EP0108032A2 - Control device for a fuel-heated heat source - Google Patents
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- EP0108032A2 EP0108032A2 EP83710071A EP83710071A EP0108032A2 EP 0108032 A2 EP0108032 A2 EP 0108032A2 EP 83710071 A EP83710071 A EP 83710071A EP 83710071 A EP83710071 A EP 83710071A EP 0108032 A2 EP0108032 A2 EP 0108032A2
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Definitions
- the present invention relates to a control device for a fuel-heated heat source according to the preamble of the main claim.
- a tension spring 27 acts on the membrane, which acts in the same direction as the compression spring 26.
- the actuating rod is assigned the normally open contact 17 and a further normally open contact 28, which lies in the course of a power supply line 29, which is preceded by a further normally open contact 30, which is combined with the normally open contact 16 and forms a main switch.
- a pressure port 52 of the diaphragm pump is connected to a pneumatic control box 53 which has a membrane 54 inside, the control rod 55 of which is connected to the one valve body 56 of the valve 5.
- the actuating rod 55 passes through the valve body 5 and is connected on its end facing away from the membrane to the armature 11 of the thermoelectric ignition fuse and is under the restoring force of a compression spring 57 which tends to close the valve body 56.
- the solenoid valve 45 is also connected, which controls an outlet opening from the control box into the atmosphere with its valve body 58, which in the idle state due to the action of a spring, not shown, away from the valve seat 59 in opening sense of the control box is pressed.
- thermoelectric ignition fuse in which manual application of the thermoelectric ignition fuse is omitted, is also shown in the second exemplary embodiment according to
- thermoelectric fuse is under the action of a spring, not shown, which has the tendency to the thermoelectric fuse in the
- the normally closed contact 124 is connected on the side facing away from line 125 via a further line 140 to a timing element 141, the output of which is connected to a branch point 142.
- the branch point 142 is connected to point 132 by means of a line 143, into which a resistor 144 is inserted.
- point 142 is connected to a further branching point 147 by a line 145 into which a resistor 146 is looped.
- a capacitor 148 is connected to branch point 147 and a Z diode 149 is connected to the second.
- the capacitor 148 is connected on its side facing away from the branch point 147 to another branch point 150, from which a line 151 goes to the other pole of the current source 152.
- a shutdown of the heat source 101 is brought about by de-energizing the motor of the pump 110, the insufficient water flow causes the low water alarm to respond, the low water safety valve 112 to close and the contact 114 to open.
- the circuit for the current source 152 is interrupted, but also the gas path.
- the main and pilot burner extinguish immediately, a cooling phase begins for the thermocouple 120, while the armature 122 of the thermoelectric fuse is still activated, but the contact 124 is open.
- a restart of the pump 110 would have no effect since the circuit for the current source is impossible through the contact 124 which is still open. Only when the thermoelectric ignition fuse drops does the contact 124 close and makes it possible to restart the heat source 101.
- a heat source 201 has a heat exchanger 202 that flows from a main burner 203 via a gas line 204 is fed from a gas network 205.
- a liquid fuel could also be considered as fuel.
- Water from a water network 206 is supplied to the heat exchanger 202 with the interposition of a Venturi nozzle 207 via a return line 208 and, in the heated state, is taken from a supply line 209 which has a nozzle 210.
- the continuous gas water heater shown in the exemplary embodiment for preparing hot service water for sanitary purposes it could just as well be a circulating water heater or boiler, then the outlet of the nozzle would have to be connected to the water line 206 by switching on a pump and one or more radiators.
- An ignition gas line 249 which is provided with a check valve 248 and leads to the pilot burner 232, branches off from the gas line 204 behind the valve 242.
- the tap valve To switch off the heat source that is in proper operation, only the tap valve has to be closed, whereupon the valve 219 via the water switch 211 closes and the gas supply to the main burner 203 is cut off.
- the main burner goes out, the pilot burner 232 also goes out.
- the pilot burner 261 is still burning, but can no longer heat the thermocouple 238.
- the armature 239 is torn from the electromagnet 233 ' by the springs 243 and 247 after the thermoelectric ignition fuse has cooled down, so that the valves 242 and 245 close. This also interrupts the gas supply to the second pilot burner 261.
- a water switch 322 provided with a membrane 321
- the membrane is assigned a membrane plate and two actuating rods 323 and 324, of which the actuating rod 323 is connected to a valve body 325 of the valve 304, which is pressed against the restoring force of a compression spring 326 against the seat of the valve 304.
- a pressure spring 327 acts on the membrane, which acts in the same direction as the pressure spring 326.
- the actuating rod is assigned a normally open contact 317, which lies in the course of a power supply line 329, which is preceded by a further normally open contact 338, which is combined with the normally open contact 316 and forms a main switch.
- a pressure port 352 of the diaphragm pump is connected to a pneumatic control box 353, which has a membrane 354 inside, the control rod 355 of which is connected to the one valve body 356 of a valve 328.
- the actuating rod 355 passes through the valve body 356 and, on its end facing away from the membrane, is placed against a further actuating rod 360, which is connected to the armature 311 of the thermoelectric ignition fuse, and is under the restoring force of a compression spring which tends to actuate the valve body 305 and 356 close and put the poles together.
- Both the valve body 361 of the valve 305 and the valve body 356 of the valve 328 are both under the action of a return spring 362 and 363, which both strive to the associated valve body to press into the seats.
- a return spring 362 and 363 which both strive to the associated valve body to press into the seats.
- Ignition gas line 367 Another branches off downstream of the valves 304/325 and 305/361 from the main gas line to the main burner 303 Ignition gas line 367, which is provided with a check valve 368, which opens into the ignition gas line 318 downstream of the valve 328/356.
- the control device according to FIG. 4 just described has the following function:
- the main switch consisting of the work contacts 316 and 330, is first closed, which initially has no effect. If the nozzle valve 309 is turned on, water begins to flow in the water line 308, a negative pressure develops at the Venturi nozzle 307, which is communicated to the switching chamber 322 via the lines 319 and 320. Due to the pressure difference, the membrane moves upward against the restoring force of the spring 326, as a result of which the valve body 325 of the valve 304 lifts off its seat and secondly the contact 317 is closed.
- the device can be designed in such a way that the contact 317 closes earlier than the valve body 325 lifts off its seat.
- the ignition transformer now continuously generates sparks at the electrodes 343, which are initially ineffective since the gas valves 305 and 356 are closed.
- the energized coil 345 of the solenoid valve closes the seat 359 with its valve body 358, so that the control box 353 is sealed from the atmosphere.
- the valve 305/361 closes and the heat source is finally out of operation.
- the heat source can also be switched off by actuating the main switch 316/330, in this case the circuit of the thermoelectric ignition fuse is disconnected, the valve 305/361 closes suddenly and causes all three burners to go out.
- the valve 411 also has a return spring 426 which ensures that the valve is closed in the rest position.
- An equivalent return spring 427 also has the control valve 414, which has a minimum passage position and a maximum passage position and a continuous intermediate position between the two is able to take.
- An output line 431 of the operational amplifier 430 leads to a solenoid 432 of the control valve 4I4, the other side of which is connected to a line 433 which leads to a pole of a voltage source 434.
- the other pole 435 of the operating voltage source is connected via a line 436 to an operating voltage connection of the operational amplifier, likewise the pole 434 of the voltage source is connected via a line 437 to the other supply voltage connection of the operational amplifier.
- the fuel-heated heat source 401 according to FIG. 5 has the following function:
- thermovoltage At a low value, which on the one hand protects the thermocouple against excessive heating and thus against rapid destruction, and on the other hand guarantees a fast fall-off time.
- the thermal voltage decreases continuously. This does indeed require an increase in the manipulated variable of the control circuit, namely an opening of the control valve 414, but this has no effect since the pilot burner 415 has gone out. If the holding limit voltage for the electromagnet 419 is undershot, the return spring 424 tears off the armature 420 from the electromagnet, so that the control valve 422 is closed. This closes the entire fuel path.
- thermocouple 416 was heated, the longer this process takes. For protection against unburned fuel flowing out of the main and pilot burner, it is essential that this time is kept to a minimum. This can be achieved with the regulation of the thermal voltage according to the invention.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine brennstoffbeheizte Wärmequelle gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The present invention relates to a control device for a fuel-heated heat source according to the preamble of the main claim.
Es ist bekannt, den Steuervorgang für eine brennstoffbeheizte Wärmequelle, beispielsweise einen Durchlauferhitzer, zur Bereitung warmen Gebrauchswassers vollautomatisch mit dem öffnen des Zapfventils ablaufen zu lassen.It is known to allow the control process for a fuel-heated heat source, for example a water heater, to prepare hot process water to run fully automatically when the nozzle is opened.
Hierzu wird zunächst ein dem Hauptbrenner zugeordneter Zündbrenner an die Gaszufuhr angeschlossen und gezündet. Der Zündbrenner beheizt einen Ausdehnungsfühler, der seinerseits mit einem Stellglied die Gaszufuhr zu einem weiteren Zündbrenner beziehungsweise zum Hauptbrenner beherrscht.For this purpose, a pilot burner assigned to the main burner is first connected to the gas supply and ignited. The pilot burner heats an expansion sensor, which in turn controls the gas supply to another pilot burner or to the main burner with an actuator.
