DE3137670A1

DE3137670A1 - "brennsteuerschaltung"

Info

Publication number: DE3137670A1
Application number: DE19813137670
Authority: DE
Inventors: Phillip J. 01890 Winchester Mass. Cade
Original assignee: Electronics Corp of America
Current assignee: Electronics Corp of America
Priority date: 1980-09-24
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1982-05-27
Also published as: NL8103796A; FR2490785A1; US4395224A; FR2490785B1; GB2084369A; BE890449A

Description

313767Ό

Ι BrennerSteuerschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Steuerschaltungen, insbesondere zur Verwendung bei Brennersteueranlagen. 5

BrennerSteueranlagen werden so konstruiert, daß sie sowohl das Vorhandensein einer Flamme in dem überwachten Brennraum feststellen, als auch die Betriebsabfolge der Brennerbetriebseinsteller und Sicherheitsabschalter zeitlich steuern bzw. sicherstellen. Die Sicherheit des Brennerbetriebs ist ein Hauptgesichtspunkt beim Entwurf einer Brennersteueranlage. Wenn beispielsweise Brennstoff in den Brennraum eintritt und innerhalb einer vernünftigen Zeit keine Zündung erfolgt, dann kann sich eine explosive Brennstoffkonzentration ansammeln. Ein Brennersteuersystern sollte zuverlässig das Vorhandensein einer Flamme im Brennraum überwachen, ferner ein Zündversuchsintervall zeitlich genau steuern, bei Auftreten eines falschen Flammensignals eine Zündung verhindern und den Brenner in einen sicheren Zustand abschalten, wenn ein möglicherweise gefährlicher Zustand eintritt. Beispiele solcher BrennerSteuersysteme sind in der US-Patentschrift Nr. 3,840,322 und der US-Patentanmeldung, Seriennr. 769,307 vom 16. Februar 1977 (Erfinder: Philip J. Cade) beschrieben.

In Brennersteuersystemen benutzt man verschiedene Fühler, welche elektrische Signale zur Steuerung des Systems liefern, die das Bestehen oder Nichtbestehen zahlreicher verschiedener Zustände im Brenner anzeigen. Solche Fühler können Fehlfunktionen haben, und es kann ein gefährlicher Zustand im Brenner auftreten. Ein BrennerSteuersystern soll also die richtige Arbeitsweise solcher Fühler erkennen lassen. Es kann auch zufällig vorkommen, daß ein richtig arbeitender Brenner durch das Brennersteuersystem infolge fehlerhaft arbeitender Fühler öder Sicherheitsabschalter ausgeschaltet wird. Nach Suchen und Finden des falsch arbeitenden Sensors oder Abschalters kann dieser manchmal

überbrückt werden oder absichtlich in einer solchen Lage gehalten werden, daß das Brennersystem weiter benutzt werden kann bis ein Ersatz vorgenommen ist. Von einer solchen überbrückung eines Fühlers oder Abschalters ist aber schärfstens abzuraten, weil danach ein gefährlicher Zustand entstehen kann, den das Brennersteuersystem wegen der überbrückung des nichtarbeitenden Elementes nicht mehr feststellen kann.

Die Erfindung ist nun auf eine Brennersteuereinrichtung oder -schaltung zur Verwendung bei einer Brenneranlage gerichtet, die einen Betriebseinsteller zur Lieferung eines Brennerbetriebsbefehls, einen Flammenfüh3^r zur Erzeugung eines Flammensignals, wenn in dem überwachten Brennraum eine Flamme vorliegt, und ein oder mehrere Elemente zur Steuerung der Zündung und/oder der Brennstoffzufuhr hat. Die Brennersteuerschaltung weist ferner einen Abschalter zur Energieabschaltung von der Steuerschaltung auf sowie eine Steuereinrichtung zur Betätigung der Zünd und/oder BrennstoffSteuerelemente und eine Zeitsteuerschaltung, die vier aufeinanderfolgende und sich zum Teil überlappende Zeitintervalle in genauer Beziehung definiert. In der nachfolgend erläuterten bevorzugten Ausführungsform werden zwei Kondensatoren zur Bestimmung der Zeitintervalle benutzt, die von der Aufladung und Entladung der jeweiligen Kondensatoren abhängen. Eine Zündfolge beginnt nach einem Brennerbetriebsbefehl durch Betätigung der Zeitsteuerschaltung , und diese läßt am Ende des ersten oder Vorspülintervalles Energie zu dem Steuerelement gelangen, und auf das Vorspülintervall folgt ein Pilotflammenzündintervall, dem wiederum ein Pilotflammenstabilisierungsintervall folgt, währenddessen die Flamme in dem überwachten Brennraum aufrechterhalten werden sollte. Nach der Stabilisierung der Pilotflamme wird im Hauptzündintervall die Hauptflamme im Brennraum entzündet, und wenn sie sich innerhalb dieses Intervalls stabilisiert hat, dann hält eine durch das Flammensignal gesteuerte Schaltung die Steuereinrichtung einge-

schaltet. Entsteht in diesem Zeitintervall keine Flamme, dann bewirkt der Abschalter eine Energieabschaltung von der Steuerabschaltung.

Die Erfindung umfaßt ferner ein BrennerSteuersystern, welches das richtige Arbeiten bestimmter Fühler im Brennraum oder Ofen, einschließlich speziell des Luftströmungsfühlers, erkennen läßt. Damit die Brennersteuerschaltung die Hauptflamme entzünden kann, muß der Luftströmungsfühler zum richtigen Zeitpunkt in der Startfolge von einem Ruhezustand in einen Betätigungszustand übergehen und damit anzeigen, daß er richtig arbeitet. Zusätzlich verhindert das hier beschriebene System einen Zündversuch des Brenners, wenn ein Zustand festgestellt wird, der anzeigt, daß der Luftströmungssensor überbrückt oder in seiner Betätigungslage festgeklemmt ist. Somit verhindert das erfindungsgemäße System zusätzlich zur Sperrung eines Brennerbetriebes bei nicht richtig arbeitendem Sensor auch einen Brennerbetrieb, wenn am Sensor manipuliert worden ist.

Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, bei welcher die vorerwähnten Merkmale in einer Festkörperschaltung realisiert sind, die kompakt und zuverlässig ist und die gewünschten Betriebseigenschaften aufweist.

Die Betriebsweise und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführung in Ver^ bindung mit den beiliegenden Zeichnungen weitgehender hervor. Es zeigen:

Figur 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wie

sie für ein Brennersteuersystern benutzt wird, Figur 2 ein detailliertes Schaltbild der Brennersteuerelektronik nach Figur 1,
Figuren 3-8 die Betriebsabfolge des erfindungsgemäßen

Systems und
Figur 9 eine alternative Ausführung der Erfindung.

Die in Figur 1 veranschaulichte Brennersteuerschaltung hat Anschlüsse 10 und 12 zur Zuführung geeigneter Versorgungsenergie, typischerweise von beispielsweise einer 240 Volt-Spannungsquelle mit 50 Herz. An diese Anschlüsse ist ein Steuerteil· angeschlossen, der einen Alarmgeber 14, ein Gebl·äse 16, eine Pilotbrennstoffsteuereinrichtung 18, eine Zündfunkensteuereinrichtung 20 und eine Hauptbrennstoffsteuereinrichtung 22 enthält. In Reihe mit dem Anschluß 10 liegen ein Grenzschaiter 24 und ein Betriebseinsteiler 26, wie ein Thermostat. In Reihe mit dem Alarmgeber 14 liegen Arbeitskontakte 30-1 eines Abschalters, und in Reihe mit dem Betriebseinsteiler 26 und den anderen Elementen des Steuerteils liegen Ruhekontakte 30-2 des Jvbschalters. Arbeitskontakte 32-1 eines Steuerrelais steuern die.^Energiezufuhr zu den Zünd- und BrennstoffSteuereinrichtungen 18, 20 und 22 über weitere Kontakte; in Reihe mit der Pilotbrennstoff steuereinrichtung 18 liegen Arbeitskontakte 34-1 eines Pilotrelais; in Reihe mit Ruhekontakten 36-1 des Flammenrelais liegen einerseits die Pilotbrennstoff-Steuereinrichtung 18 und andererseits die Ruhekontakte 34-2 des Pilotrelais mit der Zündsteuereinrichtung 20. In Reihe mit der Hauptsteuereinrichtung 22 liegen Arbeitskontakte 36-2 des Fl·ammenrel·ais. Ein Luftströmungsschalter 38 ist normalerweise offen, und wenn das Gebläse 16 Luft durch den Brenner bläst, dann wird der Luftströmungsschalter 38 geschlossen und Meiert eine positive Anzeige der Luftströmung.

