DE9309427U1 - Zündvorrichtung - Google Patents

Description

·? 2, Juni 1993

Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 1161

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündvorrichtung für eine brennstoffbeheizte Wärmequelle, vorzugsweise einen Gas-Wasserheizer, mit einem Brenner, der über ein Ventil mit einer Brennstoffleitung verbunden ist und dem eine Zündelektrode mit vorgeschalteter Hochspannungsquelle und ein Glühzünder zugeordnet sind.

Zündvorrichtungen mit Zündelektrode und Glühzünder sind weit verbreitet für atmosphärische Gasbrenner von Durchlauf- und Umlaufwasserheizern sowie Kesseln und auch für Gas- und Ölgebläsebrenner.

Solche Zündvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-OS 27 10 396 und dem DE-GM 86 19 295 bekannt. Dabei werden die Elektrode und der Glühzünder gleichzeitig aktiviert. Glühzünder haben gegenüber den Hochspannungsfunkenzündern den Nachteil, daß sie eine relativ lange Zeit zum Zünden benötigen, da sie selbst erst auf helle Rotglut erwärmt werden müssen. Andererseits ist die Zündsicherheit mit Hochspannungsfunkenzündern bei kaltem Brenner herabgesetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile beider Zündungsarten zu nutzen, ohne deren Nachteile mit übernehmen zu müssen.

Die Lösung der Aufgabe liegt bei einer Zündungsvorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäß darin, daß eine Steuerung vorgesehen ist, welche nach Ablauf einer bestimmten Betriebspause der Wärmequelle den Glühzünder beim folgenden Start des Brenners betätigt oder bei Vorhandensein eines Temperaturfühlers und eines Referenztemperaturgebers nach Unterschreiten der vom Temperaturfühler gemessenen Temperatur unterhalb der vom Referenztemperaturgeber vorgegebenen Temperatur den Brenner beim folgenden Start über den Glühzünder zündet.

Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, nach langen Betriebspausen, wenn die Zündung unter erschwerten Bedingungen notwendig ist, diese mit dem Glühzünder stattfinden zu lassen. Nach Ablauf einer kurzen Betriebspause gelingt die Zündung wesentlich leichter, so daß hiermit der Vorteil der Hochspannungsfunkenzünder zum Einsatz kommt. In beiden Fällen ist es möglich, die erfolgte Zündung durch einen Feuerungsautomaten zu verifizieren.

Durch die Bevorzugung des Glühzünders bei längerer Betriebspause gelingt mit Sicherheit ein Zünden des austretenden Gas-Luft-Gemisches beim ersten Zündversuch, während für folgende Zündungen bei noch lauwarmen oder fast betriebswarmen Brennern beziehungsweise Wärmequellen die Funkenzündung eingesetzt wird.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß unterhalb eines bestimmten Temperaturniveaus des Brenners oder des von ihm beheizten Mediums die Steuerung beim nächstfolgenden Start des Brenners den Glühzünder betätigt. Auch mit dieser Maßnahme wird bei schwierigen Zündverhältnissen der Glühzünder statt des Funkenzünders eingesetzt und auf den Funkenzünder immer dann zurückgegriffen, wenn die lange Zündzeit des Glühzünders nicht unbedingt notwendig eingesetzt werden muß.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein Prinzipschaltbild eines Umlaufwasserheizers und die

Figuren 2 bis 4 Schaltungen.

Eine Wärmequelle 1 in Gestalt eines gasbeheizten Durchlaufwasserheizers oder Umlaufwasserheizers weist eine Verbrennungskammer 2 auf, die von einer Brennkammerwand 3 umgeben ist. Die Verbrennungskammer 2 weist einen atmosphärischen Gasbrenner 4 auf, dessen Mischrohr 5 von einer Gasdüse 6 gespeist ist, die mit einer mit einem Magnetventil 7 versehenen Gasleitung 8 verbunden ist. Statt eines atmosphärischen Gasbrenners 4 könnte ebensogut ein Gasgebläsebrenner oder ein Ölgebläsebrenner zur Anwendung kommen, statt

der Düse und des Mischrohres ist dann ein Gebläse und eine anderweitige Misch- beziehungsweise Vergasungsvorrichtung vorgesehen.