Der Funktionsablauf bedingt, daß solche Ausdehnungsfühler sehr schnell reagieren müssen, infolge der unvermeidlichen Betriebsschwankungen bleiben sie somit dauernd in Bewegung und stellen ein sehr kritisches Bauteil dar, da aus den fortlaufenden Bewegungen Undichtigkeiten resultieren können.The operational sequence requires that such expansion sensors have to react very quickly as a result of the inevitable Operating fluctuations keep them constantly in motion and represent a very critical component, since the continuous movements can result in leaks.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für eine brennstoffbeheizte Wärmequelle zu schaffen, die ohne Ausdehnungsfühler auskommt und mit der ein vollautomatisches Zünden und Inbetriebsetzen der Wärmequelle unter Entfallen eines manuellen Anlegens der thermoelektrischen Zündsicherung möglich ist.The present invention has for its object to provide a control device for a fuel-heated heat source that does not require an expansion sensor and with which a fully automatic ignition and start-up of the heat source is possible with no manual application of the thermoelectric ignition fuse.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen ersten.Anspruchs.This problem is solved with the characteristic features of the independent first claim.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren unabhängigen Ansprüche und der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren eins bis fünf der Zeichnung näher erläutert.Further refinements and particularly advantageous developments of the invention are the subject of the further independent claims and the subclaims or emerge from the following description which explains an exemplary embodiment of the invention with reference to FIGS. 1 to 5 of the drawing.
Die Figur eins zeigt eine Prinzipdarstellung der Schaltung einer brennstoffbeheizten Wärmequelle, und zwar in ihrer Form als Durchlauferhitzer. Es könnte sich aber genausogut um einen Umlaufwasserheizer beziehungsweise Kessel handeln. Hierzu wäre das Zapfventil unter Einschaltung einer Pumpe in den Wasserkreislauf mit der Kaltwasserspeiseleitung zu verbinden, ferner wären Heizkörper in den Kreis einzuschleifen.Figure one shows a schematic diagram of the circuit of a fuel-heated heat source, in its form as a water heater. But it could just as well be a circulating water heater or Kes act sel. For this purpose, the nozzle should be connected to the cold water supply line by switching on a pump in the water circuit, and radiators should also be looped into the circuit.
Die brennstoffbeheizte Wärmequelle 1 weist einen Wärmetauscher 2 auf, der von einem Gashauptbrenner 3 beheizt ist, der unter Zwischenschaltung zweier Ventile 4 und 5 aus einer Gasspeiseleitung gespeist wird. Der Wärmetauscher ist über eine mit einer Venturidüse 7 versehene Leitung 8 an ein speisendes Kaltwassernetz angeschlossen, vom Wärmetauscher geht eine mit einem Zapfventil 9 versehene Vorlaufleitung 10 ab.The fuel-heated
Das Ventil 5 ist ein Ventil mit einer thermoelektrischen Zündsicherung, die einen Anker 11 und einen mit einer Wicklung 12 versehenen Elektromagneten 13 aufweist. Die Wicklung 12 ist Teil eines Stromkreises 14, in den ein Thermoelement 15 und zwei Arbeitskontakte 16 und 17 eingeschleift sind. Die beiden Kontakte 16 und 17 liegen zusammen mit der Wicklung in Serie mit dem Thermoelement. Zwischen den Ventilen 4 und 5 zweigt von der Gasspeiseleitung 6 eine Zündgasleitung 18 ab, die zu einem Zündbrenner 19 führt, der einmal dem Thermoelement 15 und zum zweiten dem Hauptbrenner 3 zugeordnet ist.The valve 5 is a valve with a thermoelectric ignition fuse, which has an armature 11 and an
Von der Venturidüse 7 führen zwei Leitungen 19 und 20 zu einer mit einer Membran 21 versehenen Schalterkammer 22, der Membran sind ein Membranteller und zwei Stellstangen 23 und 24 zugeordnet, wovon die Stellstange 23 mit einem Ventilkörper 25 des Ventils 4 verbunden ist, der gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder 26 gegen den Sitz des Ventils 4 gedrückt ist. Die Membran ist von einer Zugfeder 27 beaufschlagt, die in gleicher Richtung wie die Druckfeder 26 wirkt. Der Stellstange ist der Arbeitskontakt 17-sowie ein weiterer Arbeitskontakt 28 zugeordnet, der im Zuge einer Netzzuleitung 29 liegt, dem ein weiterer Arbeitskontakt 30 vorgeschaltet ist, der mit dem Arbeitskontakt 16 zusammengefaßt ist und einen Hauptschalter bildet.Two
Die Netzzuleitung 29 führt zu einer Verzweigung 31, von der eine Zuleitung 32 abzweigt, die zu einer Spule 33 eines Anzugsverzögerungsrelais führt. Von der Spule führte eine Leitung 34 zu einem Verzweigungspunkt 35. Ein Ruhekontakt 36 des Verzögerungsrelais 33 ist in eine Leitung 37 eingeschleift, die zu einer Verzweigung 38 führt. An die Leitung 38 ist über eine Leitung 39 ein Zündtransformator 40 angeschlossen, dessen Sekundärleitungen 41 und 42 zu Zündelektroden 43 führen, die dem Zündbrenner 19 zugeordnet sind. Vom Verzweigungspunkt 38 zweigt eine Leitung 44 ab, in die eine Spule 45 eines Elektromagnetventils eingeschleift ist. Die Leitungen 44 und 39 vereinigen sich bei 46, von dieser Verzweigungsstelle geht die zweite Netzzuleitung 47 ab.The
Von der Verzweigungsstelle 38 geht eine Zuleitung 48 zu einem Antriebsmotor einer Luftmembranpumpe 49 ab, deren Rückleitung 50 zu der Verzweigungsstelle 35 geführt ist, die über eine Leitung 51 mit der zweiten Netzzuleitung 47 verbunden ist.A
Ein Druckstutzen 52 der Membranpumpe ist mit einer pneumatischen Stelldose 53 verbunden, die im Inneren eine Membrane 54 aufweist, deren Stellstange 55 mit dem einen Ventilkörper 56 des Ventils 5 verbunden ist. Die Stellstange 55 geht durch den Ventilkörper 5 hindurch und ist auf ihrem der Membran abgewandten Ende mit dem Anker 11 der thermoelektrischen Zündsicherung verbunden und steht unter der Rückstellkraft einer Druckfeder 57, die das Bestreben hat, die Ventilkörper 56 zu schließen. An die gleichen Membrankammern, an die der Druckstutzen 52 angeschlossen ist, ist auch das Magnetventil 45 angeschlossen, das eine Auslaßöffnung aus der Stelldose in die Atmosphäre mit seinem Ventilkörper 58 beherrscht, der im Ruhezustand aufgrund der Wirkung einer nicht dargestellten Feder vom Ventilsitz 59 weg im öffnenden Sinne der Stelldose gedrückt ist.A
Die eben beschriebene Wärmequelle beziehungsweise deren Steuervorrichtung weist folgende Funktion auf:
- Es wird von dem in der Figur eins dargestellten Ruhezustand ausgegangen, beide Brenner sind erloschen, die Wärmequelle ist stromlos. Zum Inbetriebsetzen wird zunächst der Hauptschalter, bestehend aus den
Arbeitskontakten 16 und 30, geschlossen, was zunächst noch ohne Wirkung bleibt. Wird das Zapfventil 9 aufgedreht, beginnt in derWasserleitung 8 Wasser zu fließen, an derVenturidüse 7.entsteht ein Unterdruck, der über dieLeitungen 19 und 20 derSchalterkammer 22 mitgeteilt wird. Aufgrund der Druckdifferenz bewegt sich die Membran gegen die Rückstellkraft derFedern 26 und 27 nach oben, wodurch zum ersten derVentilkörper 25 desVentils 4 von seinem Sitz abhebt und zweitens dieKontakte 17 und 28 geschlossen werden. Die Vorrichtung kann hierbei so ausgebildet sein, daß dieKontakte 17 und 28 früher schließen, als derVentilkörper 25 von seinem Sitz abhebt. Das bedeutet, daß derStromkreis 14 für die thermoelektrische Zündsicherung geschlossen und daß die Netzspannung anSpule 33 des Anzugsverzögerungsrelais ansteht, das seinen Kontakt 36 verzögert öffnet. Damit steht Betriebsspannung sowohl an dem Motor derMembranpumpe 49 an als auch am Zündtransformator wie schließlich auch an derSpule 45 des Magnetventils. Der Zündtransformator erzeugt nunmehr laufend Funken an denElektroden 43, die zunächst noch ohne Wirkung sind, da das Gasventil 5/56 geschlossen ist. Die unter Stromstehende Spule 45 des Magnetventils verschließt mit ihremVentilkörper 58 denSitz 59, so daß dieStelldose 53 gegenüber der Atmosphäre abgedichtet wird. Die anlaufende Membranpumpe erzeugt einen Druck, der dieMembran 54 entgegen der Rückstellwirkung derFeder 57 nach links bewegt, womit derVentilkörper 56 des Ventils 5 von seinem Sitz abgehoben wird. Da das Ventil bereits geöffnet ist, steht Gas sowohl am Zündbrenner wie auch am Hauptbrenner. Dieses austretende Gas wird von den Zündfunken derElektrode 43 gezündet, der Brenner brennt und beheizt mit seinen Abgasen den Wärmetauscher 2. Das durchfließende Wasser wird aufgeheizt und steht als warmes Zapfwasser zur Verfügung. Dieses Inbetriebsetzen der Wärmequelle geht relativ schnell, und zwar innerhalb von einigen Sekunden.