Eine erste Sekundärwickiung 44 eines Transformators 42 ist an einen Doppelweggleichrichter 46 angeschlossen, der eine Gleichspannung für den Elektronikteil an die Hauptleitung 52 liefert. Die Primärwicklung 40 des Transformators 42 liegt unmitteibar an den Anschlüssen 10 und 12, so daß die Hauptleitung 52 immer unter Spannung steht. Eine zweite Sekundärwicklung 62 des Transformators liefert Spannung an Anschiüsse 200 und 202, an welche der UV-Flammenfühler angeschlossen ist. Die Flammensignalimpulse werden über den Transformator 208 und eine Gleichrichterschaltung mit einer

Diode 210 an Leitungen 301 und 302 gekoppelt, welche das Flammensignal der Brennersteuerelektronik 300 zuführen.

Der Grenzschalter 24 ist normalerweise geschlossen, und die Steuerung des Abschalters ist normalerweise nicht in Betrieb, so daß die Abschalterkontakte 30-2 geschlossen sind. Wenn der als Schalter ausgebildete Betriebseinsteller 26 geschlossen wird, dann gelangt Wechselspannung zu einer Leitung 308, von der aus verschiedene nachstehend noch erläuterte Schaltungen gespeist werden. Der Luftströmungsschalter 38 liegt in Reihe zwischen der Leitung 308 und 'einer als optischer Koppler ausgebildeten Verriegelungsschaltung 310. Wenn der Luftströmungsschalter 38 durch strömende Luft vom Gebläse 16 geschlossen wird, dann wird der Schaltung 310 Spannung zugeführt. Die Schaltung 310 enthält einen optischen Koppelsender OC-2T, der in Reihe mit dem Schalter 38 und einem Strombegrenzungswiderstand 310 liegt. Parallel zum Sender OC-2T, jedoch mit entgegengesetzter Polung, liegt eine Diode 310. Ein zweiter optischer Koppelsender OC-3T liegt in Reihe mit einer Diode 316 und verbindet die Leitung 308 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Schalter 38 und dem optischen Koppler OC-2T. Die parallel zu den optischen Kopplern liegenden RC-Glieder dienen der Unterdrückung von auf der Netzleitung auftretenden Schaltschwingungen, welche andernfalls an die optischen Koppler gelangen könnten.

Eine zweite Optokopplerschaltung 318 liegt zwischen der Leitung 308 und dem Anschluß 12 und enthält einen Strombegrenzungswiderstand 322, der in Reihe mit der Parallelschaltung aus dem Widerstand 322 und dem Optokopplersender OC-1T liegt.

Der Brennersteuerelektronik 300 wird über drei verschiedene Leitungen Strom zugeführt: eine Gleichstromleitung 52, eine Luftströmungsleitung 58 und eine Zündbefehlleitung 330. Solange Wechselspannung an den Anschlüssen 10 und 12 liegt,

-ΙΟΙ wird von der Leitung 52 ständig eine Gleichspannung über die Leitung 326 auf die Brennersteuerelektronik gegeben. Die Optokopplerempfänger OC-1R, OC-2R und OC-3R steuern die Stromzuführung zu den Leitungen 58 und 330, wie noch beschrieben wird, um einen sicheren Brennerbetrieb zu gewährleisten.

Wenn die Empfänger OC-1R und OC-3R beide Licht bekommen, dann gelangt Spannung über die beiden Optokopplerempfänger von der Leitung 52 zur Basis eines Transistors 332, der daraufhin leitet. Wenn einer der Empfänger OC-1R oder OC-2R kein Licht bekommt, dann wird der Transistor 332 nicht leitend. Der Emitter dieses Transistors lieg'·, über einem Strombegrenzungswiderstand 334 an Masse, und sein Kollektor liegt über einem Lastwiderstand 336 an der Spannungsleitung 52. An den Kollektor des Transistors 332 ist auch die Basis eines Transistors 338 angeschlossen, dessen Emitter an der Spannungsleitung 52 liegt und dessen Kollektor an die Zündbefehlleitung 330 zur Brennersteuerelektronik 300 angeschlossen ist, und der Transistor 338 liefert Spannung an die Zündbefehlsleitung 330, wenn der Transistor 332 leitet. Der Kollektor des Transistors 338 ist auch über eine Diode 340 an den Verbindungspunkt der Empfänger OC-1R und OC-3R angeschlossen.

Der Optokoppler-Empfänger OC-2R liegt zwischen der Spannungsleitung 52 und Masse in Reihe mit Widerständen 342 und 344. Der Verbindungspunkt der Widerstände 342 und 344 liegt an der Basis eines Transistors 346. Der Emitter des Transistörs 346 liegt an Masse und sein Kollektor liegt über Lastwiderstände 348 und 350 an der Spannungsleitung 52. Der Verbindungspunkt der Lastwiderstände 348 und 350 liegt an der Basis eines zweiten Transistors 352, dessen Emitter-Kollektor-Strecke zwischen die Spannungsleitung 52 und die Luft-Strömungsleitung 58 an die Brennersteuerelektronik 300 angeschlossen ist. Der Transistor 352 liefert Spannung an die Luftströmungsleitung 58, wenn der Transistor 346 leitet.

Der Transistor 346 wird durch den Empfänger OC-2R gesteuert. Trifft kein Licht auf den Optokoppler OC-2R, dann wird die Basis des Transistors 346 über den Widerstand 344 auf Massepotential gehalten, und es gelangt keine Spannung zur Luftströmungsleitung 328. Trifft Licht auf den Optokoppler OC-2R, dann wird der Transistor 346 leitend und läßt Spannung zur Luftströmungsleitung 328 gelangen.

Im Betrieb ist der Grenzschalter 24 normalerweise geschlossen, und bei einem Brennerbefehl schließt auch der Schalter 26, so daß Spannung zum Steuerteil gelangt. Das Gebläse 16 wird dann über Ruhekontakte 30-2 des Abschalters an Spannung gelegt, und über den Widerstand 322 gelangt auch Spannung zum Optokopplersender OC-1T.

Der Motor des Gebläses 26 braucht nur einen kurzen Zeitraum zum Anlaufen, um Luft durch den Brenner zu blasen. Unmittelbar nach Schließen des Schalters 26 und Anlegen von Spannung an den Motor des Gebläses 16 sollte der Luftströmungsschalter 38 in seiner Offenstellung sein und anzeigen, daß noch keine Luft durch den Brenner geblasen wird. Ist der Strömungsschalter 38 zu diesem Zeitpunkt aber geschlossen, dann kann dies einen Defekt des Schalters 38 bedeuten oder aber, daß jemand am Luftströmungsschalter manipuliert hat. In einem solchen Fall verhindert die Optokopplerschaltung 310, daß ein Zündbefehlssignal zur Brennersteuerelektronik 300 gelangt. Dies geschieht in folgender Weise.

Es wurde bereits gesagt, daß die Optokopplerempfänger OC-1R und OC-3R Licht erhalten müssen, damit Zündbefehlsspannung auf die Leitung 330 zur Brennersteuerelektronik 300 gelangt. Wenn der Schalter 26 schließt und Spannung zum Motor des Gebläses 16 gelangt, dann gelangt auch Spannung über den Widerstand 322 zum Optokopplersender OC-1T und beleuchtet dessen Empfänger OC-1R. Ist der Luftströmungsschalter 38 offen, dann gelangt auch Spannung von der Leitung 303 über

die Diode 316 zum Optokopplersender OC-3T und von dort über die Diode 314 und den Widerstand 312 zum Masseanschluß 12. Der durch den Sender OC-3T fließende Strom bewirkt eine Beleuchtung des zugehörigen Empfängers OC-3R. Wenn also der Schalter 38 bei der anfänglichen Spannungszuführung zum Gebläse offen ist, dann erhalten beide Empfänger OC-1R und 0C-3R Licht, und es gelangt Spannung zur Zündbefehlsleitung 330.

Ist der Luftströmungsschalter 38 zum Zeitpunkt des Schließens des Schalters 26 geschlossen oder überbrückt, dann sind die Diode °316 und der Optokopplersender OC-3T durch einen Kurzschluß überbrückt. In diesem Falle entsteht k^in Spannungsabfall am Sender OC-3T, und der zugehörige Empfänger OC-3R erhält kein Licht, so daß die Transistoren 332 und 338 nicht leitend werden können und demgemäß keine Spannung zur Zündbefehlsleitung 330 gelangt.

