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Gas-Feuerungsautomat
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Die Erfindung betrifft einen Gas-Feuerungsautomat mit einem Schaltungsanordnungen
zur Auslösung von Zündvorgängen und zur Flammenüberwachung enthaltenden Steuer.-gerät,
einer in den Gasbrenner eingebauten Zündelektrode9 welche zusammen mit einen benachbarten
Teil des Gasbrenners oder einer entsprechenden Masseelektrode eine Funkenstrecke
bildet, die zu der Sekundärwicklung eines Zündübertragers parallel geschaltet ist,
und mit einem die Funkenstrecke mit dem Steuergerät verbindenden Kabel.
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Ein bei Gas-Feuerungsautomaten der eingangs genannten Art herkömmliches
Mittel zur Flammenüberwachung ist die Einrichtung eines Stromkreises, der eine Plasma-Strecke
enthält, in der das Plasma von dem lonisierten Gas der Flamme gebildet wird. Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche tberwachungs-Aaordnung besonders
einfach und betriebssicher auszubilden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem die
Funkenstrecke und die Sekundärwicklung des Zündübertragers enthaltenden Stromkreis
ein gesteuerter Schalter angeordnet ist,der im wesentlichen für die Dauer eines
Zündvorganges schließbar ist, und diesem Schalter eine im Steuergerät angeordnete
Überwachungsschaltung parallelgeschaltet, die auf den bei brennender Flamme über
die Funkenstrecke fließenden Ionisationsstrorii anspricht. Der besondere Vorteil
der Erfindung besteht darin, daß sie es gestattet, nach abgeschlossenem Ziindvorgang
die Strecke zwischen Zündelektrode und Gasbrenner ohne nennenswerten zusätzlichen
Aufwand unmittelbar als Plasma-Strecke zu verwenden.
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Bei dem gesteuerten Schalter kann es sich um einen beliebigen elektromechanischen
oder elektronischen Schalter handeln, dem vom Steuergerät Steuersignale zugeführt
werden, welche vor Auslösen eines Zündimpulses den Schalter schließen und nach einem
oder mehreren Zündimpulsen wieder öffnen, damit geprüft werden kann, ob eine Flamme
entzündet worden Ist oder nicht. Die Anwendung solcher Schalter und die Erzeugung
der für ihre Betätigung benötigten Steuersignale erfordert jedoch noch einen gewissen
Aufwand, der ebenfalls noch dadurch vermieden werden kann, daß in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung als gesteuerter Schalter ein Überspannungsableiter
verwendet
wird, solche Überspannungsableiter stehen in unterschiedlichen Ausführungsformen
zur Verfügung, beispielsweise in Form eines Varistors oder von Gasentladungsstrecken.
Dabei können die Betriebsdaten des Überspannungsableiters ohne weiteres so gewählt
werden, daß er einerseits einen sicheren Betrieb des Flammenwächters mit den dort
auftretenden Betriebsspannungen gewährleistet, die einige hundert Volt betragen
können, und hierbei einen praktisch unendlich großen Widerstand besitzt, während
die Ansprechspannung noch so niedrig ist, daß der Überspannungsableiter einen vernachlässigbar
kleinen Widerstand annimmt, lange bevor die Zjindspannung ihren Wert erreicht hat,
bei dem der Zündfunke überschlägt Die Anwendung eines Überspannungsableiters hat
nicht nur den Vorteil, daß der gewünschte Schaltvorgang abhängig von der am Überspannungsschalter
anliegenden Spannung selbsttätig erfolgt, so daß Steuereinrichtungen für diesen
Schalter eingespart werden, sondern es besteht üucll die Möglichkeit, einen solchen
Überspannungsableiter unmittelbar zm Zündtrafo und diesen wiederum unmittelbar am
Brenner anzuordnen. Hierdurch wird es weiterhin möglich, den Zündtrafo innerhalb
eines Steckers anzuordnen, der das vom Steuergerät kommende Kabel mit der Zün(S-elektrode
verbindet . In diesem Falle entfällt auch die Übertragung des Zündstromes durch
das die Elektrode n.i t dem Steuergerät verbindende Kabel, auch wem die Übertragung
des Zündstromes keine kritischen Probleme aufwirft, weil die beiden, den Zündstrom
führenden Leitungen, für die Dauer des Zündfunkens durch den gesteuer ten Schalter
kurzgeschlossen sind und daner auf gleichem Potential liegen. Dabei versteht es
sich, daß de Schalter in der Leitung angeordnet ist, welche die
Se3-undärwicklung
des Zündübertragers mit der auf Nassepo ential liegenden Brennerdüse oder besonderen
Ilasseelektrode verbindet, so daß in jedem Fall das Auftreten hoher Spannungen im
Kabel vermieden ist.