- It is assumed that the idle state shown in Figure 1, both burners are extinguished, the heat source is de-energized. For commissioning, the main switch, consisting of the
work contacts 16 and 30, is first closed, which initially has no effect. If the nozzle 9 is turned on, water begins to flow in thewater line 8, at the Venturinozzle 7 . creates a negative pressure, which is communicated to theswitch chamber 22 via the 19 and 20. Due to the pressure difference, the diaphragm moves upward against the restoring force of thelines 26 and 27, as a result of which thesprings valve body 25 of thevalve 4 lifts off its seat and secondly the 17 and 28 are closed. The device can be designed so that thecontacts 17 and 28 close earlier than thecontacts valve body 25 lifts from its seat. This means that thecircuit 14 for the thermoelectric ignition fuse is closed and that the mains voltage is present atcoil 33 of the pull-in delay relay, which opens its contact 36 with a delay. Operating voltage is thus present both on the motor of thediaphragm pump 49 and on the ignition transformer and finally also on thecoil 45 of the solenoid valve. The ignition transformer now generates continuous sparks on theelectrodes 43, which are initially still ineffective since the gas valve 5/56 is closed. Theenergized coil 45 of the solenoid valve closes theseat 59 with itsvalve body 58, so that thecontrol box 53 is sealed from the atmosphere. The starting diaphragm pump generates a pressure which moves thediaphragm 54 to the left against the restoring action of thespring 57, whereby thevalve body 56 of the valve 5 is lifted from its seat. Since the valve is already open, there is gas on both the pilot burner and the main burner. This escaping gas is ignited by the ignition sparks of theelectrode 43, the burner burns and heats the heat exchanger 2 with its exhaust gases. The water flowing through is heated up and is available as warm tap water. This start-up of the heat source is relatively quick, within a few seconds.
Der Brenner beheizt das Thermoelement, in dem Stromkreis 14 baut sich ein Thermostrom auf, der die Wicklung 12 des Elektromagneten 13 erregt und den vorher von der Stelldose 53 an den Magneten angelegten Anker 11 festhält. Damit wird das Ventil 5 von der thermoelektrischen Zündsicherung offengehalten. Während dieser Zeit läuft die Verzögerungszeit des Verzögerungsrelais 33, das nach Ablauf der Verzögerungszeit, etwa 11 Sekunden, den Ruhekontakt 36 öffnet. Damit werden die Membranpumpe, der Zünder und das Elektromagnetventil 45 stromlos. Somit wird die Stelldose 53 drucklos, was sich aber nicht auswirkt, da die thermoelektrische Zündsicherung das Ventil 5 offenhält. Die weitere Zündung wird eingestellt, die Stelldose 57 druckmittelmäßig entlastet.The burner heats the thermocouple, a thermal current builds up in the
Erlischt während des Betriebes aus irgendeinem Grund der Zündbrenner oder der Hauptbrenner, so wird das Thermoelement 15 nicht mehr beheizt, als Folge davon schließt das Ventil 5, und die weitere Gaszufuhr zu den Brennern wird unterbrochen.If for any reason the pilot burner or the main burner goes out during operation, the
Zum Stillsetzen der Wärmequelle wird lediglich das Zapfventil 9 zugedreht, das Wassermangelsicherungsventn 4 schließt. Durch das öffnen der Kontakte 28 und 17 wird einmal der Stromkreis der thermoelektrischen Zündsicherung unterbrochen, zum anderen stellt die Membranpumpe das Arbeiten ein, und die Stelldose 53 wird druckmittelmäßig entlastet. Als Folge dieser Tätigkeit schließt auch das Ventil 5.To stop the heat source, only the nozzle 9 is closed, the
Die Aufgabe, eine brennstoffbeheizte Wärmequelle mit einer thermoelektrischen Zündsicherung zu schaffen, bei der das manuelle Anlegen der thermoelektrischen Zündsicherung entfällt, zeigt auch das zweite Ausführungsbeispiel gemäßThe task of creating a fuel-heated heat source with a thermoelectric ignition fuse, in which manual application of the thermoelectric ignition fuse is omitted, is also shown in the second exemplary embodiment according to
Figur zwei, die eine Prinzipdarstellung einer brennstoffbeheizten Wärmequelle mit einer Zündsicherung sowie eine elektrische Schaltung zeigt.Figure two, which shows a schematic diagram of a fuel-heated heat source with a fuse and an electrical circuit.
Die brennstoffbeheizte Wärmequelle 101 weist im wesentlichen einen von einem Hauptbrenner 102 beheizten Wärmetauscher 103 auf, dem Wasser eines Umlaufs aus einer Rücklaufleitung 104 zugeführt und über eine Vorlaufleitung 105 abgeführt wird. Im Zuge der Rücklaufleitung 104 ist eine Venturidüse 105 angeordnet, an die ein Wasserschalter 106 über zwei Meßleitungen 107 zur Bildung einer Wassermangelsicherung angeschlossen ist. An den Vorlauf ist ein Verbraucher 108, bestehend aus einer Vielzahl parallel- und/oder in Serie geschalteter Heizkörper oder einem Brauchwasserbereiter, angeschlossen, vom Verbraucher 108 führt eine Verbindungsleitung 109 zu einer Umwälzpumpe 10, in dessen Druckstutzen die Venturidüse 105 liegt. Ob es sich bei der brennstoffbeheizten Wärmequelle 101 um einen Umlaufwasserheizer oder einen Kessel handelt, ist belanglos. Wenn die brennstoffbeheizte Wärmequelle als Durchlaufwasserheizer zur Bereitung sanitären Gebrauchswassers ausgebildet ist, endet die Leitung 105 in einem Zapfventil, während die Rücklaufleitung von einem speisenden Kaltwassernetz gebildet ist.The fuel-
Der Hauptbrenner 102 ist aus einer Gasleitung 111 gespeist, in der ein Wassermangel-Sicherungsventil 112 angeordnet ist, das über eine Stellstange 113 betätigt wird, die vom Wasserschalter 106 betätigbar ist und die mit einem Arbeitskontakt 114 versehen ist, der in einer Zuleitung 115 zu einer Stromquelle 152 liegt.The
Die Gasleitung 111 setzt sich stromab des Wassermangel-Sicherungsventils 112 fort und führt zu einer Verzweigung 115, von der eine zu einem Zündbrenner 116 führende Zündgasleitung 117 sowie eine zum Hauptbrenner 102 führende Hauptgasleitung 118 abzweigt. In der Hauptgasleitung 118 ist ein Ventil 119 einer thermoelektrischen Zündsicherung 120 angeordnet, die im wesentlichen aus einem Elektromagneten 121, einem Anker 122 und dem bereits erwähnten Ventil 119 besteht. Der Anker 122 ist mit dem Ventilkörper des Ventils 119 über eine Stange 123 verbunden, die auf der dem Anker 122 abgewandten Seite des Ventils 119 zu einem Ruhekontakt 124 führt, der im Zuge einer elektrischen Leitung 125 angeordnet ist, die sich unmittelbar an den Arbeitskontakt 114 auf der der Leitung 115 abgewandten Seite des Kontaktes anschließt.The
Die thermoelektrische Zündsicherung steht unter der Wirkung einer nicht dargestellten Feder, die das Bestreben hat, die thermoelektrische Zündsicherung in die in derThe thermoelectric fuse is under the action of a spring, not shown, which has the tendency to the thermoelectric fuse in the
Figur dargestellte Lage zu überführen, das heißt, der Anker 122 ist vom Elektromagneten 121 abgezogen, das Ventil 119 sowie der Ruhekontakt 124 sind geschlossen.Figure to transfer position shown, that is, the
Der Elektromagnet ist mit einer ersten Wicklung, der sogenannten Haltewicklung 126 versehen, die über Leitungen 127 und 128 mit einem Thermoelement 129 verbunden ist, das dem Zündbrenner 116 zugeordnet ist, der seinerseits dem Hauptbrenner 102 so benachbart ist, daß seine Flamme den Hauptbrenner zu zünden imstande ist. Der Elektromagnet ist aber noch mit einer zweiten Wicklung, der sogenannten Anzugswicklung 130 versehen, die über eine erste Zuleitung 131 mit einem Verzweigungspunkt 132 und über eine zweite Zuleitung 133 mit einem Verzweigungspunkt 134 versehen ist, und die beide, außer über die Anlegenwicklung 130, noch über die Primärwicklung 135 eines Zündtransformators 136 elektrisch parallelliegend miteinander verbunden sind. Eine Sekundärwicklung 137 des Zündtransformators ist einerseits geerdet, andererseits über eine Leitung 138 mit einer Zündelektrode 139 verbunden, die dem gleichfalls geerdeten Zündbrenner 116 zugeordnet ist.The electromagnet is provided with a first winding, the so-called holding winding 126, which is connected via
Der Ruhekontakt 124 ist auf der der Leitung 125 abgewandten Seite über eine weitere Leitung 140 mit einem Zeitglied 141 verbunden, dessen Ausgang an einen Verzweigungspunkt 142 gelegt ist. Der Verzweigungspunkt 142 ist mittels einer Leitung 143, in die ein Widerstand 144 eingeschleift ist, mit dem Punkt 132 verbunden. Der Punkt 142 ist aber mit einer Leitung 145, in die ein Widerstand 146 eingeschleift ist, mit einem weiteren Verzweigungspunkt 147 verbunden. An den Verzweigungspunkt 147 ist einmal ein Kondensator 148 und zum zweiten eine Z-Diode 149 angeschlossen. Der Kondensator 148 ist an seiner dem Verzweigungspunkt 147 abgewandten Seite an einen anderen Verzweigungspunkt 150 angeschlossen, von dem eine Leitung 151 zum anderen Pol der Stromquelle 152 geht.The normally
Die Z-Diode 149 ist auf der dem Verzweigungspunkt 147 abgewandten Seite mit einer Steuerelektrode 153 eines Thyristors 154 verbunden, dessen eine Elektrode mit dem Verzweigungspunkt 134 und dessen dritte Elektrode über eine Leitung 155 mit einem Verzweigungspunkt 156 verbunden ist, der über eine Leitung 157 mit dem Verzweigungspunkt 150 in Verbindung steht. An dem Verbindungspunkt 156 ist ein Kondensator 158 angeschlossen, dessen anderer Anschluß am Verzweigungspunkt 132 liegt.The Z-
Obgleich das Ausführungsbeispiel eine gasbefeuerte Wärmequelle beschreibt, wäre es ebensogut möglich, statt dessen eine ölbefeuerte Wärmequelle vorzusehen.Although the exemplary embodiment describes a gas-fired heat source, it would also be possible to provide an oil-fired heat source instead.