Wenn der Gebläsemotor auf Drehzahl gekommen ist und Luft zu strömen beginnt, dann schließt der Strömungsschalter und der Optokopplerempfänger OC-3R schaltet ab. Wenn jedoch die Transistoren 332 und 338 erst einmal leitend geworden sind, dann gelangt Spannung von der Leitung 330 über die Diode 340 zum Optokopplerempfänger OC-1R, und diese Rückkopplungsverbindung hält die Transistoren 332 und im Leitungszustand, bis der Schalter 38 sich öffnet und OC-1T sowie OC-1R abschaltet.

Der Optokoppler OC-2T erhält kein Licht, wenn der Schalter 38 offen ist. Die Diode im Optokoppler OC-2T ist umgekehrt wie die in Reihe mit 0C-3T liegende Diode 316 gepolt, und der durch OC-3T fließende Strom fließt nicht durch OC-2T, sondern stattdessen durch die Diode 314. Wenn der Luftströmungsschalter 38 schließt, gelangt Spannung über den Schalter 38 zum Optokopplersender OC-2T, so daß der zugehörige Empfänger OC-2R beleuchtet wird. Leitet der Empfänger OC-2R, dann werden auch die Transistoren 346 und 352

leitend und lassen Spannung von der Luftströmungsleitung 38 zur BrennerSteuerelektronik 300 gelangen. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt die Luftströmung durch den Brenner unter den zur Betätigung des Luftströmungsschalters 38 nötigen Wert abfällt, dann öffnet der Schalter 38 und der Optokopplersender OC-2T wird gesperrt. Dadurch geht der Empfänger OC-2R in den Sperrzustand über, so daß die Transistoren 346 und 352 gesperrt werden und das Luftströmungssignal von der Leitung 328 abtrennen, und daraufhin schaltet die BrennerSteuerelektronik den Brenner ab, wie nachfolgend noch im einzelnen erklärt wird.

Die BrennerSteuerelektronik 300 ist im einzelnen in Figur veranschaulicht. Eine an die Leitung 52 angeschlossene Abschalt-Zeitsteuerschaltung enthält einen thermisch ansprechenden Abschalterreger 30, der über zwei alternative Erregerschaltungen erregt wird, von denen die erste einen Stromzweig durch einen Widerstand 222, ein Darlington Transistorpaar 110, die Erregerspule des Steuerrelais 32 und einen Widerstand 100 zur Masseleitung 60 enthält und die zweite einen Stromzweig durch die Widerstände 222 und 112 und ein Darlington Transistorpaar 114 zur Masseleitung 60 enthält. Die Steuerelektrode des Darlington Transistorpaares 110 liegt über einer Diode 364 am Transistor 362, während die Steuerelektrode des Darlington Transistorpaares 114 über dem Widerstand 39 an der Flammensignalleitung 108 und über die Diode 174 und den Transistor 172 an Masse liegt.

Mit der Zündbefehlsieitung 330 ist eine Zeitsteuerschaltung verbunden, die einen Zeitsteuer-Tantal-Kondensator 124 enthält, dessen positiver Anschluß über den Widerstand 126 an der Leitung 58 und dessen negativer Anschluß über die Diode 128 und den Widerstand 130 an der Leitung 254 liegt. Über dem Kondensator 124 liegen ein Widerstand 132 und eine Diode 134. An den Verbindungspunkt zwischen der Diode 128 mit dem Widerstand 130 liegt über eine Diode 136 die Basis des Transistors 138. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 132 mit

der Diode 134 ist ferner an den Kollektor eines Transistors 146 angeschlossen.

Zwischen den negativen Anschluß des Kondensators 124 und den Abschalterreger 30 ist eine Schaltung mit einer Diode 154 und einem Widerstand 158 geschaltet. Der Verbindungspunkt der Diode 154 mit dem Widerstand 158 liegt über eine Diode 160 an der Basis des Transistors 116, die weiterhin über einen Widerstand 162 an Masse geführt ist. Das Darlington Transistorpaar 110 wird durch Sperren des Transistors 116 über die Transistoren 360 und 362 in den Leitungszustand getriggert. Die Diode 134 schützt den Kondensator 124 gegen Anlegen einer Sperrspannung.

Die Schaltung zur Steuerung des Darlington Transistorpaares 114 enthält Transistoren 170 und 172; der Kollektor des Transistors 172 liegt über eine Diode 174 an der die Steuerelektrode bildenden Basis des Darlington Transistorpaares 114, welches bei Auftreten eines Flammensignals auf der Leitung 108 über den Widerstand 390 oder bei leitendem Transistor 146 in den Leitungszustand gebracht wird, falls nicht seine Steuerelektrode über die Diode 174 und den leitenden Transistor 172 auf Massepo'tential geklemmt wird. Die Basis des Transistors 172 liegt über den Widerstand 176 an der Leitung 178.

Der Zeitsteuerkondensator 124, die Diode 154 und die Widerstände 130 und 210 befinden sich auf einer Steckkarte für die Zeitsteuerung, so daß das Vorzündintervall T1 und das ZündverSuchsintervall T2+T3 leicht durch Auswechseln gegen andere Steckkarten geändert werden kann.

Eine zweite RC-Zeitsteuerschaltung enthält einen Widerstand 201 und einen Kondensator 203, deren Verbindungspunkt über eine Diode 205 an der Basis eines Transistors 207 liegt. Der Emitter des Transistors 207 ist über einen Spannungsteiler aus Widerständen 209 und 211 auf eine feste Spannung

vorgespannt, und von seinem Kollektor aus wird die Basis eines Transistors 213 angesteuert, der im Leitungszustand die Relaisspule 34 erregt, welche über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 213 zwischen der Flammensignalleitung 108 und der Masseleitung 60 liegt. Der Erregungszustand der Relaisspule 34 wird somit durch den Leitungszustand des Transistors 213 bestimmt, welcher seinerseits von der Ladespannung des Kondensators 203 abhängt.

Die Brennersteuerelektronik 300 bewirkt die zeitliche Steuerung zweier aufeinanderfolgender Intervalle aufgrund der Aufladung und Entladung des Kondensators 124, nämlich ein erstes Blasintervall T1, welches der Zündung vorangeht und in welchem der Kondensator 124 aufgeladen wird, und ein zweites Pilotflammenzünd- und Stabilisierungsintervall T2+T3, innerhalb dessen der Kondensator 124 entladen wird. Die Zeitabfolge der Intervalle T2 und T3 wird später noch beschrieben. Wenn sich der Kondensator 124 auflädt, dann fällt die Spannung am Verbindungspunkt zwischen den Dioden 128 und 136 in Richtung auf die Spannung der Masseleitung 12 ab und bestimmt das erste Zeitverzögerungsintervall· T1 in Abhängigkeit von den RC Werten in dieser Kondensatorladeschaltung (über den. Widerstand 130 und die Relaisspule 36). Wenn die Spannung an diesem Verbindungspunkt genügend weit abgefallen ist, dann wird das Intervall T1 durch den leitend werdenden Transistor 138 beendet, und der eintretende Stromfluß schaltet den Transistor 146 ein, und über den Widerstand 152 wird ein Signal zurückgekoppelt, welches den Transistor 138 in leitendem Zustand hält (verriegelt).

Infolge des Leitungszustandes des Transistors 146 fällt die Spannung auf der Plusseite des Kondensators 124 wegen des Spannungsabfalls an den Widerständen 126 und 132 plötzlich ab. Dieser Spannungssprung durchläuft den Kondensator 124 und die Dioden 154 und 160 und sperrt den Transistor 116, und läßt das Darlington Transistorpaar 110 leitend werden. Infolgedessen fließt Strom durch einen niederohmigen Strompfad des Abschalterregers 30 über den Widerstand 100 nach

Masse 60. Das Relais 32 zieht an und schließt seine Kontakte 32-1, so daß die Pilotbrennstoffsteuereinrichtung 18 und die Zündsteuereinrichtung 20 erregt werden und in der überwachten Brennkammer ein Zündzustand entsteht. Das entspricht dem Beginn des Pilotzündintervalles T2. Der Transistor 170 wird durch das Leiten der Transistoren 138 und 146 gesperrt, und das Signal auf der Leitung 178 läßt über den Widerstand 176 den Transistor 172 leitend werden, welcher die Steuerelektrode des Darlington Transistorpaares 114 auf Masse klemmt und damit den zweiten Erregerpfad für den Abschalterreger über das Darlington Transistorpaar 114 gesperrt hält. Der Spannungsanstieg am Verbindungspunkt des Widerstandes 100 mit der Relaisspule 32 kompensiert, den Spannungsabfall auf der Leitung 52, der dort auftritt, wenn der niederohmige Weg über das Darlington Transistorpaar 110 leitend wird, so daß sich die Bezugsspannung am Emitter des Transistors 94 nicht nennenswert ändert und die Ansteuerung der Flammenfühlschaltung durch Signale am Anschluß 200 stabilisiert wird.