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Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht
darin, daß die Verwendung langer Kabel zwischen Brenner und Steuergerät möglich
ist. Lange Kabel können jedoch den Ionisationsstrom so weit schwächen, daß eine
elnwandfreie Funktion der Überwachungsschaltung nicht mehr gewährleistet ist. Dem
kann jedoch dad.urch begegnet werden, daß auch Bauelemente der Uberwachungsschaltung,
insbesondere Vorverstärker und/oder Filter, unmittelbar am Zündtrafo angeordnet
werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und
der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der
Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung
finden. Es zeigen 1ig. 1 das Schaltbild der für die Erfindung wesentlichen Bestandteile
eines Gas-Feuerungsautomaten und.
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Fig. 2 die Ansicht eines Kabels zur Verbindung des Steuergerätes eines
Gas-Feuerungsautomaten mit der am Brenner angeordneten Elektrode, welches einen
den Zündübertrager enthaltenden Stecker aufweist.
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Der in Fig. 1 dargestellte Gas-Feuerungsautomat umfaßt ein Steuergerät
1, das über ein Kabel 2 mit einem Zündübertrager 3 verbunden ist, dessen Sekundärwicklung
4 über eine Steckverbindung 5 mit einer an einem Gasbrenner angeordneten Elektrode
6 elektrisch leitend verbunden ist, die der Düse 7 eines Gasbrenners oder, wenn
es sich um eine nicht leitende Keramikdüse handeln soll, einer entsprechenden Masseelektrode
dicht gegenübersteht, so daß zwisahen der Elektrode 6 und der Düse 7 eine Funkenstrecke
8 gebildet wird, die sich in dem aus der Düse 7 austretenden Gasstrom befindet.
Die Düse 7 ist über im Kabel 2 enthaltene Leitungen 9, 10 und einem iia Steuergerät
1 enthaltenen Überspannungsableiter 11 mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung
4 des Zündübertragers 3 verbunden.
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Die zum Anslösen eines Zündfunkens benötigte, elektrische Energie
wird von einem Kondensator 12 geliefert, der iiber einen Gleichrichtr 13 mit der
Sekundäwicklung 14 eines Transformators 15 verbunden ist Die @ Spannung an der Sekundärwicklung
des Transformators 15 beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 250V. Die
Kap zität des Kondensators 12 beträgt 1 µF. Anstelle des in der Zeichnung dargestellten
Einweg-Gleichrichters 1@ kann selbstverständlich auch ein Zweiwer-Gleichrichter
Verwendung finden. Der Kondensator 12 ist über die Leitung 16 des Kabels 2 mit dem
einen Ende der Primärwieklung 17 des Zündübertragers 3 verbunden, deren ander@
Ende
über die Leitung 18 huber einen Thyristor 19 mit dem anderen Anschluß des Kondensators
12 verbunden ist, so daß der Kondensator 12 über die Primärwicklung 17 des Zündübertragers
3 entladen wird, sobald der frhyristor 19 in den leitenden Zustand versetzt wird.
