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Zünd- und Überwachungseinrichtung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zünd- und Überwachungseinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Es sind Zünd- und Überwachungseinrichtungen als reine :thermoelektrische
Zündsicherungen bekanntgeworden, sowohl für mit als auch ohne Netzspannung arbeitende
brennstoffbeheizte Wärmequellen, insbesondere gasbeheizte Wasserheizer. Hierbei
wird davon ausgegangen, daß unabhängig von der Unterstützung mit Netzspannung die
Zündflamme des Zündbrenners regelmäßig in den Ruhepausen des Hauptbrenners brennt.
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Nun besteht häufig das Bedürfnis, während der Ruhepausen der Wärmequelle
den Ziindbrenner durch Schließen des Zündbrennstoffventils verlöschen zu lassen,
um Brennstoff einzusparen.
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Um dies erreichen zu können, ist bereits eine i,chattung vorgeschlagen
worden, die jedoch nicht Stand der Technik ist, bei der von der Zünd- und Überwachungseinrichtung
Themospannung der thermoelektrischen Zündsicherung simuliert wird, während die brennstoffbeheizte
Wärmequelle in Ruhe ist. Sowie die Wärmequelle in Betrieb ist, wird die Simulation
des Ther,nostroms eingestellt, so daß die thermoelektrische Zündsicherung ihre Überwachungsfunktion
wieder voll übernimmt. Bei dieser existierenden Lösung ist es nachteilig, daß bei
Netzspannungsausfall im Ruhezustand der Wärmequelle die Simulation des lhermostroms
schlagartig endet, so daß die therinoelektrische Zündsicherung anspricht und die
Wärmequelle endgültig außer Betrieb geht. Bei einer erneuten WfiImeanforderunt,
für die Wärmequelle kann diese somit der Wärmelieferung nicht mehr entsprechen.
Die Wärmequelle kann erst durch einen manuellen Eingriff wieder eingesetzt werden.
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Es besteht demgemäß die Aufgabe, den nicht zum Stand der Technik rechnenden
Vorschlag dahin gehend weiterzdentwickeln daß bei Netzausfall auch im Ruhezustand
oder Betriebsbereitschaftszustand der Wärmequelle sich nicht in ein AuBerbetriebsetzen
der Wärmequelle auswirkt, sondern daß nach Wiederkehr der Netzspannung die Wärmequelle
einem Wiedereinschaltbefehl eines Verbrauchers ohne weiteres Folge leisten kann,
ohne daß ein manueller Eingriff in die Wärmequelle oder die Zünd-und Überwachungseinrichtung
notwendig ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden
Merkmalen
des Hauptanspruchs.
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Somit kann man mit der im Hauptanspruch angegebenen Schaltung sowohl
die Vorteile der nicht permanent brennenden Zündflamme bezüglich der Energieersparnis
nutzen, ohne andererseits Komplikationen bezüglich der Betriebsbereitschaft der
Wärmequelle in Kauf nehmen zu müssen.
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Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausfiihrungsbeispiels der Erfindung anhand einer Zeichnungsfigur ersichtlich.
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In der Zeichnung ist eine schematische Schaltungsdarstellung der Zünd-
und Überwachungsvorrichtung einer Wärmequelle dargestellt.
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Die brennstoffbeheizte Wärmequelle, sei es ein gas- oder ölbeheizter
lfarmwasserspeicher oder ein Durchlauf- bzw. Umlauf-.fasserheizer oder -kessel,
weist einen Hauptbrenner 1 und einen Zündbrenner 2 Ituf, die beide mit einem Gasnet:z
über eine Gasleitung 3 verbunden sind, wobei sich in der Gasleitung 3 ein Ventil
4 einer thermoelektrischen Zündsicherung befinlet, an daß sich eine Leitungsverzweigung
anschließt, wobei ler eine Zweig unter Einschaltung eines Hauptgasventils 5 zum
Hauptbrenner 1 und der zweite Zweig über ein Zündgasventil 6 zum Zündbrenner 2 führt.
Sowohl das Hauptgasventil 5 als auch das Zündgasventil 6 sind Magnetventile, wobei
das
Hauptgasventil 5 bei nicht beaufschlagter Magnetspule geschlossen
ist, während das Zündgasventil 6 bei nicht beaufschlagter Magnetspule geöffnet ist.