Es seien nun anhand von Figur 3 die ZeitsteuerIntervalle für die Schaltung nach Figur 1 erläutert. Nach einem Heizbefehl, für den der Schalter 26 zum Einschalten des Gebläses 16 geschlossen wird, wird der Luftströmungsschalter 38 infolge des Luftstromes geschlossen und läßt Spannung zur Luftströmungsleitung 58 und zur Zündbefehlsleitung 330 gelangen, wie es bereits im Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben worden war, und der Kondensator 12 beginnt sich aufzuladen. Die Ladezeit für den Kondensator 124 bestimmt das Vorspül- oder Vorzündintervall T1, das beim Beginn des Pilotflammenzündung sin tervalls T2 endet, wo sich dann der Kondensator 124 mit einer durch die Werte seiner Kapazität und des Widerstandes 158 bestimmten Zeitkonstante entlädt und das Intervall T2+T3 bestimmt. Wenn sich der Kondensator 124 entlädt, dann nimmt die Spannung an der Basis des Transistors 116 zu. Wenn der Transistor 116 leitend wird, bringt er auch die Transistoren 310 und 362 zum Leiten. Der Tran-

sistor 362 klemmt die Basis des Darlington Transistorpaares 110 über die. Diode 364 auf Masse, und das Darlington Transistorpaar 110 wird gesperrt und beendet das (Zünd)Intervall T2+T3.
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Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Entladezeit für den Kondensator 124 (T2+T3) sich in ein Zündintervall T2 und ein Stabilisierungsintervall T3 für die Zündflamme aufteilt. Das Intervall T2 wird durch die Zeitkonstante für die Aufladung und Entladung des Kondensators 203 bestimmt. Wenn sich dieser über den Widerstand 201, die Diode 368 und die Relaisspule 36 so weit auflädt, daß die Transistoren 207 und 213 leiten, dann wird die Relaisspule 34 erregt und unterbricht die Zündung durch öffnen ihrer Kontakte 34-2 und Abschalten der Zündeinrichtung 20. Nachdem . die Zündung am Ende des Intervalls T2 aufgehört hat, bildet der Rest des Intervalls T2+T3 eine Pilotflammenstabilisierungsperiode T3, welche in der bereits beschriebenen Weise durch die Entladung des Kondensators 124 beendet wird. Bei dieser Anordnung entsteht eine stabile Pilotflamme, ehe das Hauptbrennstoffventil zur Zündung der Hauptflamme in der Brennkammer geöffnet wird. Ähnlich wird am Ende des Pilotflammenstabil is ierungsintervalls T3 ein Hauptflammenzündintervall T4 bestimmt, das von der Entladezeitkonstante des Kondensators 203 abhängt, der sich am Ende des Intervalls T3 zu entladen beginnt, welches dem Beginn des Intervalls T4 entspricht. Am Ende des Intervalls T4, wenn der Kondensator 203 sich entladen hat, die Hauptflamme brennt und stabilisiert ist, dann wird die Pilotflamme durch Abfallen des Relais 34 ausgelöscht, entsprechend dem Ende des Hauptbrennstoff Zündintervalls T4. Damit wird die Betriebs- und Funktionsweise des Systems abgewandelt und um die durch die Lade- und Entladeschaltungen des Kondensators 203 bestimmten Intervalle vermehrt, welche durch die durch die Ladung und Entladung des Kondensators 124 bestimmten Intervalle ergänzt werden.

Es sei nun die zeitliche Bestimmung der Intervalle T2 und T4 unter Steuerung durch die Aufladung und Entladung des Kondensators 203 beschrieben. Nach der Vorblasperiode T1 ist die Ladespannung des Kondensators 124 so groß, daß der Transistor 116 gesperrt wird, der seinerseits die Transistoren 251, 360 und 362 sperrt. Wenn der Transistor 362 gesperrt wird, dann wird die Klemmung der Basis des Darlington Transistorpaares 110 über die Diode 364 aufgehoben und dieses Transistorpaar beginnt zu leiten. Der durch es hindurch fließende Strom erregt das Relais 32, welches seine Kontakte 32-1 schließt und die Steuereinrichtung 18 für die Pilotbrennstoffzufuhr betätigt. Leitet das Darlington Transistorpaar 110, dann ist der Transistor 3⁷O gesperrt, und die Spannung auf der Zündbefehlsleitung" 330 wird über die Widerstände 365 und 201 zum Beginn der Aufladung der Kapazität 203 zugeführt, wodurch das Pilotflammenzündintervall T2 bestimmt wird. Wenn sich der Kondensator 203 auf einen durch die Widerstände 209 und 211 bestimmten Vorspannungswert aufgeladen hat, dann wird der auf diese Weise vorgespannte Transistor 207 leitend und bringt auch den Transistor 213 zum Leiten, welcher die Relaisspule 34 erregt. Diese Ladespannung des Kondensators 203 bestimmt das Ende des Intervalls T2 und die Erregung der Spule 34, die ihre Kontakte 34-1 schließt und ihre Kontakte 34-2 öffnet, und auf diese Weise die Zündeinrichtung 20 stromlos macht und einen anderen Stromweg herstellt, über welchen die Pilotbrennstoffsteuereinrxchtung 18 eingeschaltet bleibt. Wenn der Kondensator 124 sich zu entladen beginnt, dann bestimmt er den Ablauf des Intervalls T3, nach dessen Ende der Transistor 116 leitend wird, so daß auch die Transistoren 360 und 362 zu leiten beginnen und ein Ende der Relaisspule 36 an Masse legen. Wenn eine Flamme festgestellt ist, dann wird die Flammensignallextung 108 über den Transistor 104 auf einer positiven Gleichspannung gehalten, und es fließt ein Strom von der Flammenleitung 108 über die Relaisspule 36 und die Transistoren 360 und 362 nach Masse. Infolge des durch die Relaisspule 36 fließenden Stromes

schließt das Relais seine Kontakte 36-2, so daß Hauptbrennstoff zum Brenner gelangt, und öffnet seine Kontakte 36-1 zur Unterbrechung der anfänglichen Schaltung für die Erregung der Pilotbrennstoffzuführeinrichtung 18, die jedoch über die geschlossenen Kontakte 34-1 erregt bleibt. Wenn der Transistor 116 zu Beginn des Intervalls T4 leitend wird, dann wird das Darlington Transistorpaar 110 über den Transistor 362 gesperrt, und die RC-Schaltung mit dem Transistor 201 und dem Kondensator 203 beginnt sich zu entladen.

Die Entladeperiode für den Kondensator 203, nach der er seinen Anfangswert wieder einnimmt, wo die Vorspannung des Transistors 207 diesen wieder sperren läßt, entspricht dem Zeitintervall T4, während dessen die Hauptflammenzündung erfolgt. Am Ende des Intervalls T4 sind die Transistoren 207 und 213 gesperrt und unterbrechen die Erregung der Relaisspule 34, so daß die Pilotflamme durch Abschalten der Pilotflammensteuereinrichtung 18 zum Erlöschen gebracht wird. Die Relais 36 und 32 bleiben wegen des über den Transistor 362 führenden zweiten Erregungsstrompfades erregt.

Solange das Bestehen der Hauptbrennstofflamme durch Signale an den Anschlüssen 200 und 202 angezeigt wird, die zu einem Flammensignal auf der Leitung 108 führen, bleibt das System in Betrieb, und die Hauptbrennstoffzufuhr wird durch die Steuereinrichtung 22 über die geschlossenen Kontakte 36-2, 32-1 und die Ruhekontakte 30-2 des Alarmrelais gesteuert.

