EP0334027A1 - Dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter - Google Patents

Dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter Download PDF

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EP0334027A1
EP0334027A1 EP89102940A EP89102940A EP0334027A1 EP 0334027 A1 EP0334027 A1 EP 0334027A1 EP 89102940 A EP89102940 A EP 89102940A EP 89102940 A EP89102940 A EP 89102940A EP 0334027 A1 EP0334027 A1 EP 0334027A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
flame
circuit
dynamic self
monitoring circuit
relay
Prior art date
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Application number
EP89102940A
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English (en)
French (fr)
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EP0334027B1 (de
Inventor
Martin Podbielski
Michael Ceschia
Ralf Burkhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GERAETE- UND REGLER-WERK LEIPZIG GMBH
Original Assignee
Hartmann and Braun AG
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Publication date
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Priority claimed from DD31402488A external-priority patent/DD276409A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00—Flame sensors
    • F23N2229/06—Flame sensors with periodical shutters; Modulation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00—Flame sensors
    • F23N2229/16—Flame sensors using two or more of the same types of flame sensor

Definitions

  • the invention relates to a dynamic self-monitoring circuit for flame monitors with two flame sensors that receive the flame radiation, in particular for selective flame monitoring in multi-burner systems.
  • a flame monitor is considered to be intrinsically safe or "failsafe" if all possible component faults that would lead to a pretense of flame if the flame was extinguished always result in the signaling of the "flame off" state.
  • a high availability is given if the probability of lockouts despite the flame is low.
  • Flame monitors with two flame sensors which absorb the flame radiation are known, which either increase the safety or responsiveness by appropriate linking or improve the selectivity in multi-burner systems by appropriate alignment to certain parts of the flame or at a certain angle to one another.
  • DE-OS 350 825 3 specifies a flame monitor with two flame sensors, which are directed at successive positions of the flame and which detect the temperature difference of the flame. There is only one transmission channel for the electrical flame signal, which can be separated for self-monitoring by a clock-controlled interrupter, which means that the transmission channel is used in alternation to transmit the flame signal and to control the switch-off function.
  • a self-monitoring circuit operating according to this principle, to check the functionality of the circuit during the periodic interruptions of the transmission channel, is specified in DE-OS 33 21 166.
  • Such self-monitoring circuits have the disadvantage that within a cycle time that must always be less than the required safety switch-off time (for gas, for example ⁇ 1 sec.), A compromise must always be made between that for transmitting and evaluating the flame signal and that for checking the switch-off function available time interval, which is a compromise between availability and security.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the task of the invention is therefore to create a dynamic self-monitoring circuit for flame monitors with two flame sensors that receive the flame radiation, in particular for selective flame monitoring in multi-burner systems, which enables the uninterrupted transmission and evaluation of flame signals and does not require separate monitoring of the system clock and the flame sensors.
  • the electrical flame signals emitted by the two flame sensors are to be transmitted and evaluated separately.
  • a dynamic self-monitoring circuit for flame monitors which is characterized in that there are two transmission channels conjunctively linked at the output, each containing the flame sensor, the evaluation circuit for the flame signal and the flame relay, the two flame sensors providing clock-controllable means for alternately covering the have the radiation-absorbing elements and are arranged in series with the flame relay switches, which are connected by diodes to the outputs of the two evaluation circuits, the switching states of which can be controlled by control circuits and that a start-up circuit is provided.
  • the creation of two independent, alternately activatable transmission channels allows the uninterrupted transmission and evaluation of flame signals, with the control of the switch-off function taking place in the respective non-activated transmission channel, including the relevant flame sensor.
  • the circuit When the flame signal is recorded and the circuit is intact, the circuit is located Arrangement in a dynamically stable state with the flame relays energized and the switches closed. A flame break is then registered in a known manner via the flame relay of the currently active transmission channel.