Die eben beschriebene brennstoffbeheizte Wärmequelle gemäß Figur zwei besitzt folgende Funktion:
- Es wird ausgegangen vom in der Figur zwei dargestellten Ruhezustand, das heißt, der
Wasserschalter 106 ist aufgrund der Wirkung der nicht dargestellten Rückstellfeder in der Stellung, daß das Wassermangel-Sicherungsventil 112 geschlossen und derArbeitskontakt 114 geöffnet ist.Das thermoelektrische Zündsicherungsventil 119 ist gleichermaßen geschlossen, das gleiche auch derKontakt 124. DerStromkreis der Stromquelle 152 ist unterbrochen. Bei dieser Stromquelle kann es sich sowohl um eine Batterie, dannbeinhaltet das Zeitglied 141 einen Spannungsvervielfacher, es kann sich auch um eine Netzspannungsquelle mit Gleichrichter handeln, dannbesteht das Glied 141 als reines Verzögerungsglied.
- It is assumed that the idle state shown in the figure is two, that is, the
water switch 106 is in the position due to the action of the return spring, not shown, that the lowwater safety valve 112 is closed and the normallyopen contact 114 is open. The thermoelectricignition safety valve 119 is closed in the same way, as is thecontact 124. The circuit of thecurrent source 152 is interrupted. This current source can be both a battery, then thetiming element 141 contains a voltage multiplier, it can also be a mains voltage source with a rectifier, then theelement 141 is a pure delay element.
Geht im Falle des Umlaufwasserheizers die Pumpe 110 durch ein Wärmeforderungssignal eines nicht weiter dargestellten Raum- oder Vorlaufthermostaten in Betrieb, so baut sich an der Venturidüse 105 infolge des Wasserdurchsatzes ein Differenzdruck auf, der den Wasserschalter 106 zum Ansprechen bringt, so daß das Wassermangel-Sicherungsventil 112 geöffnet und der Kontakt 114 geschlossen wird. Nunmehr ist der Stromkreis für die Stromquelle 152 geschlossen, über den Widerstand 146 wird der Kondensator 148 und über den Widerstand 144 der Kondensator 158 aufgeladen. Das Zeitglied 141 beginnt zu laufen, und zwar für eine Verzögerungszeit von etwa 10 Sekunden. Nach Ablauf de'r 10 Sekunden unterbricht das Zeitglied den weiteren Stromschluß in der Leitung 140. Die Spannung am Kondensator 148 steigt relativ schnell an, nach Erreichen der von der Zehnerdiode 149 vorgegebenen Spannung wird Thyristor 154 gezündet, so daß ein Stromflußimpuls in der Anlegewicklung 130 des Elektromagneten 121 resultiert. Zugleich wird der Zündtransformator 136 mit Spannung beaufschfagt. Als dessen Folge ergeben sich über die Zündelektrode 139 Zündfunken zum Gehäuse des Zündbrenners 116. Da der Zündgasweg über die Leitungen 111, 115 und 117 offen ist, strömt Zündgas unmittelbar mit dem öffnen des Wassermangel-Sicherungsventils 112 aus, das von den Zündfunken gezündet wird und das Thermoelement 129 zu beheizen beginnt. Damit beginnt sich, ergänzend zum elektromagnetischen Fluß erzeugt in der Anlegewicklung 130, ein weiterer zusätzlicher gleichgerichteter elektromagnetischer Fluß aufzubauen, und zwar über die Leitungen 127 und 128 in der Haltewicklung 126.If, in the case of the circulation water heater, the
Mit dem Anziehen des Ankers wird der Kontakt 124 geöffnet, so daß der Stromfluß aus der Stromquelle 152 über das Zeitglied 141 gestoppt wird. Hat in dieser Zeit bis zum öffnen des Kontakts 124 die Zündung des Zündbrenners und die Beheizung des Thermoelements stattgefunden und ist ein ausreichend großer Haltestrom über die Leitungen 127, 128 vom Thermoelement 120 in der Haltewicklung 126 aufgebaut worden, so hält sich die thermoelektrische Zündsicherung aufgrund des Thermostroms, auch wenn der Anlegeimpuls nunmehr von der Anlegewicklung 130 abgeschaltet wird. Gleichermaßen wird auch die Zündung stromlos.When the armature is tightened, the
Hat eine Zündung und überwachung nicht stattgefunden, so fällt der Anker 122 der thermoelektrischen Zündsicherung vom Elektromagneten ab, der Kontakt 24 wird geschlossen, und ein erneuter Anlege- und Zündverbrauch kann stattfinden. Schließlich wird die Wärmequelle 101 in Betrieb gehen, indem der Haltestromkreis für das Thermoelement im Elektromagneten 121 geschlossen wird und damit das thermoelektrische Zündsicherungsventil 119 geöffnet wird. Nunmehr kann in der Hauptgasleitung 118 Gas fließen, das vom Zündbrenner 116 am Hauptbrenner 102 gezündet wird und verbrennt und den Wärmetauscher 103 beheizt.If ignition and monitoring have not taken place, the
Ein Außerbetriebgehen der Wärmequelle 101 wird durch Stromloswerden des Motors der Pumpe 110 bewirkt, der nicht mehr ausreichende Wasserdurchsatz läßt die Wassermangelsicherung ansprechen, das Wassermangel-Sicherungsventil 112 schließen und den Kontakt 114 öffnen. Damit ist der Stromkreis für die Stromquelle 152 unterbrochen, aber auch der Gasweg. Haupt- und Zündbrenner erlöschen sofort, für das Thermoelement 120 beginnt eine Erkal- tungsph'ase, während der Anker 122 der thermoelektrischen Zündsicherung noch angezogen ist, der Kontakt 124 aber geöffnet ist. Ein erneutes Anspringen der Pumpe 110 bliebe wirkungslos, da der Stromkreis für die Stromquelle durch den noch geöffneten Kontakt 124 unmöglich ist. Erst ein Abfallen der thermoelektrischen Zündsicherung schließt den Kontakt 124 und macht ein erneutes Anlaufen der Wärmequelle 101 möglich.A shutdown of the
Zur Lösung der Aufgabe, eine Steuerung für eine brennstoffbeheizte Wärmequelle anzugeben, die beim öffnen eines Zapfventils in Betrieb geht und die ohne Ausdehnungsfühler auskommt, werden die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs fünfzehn vorgeschlagen.In order to achieve the object of specifying a control system for a fuel-heated heat source which goes into operation when a nozzle is opened and which does not require an expansion sensor, the characterizing features of
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sechzehn bis dreiundzwanzig beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der schematischen Figur drei der Zeichnung näher erläutert.Further refinements and particularly advantageous developments of the invention are the subject of subclaims sixteen to twenty-three or emerge from the following description, which explains a further exemplary embodiment of the invention with reference to schematic figure three of the drawing.