Auf der Oberseite 9 des Brenners 4 bilden sich Brenngemischflammen 10 aus, die in dem Verbrennungsraum 2 verbrennen. Dieser wird nach oben durch einen Wärmetauscher 11 abgeschlossen, der an eine Rücklaufleitung 12 und eine mit einer Umwälzpumpe 13 versehene Vorlaufleitung 14 für zu erwärmendes Wasser oder ein sonstiges Medium angeschlossen ist. In einem Abgasraum 15 oberhalb des Wärmetauschers 11 ist ein mit einem Ventilator 16 versehener Abgasstutzen
17 angeordnet. Bei einer Wärmequelle 1 mit Gebläsebrenner kann das Abgasgebläse 16 entfallen, es existiert dann in Form des
Frischluftgebläses. Bei einem rein atmosphärisch betriebenen
Durchlaufwasserheizer kann auch das Abgasgebläse 16 ersatzlos entfallen. Der Oberseite 9 des Brenners 4 ist eine Zündvorrichtung 18 zugeordnet, die zum einen aus einer Zündelektrode 19 mit einer
Hochspannungsquelle 20 besteht, die aus einer Netzzuleitung 21 gespeist wird. Zum anderen ist der Zündvorrichtung 18 ein Glühzünder 22 zugeordnet, der aus einer Glühwendel besteht, die über Leitungen 23 und 24 mit einer Niederspannungsspeisequelle 25 verbunden
ist, die über eine Netzzuleitung 26 gespeist ist. Die Leitungen 21 und 26 können zum selben Netz führen. Somit ist es möglich, die
Flammen 10 des Brenners 4 sowohl über den Hochspannungszünder,
also durch Funkenüberschlag zwischen der Elektrode 19 und der
Oberseite 9 des Brenners 4 zu zünden, wie auch durch ein Aufglühenlassen des Glühzünders 22.

Die Elemente der Zündvorrichtung 18, also die Zündelektrode 19 beziehungsweise der Glühzünder 22, können verschiedenen Oberflächen-

Sektoren des Brenners 4 zugeordnet sein, sie können aber auch am gleichen Ende des Brenners 4 oder am gleichen Oberflächenbereich zur Wirkung kommen.

Die Figur 1 lehrt noch, daß die beiden Leitungen 21 und 26 Ausgangsleitungen einer Steuerung 27 sind, die über eine Stell- und Versorgungsleitung 28 mit Netzenergie gespeist ist.

Weitere Einzelheiten zeigt die Figur 2: Hier ist davon ausgegangen, daß auf einer Leitung 28 ein Signal das Starten des Brenners 4 bestimmt, beispielsweise wenn ein in der Vorlaufleitung 14 befindlicher Vorlauftemperaturfühler eine Wärmeanforderung durch eine zu große Differenz von der Soll-Wert- zur Ist-Wert-Temperatur des aufzuheizenden Wassers ermittelt. Die Steuerung 27 weist ein Zeitglied 29 auf, an dem über einen Geber 30 eine bestimmte Zeit einstellbar ist, beispielsweise eine halbe Stunde. Der Steuerung 27 ist das Magnetventil 7 in der Gaszuleitung 8 über eine Leitung 31 nachgeschaltet, so daß die Steuerung 27 erkennen kann, wieviel Zeit vom letzten Schließen des Gas-Magnetventils 7 vergangen ist. Erscheint demgemäß auf der Leitung 28 ein Signal zum erneuten Starten des Brenners 4, so wird die Zeit des Stillstands der Wärmequelle beziehungsweise des Brenners 4 mit der im Zeitglied 29 eingestellten Zeit verglichen. Ist die Zeit größer als die eingestellte Zeit, so wird über die Leitung 26 der Glühzünder 22 für das nächstfolgende Starten des Brenners 4 aktiviert, indem ein in einem Ausgang 3 2 der Steuerung 2 7 liegender Umschaltkontakt 33 auf die Leitung 26 angelegt wird. Ist die Zeit kleiner als die im Zeitglied 29 voreingestellte Zeit, so wird der Umschaltkontakt so gelegt, daß die Leitung 32 mit der Leitung 21 verbunden wird,

das heißt, das nächstfolgende Zünden des Brenners 4 geschieht über den Hochspannungsfunkenzünder 19/20.