Existiert keine Hauptflamme und wird dies durch Fehlen des Hauptflammensignals an den Anschlüssen 200 und 202 festgestellt, dann sperrt das hieraus resultierende Signal auf der Leitung 108 sdbrt den Transistor 250 und unterbricht so den Stromfluß zur Relaisspule 32. Wenn die Spannung auf der Leitung 108 niedrig ist, dann fließt kein Strom mehr durch die Relaisspule 36, so daß das Relais seine Kontakte 36-1 und 36-2 öffnet und die gesamte Spannung abschaltet, so daß durch Abschalten der HauptbrennstoffSteuereinrichtung 22 die Hauptbrennstoffzufuhr unterbrochen wird. Die Zeit für das Sperren der Hauptbrennstoffzufuhr ist als In-

tervall T5 angegeben und beträgt allgemein nicht mehr als maximal 4 Sekunden nach den US-Vorschriften und maximal 1 Sekunde nach den europäischen Vorschriften. Diese Zeit wird hauptsächlich durch das RC Glied mit dem Widerstand 212 und dem Kondensator 213 bestimmt. Die durch den Widerstand 212 und den Kondensator 213 gebildete Zeitkc istantenschaltung steuert den Zeitraum T5 zur Verhinderung des Einleitens der Hauptbrennstoffabschaltung bei momentanen Flackererscheinungen der Flamme, indem die entsprechenden Schwankungen des dem Transistor 94 zugeführten Flammensignals unterdrückt werden. Bei normaler Hauptflamme überwacht das System die gebildete Flamme, bis der Betriebsbefehlschalter 26 öffnet, und damit wird der Brennerζvklus beendet.

Falls der Leitung 108 keine Flammensignalspannung zugeführt wird, wenn das Darlington Transistorpaar 110 nicht leitet, dann wird die Erregerspule des Steuerrelais 32 abgeschaltet und die Kontakte 32-1 öffnen sich, so daß die Zündung und die Brennstoffzufuhr unterbrochen werden. Auch verschwindet die Basisspannung des Transistors 172, so daß dieser aufhört zu leiten (und die Klemmung des Darlington Transistorpaares 114 aufgehoben wird) und es wird ein anderer Abschaltstrompfad gebildet, wenn das Darlington Transistorpaar 114 durch den leitenden Transistor 146 in den Leitungszustand gebracht wird. Der Abschalterreger 30 heizt sich somit weiter auf, und am Ende seiner Zeitverzögerung öffnet er seine Ruhekontakte 30-2 und schaltet das Brennersystern ab, und durch Schließen seiner Arbeitskontakte 30-1 erregt er die Alarmvorrichtung 14.

Zwischen die Basis des Darlington Transistorpaares 114 und die Luftströmungssignalleitung 58 ist eine Verriegelungsschaltung 377 geschaltet. Im normalen Betrieb steigt die Spannung auf der Zündbefehlsleitung 330, ehe der Luftströmung sleitung 58 Spannung zugeführt wird, und eine Rückstellschaltung aus einem Kondensator 379, einem Widerstand

381 und einer Diode 383 hält das Potential an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 378 auf etwa 0 Volt, wenn die Spannung eingeschaltet wird, und verhindert ein Leiten des Transistors 378 und hält die Verriegelungsschaltung 377 im Sperrzustand. Wird der Luftströmungsschalter überbrückt oder in seiner Einschaltstellung blockiert, dann steigt die Spannung auf der Luftströmungsleitung 58 vor der Zündbefehlsleitung 330, und die Verriegelungsschaltung 377 schaltet ein. Dadurch wird der Basis des Darlington Transistorpaares 114 Strom zugeführt, und das Abschaltrelais 30 heizt sich auf, bis es anspricht. Daher wird das System auch abgeschaltet, wenn der Luftströmungsschalter 38 geschlossen ist, ehe der Betriebseinsteller 26 eingeschaltet ist.

Sollte während des Vorzündzeitintervalls (vor dem Einschalten des Darlington Transistorpaares 110 in den Leitungszustand) ein zufälliges Flammensignal auftreten, dann steigt die Spannung auf der Flammensignalleitung 108 auf einen hohen Wert, und die Emitterspannung des Transistors 250 nimmt ebenfalls einen hohen Wert an. Diese hohe Emitterspannung wird über einen Widerstand 376 der Basis des Transistors 380 zugeführt, welcher die Verriegelungsschaltung 377 einschaltet, die dann eingeschaltet bleibt, auch wenn das zufällige Flammensignal wieder verschwindet. Strom von der Verriegelungsschaltung 377 schaltet das Darlington Transistorpaar 114 ein und heizt das Abschaltrelais 30 auf, bis dieses anspricht. Beim Auftreten eines zufälligen Signals zu irgendeinem Zeitpunkt während des Vorzündungsintervalls wird also das System abgeschaltet. Nach der Zündung leiten die Transistoren 170 und 172, und das hohe Flammensignal am Emitter des Transistors 250 wird dem Widerstand 376 und dem Transistor 172 nach Masse abgeleitet.

Die Ladeschaltung für den Kondensator 124 enthält einen Rückstellentladetransistor 302, dessen Kollektor-Emitter-Strecke über Dioden 400 und 402 und einen Widerstand

den Kondensator 124 überbrückt. Die Basis des Transistors 302 ist über eine Diode 303 und einen Widerstand 406 an Masse geführt. Solange die Spannung auf der Luftströmungssignalleitung 58 hoch ist, wird die Spannung am Knotenpunkt 408 über die Diode 410 hoch gehalten. Sind die Spannungen auf der Luftströmungssignalleitung auf einem niedrigen Wert, dann wird die Basisspannung des Transistors 302 über' die Diode 303 und den Widerstand 406 auf einen niedrigen Wert gezogen, und der Transistor 302 wird leitend und entlädt den Kondensator 124. Während des normalen Vorzündintervalls bleibt der Luftströmungsschalter 26 geschlossen und der Transistor 302 gesperrt. Wenn der Luftströmungsschalter öffnet, dann entlädt der Transistor 302 den Kondensator 124 und · läßt ein neues Vorspülintervall beginnen. Solange dgj: Transistor 302 leitet, wird von der Zündbefehlsleitung 330 über den Transistor 302, die Dioden 400 und 128 und die

rSSi!riSrsr^<~*^w>~"i Wider stände 404 und 130 der Basis des Darlington Transistornwohfräjjfioh I \
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f jQeänrii*-* fpaares 11JJ Strom zugeführt. Wenn die Spannung auf der Luftströmungsleitung 38 vor der Abschaltperiode nicht wieder auf einen hohen Wert zurückkehrt, dann löst das Abschaltrelais 30 aus und das System wird abgeschaltet.

Falls der Luftströmungsschalter sich während des Brennens des Hauptbrenners öffnet, sinkt die Spannung auf der Leitung 58 auf einen niedrigen Wert, und die Emitterspannung des Transistors 250 sinkt ab wie bei einer fehlenden Flamme. Das System reagiert dann wie bei fehlender Flamme und geht in den Abschaltzustand über.

Sollte die Steckkarte, auf welcher sich der Kondensator 124, die Diode 154 und der Widerstand 158 befinden, fehlen, dann schaltet das System bei einem Brennerbetriebsbefehl ab. Der Basis des Transistors 138 wird über den Widerstand 130, die Spule 36, die Diode 368 und den Transistor 362 Spannung zugeführt, so daß der Transistor 138 leitend wird und auch den Transistor 146 zum Leiten bringt. Das Darlington Transistorpaar 114 wird durch den leitenden Transistor 146 in

den Leitungszustand gebracht, während das Darlington Transistorpaar 110 im Sperrzustand gehalten wird, weil die Diode 54 nicht angeschaltet ist. Der Abschalterreger 30 öffnet am Ende seiner Verzögerungszeit die Kontakte 30-2 und schaltet das Brennersystem ab und erregt durch Schließen seiner Kontakte 30-1 die Alarmvorrichtung 14.

Der Leitung 52 wird ständig Gleichspannung zugeführt, und sollte der an die Anschlüsse 200 und 202 angeschlossene Flammenfühler das Vorhandensein einer Flamme im Brennraum anzeigen, wenn der Betriebsschalter 26 offen ist, dann läßt das Flammensignal den Transistor 104 leitend werden, der ein Signal über die Leitungen 108 und 254 und den Widerstand 390 liefert, durch welches die Spannung an der Steuerelektrode des Darlington Transistorpaares 114 ansteigt und dieses einschaltet, so daß ein Erregerstrompfad für den Abschalterreger 30 über die Widerstände 112 und 222 und das Darlington Transistorpaar 114 zur Masseleitung 60 geschlossen wird. Der Abschalterreger 30 wird auch dann an Spannung gelegt, wenn kein Brennerbetriebsbefehl vorliegt aber zufällige Flammen auftreten, und das Brennersystem wird abgeschaltet durch öffnen der Kontakte 30-2 (wodurch ein Betrieb des Brennersystems verhindert wird) und Schliessen der Kontakte 30-1 (wodurch die Alarmvorrichtung 14 betätigt wird). Die Brennersteuerelektronik reagiert dann nicht, und weder das Relais 32 noch das Relais 36 wird erregt, so daß während Zeiträumen, wo nicht geheizt werden soll, keine Spannung auf der Leitung 58 erscheint.