Eine Wärmequelle 201 weist einen Wärmetauscher 202 auf, der von einem Hauptbrenner 203 über eine Gasleitung 204 aus einem Gasnetz 205 gespeist wird. Als Brennstoff könnte auch ein flüssiger Brennstoff in Frage kommen. Dem Wärmetauscher 202 wird aus einem Wassernetz 206 stammendes Wasser unter Zwischenschaltung einer Venturidüse 207 über eine Rücklaufleitung 208 zugeführt und im erhitzten Zustand von einer Vorlaufleitung 209 entnommen, die ein Zapfventil 210 aufweist. Statt des im Ausführungsbeispiel dargestellten Durchlauf-Gaswasserheizers zur Bereitung warmen Gebrauchswassers für sanitäre Zwecke könnte es sich ebensogut um einen Umlaufwasserheizer beziehungsweise Kessel handeln, dann wäre unter Einschaltung einer Pumpe und eines oder mehrerer Heizkörper der Auslaß des Zapfventils mit der Wasserleitung 206 zu verbinden.A
Der Venturidüse 207 sind zwei Wasserschalter 211 und 212 zugeordnet, wovon der Wasserschalter 211 als Wassermangelsicherung arbeitet. Seine eine Membrankammer 213 ist über eine Leitung 214 mit der Saugstelle der Venturi, die andere Kammer 215 ist über Leitungen 216 mit der Druckstelle der Venturidüse verbunden. Ober- und Unterdruckkammer der beiden Wasserschalter 211 und 212 sind zueinander parallelgeschaltet. Beide Wasserschalter bewegen sich gleichsinnig. Dem Wasserschalter 211 ist eine Membran mit einer Stellstange 217 zugeordnet, die einen Ventilkörper 218 eines Gasventils 219 gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder 22U betätigt und mit einem Arbeitskontakt 221 verbunden ist. Der Wasserschalter 211 bildet zusammen mit dem Ventil 219 die Wassermangelsicherung, das heißt, das Gasventil 219 wird erst geöffnet, wenn ein ausreichender Wasserdurchsatz durch die Leitung 206 sichergestellt ist.The
Die Leitung zum Ventilsitz des Gasventils 219 zweigt von der Gaszuleitung 205 ab, die sich parallel hierzu zu einem weiteren Ventil 222 fortsetzt, dessen Ventilkörper 223 eine Zuleitung 224 zu einem Gasspeicher 225 beherrscht, der einen Füllkontakt 226 aufweist, der im Ruhezustand geöffnet ist und dann geschlossen wird, wenn eine Mindestfüllung eines Gasspeichers mit Brennstoff vollzogen ist. Der Kontakt 226 liegt in Reihe mit dem Kontakt 221 in einem Stromkreis 227, der von einer Batterie 228 gespeist ist und in welchem in Serie mit den beiden Kontakten eine Zündeinrichtung 229 eingeschleift ist. Der Füllkontakt kann zum Beispiel von einer Membran betätigt werden, die Teil der Wandung des Brennstoffspeichers ist.The line to the valve seat of the
Die Zündeinrichtung 229 speist über Leitungen 230 eine Zündelektrode 231, die einem Zündbrenner 232 beziehungsweise dem Hauptbrenner 203 zugeordnet ist. Die Zündvorrichtung 229 besitzt aber noch eine weitere Funktion, und zwar die des Anlegens der thermoelektrischen Zündsicherung: Ein Elektromagnet 233 ist mit zwei Wicklungen 234 und 235 versehen, von denen die Wicklung 234 über Leitungen 236 an die Zündvorrichtung 229 angeschlossen ist. Parallel zum Abgeben von Hochspannungsimpulsen zum Betätigen der Zündelektrode 231 werden Stromstöße auf die Leitung 236 des Elektromagneten 233 gegeben. Die Wicklung 235 ist über die Leitung 237 mit einem Thermoelement 238 verbunden, das dem Zündbrenner 232 beziehungsweise dem Hauptbrenner 203 zugeordnet ist. Mit dem Elektromagneten 233 korrespondiert ein Anker 239, der mit einer Stellstange 240 für einen Ventilkörper 241 eines Gasventils 242 verbunden ist, der von einer Druckfeder 243 in Schließrichtung vorgespannt ist. Die Stange führt aber in ihrer Verlängerung noch zu einem weiteren Ventilkörper 244 eines Gasventils 245, das im Zuge einer Zündgasleitung 246 zu einem weiteren Zündbrenner 261 angeordnet ist, wobei die Zündgasleitung 246 von der Gasnetzleitung 205 abzweigt, und zwar strömungsmäßig parallel zu den Ventilen 219 und 242 liegt. Der Ventilkörper 244 ruht unter der Vorspannung einer Druckfeder 247, die den Ventilkörper in Richtung Schließen vorspannt.The
Von der Gasleitung 204 zweigt hinter dem Ventil 242 eine mit einem Rückschlagventil 248 versehene Zündgasleitung 249 ab, die zum Zündbrenner 232 führt.An ignition gas line 249, which is provided with a
Die Stellstange 240 ist weiterhin mit einem Ruhekontakt 250 verbunden, der im Stromkreis der Leitungen 227 liegt. Die Wicklungen 234 und 235 und die sie durchsetzenden Stromstärken sind so bemessen, daß durch Stromfluß in der Leitung 235 der Anker 239 zwar am Elektromagneten 233 gehalten, aber nicht angezogen werden kann. Hierzu ist ein Stromfluß in der Wicklung 234 erforderlich.The
Der Ventilkörper 223 ist über eine Stange 251 mit einem weiteren Ventilkörper 252 eines Ventils 253 verbunden, das über eine mit einem Rückschlagventil 254 versehene Gasleitung 255 mit dem Auslaß des Gasspeichers 225 verbunden ist. Dem Ventil 253 ist eine Zündgasleitung 256 nachgeschaltet, die zum Zündbrenner 232 führt und mit der Leitung 249 stromab des Rückschlagventils 248 verbunden ist. Die Ventile 222 und 253 weisen Druckfedern 257 und 258 auf, die gegeneinander gerichtet sind, wobei die Federkonstante der Feder 258 stärker als die der Feder 257 ist. Der Ventilkörper 252 kann von seinem in der Ruhelage geschlossenen Ventil über eine Handhabe 259 abgehoben werden. Im Ruhezustand ist der Ventilkörper 223 vom zugehörigen Sitz abgehoben, das Ventil 222 ist demgemäß geöffnet. Die Ventile 219, 242, 245 und 253 sind im Ruhezustand geschlossen. Der Ventilkörper 212 ist mit einer Stellstange 260 des Wasserschalters 212 verbunden. Die eben beschriebene Wärmequelle beziehungsweise deren Steuerung besitzt folgende Funktion:
- Zum Inbetriebsetzen der Wärmequelle wird
das Zapfventil 210 geöffnet, wodurch inden Wasserleitungen 206, 208und 209 Wasserfluß resultiert.Beide 212 sprechen an und drücken ihre Stellstangen 217 und 260 entgegen der Rückstellkraft derWasserschalter 211 undFedern 220 beziehungsweise 258 nach oben.Der Gasspeicher 225 wird eingangsseitig durch Verschließen derLeitung 224 infolge des Schließens desVentils 222 vom speisenden Netz getrennt, dieVentile 219 und 253 öffnen. Da dieVentile 242 und 245 geschlossen sind, kann kein Gas zum Hauptbrenner und zum Zündbrenner 261 gelangen. Der Gasspeicher, der während der vorhergehenden Zapfpause über dieGasnetzleitung 205 und dieLeitung 224 aufgeladen war, so daß derFüllkontakt 226 angesprochen und geschlossen hat, beginnt sich nunmehr über das inDurchflußrichtung öffnende Rückschlagventil 254 und dieLeitungen 255 und 256 zu entladen andden Zündbrenner 232 zu speisen. Die sich bewegende Stellstange 217 öffnet nicht nurdas Ventil 219, sondern schließt auch den Arbeitskontakt221. Nunmehr kann dieBatterie 228 die kombinierte Zünd-und Anlegevorrichtung 229 speisen. Als Folge davon resultieren Hochspannungsimpulse aufden Leitungen 230, die zu derZündelektrode 231 gelangen unddas am Zündbrenner 232 ausströmende Gas entzünden.
- To start the heat source, the
tap valve 210 is opened, resulting in water flow in the 206, 208 and 209. Both water switches 211 and 212 respond and press their adjustingwater lines 217 and 260 upward against the restoring force of therods 220 and 258, respectively. Thesprings gas storage 225 is separated on the input side by closing theline 224 as a result of the closing of thevalve 222 from the supply network, and the 219 and 253 open. Sincevalves 242 and 245 are closed, no gas can get to the main burner andvalves pilot burner 261. The gas storage device, which was charged via thegas supply line 205 and theline 224 during the previous tap break, so that thefiller contact 226 has responded and closed, now begins to discharge via thecheck valve 254 opening in the flow direction and the 255 and 256 and thelines pilot burner 232 to dine. The movingactuator rod 217 not only opens thevalve 219, but also closes themake contact 221. Thebattery 228 can now feed the combined ignition andapplication device 229. As a result, high voltage pulses result onlines 230, which reachignition electrode 231 and ignite the gas flowing out ofignition burner 232.