Es ist auch möglich, über die Leitung 26 nur den Hochspannungsfunkenzünder 19/20, über die Leitung 21 hingegen beide Zünder 22 und 19/20 gemeinsam parallel anzusteuern.

Ferner ist es auch möglich, vor dem Zünden des Gas-Luft-Gemisches zunächst nur den Hochspannungsfunkenzünder 19/20 anzusteuern. Sollte sich innerhalb einer Zeit, die kleiner ist als eine Sicherheitszeit, zum Beispiel 3 Sekunden, keine Flamme bilden, so wird der Zündvorgang unterbrochen und erst dann der Glühzünder 22 angesteuert. Somit wird erreicht, daß der Glühzünder 22 nur dann zum Einsatz kommt, wenn der Hochspannungsfunkenzünder 19/20 tatsächlich nicht in der Lage war, das Gemisch zu zünden.

Bei der Alternative gemäß Figur 3 ist die Steuerung 27 über eine Leitung 34 mit einem Vergleicher 35 verbunden, der über eine Leitung 36 mit einem Temperaturfühler 37 verbunden ist, der in der Vorlaufleitung 14 angeordnet ist. Über ein Stellglied 38 ist dem Vergleicher 35 ein Soll-Wert vorgebbar.

Die Funktion dieser Ausführung ist folgende:

Über den Fühler 3 7 kann die Temperatur des Wassers in der Vorlaufleitung 14, alternativ bei entsprechend anderer Anordnung in der Rücklaufleitung 12 erfaßt werden. Bei einem Raumheizgerät kann die Raumluft in ihrem Temperatur-Ist-Wert erfaßt werden. Der Vergleicher 35 erfaßt die Höhe der vom Fühler 37 gefühlten Temperatur in

Relation zu einem Soll-Wert, beispielsweise 30°. Liegt der Temperatur-Ist-Wert unter diesem eingestellten Soll-Wert, so wird bei einem erneuten Start der Brenner 4 der Umschaltkontakt 33 so geschaltet, daß die Leitung 32 mit der Leitung 26 verbunden wird, das heißt, daß der Glühzünder 22 den Brenner 4 zündet. Liegt die vom Temperaturfühler 37 gefühlte Temperatur ausreichend hoch, also über dem eingestellten Soll-Wert, so wird der Kontakt 33 so geschaltet, daß die Leitung 32 mit der Leitung 21 verbunden wird, das heißt, beim nächsten Start des Brenners 4 wird mit dem Hochspannungszünder 19/20 die Zündung des Brenners 4 vorgenommen.

Die Figur 4 zeigt einen Stromlaufplan zur Verwirklichung der Funktion nach Figur 2 beziehungsweise Figur 3:

Die Schaltung gemäß Figur 4 weist eine Netzspannungs-Speisebuchse 50 auf, von der eine Leitung 51 zu einem Arbeitskontakt 52 des bereits erwähnten Vorlauftemperaturreglers führt. Dieser Kontakt 52 ist dann geschlossen oder wird dann geschlossen, wenn der Brenner 4 in Betrieb gehen soll (Regeleinschaltung). Hinter dem Kontakt 52 führt die bereits erwähnte Leitung 28 zu einer Leitungsverzwexgung 53, an der die Leitungen 54, 55, 56 und 57 angeschlossen sind.

Die Leitung 54 führt über einen Kontakt 5 8 der Steuerung 27 weiter über eine Spule 59 eines Umschaltrelais 60 auf eine Verzweigung 61, welche ihrerseits über eine Leitung 62 mit dem Nulleiter des Netzes verbunden ist.

Die Leitung 55 führt auf die Wurzel des Umschaltkontaktes 33 vom Umschaltrelais 60. Dessen Ruhekontakt ist über eine Leitung 63 mit

einer Leitungsverzweigung 64 verbunden. Von dort sind über die Leitungen 65 und 66 die Spulen 67 und 68 eines ersten Zeitrelais 69 und eines zweiten Zeitrelais 70 angeschlossen. Die Zeit, nach der das Zeitrelais 69 schaltet, beträgt ca. 40 Sekunden, die Zeit, nach der das Zeitrelais 70 schaltet, ist größer und beträgt ca. 60 Sekunden nach Beginn des Stromflusses durch die Spule 68. Die Leitungen 65 und 66 verbinden sich wieder in der Verzweigung 61.

