) Eingänge eines Oder-Gliedes (81) bilden, dessen Ausgang mit dem weiteren Eingang (82) eines Und-Gliedes (69) verbunden ist dessen anderer Eingang den Ausgang der monostabilen Kippstufe (66) bildet

11. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der monostabilen Kippstufe (66) und dem Eingang des Und-Gliedes (69) eine Negationsstufe (67) eingefügt ist

12. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Eingang des Oder-Gliedes (81) mit dem Ausgang der bistabilen Kippstufe (84) verbunden ist