Gelang die Zündung nicht, so ist der Gasspeicher nach max. 10 Sekunden entleert, so daß der Kontakt 226 öffnet. Als Folge davon kann die Zünd- und Anlegevorrichtung 229 nicht mehr tätig werden, insbesondere nicht die Ventile 242 und 245 öffnen. Mit dem Entleeren des Gasspeichers erlischt der Zündbrenner, und die Wärmequelle kommt zur Ruhe, obwohl kaltes Wasser strömt. Einen erneuten Zündvorgang kann der Benutzer erst wieder durch Schließen des Zapfventils einleiten, da zunächst beim Rückstellen des Wasserschalters der Gasspeicher 225 wieder aufgeladen werden muß.If the ignition is not successful, the gas storage can be switched off after max. Empty for 10 seconds so that
Zum Abstellen der ordnungsgemäß in Betrieb befindlichen Wärmequelle ist lediglich das Zapfventil zu schließen, worauf über den Wasserschalter 211 das Ventil 219 schließt und die Gaszufuhr zum Hauptbrenner 203 unterbindet. Der Hauptbrenner erlischt, der Zündbrenner 232 erlischt ebenfalls. Der Zündbrenner 261 brennt zwar noch, kann aber das Thermoelement 238 nicht mehr beheizen. Sowie demgemäß der Hauptbrenner 203 erloschen ist, wird nach Ablauf der Erkaltungszeit der thermoelektrischen Zündsicherung durch die Federn 243 und 247 der Anker 239 vom Elektromagneten 233' abgerissen, so daß die Ventile 242 und 245 schließen. Damit wird auch die Gaszufuhr zum zweiten Zündbrenner 261 unterbrochen. Ein erneuter Zapfvorgang während der Abfallzeit der thermoelektrisehen Zündsicherung hat zur Folge, daß das aus dem Hauptbrenner infolge öffnens des Ventils 219 wieder ausströmende Gas sofort durch den zweiten Zündbrenner 261 gezündet wird, da die Ventile 242 und 245 infolge des Haltens der thermoelektrischen Zündsicherung während des Erkaltens des Thermoelements noch offen sind.To switch off the heat source that is in proper operation, only the tap valve has to be closed, whereupon the
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Figur vier in Form einer Prinzipdarstellung der Schaltung einer brennstoffbeheizten Wärmequelle, und zwar als Durchlauferhitzer. Es könnte sich aber genausogut um einen Umlaufwasserheizer beziehungsweise Kessel handeln. Hierzu wäre das Zapfventil unter Einschaltung einer Pumpe in den Wasserkreislauf mit der Kaltwasserspeiseleitung zu verbinden, ferner wären Heizkörper in den Kreis einzuschleifen.A further exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. Four in the form of a schematic diagram of the circuit of a fuel-heated heat source, specifically as a water heater. But it could just as well be a circulating water heater or boiler. For this purpose, the nozzle should be connected to the cold water supply line by switching on a pump in the water circuit, and radiators would also be connected to the circuit loop in.
Die brennstoffbeheizte Wärmequelle 301 weist einen Wärmetauscher 302 auf, der von einem Gashauptbrenner 303 beheizt ist, der unter Zwischenschaltung zweier Ventile 304 und 305 aus einer Gasspeiseleitung 306 gespeist wird. Der Wärmetauscher ist über eine mit einer Venturidüse 307 versehene Leitung 308 an ein speisendes Kaltwassernetz angeschlossen, vom Wärmetauscher geht eine mit einem Zapfventil 309 versehene Vorlaufleitung 310 ab.The fuel-
Das Ventil 305 ist ein Ventil mit einer thermoelektrischen Zündsicherung, die einen Anker 311 und einen mit einer Wicklung 312 versehenen Elektromagneten 313 aufweist. Die Wicklung 312 ist Teil eines Stromkreises 314, in den ein Thermoelement 315 und ein Arbeitskontakt 316 eingeschleift ist. Der Kontakt 316 liegt zusammen mit der Wicklung in Serie mit dem Thermoelement. Zwischen den Ventilen 304 und 305 zweigt von der Gasspeiseleitung 306 eine Zündgasleitung 365 ab, die zu einem Zündbrenner 366 führt, der dem Hauptbrenner 303 zugeordnet ist.The
Von der Venturidüse 307 führen zwei Leitungen 319 und 320 zu einem mit einer Membrane 321 versehenen Wasserschalter 322, der Membran sind ein Membranteller und zwei Stellstangen 323 und 324 zugeordnet, wovon die Stellstange 323 mit einem Ventilkörper 325 des Ventils 304 verbunden ist, der gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder 326 gegen den Sitz des Ventils 304 gedrückt ist. Die Membran ist von einer Druckfeder 327 beaufschlagt, die in gleicher Richtung wie die Druckfeder 326 wirkt. Der Stellstange ist ein Arbeitskontakt 317 zugeordnet, der im Zuge einer Netzzuleitung 329 liegt, dem ein weiterer Arbeitskontakt 338 vorgeschaltet ist, der mit dem Arbeitskontakt 316 zusammengefaßt ist und einen Hauptschalter bildet.From the
Die Netzleitung 329 führt zu einer Verzweigung 331, von der eine Zuleitung 332 abzweigt, die zu einer Spule 333 eines Anzugsverzögerungsrelais führt. Von der Spule führt eine Leitung 334 zu einem Verzweigungspunkt 335. Ein Ruhekontakt 336 des Verzögerungsrelais 333 ist in eine Leitung 337 eingeschleift, die zu-einer Verzweigung 338 führt. An die Leitung 338 ist über eine Leitung 339 ein Zündtransformator 340 angeschlossen, dessen Sekundärleitungen 341 und 342 zu den Zündelektroden 343 führen, die einem Zündbrenner 369 zugeordnet, sind. Vom Verzweigungspunkt 338 zweigt eine Leitung 344 ab, in die eine Spule 345 eines Elektromagnetventils eingeschleift ist. Die Leitungen 344 und 339 vereinigen sich bei 346, von dieser Verzweigungsstelle geht die zweite Netzzuleitung 347 ab.The
Von der Verzweigungsstelle 338 geht eine Zuleitung 348 zu einem Antriebsmotor einer Luftmembranpumpe 349 ab, deren Rückleitung 350 zu dem Verzweigungspunkt 335 geführt ist, der über eine Leitung 351 mit der zweiten Netzzuleitung 347 verbunden ist.A
Ein Druckstutzen 352 der Membranpumpe ist mit einer pneumatischen Stelldose 353 verbunden, die im Inneren eine Membrane 354 aufweist, deren Stellstange 355 mit dem einen Ventilkörper 356 eines Ventils 328 verbunden ist. Die Stellstange 355 geht durch die Ventilkörper 356 hindurch und ist auf ihrem der Membran abgewandten Ende an eine weitere Stellstange 360 angelegt, die mit dem Anker 311 der thermoelektrischen Zündsicherung verbunden ist und steht unter der Rückstellkraft einer Druckfeder, die das Bestreben hat, die Ventilkörper 305 und 356 zu schließen und die Stangen aneinanderzulegen. An die gleichen Membrankammern, an die der Druckstutzen 352 angeschlossen ist, ist auch das Magnetventil 345 angeschlossen, das eine Auslaßöffnung 359 aus der Stelldose in die Atmosphäre mit seinem Ventilkörper 358 beherrscht, der im Ruhezustand aufgrund der Wirkung einer nicht dargestellten Feder vom Ventilsitz 359 im öffnenden Sinne der Stelldose gedrückt ist.A
Sowohl der Ventilkörper 361 des Ventils 305 als auch der Ventilkörper 356 des Ventils 328 stehen beide unter der Wirkung einer Rückstellfeder 362 beziehungsweise 363, die beide das Bestreben haben, die zugehörigen Ventilkörper in die Sitze zu drücken. Durch die Unterbrechungsstelle 364 zwischen der Stange 355 und der Stange 360, die hieran anschließend den Ventilkörper 361 trägt und Teil des Ankers 311 ist, ist es möglich, von der Stelldose 353 über die Stange 360 beide Ventilkörper 356 und 361 von den zugehörigen Sitzen abzuheben und zugleich den Anker 311 an den Elektromagneten 313 anzulegen, aber der Elektromagnet 313 vermag nach Liefern von Thermostrom nur die Ventilkörper 361 gegen die Rückstellkraft der Feder 362 offenzuhalten. Bei Fördereinstellung der Membranpumpe 349 und Erregung des Magnetventils 345 und demgemäß Schließen der öffnung 359 bewegt sich der Ventilkörper 356 unter der Rückstellkraft der Feder 363 und Vergrößern des Spaltes 364 wieder in seine Schließlage.Both the valve body 361 of the
Das Ventil 328/356 liegt in der Zündgasleitung 318 zum Zündbrenner 369 und ist strömungsmäßig hinter dem Ventil 305/361 angeordnet. Von dem Teil der Gasleitung 318 stromab des Ventils 305/361, aber stromauf des Ventils 328/356 zweigt eine weitere Zündgasleitung 365 zu einem weiteren Zündbrenner 366 ab, dieser Zündbrenner ist nur dem Hauptbrenner 303, nicht aber den Elektroden 343 beziehungsweise dem Thermoelement 315 zugeordnet.The
Von der Hauptgasleitung zum Hauptbrenner 303 zweigt stromab der Ventile 304/325 und 305/361 eine weitere Zündgasleitung 367, die mit einem Rückschlagventil 368 versehen ist, ab, die in die Zündgasleitung 318 stromab des Ventils 328/356 einmündet.Another branches off downstream of the