Dem Zündbrenner 2 ist eine Zündelektrode 7 zugeordnet, die über eine Leitung 8 mit
einem Zündgenerator 9 verbunden ist, der zugleich ein Zeitglied beinhaltet. Weiterhin
ist dem Ziindbrenner 2 ein Thelmotllement 10 zugeordnet, das über Leitungen 11 und
12 mit dem Ventil 4 der thermoelektrischen Zündsicherung verbunden ist.
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Eine Gleichspannungsquelle 13 in Form eines von Netzspannung betriebenen
Netzteils ist an zwei Leitungen 14 und 15 angeschlossen. In der Leitung 15 ist ein
Arbeitskontakt 16 vorgesehen, der mechanisch mit einer Stellstange 17 verbunden
ist, die von einer Handhabe 18 betätigbar ist. Die Stellstange 17 ist auch dem Ventilkörper
des Ventils 4 zugeordnet.
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In der Ruhestellung ist der Kontakt 16 geöffnet und das Ventil 4 geschlossen.
Die Leitung 15 führt hinter dem Kontakt 16 zu einem Fremdstromsimulator 19, der
mit der Leitung 14 über eine Leitung 20 verbunden ist, in der ein Arbeitskontakt
21 angeordnet ist. Weiterhin ist die Leitung 15 über eine Leitung 22 mit der Erregerspule
des Hauptgasventils 5 verbunden, dessen Rückleitung 23 über einen Ruhekontakt 24
mit der Leitung 14 verbunden ist. Die Leitung 22 bzw. die Leitung 15 führen zu einem
Umschaltkontakt 25, der einem Verbraucher der brennstoffbeheizten Wärmequelle zugeordnet
ist. Das kann ein Wasserdurchflußschalter sein oder auch ein WarmeanforderungsschaL-ter
wie Raum- oder Speicherthermostat. Der Kontakt 25 nimmt im Ruhezustand die eingezeichnete
Lage ein. In diesem stand
werden die Leitungen 1') bzw. 22 iiber
eine Leitung 26 einmal mit der Srregerspule des Zündgasventils 6 verbunden, zum
anderen über eine weitere Leitung 27 mit einem verzögert abfallenden Relais 28,
dessen Spule über eine Leistung 29 mit der Leitung 14 verbunden ist. Eine Stellstange
30 des Relais betätigt die Kontakte 21 und 24 sowie zusätzlich einen Arbeitskontakt
31, über welchen die Leistung 14 mit dem Zündgenerator 9 verbunden ist. Eine Rückleitung
findet über eine Leitung 32 vom Zündgenerator zu dem anderen Pol des Umschalters
25 statt, so daß bei Wärmeanforderung des Verbrauchers die Leitung 32 mit der Leitung
15 verbunden ist.
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Eine Fremdstromsimulationsleitung 33 führt vom Fremdstromsimulator
19 zur Leitung 12 des Thermoelements 10. Die Rückleitung findet dadurch statt, daß
die Leitung 11 mit Masse verbunden ist und auch der Premdstromsimulator einen Masseanschluß
34 aufweist.
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Schließlich ist ein Energiespeicher 40 vorgesehen, der mechatisch
oder elektrisch arbeiten kann. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen elektrischen
Energiespeicher in Form eines Kondensators von etwa 100 Mikrofarad. Dieser Energiespeicher
wird über Leitungen 41 und 42 direkt von der Speisespannungsquelle 13 aufgeladen.
Die Leitung 41 ist hierbei o geschaltet, daß die Ladung unabhängig vom Schaltzustand
des Kontakts 16 stattfindet. Der Energiespeicher ist über eine Leitung 43 mit der
Leitung 33 verbunden sowie über eine leitung 44 mit der Lcitung 8. Bevorzugt weist
der Energiespeicher
einen Spannungsumsetzung auf, da die Spannung,
die an der Zündelektrode 7 einzuspeisen ist, erheblich höher sein muß als die Spannung,
die über die Leitungen 10 und 11 einzuspeisen ist.