Der Arbeitskontakt des Umschaltkontaktes 33 vom Umschaltrelais 60 führt über eine Leitung 71 auf eine Verzweigung 73 und von dort über eine Leitung 74 auf einen Feuerungsautomaten 75. Dieser weist einen Ausgang 7 6 auf, durch den bei einer Wärmeanforderung des Magnetventils 7 über eine Leitung 77 an Spannung gelegt wird und dieses über die Gaszuleitung 8 den Gasbrenner 4 mit Gas versorgt.

Die Leitung 65 ist über einen zeitabhängigen Arbeitskontakt 72 des ersten Zeitrelais 69 an die Verzweigung 73 angeschlossen.

Die Leitung 57 führt über den Glühzünder 22 auf einen TRIAC 78, der über eine Elektronik 86 angesteuert wird, weiter auf den Ruhekontakt eines zeitabhängigen Umschaltkontaktes 79 vom zweiten Zeitrelais 70. Dessen Wurzel ist über eine Leitung 80 mit der Verzweigung 61 verbunden.

Ein weiterer Ausgang 81 des Feuerungsautomaten 75 führt über eine Leitung 82 auf den Eingang der Primärseite der Hochspannungsquelle 20, an der auf der Sekundärseite die Zündelektrode 19 angeschlossen ist. Über den Ausgang der Primärseite führt die Leitung 82 weiter auf die Verzweigung 83. Von dort führt eine Leitung 84 auf

den Arbeitskontakt des Zeitabhängigen Umschaltkontaktes 79 vom zweiten Zeitrelais 70, dessen Wurzel, wie bereits erwähnt, über die Leitung 80 an die Verzweigung 61 angeschlossen ist. Eine zweite Leitung 85 führt von der Verzweigung 83 über einen Arbeitskontakt 86 des Umschaltrelais 60 ebenfalls auf die Verzweigung

Die Funktion der Schaltung nach Figur 4 ist ausgehend vom stromlosen Zustand folgende:

Durch einen in der Vorlaufleitung 14 befindlichen Vorlauftemperaturfühler 3 7 kommt es, bedingt durch eine zu große Differenz zwischen Soll-Wert- und Ist-Wert-Temperatur des zu erwärmenden Wassers, zu einer Wärmeanforderung, das heißt, der Arbeitskontakt des Vorlauftemperaturfühlers 37 wird geschlossen und an der Verzweigung 53 liegt Spannung an.

Die Steuerung 27 stellt in der vorher beschriebenen Weise fest, wieviel Zeit nach der letzten Betriebsphase des Brenners 4 vergangen ist beziehungsweise wie hoch die Temperatur des Kessels noch ist.

Zunächst soll davon ausgegangen werden, daß seit der letzten Betriebsphase des Kessels eine Zeit zum Beispiel > 30 Minuten vergangen ist beziehungsweise die Kesseltemperatur auf ein Temperaturniveau zum Beispiel < 30 °C abgesunken ist, so daß die Steuerung 27 deren Arbeitskontakt 58 und damit auch das Umschaltrelais 60 nicht betätigt. In diesem Fall bleibt der Umschaltkontakt 33 des Umschaltrelais 60 in seiner Ruhestellung und die beiden Spulen

67 und 68 der Zeitrelais 69 und 70 werden bei der Regeleinschaltung vom Strom durchflossen.

Die Elektronik 86 erhält von der Steuerung 27 das Signal der Freigabe für die Ansteuerung des TRIACS 78, so daß über den ruhenden Kontakt des zeitabhängigen Umschaltkontaktes 7 9 vom Zeitrelais 70 der Stromkreis für den Glühzünder 22 geschlossen wird und dieser vorglüht. Nach der an Zeitrelais 69 eingestellten Zeit (zum Beispiel 40 Sekunden) wird dessen Arbeitskontakt 72 geschlossen und der Feuerungsautomat 75 erhält das Signal der Regeleinschaltung. Das Magnetventil 7 wird über den Ausgang 7 6 des Feuerungsautomaten 75 an Spannung gelegt und geöffnet, wodurch Gas durch die Gasleitung 8 zum Gasbrenner 4 strömt. Das dort austretende Gas entzündet sich am nun heißen Glühzünder 22. Der Brenner 4 bleibt dann im Rahmen der Funktion des Feuerungsautomaten 75 bis zur nächsten Regelausschaltung in Betrieb.