Die Figuren 4 bis 8 veranschaulichen die Betriebsweise der Brennersteuerschaltung beim Auftreten einiger verschiedener Fehler.

Figur 4 zeigt eine Betriebsabfolge des Brenners, bei weleher die Hauptflamme nicht gezündet wird, und es wird gezeigt, wie der Brenner den normalen AnlaufVorgang durchläuft, wobei die Pilotflamme kontrolliert wird, und dann

wird ein Erlöschen der Flamme kurz nach Einschalten der Hauptbrennstoffzufuhr gezeigt. Nach dem Erlöschen der Flamme wird die Brennstoffzufuhr innerhalb der Ansprechzeit für Flammenfehler unterbrochen, und das Gebläse arbeitet weiter, bis der Abschalter auslöst. Dadurch wird ein Nachspülintervall T7 gebildet.

Figur 5 zeigt die Betriebsabfolge bei normalem Brennerbetrieb während des Anlaufens, jedoch für den Fall, daß die Flamme während des Anbrennzyklus erlöscht. Nach Ablauf der Flammenfehleransprechzeit wird die Brennstoffzufuhr gesperrt. Das Gebläse arbeitet während des Nachspülintervalls T7 weiter.

Figur 6 zeigt eine Betriebsabfolge für den Fall, daß der Luftströmungsschalter während des Vorspülintervalls öffnet? wie das Diagramm zeigt, beginnt das Vorspülintervall, wenn der Luftströmungsschalter sich zuerst schließt, und endet, wenn der Luftströmungsschalter öffnet. Unmittelbar danach wird die Vorspülzeit auf Null zurückgestellt. Wenn der Luftströmungsschalter sich wieder schließt, beginnt die Vorspülzeit von neuem, jedoch erfordert sie ein vollständiges neues Vorspülintervall. Dann setzt sich die normale Brenneranlaufzeit fort. Immer wenn der Luftströmungsschalter während des Vorspülens offen ist, heizt sich der Abschalter auf, und wenn dies lange genug dauert, dann spricht der Abschalter an und stellt den Gebläsemotor ab.

Figur 7 zeigt eine Brennerbetriebsfolge für den Fehlerzustand, daß der Luftströmungsschalter sich während des Anbrennzyklus öffnet. Sobald dies erfolgt, wird die Brennstoffzufuhr gesperrt und der Heizer des Abschalters wird an Spannung gelegt, bis der Abschalter anspricht.

Figur 8 zeigt den Fall, daß die Pilotflamme nicht gezündet wird, und man sieht, daß die Brennstoffzufuhr und die Zündung am Ende der normalen Versuchsperiode für die Zündung

der Pilotflamme abgeschaltet werden. Das Gebläse arbeitet weiter (Nachspülintervall T7) bis der Abschalter auslöst.

Es sei nun die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Schaltung kurz zusammengefaßt. Die Flammenfühler und Abschaltschaltungen liegen ständig über die Gleichspannungsleitung 52 an Spannung, und zwar unabhängig von einem Heizbefehl oder vom Zustand des Strömungsschalters 38. Bei einem Heizbefehl und anschließendem Arbeiten des Gebläses 16, wenn der Schalter 38 offen ist und dann durch eine ausreichend starke Luftströmung geschlossen wird, werden die Transistoren 352 und 338 in den Leitungszustand getriggert und lassen Spannung an die Leitungen 58 und 330 gelangen, so daß die Zeitsteuerschaltung mit -dem Ablauf der aufeinanderfolgenden Zeitintervalle beginnt, die durch die Aufladung und Entladung des Kondensators 124 bestimmt werden. Der Kondensator 124, die Diode 154 und der Widerstand 158 sind auf einer Steckeinheit montiert und ermöglichen so einen leichten Austausch der Zeit eines oder beider Intervalle.

Ein erstes Zeitintervall (Vorzündungsintervall), wird in Abhängigkeit von den RC Werten in der Kondensatorladeschaltung gesteuert, und am Ende dieses Intervalles werden die Transistoren 138 und 146 in den Leitungszustand geschaltet. Hierbei werden beide Transistoren 138 und 146 verriegelt, und die Plusseite des Kondensators 124 wird mit dem Widerstand 122 verbunden, so daß die der Diode 160 zugeführte Spannung plötzlich abfällt. Dieser Spannungssprung sperrt den Transistor 116, und das Darlington Transistorpaar 110 wird in den Leitungszustand geschaltet, und sein Strom fließt durch den Abschalterreger 30, den Widerstand 222, das Darlington Transistorpaar 110, die Leitung 178, die Steuerrelaisspule 32 und den Widerstand 100. Damit beginnt zu Anfang des zweiten Intervalls (Zündintervalls) das Aufheizen des Abschalterregers 30, und gleichzeitig zieht das Relais 32 an und leitet die Zündung durch Einschaltung der Pilotbrennstoffsteuereinrichtung 18 und der Zündtransformatorsteuereinrichtung 20 ein. Infolge des leitenden Tran-

sistors 146 wird der Transistor 17Cj gesperrt, und die Spannung auf der Leitung 178 gelangt über den Widerstand 176 zur Basis des Klemmtransistors 172, der leitend wird und die Steuerelektrode des Darlington Transistorpaares 114 über die Diode 174 an die Masseleitung 60 klemmt, so daß das Darlington Transistorpaar 114 nicht leitend werden kann. Dieser zweite Erregerstrompfad für den Abschalterr^ger bleibt gesperrt, solange die Transistoren 138 und 146 im Leitungszustand verriegelt sind und Spannung auf der Leitung 178 liegt.

Wenn sich der Kondensator 124 entlädt, dann steigt die Basisspannung des Transistors 116. Nach einem im wesentlichen durch die Werte des Kondensators 124 und des Widerstandes 158 bestimmten Zeitintervall beginnt der Transistbif^Q1"i 6 wieder zu leiten und sperrt das Darlington Transistorpaar 110, so daß das zweite Intervall(das Zündintervall) endet, und falls der alternative Erregerstrompfad für das Steuerrelais (über den Transistor 68) nicht durchlässig geworden ist, fällt das Steuerrelais 32 ab. Wenn von der Leitung die Spannung abgetrennt wird, dann wird der Klemmtransistor 172 freigegeben, so daß die Spannung an der Steuerelektrode des Darlington Transistorpaares 114 ansteigt (der Transistor 146 wird leitend), so daß dieser Schalter 114 leitend wird und sich die Aufheizung des Abschalterregers 30 über den alternativen Erregerstrompfad fortsetzt bis zum Ende seiner Zeitverzögerung, und dann öffnen sich seine Ruhekontakte 30-2 und schalten das Brennersystem ab, und die Arbeitskontakte 30-1 schalten die Alarmvorrichtung 14 ein.

Diese Abschaltfolge wird unterbrochen durch das Auftreten von Flammensignalimpulsen an den Anschlüssen 200 und 202, welche über den Transistor 94 den Transistor 104 einschalten und nach einer zum Teil durch den Kondensator 220 bestimmten Zeitverzögerung auch den Transistor 250 einschalten. Der Emitter des Transistorschalters 250 ist mit der Relaisspule 32 verbunden, und durch Spannungszuführung zur Leitung

108 wird eine alternative Halteschaltung für die Relaisspule über die Relais 36 und 32 gebildet.

Bei einem Flammenfehler hören die Transistoren 104 und auf zu leiten und infolge der dann von der Leitung 178 verschwindenden Spannung wird die Klemmung des Steueranschlußes des Darlington Transistorpaares 114 aufgehoben, und die alternative Erregerschaltung für den Abschalter wird wegen des verriegelten Transistors 146 eingeschaltet. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform schaltet das System ab, ohne eine Zykluswiederholung bei einem Flammenfehler durchzuführen, obwohl andere Brennersteuersysteme die Zündfolge wiederholen können. Eine solche Ausführung, die mit der Erfindung benutzt werden kann, ist in der eingangs genannten Patentanmeldung dargestellt.

Figur 9 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform desjenigen Teils des Brennersteuersystems aus Figur 1, welches sich durch zusätzliche Sicherheits- und Eigenprüfungsmerkmale auszeichnet. Die mit Figur 1 übereinstimmenden Teile werden hier nicht mehr erläutert, außer daß ihre Betriebsweise durch die Schaltungsabwandlungen gemäß Figur 9 betroffen werden.