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Ohne den Energiespeicher und die Leitungen 41 bis 44 weist die dargestellte
Schaltung folgende Funktion auf: Zum Inbetriebsetzen muß die Handhabe 18 betätigt
werden, womit der Kontakt 16 geschlossen wird und im Inneren des Ventils 4 das Ventil
der thermoelektrischen Ziindsicherung geöffnet wird und der Anker der thermoelektrischen
Zündsicherungen an den Elektromagneten angelegt wird. Damit ist der Gasweg zu den
Magnetventilen 5 und 6 freigegeben und die Speisespannungequelle 13 auf die Leitungen
14 und 15 geschaltet. Das Relais 28 wird über die Leitungen 27 und 29 erregt und
schaltet die Kontakte 24, 31 und 21 aus der dargestellten Lage in die anderen Position
um. Damit ist das Hauptgasventil 5 blockiert.
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Das Zündgasventil wird erregt und schließt. Somit kann einstweilen
kein Gas am Haupt- und Zündbrenner austreten. Der Zündgenerator 9 bleibt stromlos,
so daß auf der Leitung 83 kein Signal erfolgt. Der Fremdetromsimulator 19 liegt
an Spannung und simuliert Thermostrom über die Leitungen 3;, 12, 11, 34.
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Der Elektromagnet hält den Anker fest, so daß das Ventil 4 geöffnet
bleibt, auch wenn anschließend die Handhabe 18 vom Benutzer losgelassen wird. Der
Kontakt 16 bleibt somit geschlossen. Es geschieht in der Schaltung so lange nichts,
wie der Verbraucher nicht durch Umlegen des Kontaktes 25 Wä.rme anfordert. Das Umlegen
des Kontaktes 25 aus der dargestellten
Lage bewirkt ein Stromloswerden
des Relais 28, so daß die Kontakte in die dargestellte Lage zurückschalten. Dieses
Zurückschalten geschieht jedoch mit Verzögerung. Das Zündgasventil 6 wird sofort
stromlos, so daß es öffnet und Zündgas am Zündbrenner 2 austritt. Das Umlegen des
Kontaktes 25 bringt den Zündgenerator 9 an Spannung, so daß Hochspannungsimpulse
über die Leitung 8 an die Zündelektrode 7 gelangen und das austretende Zündgas des
Zündbrenners 2 gezündet wird. Nunmehr wird von der Flamme des Zündbrenners 2 das
Thermoelement 10 beheizt, so <laß dem thermoelektrischen Zündsicherungsventil
4 auch Thermostrom zur Verfügung steht. Diese Vorgänge laufen während der Verzögerung
des Relais 28 ab. Nach Zurückschalten des Kontaktes 21 wird die Speisespannung 13
vom Zündspannungssimulator 19 weggeschaltet, so daß die thermoelektrische Zündsicherung
für sich selbst die Überwachung übernimmt. Das verzögerte Öffnen des Kontaktes 31
unterbricht die Zündung. Hat zu diesem Zeitpunkt keine Zündung stattgefunden, so
wird das Zündsicherungsventil 4 stromlos, so daß dieses Ventil schließt nd die Speisespannung
ber den Kontakt 16 abgeschaltet wird.
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Damit kann ein ungewollter Gasaustritt nicht stattfinden.
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Eine Beendigung der Wärmeanforderung des Verbrauchers bringt ein Zurückschalten
des Kontaktes 25 in die dargestellte Lage, so daß das Relais 28 wieder erregt wird
und das Hauptgasventil blockiert wird. Das Zündgasventil schließt durch Hilfsspeisespannungsbeaufschlagung.
Gleichzeitig wird wieder Thermostrom simuliert.
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Stellt wider Erwarten jedoch die Speisespannungsquelle 13
die
Speisespannungslieferung wihrend des Ruhezustandes der Zünd- und Überwachungseinrichtung
ein, so entfällt die Thermostromsimulierung. Da im Ruhezustand weder Haupt- noch
Zündbrenner brennen, muß das Zündsicherungsventil 4 in die Geschlossen-Stellung
übergehen, wobei auch eine erneute Wärmeanforderung durch den Verbraucher die Wärmequelle
nicht mehr in Betrieb setzen kann, was erst wieder durch manuelles Anlegen der Handhabe
18 gelingt.