Nach einer an Zeitrelais 70 eingestellten Zeit (zum Beispiel 60 Sekunden) schaltet dessen Umschaltkontakt 7 9 vom Ruhe- auf den Arbeitskontakt um; die Vorglühzeit ist damit beendet.

Kommt es während des Betriebs zu einem Flammenausfall, so legt der Feuerungsautomat 75 eine Spannung an seinen Ausgang 81, so daß über die Leitung 82 Spannung an der Primärseite der Hochspannungsquelle 20 liegt. Da der Arbeitskontakt des zeitabhängigen Umschaltkontaktes 79 vom Zeitrelais 70 während des Betriebs geschlossen ist, kommt es über die Verzweigung 83 und die Leitung 84 weiter über die Leitung 80 und die Verzweigung 61 und von dort

über die Leitung 62, die mit dem Nulleiter des Netzes verbunden ist, zu einem Stromfluß.

Die auf der Sekundärseite der Hochspannungsquelle 20 angeschlossene Zündelektrode 19 beginnt mit dem Wiederzündversuch. Erkennt der Feuerungsautomat 75 innerhalb der Sicherheitszeit keine Flamme, erfolgt eine Störabschaltung.

Ist nach der Betriebsphase des Kessels erst eine kurze Zeit vergangen, zum Beispiel < 30 Minuten beziehungsweise das Temperaturniveau des Kessels nicht unter zum Beispiel 30 °C abgesunken, und es kommt zu einer erneuten Wärmeanforderung, betätigt die Steuerung 27 deren Arbeitskontakt 58. Damit fließt ein Strom durch die Spule 59 des Umschaltrelais 60 über die Leitung 54, die Verzweigung 61 und die Leitung 62, die mit dem Nulleiter des Netzes verbunden ist.

Das Umschaltrelais 60 betätigt seinen Umschaltkontakt 33, so daß dieser vom Ruhe- auf den Arbeitskontakt wechselt. Dadurch gelangt das Signal der Wärmeanforderung direkt, also ohne Zeitverzögerung, zum Feuerungsautomaten 75. Das Magnetventil 7 wird geöffnet und Gas strömt durch die Gasleitung 8 zum Gasbrenner 4.

Gleichzeitig legt der Feuerungsautomat 7 5 eine Spannung an seinen Ausgang 81, so daß über die Leitung 82 Spannung an der Primärseite der Hochspannungsquelle 20 anliegt. Da der Arbeitskontakt 86 des Umschaltrelais 60 geschlossen ist, kommt es über die Verzweigung 83, die Leitung 85, die Verzweigung 61 und von dort über die Leitung 62, die mit dem Nulleiter des Netzes verbunden ist, zu einem

Stromfluß. Die auf der Sekundärseite der Hochspannungsquelle 20 angeschlossene Zündelektrode 19 zündet das am Gasbrenner 4 ausströmende Gas. Der Brenner 4 bleibt dann im Rahmen der Funktion des Feuerungsautomaten 7 5 bis zur nächsten Regelabschaltung in Betrieb.

Claims (1)

1. 2 2, Jwni 1993

   Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 1161

   ANSPRUCH

   Zündvorrichtung für eine brennstoffbeheizte Wärmequelle, vorzugsweise einen Gas-Wasserheizer, mit einem Brenner, der über ein Ventil mit einer Brennstoffleitung verbunden ist und dem eine Zündelektrode mit vorgeschalteter Hochspannungsquelle und ein Glühzünder zugeordnet sind, da durch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (27) vorgesehen ist, welche nach Ablauf einer bestimmten Betriebspause der Wärmequelle den Glühzünder (22) beim folgenden Start des Brenners (4) betätigt oder bei Vorhandensein eines Temperaturfühlers (37) und eines Referenztemperaturgebers (38) nach Unterschreiten der vom Temperaturfühler (37) gemessenen Temperatur unterhalb der vom Referenztemperaturgeber (38) vorgegebenen Temperatur den Brenner (4) beim folgenden Start über den Glühzünder (22) zündet.