Wie vorher liegt die Netzwechselspannung an den Anschlüssen 10 und 12 ständig an der Primärwicklung 40 des Transformators 42. Die Wechselspannung wird über den Grenzschalter 24 einem Wechselspannungssteuer-Schaltungsteil zugeführt. Der Einschalter 26, typischerweise ein Thermostat, liegt in einer Stellung, so daß Spannung vom Anschluß 10 über die Abschalterkontakte 30-1 direkt an der Alarmvorrichtung 14 liegt. Dadurch kann der Alarm auch nach dem öffnen des Einschalters 26 weiterlaufen. Der Einschalter 26 liegt in Reihe mit dem Grenzschalter 24, dem Gebläsemotor 16 und Arbeitskontakte 35-1 eines Gebläserelais 35, das noch näher beschrieben wird.

Die Pilot- und HauptbrennstoffSteuereinrichtungen 18 und 22 und die Zündeinrichtung 20 werden über den Einschalter 26, den Strömungsschalter 38 und.die einpoligen Umschaltrelaiskontakte 32-1 an die Wechselspannung gelegt. Durch die Reihenschaltung des Strömungsschalters 38 mit diesen Elementen ergibt sich ein weiterer Schutz gegen Fe¹ !funktionen der Schaltung. So werden die Pilot- und Hauptbrennstoff ventile 18 und 22 und die Zündeinrichtung 20 nicht an Spannung gelegt, solange der Strömungsschalter nicht geschlossen ist, und das Relais 32 wird am Ende des Vorspülintervalles betätigt. Wenn das Relais 32 erst einmal angezogen hat, und seine Schalterkontakte 32-1 ihren Zustand ändern, dann werden das Pilot- und HauptLren^stoffventil und die_c Zündeinrichtung durch die Relais 34 und 36 gesteuert.

Der Optokoppler OC-3 überprüft den Betrieb des Strömungsschalters 38 zu Beginn des Vorspülintervalls in folgender Weise. Während des Vorspülintervalls befinden sich die Relaiskontakte 32-1 in dem in Figur 9 dargestellten Zustand, so daß der Optokopplersender OC-3T, die Isolationsdiode 316 und der Strombegrenzungswiderstand 315 in Reihe über den Kontakten des Strömungsschalters 38 liegen. Ist der Strömungsschalter 38 zu Beginn des Vorspülintervalls offen, dann wird der Empfänger des Optokopplers OC-3 beleuchtet. Wenn der Strömungsschalter 38 kurzgeschlossen oder in seiner geschlossenen Stellung blockiert ist, dann wird die Spannung am Sender OC-3T durch die geschlossenen Kontakte des Strömungsschalters 38 überbrückt, und der Optokoppler 0O-3 kann nicht einschalten. Am Ende des Vorspülintervalls wird der Optokoppler OC-3 über die Relaiskontakte 32-1 von der Schaltung abgetrennt, wenn das Relais 32 zu Beginn des Pilotintervalles erregt ist.

Der Optokoppler OC-2 liefert ein Signal, welches anzeigt, wann der Strömungsschalter 38 geschlossen ist. Der Optokopplersender OC-2T liegt in Reihe mit dem Strombegrenzungswiderstand 312 zwischen dem Strömungsschalter 38 und dem

Anschluß 12. Wenn der Strömungsschalter 38 fließt, wird dem Optokoppler OC-2T über den Widerstand 312 Spannung zugeführt, und die Optokopplerschaltung wird eingeschaltet. Die Diode 314 liegt parallel mit der Leuchtdiode des Optokopplers OC-2T, jedoch mit entgegengesetzter Polarität. Die Diode 314 verhindert einen Durchbruch der Optokopplerdiode und bildet einen Strompfad für durch den Optokoppler OC-3T fließenden Strom, wenn der Strömungsschalter 38 geschlossen ist.

Der Optokoppler OC-1 liefert ein Signal, welches anzeigt, wann der Einschalter 26 geschlossen ist und Spannung zur Leitung 308 gelangen läßt. Die Lichtquelle des Optokopplers OC-1 liegt zwischen der Leitung 308 und dem Anschluß 12 in Reihe mit einer Diode 501 und einem Strombegrenzungswiderstand 322. Ein Widerstand 324 und ein Kondensator 325 liegen parallel zur Lichtquelle OC-1T und dienen dem Schutz gegen hohe Spannungsspitzen und Leckströme für die Leuchtdiode. Gelangt Spannung zur Leitung 308, dann fließt Strom durch den Optokopplersender OC-1T und schaltet den Optokoppler OC-1 ein.

Der normalerweise spannungslose Anschluß der Abschaltrelaiskontakte 30-1 liegt über eine Diode 500 am Verbindungspunkt von OC-1T mit dem Widerstand 322. Im Abschaltfalle schließen die Kontakte 30-1 , und es fließt ein Strom durch die Diode 500, welcher die Spannung am Verbindungspunkt von OC-1T mit dem Widerstand 322 ansteigen läßt. Der Spannungsabfall über der Diode 500 ist dem Spannungsabfall über der Diode 501 angepaßt, welche in Reihe mit OC-1T liegt, so daß über diesem Optokoppler kein Spannungsabfall liegt. Wenn also eine Abschaltung auftritt, dann wird der Optokoppler OC-1 unmittelbar gesperrt. Dadurch wird die Spannung von der IR Leitung 330 abgetrennt, das Gebläserelais 35 wird stromlos gemacht und das Gebläse wird abgeschaltet. Deshalb öffnet sich der Strömungsschalter 38 und schaltet den Optokoppler OC-2 ab, so daß die AF Leitung 58 spannungslos wird.

In dem Gleichspannungs_gespeisten Teil der in Figur 9 gezeigten Steuerelektronik ist eine Diode 502 zusätzlich in Reihe mit dem Empfänger OC-3R und dem Empfänger OC-1R geschaltet. Der Verbindungspunkt des Empfängers OC-3R mit der Diode 502 liegt über eine Leitung' 503 am Verbindungspunkt des das Vorspülintervall bestimmenden Widerstandes 130 mit der Diode 136 der BrennerSteuerelektronik 300, die in Figur 2 gezeigt ist. Diese Schaltung verhindert, daß ein gefährlicher Zustand im Falle eines Fehlers auftritt, wie etwa eines Kurzschlußes des Optokopplers OC-2. Wenn dieser nämlich kurzgeschlossen ist, dann gelangt eine Spannung zur Strömungsleitung AF, ehe der Strömungsschalter 38 geschlossen ist. Der Optokoppler OC-3 ist eingeschaltet, weil der Strömungsschalter 38 nicht geschlossen ist. Damit liegL" auf der Leitung 503 eine hohe Spannung, die den Verbindungspunkt der Diode 136 mit dem zeitbestimmenden Widerstand ebenfalls hoch hält. Dadurch kann sich aber der Kondensator 124 nicht aufladen und das Vorspülintervall setzt sich endlos fort und die Brennstoffzufuhr wird nicht eingeschaltet, wenn OC-2 kurzgeschlossen ist.

Die Schaltung gemäß Figur 9 erfordert ein zusätzliches Gebläserelais 35 mit zugehöriger Steuerschaltung in der Steuerelektronik 300 nach Figur 2. Diese notwendige Zusatzschaltung ist in Figur 2 in dem gestrichelten Kasten 504 gezeigt. Ein Anschluß des Gebläserelais 35 liegt an der Luftströmungsleitung 58 (AF Leitung). Der zweite Anschluß der Spule des Gebläserelais 35 ist über eine Diode 506 an den Verbindungspunkt des Abschaltrelais 30 mit dem Widerstand 222 und außerdem über einen Widerstand 508 an Masse angeschlossen. Über dem Gebläserelais 35 liegt eine Diode 510, welche einen durch die Selbstinduktivität des Relais verursachten Rückstrom überbrückt, wenn das Gebläserelais 35 abgeschaltet wird.

Das Gebläserelais 35 arbeitet auf folgende Weise. Zu Betriebsbeginn wird der Einschalter 26 geschlossen und läßt

Spannung zur Zündbefehlsleitung 330 gelangen. Dann fließt Strom durch den Abschalterreger 30, bis der Strömungsschalter 38 schließt, wie in Figur 4 gezeigt und vorstehend beschrieben ist. Die Spule des Gebläserelais 35 ist mittels einer Diode 506 über die Versorgungsspannung an die Zündbefehlsleitung 330 und an eine niedrige Spannung am unteren Ende des Abschalterregers 30 angeschlossen. Dadurch zieht das Gebläserelais 35 an und schließt seine Kontakte 35-1, die in Reihe mit dem Gebläsemotor 16 liegen, so daß dieser anläuft. Kurz danach schließt der Strömungsschalter 38, und vom Abschalterreger 30 wird die Spannung abgetrennt. Das Gebläserelais 35 bleibt nach Abtrennen der Spannung für den Abschalter über den Widerstand 508 erregt. Dieser Widerstand ist so gewählt, daß er das Gebläserelais 35 hält, wenn dies einmal angezogen hat, daß andererseits jedoch nicht genug Strom fließt, um das Gebläserelais anziehen zu lassen.