Die eben beschriebene Steuervorrichtung gemäß Figur vier weist folgende Funktion auf:The control device according to FIG. 4 just described has the following function:
Es wird von dem in der Figur vier dargestellten Ruhezustand ausgegangen, alle Brenner sind erloschen, die Wärmequelle ist stromlos. Zum Inbetriebsetzen wird zunächst der Hauptschalter, bestehend aus den Arbeitskontakten 316 und 330, geschlossen, was zunächst noch ohne Wirkung bleibt. Wird das Zapfventil 309 aufgedreht, beginnt in der Wasserleitung 308 Wasser zu fließen, an der Venturidüse 307 entsteht ein Unterdruck,-der über die Leitungen 319 und 320 der Schaltkammer 322 mitgeteilt wird. Aufgrund der Druckdifferenz bewegt sich die Membran gegen die Rückstellkraft der Feder 326 nach oben, wodurch zum ersten der Ventilkörper 325 des Ventils 304 von seinem Sitz abhebt und zweitens der Kontakt 317 geschlossen wird. Die Vorrichtung kann hierbei so ausgebildet sein, daß der Kontakt 317 früher schließt, als der Ventilkörper 325 von seinem Sitz abhebt. Das bedeutet, daß die Netzspannung an der Spule 333 des Anzugsverzögerungsrelais ansteht, das seinen Kontakt 336 verzögert öffnet. Damit steht Betriebsspannung sowohl an dem Motor der Membranpumpe 349 an als auch am Zündtransformator 340 wie schließlich auch an der Spule 345 des Magnetventils. Der Zündtransformator erzeugt nunmehr laufend Funken an den Elektroden 343, die zunächst noch ohne Wirkung sind, da die Gasventile 305 und 356 geschlossen sind. Die unter Strom stehende Spule 345 des Magnetventils verschließt mit ihrem Ventilkörper 358 den Sitz 359, so daß die Stelldose 353 gegenüber der Atmosphäre abgedichtet wird. Die anlaufende Membranpumpe erzeugt einen Druck, der die Membran 354 entgegen der Rückstellwirkung der Feder 363 nach links bewegt, womit der Ventilkörper 356 des Ventils 328 von seinem Sitz abgehoben wird. Gleichzeitig hebt der Ventilkörper 361 von seinem Sitz ab, so daß Gas sowohl an den Zündbrennern wie auch im Haup.tbrenner ansteht. Dieses austretende Gas wird von den Zündfunken der Elektrode 343 gezündet, der Brenner brennt und beheizt mit seinen Abgasen den Wärmetauscher 302, Das durchfließende Wasser wird aufgeheizt und steht als warmes Zapfwasser zur Verfügung. Dieses Inbetriebsetzen der Wärmequelle geht relativ schnell, und zwar innerhalb von einigen Sekunden.It is assumed that the idle state shown in the figure four, all burners have gone out, the heat source is de-energized. For commissioning, the main switch, consisting of the
Der Brenner beheizt das Thermoelement, in dem Stromkreis 314 baut sich ein Thermostrom auf, der die Wicklung 312 des Elektromagneten 313 erregt und den vorher von der Stelldose 353 an den Magneten angelegten Anker 311 festhält. Damit wird das Ventil 305 von der thermoelektrisehen Zündsicherung offengehalten. Während dieser Zeit läuft die Verzögerungszeit des Verzögerungsrelais 333, das nach Ablauf der Verzögerungszeit, etwa 11 Sekunden, den Ruhekontakt 336 öffnet. Damit werden die Membranpumpe, der Zünder und das Elektromagnetventil 345 stromlos. Somit wird die Stelldose 253 drucklos, was sich in einem Schließen des Ventilkörpers 356 auswirkt, da die thermoelektrische Zündsicherung das Ventil 305 offenhält. Die weitere Zündung wird eingestellt, die Stelldose 353 druckmittelmäßig entlastet. Der Zündbrenner 369 erlischt nicht, er wird über das Rückschlagventil 368 gespeist.The burner heats the thermocouple, a thermal current builds up in the
Erlischt während des Betriebes aus irgendeinem Grund der Zündbrenner 369 oder der Hauptbrenner 303, so wird das Thermoelement 315 nicht mehr beheizt, als Folge davon schließt das Ventil 305/561, und die weitere Gaszufuhr zu den Brennern wird unterbrochen.If for some reason the
Wird in diesem Moment das Zapfventil 309 zugedreht, so schließt das Ventil 304/325 infolge des Zurückgehens der an der Schaltkammer anstehenden Wasserdruckdifferenz. Der Zündbrenner 366 bleibt aber brennen, da während der Abfallzeit der thermoelektrischen Zündsicherung das Ventil 305/361 geöffnet bleibt. Erfolgt während der Erkaltungszeit der thermoelektrischen Zündsicherung ein Wiederaufdrehen des Zapfventils 309, so zündet der noch brennende Zündbrenner 366 den Hauptbrenner 303 wieder an. Ober das Rückschlagventil 368 erfolgt ein Speisen des Zündbrenners 369 wieder mit Zündgas. Die Membranpumpe, der Zündtransformator und das Verzögerungsrelais werden wieder an Spannung gesetzt, schalten sich aber nach Ablauf der Verzögerungszeit des Verzögerungsrelais wieder ab, ohne daß sich das auf die bereits in Betrieb gegangene Wärmequelle auswirkt. Zum Stillsetzen der Wärmequelle wird lediglich das Zapfventil zugedreht. Das Wassermangel-Sicherungsventil 304/325 schließt, der Hauptbrenner 303 sowie der Zündbrenner 369 erlöschen. Für die thermoelektrische Zündsicherung beginnt die Erkaltungszeit, nach deren Ablauf die Rückstellfeder 362. den Anker 311 von dem Elektromagneten 313 abreißt..If the
Damit schließt das Ventil 305/361, und die Wärmequelle ist endgültig außer Betrieb. Ein Abschalten der Wärmequelle ist auch durch Betätigen des Hauptschalters 316/330 möglich, hierbei wird der Stromkreis der thermoelektrischen Zündsicherung aufgetrennt, das Ventil 305/361 schließt schlagartig und bringt alle drei Brenner zum Erlöschen.The
Die in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen, mit einer thermoelektrischen Zündsicherung versehenen brennstoffbeheizten Wärmequellen arbeiten mit einer festen Zündbrennereinstellung, das heißt, das Thermoelement der thermoelektrischen Zündsicherung wird mit einer bestimmten Wärmeleistung beaufschlagt. Diese Wärmeleistung muß einmal so groß sein, daß das Magnetventil der thermoelektrischen Zündsicherung genügend Spannung zum Halten des offenstehenden Ventilkörpers erhält, die thermoelektrische Zündsicherung sollte andererseits ein gewisses Maß in ihrer Größe nicht überschreiten, damit die Abfallzeiten nach dem Erlöschen des Zündbrenners bis zum Schließen des Magnetventils nicht zu groß werden.The fuel-heated heat sources described in the preceding examples, provided with a thermoelectric ignition fuse, work with a fixed one Pilot burner setting, that is, the thermocouple of the thermoelectric ignition fuse is subjected to a certain heat output. This heat output must be so large that the solenoid valve of the thermoelectric ignition fuse receives sufficient voltage to hold the open valve body, on the other hand the thermoelectric ignition fuse should not exceed a certain size, so that the fall times after the pilot burner goes out until the solenoid valve closes don't get too big.
Da diese beiden Forderungen gegenläufig sind, hat man gewisse Schwierigkeiten, den beiden Forderungen gleichermaßen gerecht zu werden.Since these two demands are contradictory, there are certain difficulties in meeting the two demands equally.
Aus diesem Grunde liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einejRegelung für eine thermoelektrische Zündsicherung zu. schaffen, mit der zum Halten des Ventilkörpers des Magnetventils der thermoelektrischen Zündsicherung schnell eine hohe Thermospannung aufgebaut wird und bei der andererseits die Thermospannung im laufenden Betrieb auf den niedrigstmöglichen Wert gehalten wird, um eine kurze Abfallzeit zu gewährleisten.For this reason, the present invention is based on the object of regulating a thermoelectric ignition fuse. create with which a high thermal voltage is quickly built up to hold the valve body of the solenoid valve of the thermoelectric ignition fuse and, on the other hand, the thermal voltage is kept at the lowest possible value during operation in order to ensure a short fall time.
Die Lösung dieser Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs neunundzwanzig und vierunddreißig.The solution to this problem lies in the characterizing features of the independent claims twenty-nine and thirty-four.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur fünf der Zeichnung näher erläutert.Further refinements and particularly advantageous developments of the invention are the subject of the further subclaims or emerge from the following description which explains an exemplary embodiment of the invention with reference to FIG. 5 of the drawing.
In der Figur fünf ist eine Prinzipdarstellung einer brennstoffbeheizten Wärmequelle dargestellt.A basic illustration of a fuel-heated heat source is shown in FIG.