Hierzu kann der Steuerelektrode 20 des Thyristors 20 über eine Leitung 21 von einer
nicht näher dargestellten Steuerschaltung ein Zündsignal zugeführt werden. Durch
das Entladen des Kondensators 12 über die Primärwicklung 17 des Zündübertragers
3 wird dem Zundübertrager ein Zündimpuls mit relativ niedriger Spannung zugeführt,
der von dem Zündübertrager in einen Hochspannungsimpuls umgesetzt wird. Der an der
Sekundärwicklung 4 des Zündübertragers 3 erscheinende Hochspannungsimpuls führt
zum Durchschalten des Überspannungsableiters 11 und zur Ausbildung eines Zündfunkens
zwischen Elektrode 6 und Düse 7, der ein Zünden des aud der Düse 7 austretenden
Gases bewirken soll. Es versteht sich, daß bei Betrieb des Steuergerätes mit Gleichstrom
anstelle des Transformators 15 mit Gleichrichter 13 ein Spannungswandler zum Aufladen
des Kondensators 12 treten würde.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Zündübertrager 3 In unmittelbarer
Nähe der Elektrode ( angeordnet, so daß die an der Sekundärwicklung 4 des Zündübertragers
3 anstehende Zündspannung nicht iiber das Kabel 2 übertragen zu werden braucht.
An den mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 4 und der Brennerdüse 7 verbundenen
Leitungen 9 und 1(5 des Kabels 2 steht ntir kurzzeitig die zum Durchschalten des
Überspannungsableiters 11 benötigte Spannung an, während nach dessen Durchschalten
beide Leitungen praktisch auf Massepotential liegen. Es besteht aber auch die Möglichkeit,
die kurzzeitig am Überspannunggsableiter
11 anstehende Spannung
auf den Leitungen 9, 10 des Kabels 2 zu vermeiden, indem auch der Überspannungsableiter
11 unmittelbar zwischen der Sekundärwicklung 4 des Zündübertragers 5 und der Düse
7 angeordnet wird, wie es in Fig. 1 bei 11' strichpunktiert angedeutet ist.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Funkenstrecke 8
zwischen der Elektrode 6 und der Brennerdüse 7 zugleich zur Flammenüberwachung ausgenutzt.
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Bei brennender Fl e 22 ist der Raum zwischen Elektrode 6 und Düse
7 von einem ionisierten Gas , also von einem Plasma ausgefüllt, das eine gewisse
Leitfähigkeit und darüber hinaus eine Gleichrichterwirkung besitzt. Die von der
Sekundärwicklung 14 des Transformators 15 erzeugte Spannung wird einerseits über
die Leitung 10 des Kabels 2 und die Sekundärwicklung 4 des Zündübertragers 5 an
die Elektrode 6 und andererseits über einen Widerstand 23, eine Diode 24, einen
weiteren Widerstand 25 und die Leitung 9 des Kabels 2 an die Brennerdüse 7 angelegt.
Bei einem Stromfluß über die gleichrichtende Strecke 8 zwischen Elektrode 6 und
Düse 7 baut sich an einem zum Widerstand 25 und der Diode 24 parallel geschalteten
Kondensator 26 eine Spannung auf, die iiber eine &eitung 27 einer nicht näher
dargestellten Überwachungseinrichtung zugeführt wird. Ggf. kann das zur Flammenüberwachung
dienende Signal über einen Vorverstärker 28 geleitet werden, wenn die Länge der
Le@tungen 9, 10 eine solche Schwächung des Flammensigna@s befürchten läßt, daß eine
einwandfreie Funktion die Flammen überwachung ohne Vorverstärkung nich t mehr gewährleistet
ist. In jedem Fall ist jedoch die an der Schaltungsanordnung zur Flammenüberwachung
ans@@h@nd Spannung nicht so groß, daß der zwischen den Lei Lt ngen
9
und. 10 angeordnete Überspannungsableiter 11 durchgeschaltet wird. Dagegen wird,
wie oben beschrieben, bei Auftreten eines Zündfunkens 11 der Uberspannungsableiter
11 durchgeschaltet, so daß einerseits die Erzeugung des Zündfunkens stattfinden
kann und andererseits die zur Plammenüberwachung dienende Anordnung gegen Überspannungen
geschützt ist.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Zündübertrager 3 in unmittelbarer
Nähe der Elektrode 6 angeordnet und iiber das Kabel 2 mit dem Steuergerät 1 verbunden,
das ohne weiteres in großer Entfernung vom Brenner installiert werden kann, Dabei
kann das Kabel 2 eine ijbliche Ausbildung haben, da es keine Hochspannungsimpulse
führt.