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Das Vorhandensein des Energiespeichers 40 bringt hir feigendes: Der
Energiespeicher ist über die Leitungen 41 und 42 dauernd in Betriebsbereitschaft
geladen. Entfällt die Speisespannung 13 in der Ruhepause der Wärmequelle, 30 gibt
der Energiespeicher über die Leitung 43 elektrische Energie mit niedriger Spannung
aber hoher Stromstärke auf das Zündsicherungsventil 4 für eine gewisse Zeit, beispielsweise
10 Sekunden. Für diese Zeit wird das Zündsicherungsventil geöffnet gehalten. Es
ist sichergestellt, daß nach Ablauf dieser Zeit der Energiespeicher ein weiteres
Offenhalten nicht iibernehmen kann. Gleichermaßen gibt der Energiespeicher über
Leitung 44 auf die Ziindelektrode 7 Hochspannungsimpul se, so daß der Zündbrenner
2 gezündet werden kann. Da die Speisespannungsquelle 13 stromlos geworden ist, ist
das Magnetventil 6 gleichermaßen stromlos, so daß es im Ruhezustand die Gaszufuhr
freigegeben hat. Somit arbeitet die Wärmequelle unter Zuhilfenahme des Energiespeichers
in der Ruhepause, dann mit erloschenem Hauptbrenner, jedoch brennendem Zündbrenner.
Dieser beheizt das Thermoelement, so daß nach Ablauf der 10 Sekunden
Haltezeit
durch den Energiespeicher die thermoelektrische Zündsicherung wieder betriebsfähig
ist. Ein Wiederkehren der Speisespannung führt zwar zu einem Erlöschen des Zündbrenners,
da das Magnetventil 6 mit Spannung beaufschlagt wird, gleichermaßen aber zu einer
erneuten Simulation des Thermostroms, so daß das Zündsicherungsventil 4 geöffnet
bleibt.
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im Ausführungsbeispiel ist als ßnergiespeicher ein von Netzspannung
aufladbarer Kondensator vorgesehen, statt dessen kann der Energiespeicher auch als
Batterie ausgebildet sein. hierbei könnte es zweckmäßig sein, die Batterie mittels
eines Niederspannungsnetzteils zu puffern, um inre Lebensdauer bzw. die Auswechselintervalle
zu strecken. Die Batterie selbst ist unmittelbar in der Lage, den Thermostrom zu
siniulieren. Für die Erzeugung der Elocnspannungsfunken müßte aber ein Spannungswandler
vorgesehen sein. Aufgrund der relativ großen Kapazität der Batterie wäre ein Halten
des Zündsicherungsventils im offenen Zustand nac Netzspannungsausfall für eine ziemlich
lange Zeit möglich, so daß ein Zeitglied vorzusehen ist, das die Strornlieferung
an das Zündsicherunsventil von der Batterie unterbricht, wenn nicht die Zündung
des Zünbrenners innerhalb einer nicht zu überschreitenden Zeitspanne erfolgt.
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Es wäre auch möglich, zwei getrennte elektrische Energiespeicher vorzusehen
und zwar eine Kleinspannungsbatterie für das Offenhalten des Ventils der thermoelektrischen
Zündsicherung und ein an Netzspannung liegender Kondensator zur Lieferung der hochgespannten
Lündenergie.
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Schließlich wäre es auch möglich, den Energiespeicher teils mechanisch,
teils elektrisch auszugestalten. So wiru es inner zweckmäßig sein, für die Lieferung
der Zündenergie eine elektrisch Spannungsquelle vorzusehen, das Offenhalten des
Zündsicherungsventils kann aber auch mechanisch erfolgen. So ist z. i. eine Schnappfeder
in Form einer Omegafeder denkbar, die beim Anlegen der Handhabe 18 gespannt wird
und die sicn über ein Räderwerk mit hemmung langsam entspannt, so daß das Zündsicherungsventil
für eine von der Reizung abhängige Zeitspanne offengehalten wird, um die Zündung
des Zündbrenners zu gewahrleisten. Es wäre aber auch möglich, einen mechanischen
Energiespeicher zum Einleiten der Zündung des Zündbrenners vorzusehen, in dem beispielsweise
eine gespannte Feder einen mechanischen Piezozünder betätigt.
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L e e r s e i t e