Wenn der Strömungsschalter 38 kurzgeschlossen ist oder klemmt, schaltet der Optokoppler OC-3 nicht ein. Dadurch kann keine Spannung an die Zündbefehlsleitung 330 gelegt werden, und das Gebläserelais 35 kann nicht eingeschaltet werden. Wenn der Strömungsschalter 38 kurzgeschlossen ist, dann bleibt das Gebläserelais 35 abgeschaltet, und es gelangt keine Spannung zum Gebläsemotor 16, und das System schaltet ab.

Die Gebläserelaisschaltung überwacht auch den richtigen Betrieb der Aufheizschaltung für den Abschalter und verhindert, daß der Gebläsemotor anläuft, wenn diese Schaltung nicht funktioniert. Wenn der Gebläsemotor 16 nicht anläuft, dann verbleibt das System im Vorspülzustand, selbst wenn die den Abschalter betätigende Schaltung nicht funktioniert, und die Brennersteuerschaltung leitet keinen Zündzyklus ein.

Die Verwendung des Gebläserelais 35 in Verbindung mit dem einpoligen Umschaltkontakt 32-1 stellt den richtigen Betrieb

des Relais 32 und eine Sicherheit gegen Kontaktverschmelzen sicher. Wenn das Relais 32 im Einschaltzustand festhängt (also entgegengesetzt dem in Figur 9 gezeigten Zustand) , dann ist der Optokoppler 0C-3T nicht mehr über den Strömungsschalter 38 geschaltet und wird nicht mehr eingeschaltet, so daß keine Spannung zur Zündbefehlslei ung 330 gelangen kann. In einem solchen Fall wird das Gebläserelais 35 bei geschlossenem Einschalter 26 nicht erregt, und das System bleibt im Vorspülzustand, bis die Abschaltung erfolgt.

Vorstehend ist ein neues und verbessertes Brennersteuersystem beschrieben worden, welches Vortex^e gegenüber den bisher bekannten hat. Es versteht sich, daß Abwandlungen der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform getroffen werden können, wobei die Lehren der Erfindung benutzt werden. Daher soll die hier beschriebene Erfindung nicht auf die Offenbarung der vorgeschriebenen speziellen Schaltung beschränkt sein, sondern entsprechend den beiliegenden Ansprüchen interpretiert werden.

Leerseite

Claims

DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

MARlA-THrRlSlA-STRASSE 22 POSTFACH 86 02 60

D-aOOO MUENCHEN Θ6

20

Brennersteuerschaltung

ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EUROPfENS

TELEFON O07/4 7ού0ΟΊ

TfcLr.x naa 638

TELEGRAMM SOMBlZ

11085/Sch/Lö

25

Patentansprüche

/iJ Brennersteuerschaltung zur Verwendung bei einer Brenneranlage mit einem Betriebseinschalter, der zur Erzeugung eines Zündbefehlsignales betätigbar ist, mit einem Luftströmungsschalter, der ein Strömungssignal· liefert, welches das Vorhandensein einer ausreichenden Luftströmung im Brenner anzeigt, und mit einer Steuereinrichtung, die unter Steue- . rung durch die Brennersteuerschaltung die Brennstoffzufuhr steuert, wobei die Brennersteuerschaltung enthält eine elektronische Zeitsteuerschaltung zur Definierung (.'ines Zündzyklus mit aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, welche

die Abfolge eines Vorspülinterva||es, eines Pilotflammenzündintervalles, eines Pilotflammenstabilisierungsintervalles und eines Hauptbrennstoffzündintervalles einschließen, ein Gebläse zur Lieferung einer Luftströmung durch den Brenner während des Zündzyklus, einen Abschalter, welcher unter Steuerung eines ihm eine vorbestimmte Zeit lang zugeführten Abschaltsignals den Brennerbetrieb beendigt und die Brennstoffzufuhr zur Brenneranlage unterbricht, und eine durch den Betriebseinschalter gesteuerte Schaltung zur Aktivierung der Zeitsteuerschaltung,

gekennzeichnet durch

einen ersten Optokoppler (OC-3) der eine parallel zua Strömungsschalter (38) geschaltete Lichtquelle (OC-3T) ""enthält und an seinen Ausgangsklemmen ein Ausgangssignal liefert, wenn der Strömungsschalter (38) offen ist, einen zweiten Optokoppler (OC-2), der eine in Reihe mit dem Strömungsschalter (38) liegende Lichtquelle (OC-2T) aufweist und an seinen Ausgangsanschlüssen ein Ausgangssignal liefert, wenn der Strömungsschalter (38) geschlossen ist, durch eine von

( 322,333, 3 3 O, S-J, CO, OC-4R)

einem Zündbefehlssignal gesteuerte Einrichtung r zur anfänglichen Spannungszuführung zur Zeitsteuerschaltung V zu Beginn eines Zyklus nur dann, wenn der erste Opto-5 koppler (OC-3) ein Ausgangssignal· liefert, und eine durch

{ 30J, 303, tt<tO, Ί-fii. )

ein Zündbefehlssignal gesteuerte Einrichtung -· zur Lieferung eines Abschaltsignals an den AbschaIterVbis zum Auftreten eines Ausgangssignals des zweiten Optokopplers (OC-2), derart, daß die Zea.tsteuerschaltungVzur Verhinderung eines Weiterlaufens des Zündzyklus gesperrt wird, falls der Strömungsschalter (38) geschlossen ist, ehe das Gebläse (16) in Betrieb ist und der Abschalter (30) betätigt ist, um einen weiteren Ablauf des Zündzyklus zu unterbinden, falls innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums nach dem Laufen des 5 Gebläses kein Luftströmungssignal vorhanden ist.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dem Gebläse ein Gebläserelais (35) zur Stromzuführung zum Gebläse (16) zugeordnet ist und daß die Steuerschaltung weiterhin eine Einrichtung (506, 508) zur Erregung des Gebläserelais bei Vorhandensein eines Abschaltsignals und zum anschließenden Halten des Gebläserelais im erregten Zustand enthält.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß die anfänglich Spannung

[332,338,330,5I₁(OIOCiIi) ,
zuführende EinrichtungYenthält

einen dritten Optokoppler OC-1, dessen Lichtquelle (OC-1T) in Reihe mit dem Betriebseinschalter (26) liegt und dessen Ausgangsanschlüsse in Reihe mit den Ausgangsanschlüssen des ersten Optokopplers (OC-3) liegen, ferner eine Strom-

(3Ä33A33O;

(33A3;

versorgungsschaltungV^ welche unter Steuerung durch ein einem

( 3asis yen "Tr 333)

Steuereingang f-tR-h zugeführtes Signal Strom an einen Aus-

(330) ( <iM,304 * &***v»{k)

gangsanschlußVan die Zeitsteuerschaltung 4-3-Θ-Θ-)- liefert, und eine Einrichtung (52,0 zur Spannungszuführung durch die in Reihe geschalteten Ausgangsanschlüsse des ersten _und drit-

( "Basis v»n Ir 332) ten Optokopplers (OC-3, OC-1) zum SteueranschlußVder Strom-

{332,332,33g)
versorgungsschaltungvf so daß der Zeitsteuerschaltung bei einem Zündbefehlssignal nur dann Spannung zugeführt wird, wenn der Strömungsschaltervanfanglich offen ist.
4. Schalter nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß ein Ausgangsanschluß des dritten Optokopplers (OC-1) mit dem Steueranschluß (Basis des Transistors 33 2) der Stromversorgungsschaltung verbunden ist und ein zweiter Ausgangsanschlußvdes dritten Optokopplers mit dem Ausgangsanschluß der Stromversorgungsschaltung über eine Diode (340) verbunden ist, welche so gepolt ist, daß ein Signal dem Steueranschluß der Stromversorgungsschaltung über die Diode und den dritten Optokoppler zugeführt wird, nachdem der Strömungsschalter geschlossen ist.
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Zeitsteuerschaltung einen Kondensator (124) enthält, dessen Beladung die Länge des Vorspülintervalls bestimmt und ferner eine an den Kondensator

303, WO, i,0ln*t<<0)^

(124) angeschaltete Einrichtung(302,/Helene unter Steuerung durch das Ausgangssignal des Optokopplers eine firrir-Ladung des Kondensators (124) verhindert, bis der Strömungs schalter (38) schließt und das Ausgangssignal des Optokopplers -, e 10