Die brennstoffbeheizte Wärmequelle 401 besteht im wesentlichen aus einem von einem Hauptbrenner 403 beheizten Wärmetauscher 404, der an eine Kaltwasserzapfleitung 405 angeschlossen ist und in derem Zuge sich eine Venturidüse 406 befindet, von der Meßleitungen 407 und 408 zu einem Differenzdruckwasserschalter 409 führen.The fuel-
Ob es sich bei der brennstoffbeheizten Wärmequelle um einen Zapfwasserheizer für sanitäre Gebrauchswasser oder um einen Umlaufwasserheizer beziehungsweise -kessel handelt, ist belanglos. Während im ersten Fall die den Wärmetauscher 404 durchsetzende Zapfleitung 405 zu einem Zapfventil geführt ist, ist im zweiten Fall die Vorlaufleitung des Wärmetauschers 404 über eine Vielzahl parallel-und/oder in Serie liegender Wärmetauscher und eine Umwälzpumpe zurück zur Kaltwasserleitung 405 geführt, wobei das Wasser dort im Umlauf aufgrund der Antriebswirkung der Pumpe zirkuliert.It is irrelevant whether the fuel-heated heat source is a tap water heater for sanitary service water or a circulation water heater or boiler. While in the first case the
Der Hauptbrenner ist über eine Hauptbrennstoffleitung 410, in der ein dem Wasserschalter 409 zugeordnetes Ventil 411 vorgesehen ist, zu einer Verzweigungsstelle 412 geführt, von der eine Zündbrennstoffleitung 413 abgeht, die über ein Regelventil 414, das einen Stellbereich von einer Minimum- bis zu einer Maximumstellung aufweist, zu einem dem Hauptbrenner 403 zugeordneten Zündbrenner 415 geführt ist, dem ein Thermoelement 416 einer thermoelektrischen Zündsicherung 402 zugeordnet ist. Das Thermoelement ist an zwei Leitungen 417 und 418 angeschlossen, die zu einem Elektromagneten 419 führen, dem ein Anker 420 zugeordnet ist, der über eine Stellstange 421 mit einem Stellventil 422 verbunden ist, das mit einer Handhabe 423 zum Öffnen gegen die Rückstellkraft einer Rückstellfeder 424 versehen ist. Das Stellventil 422 ist in der Brennstoffleitung 425 stromauf der Verzweigungsstelle 412 angeordnet.The main burner is led via a main fuel line 410, in which a
Auch das Ventil 411 weist eine Rückstellfeder 426 auf, die dafür sorgt, daß das Ventil in der Ruhestellung geschlossen ist. Eine gleichwirkende Rückstellfeder 427 weist auch das Regelventil 414 auf, welches eine Minimumdurchlaßstellung und eine Maximumdurchlaßstellung und kontinuierliche Zwischenstellung zwischen beiden einzunehmen imstande ist.The
Von den Leitungen 417 und 418 führen Leitungen 428 und 429 zu zwei Eingängen eines Operationsverstärkers 430, der invertierend geschaltet ist. Das bedeutet, daß einer großen Eingangsspannung auf den Leitungen 417 und 418 eine kleine Ausgangsspannung und umgekehrt zugeordnet ist.
Eine Ausgangsleitung 431 des Operationsverstärkers 430 führt zu einer Magnetspule 432 des Regelventils 4I4, dessen andere Seite an eine Leitung 433 angeschlossen ist, die zu einem Pol einer Spannungsquelle 434 führt. Der andere Pol 435 der Betriebsspannungsquelle ist über eine Leitung 436 an einen Betriebsspannungsanschluß des Operationsverstärkers angeschlossen, gleichermaßen ist der Pol 434 der Spannungsquelle über eine Leitung 437 an den anderen Versorgungsspannungsanschluß des Operationsverstärkers angeschlossen.An output line 431 of the
Die brennstoffbeheizte Wärmequelle 401 gemäß Figur fünf besitzt folgende Funktion:The fuel-
Im Ruhezustand, das heißt, bei stehendem Wasser in der Kaltwasserzapfleitung 405 sind sowohl das Ventil 411 als auch das Stellventil 422 der thermoelektrischen Zündsicherung 402 geschlossen, das Regelventil 414 hingegen in einer Maximumstellung geöffnet.In the idle state, that is to say when the water in the cold
Zum überführen der brennstoffbeheizten Wärmequelle von der Ruhe- in die Betriebsbereitschaftsstellung wird die Handhabe 423 gegen die Rückstellkraft der Feder 424 eingedrückt. Damit wird das Stellventil 422, das nur eine Schließ- und eine Öffnungsstellung einnehmen kann, geöffnet, weiterhin wird der Anker 420 mittels der Stellstange 421 an den Elektromagneten 419 der thermoelektrischen Zündsicherung 402 angelegt. Nunmehr ist der Zündbrennstoffweg frei, da das Regelventil 414 seine maximale öffnungsstellung eingenommen hat. Das rührt daher, daß bei kaltem Thermoelement 416 dieses ein Spannungssignal der Größe Null abgibt, also das Minimumspannungssignal, so daß am Ausgang 431 des Operationsverstärkers 430 ein maximales Spannungssignal anliegt. Dieses maximale Spannungssignal ist auf die Spule 432 gegeben, das gegen die Rückstellkraft der Feder 427 das Regelventil 414 in seine maximale öffnungsstellung bringt. Der über die Leitungen 425 und 413 geförderte Zündbrennstoff tritt beim Zündbrenner 415 aus und wird dort über nicht dargestellte Mittel gezündet. Der Zündbrenner brennt und beheizt das Thermoelement 416. Es baut sich eine Thermospannung auf, die über die Leitungen 417 und 418 sowohl auf die Spule des Elektromagneten 419 gegeben als auch auf den Eingang des Operationsverstärkers. Eine ansteigende Spannung im Eingang des Operationsverstärkers bewirkt einen kleiner werdenden Strom auf der Ausgangsleitung 431 und damit ein langsames Abdrosseln des Regelventils 414. Erreicht die Thermospannung den Haltewert für den Elektromagneten 419, so bleibt der Anker 420 angezogen, obwohl die Handhabe 423 losgelassen werden kann, die bis zu diesem Zeitpunkt allerdings gedrückt sein muß.In order to transfer the fuel-heated heat source from the rest position into the ready position, the
Bei weiter steigender Thermospannung wird das Regelventil 414 in seiner öffnungsstellung weiter gedrosselt bis gegebenenfalls in seine Minimumstellung. Somit ist für die thermoelektrische Zündsicherung ein Regelkreis gebildet, der aus dem Meßglied 416 und dem Stellglied 432 unter Zuhilfenahme des Regelverstärkers 430 besteht, an dem auch ein Sollwert über nicht dargestellte Mittel eingestellt werden kann. Vermindert sich, ausgehend von einem stationären Ruhezustand, die Thermospannung, so wird die Heizleistung über den Zündbrenner vergrößert. Vergrößert sich die Thermospannung, wird die Heizleistung vermindert. Daß sich hierbei aufgrund der Proportionalwirkung des Reglers ein Schwingen einstellen kann, ist belanglos.If the thermal voltage continues to increase, the
Wesentlich ist aber, daß durch diese Regelung die Thermospannung auf einen niedrigen Wert gehalten werden kann, der einmal das Thermoelement vor zu großer Beheizung und damit vor zu schneller Zerstörung schützt, zum anderen eine schnelle Abfallzeit garantiert.It is essential, however, that this regulation can keep the thermovoltage at a low value, which on the one hand protects the thermocouple against excessive heating and thus against rapid destruction, and on the other hand guarantees a fast fall-off time.
Von der Betriebsbereitschaftsstellung in die Betriebsstellung geht die brennstoffbeheizte Wärmequelle 401 bei Wasserdurc.hsatz durch die Venturi 406, da dann das Ventil 411 öffnet und der Hauptbrenner 403 Brennstoff erhält und den Wärmetauscher 404 beheizt. Ein Schließen des Zapfventils im Zuge der Kaltwasserzapfleitung 405 oder ein Spannungsloswerden der Umwälzpumpe bewirkt über die abnehmende Druckdifferenz am Wasserschalter 409 ein Schließen des Ventils 411 und damit den übergang in die Betriebsbereitschaftsstellung.From the ready position to the operating position, the fuel-
Erlöscht der Zündbrenner 415 aus irgendeinem Grund (Windstoß oder dergleichen), so nimmt die Thermospannung kontinuierlich ab. Das bedingt zwar eine Vergrößerung der Stellgröße des Regelkreises, nämlich ein öffnen des Regelventils 414, was sich aber nicht auswirkt, da der Zündbrenner 415 erloschen ist. Wird die Haltegrenzspannung für den Elektromagneten 419 unterschritten, reißt die Rückstellfeder 424 den Anker 420 vom Elektromagneten ab, so daß das Stellventil 422 geschlossen wird. Damit ist der gesamte Brennstoffweg verschlossen.If the pilot burner 415 goes out for any reason (gust of wind or the like), the thermal voltage decreases continuously. This does indeed require an increase in the manipulated variable of the control circuit, namely an opening of the
Es leuchtet ein, daß dieser Vorgang um so länger dauert, je höher das Thermoelement 416 aufgeheizt war. Für eine Sicherung gegen unverbrannt ausströmenden Brennstoff aus dem Haupt- und Zündbrenner ist es aber wesentlich, daß diese Zeit auf ein Minimum herabgedrückt wird. Dies kann mit der erfindungsgemäßen Regelung der Thermospannung bewirkt werden.It is clear that the higher the
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Legal Events
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Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
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RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: ORTLINGHAUS, ULRICH Inventor name: PUETZ, HANS Inventor name: FRIEDRICH, PETER |