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Der Anschluß und die Verlegung des Kabels P. bedeutet daher keinerlei
Schwierigkeiten. Daher ist es auch von untergeordneter Bedeutung, in welcher Weise
der Zündiibertrager 3 nahe der Elektrode 6 angeordnet und befestigt ist. Da ein
Ziindiibertrager relativ temperaturunempfindlich ist, bestehen auch keine besonderen
Probleme, den Zündübertrager ausreichend gegen die in fliihe des Brenners herrschende
Wärme zu schützen.
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Bei einer besonders einfachen und daher bevorzugten Ausführungsform
ist der Zündübertrager 3 in dem Stecker angeordnet, der ohnehin vorhanden sein muß,
um die elektrische Verbindung zur Elektrode 6 herzustellen. Fig. 2 veranschaulicht
eine geeignete Ausbildung eines solchen Steckers. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht
der Stecker aus einer, im wesentlichen zylindrischen Körper 31, der an seiner Stirnfläche
3e mit
einer zylindrischen Hochspannungs-Steckerbuchse 33 versehen
ist, die mit Abstand von einer Schutzhülse 74 umgeben ist. Die Ausbildung der Buchse
33 und der Schutzhülse 34 entspricht üblichen Hochspannungssteckern.
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Der zylindrische Körper 31 des Steckers weist (n seinei anderen Ende
Eine kegelförmige Verjüngung 35 auf, an die sich wiederum ein zylindrischer Abschnitt
36 auschließt, der das Kabel 2 aufnimmt. Innerhalb des zylindrischen Körpers 31
befindet sich der Zündübertrager 7, dessen Wicklungen von zueinander konzentrischen
Spulen iT,e bildet werden Dabei kann die Primärwicklung aus einer einlagigen Spule
mit 30 bis 40 Windungen bestehen, während die Sekundärwicklung 1500 bis 2000 Windungen
aufweisen kann. Dabei ist eine Wicklungsart zu wjihlen, welche die notwendige Spannungsfestigkeit
von 10 bis 15KV ergibt. Die beiden zueinander konzentrischen Spulen werden zweckmäßig
auf einem Ferritkern angeordnet. Eirt solcher Zündübertrager nimmt keinen großen
Platz in Anspruch, so daß er in einem Stecker Platz findet, dessen zySindrischer
Abschnitt 31 einen Durchmesser von etwa 30mm und eine Länge von etwa 25mm aufweist.
Dabei ist die Sekundärwicklung des Zündübertragers einerseits mit der Buchse 33
und andererseits mit einer im Kabel 3 enthaltenen Leitung 10 verbunden. Die beiden
Enden der Primarwicklung sind an im Kabel enthaltenen Leitungen 16 und 18 angeschlossen
während die vierte im Kabel 2 enthaltene Leitung 9 eine Masseleitung bildet, deren
steckerseitiges Ende 37 aus einer Bohrung im kegelförmigen Abschnitt 35 des Steckers
herausgeführt und mit einem Kabelschuh 38 versehen ist, der es ermöglicht, eine
elektrisch leitende Verbindung zu den Mei allt@ilen des Brenners und damit zu der
Brennerdüse 7 herzustellen.
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Es versteht sich, daß die im Brenner angeordnete Elektrode 6 so ausgebildet
ist, daß sie das Aufstecken des Steckers mit der Buchse 3 und der Schutzhülse 34
ermöglicht. Insofern besteht kein Unterschied zu der bekannten Anordnung von Elektroden
an Brennern, die auch bisher schon das Auf stecken des Kabels mit ähnlichen Steckern
ermöglicht haben.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Stecker auch so ausgebildet
werden kann, daß er außer dem Zündtrafo auch unmittelbar am Zündtrafo angeordnete
Bauelemente aufnimmt, wie den oben erwähnten Uberspannungsableiter 11' und/oder
den Vorverstärker 28. Wenn die Flammenüberwachung anstatt auf die Gleichrichterwirkung
der Flamme auf deren Flackerfrequenz anspricht, kann im Stecker auch ein entsprechender
Filter vorgesehen bzw. mit dem Vorverstärker kombiniert sein.
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L e e r s e i t e