  • the invention makes it possible that not only all component errors, interruptions in the transmission channels and vibrations of the evaluation circuits, but also the running away of the clock frequency from the tolerance range lead to disturbance of the dynamic stability and thus by opening at least one switch to lockout.
  • a switch-on aid is required to achieve the dynamically stable state, which is referred to in the registration as a start-up circuit.
  • liquid-crystal cells are used as clock-controllable means for covering the radiation-absorbing elements, and the clock signals that trigger the electro-optical effect are in exactly opposite phase.
  • the two control circuits each consist of a relay with a drop-out delay and a diode connected in series, the two diodes being arranged antiparallel and the switches being make contacts of these relays. It is advisable to use the flame signal itself as a trigger criterion for the start-up circuit.
  • One suitable form of implementation of the start-up circuit which corresponds to the requirement for intrinsic safety is to arrange threshold switches at the inputs of the control circuits, to bridge the switches in series with the flame relays with start-up resistors and to connect the excitation circuits of the flame relays to one another by means of a holding resistor.
  • the evaluation circuits In order to ensure the presence of the flame presence signal at the output of an evaluation circuit each time the channel is switched, the evaluation circuits must have a switching hysteresis.
  • the dynamic self-monitoring circuit according to the invention can of course also be used if only one flame sensor is provided.
  • the transmission channels linking conjunctively at the output can advantageously be alternately connected to the flame sensor via a clock-controlled switchover device, wherein the clock-controlled switchover device can be an electronic switch.
  • the circuit arrangement consists of two each containing the flame sensor 41, 42, the evaluation circuit 10, 20 for the flame signal and the flame relay 11, 21 at the output A via the make contacts 12, 22 of the flame relay 11, 21 conjunctively linked transmission channels 2, 3, the two flame sensors 41, 42 by the clock signals T, T controllable liquid crystal cells 31, 32 for covering of the sensor elements.
  • the switches 13, 23 are arranged in series with the flame relays 11, 21, which can be controlled by means of the respective control circuits 110, 210 which are connected via the diodes 17, 27 to the outputs of the two evaluation circuits 10, 20 and whose switching states are evaluated.
  • the circuit arrangement contains the starting circuit 4 which can be triggered by the flame signal.
  • Known frequency-selective arrangements are used as evaluation circuits 10, 20 for the flame signal, via whose output a flame relay 11, 21 can be controlled and which have a switching hysteresis, as a result of which the switch-on delay is less than the switch-off delay.
  • the two control circuits 110, 210 consist of the relays 15, 25 with the diodes 16, 26 arranged in series with one another antiparallel, the relays 15, 25 delay capacitors 19, 29 and free-wheeling diodes 111, 211 being connected in parallel.
  • the switches 13, 23 are make contacts of these relays 15, 25.
  • the starting circuit 4, which can be triggered by the flame signal, consists of the threshold switches 18, 28 arranged at the inputs of the control circuits 110, 210, the starting resistors 14, 24 and the excitation circuits of the flame relays 11, 21 interconnecting holding resistor 5. The mode of operation of the circuit arrangement will be described below.
  • the circuit arrangement When the flame signal is recorded and the circuit is intact, the circuit arrangement is in a dynamically stable state in which all four relays 11, 21, 15, 25 are energized.
  • the clock signals T, T switch the liquid crystal cells 31, 32 alternately with the clock frequency f T from the blocked state to the state permeable to the radiation to be recorded.
  • electrically controllable mechanical shutters or flaps can also be used in a known manner to cover the flame sensors 41, 42.
  • the flame radiation thus activates at the clock frequency f T the flame sensors 41, 42, the electrical flame signals of which reach the inputs of the frequency-selective evaluation circuits 10, 20, the outputs of which are, for example, L level when the flame signal is present and H level when the evaluation criterion is not met.
  • the start-up circuit 4 should initially be disregarded for the description of the dynamically stable state.
  • the operating voltage is also above the series circuit consisting of the relay 15 of the diode 16 and the flame relay 21.
  • the part of the operating voltage dropping via the relays 15, 21 is sufficient to leave it in the holding state.
  • the delay capacitor 19 is recharged.
  • the relay 25 remains in the hold state through the delay capacitor 29.
  • the delay capacitor 29 must be dimensioned such that the fall delay time T A is greater than the time during which the transmission channel 2 is activated. This applies analogously to the delay capacitor 19.
  • the over the holding resistor 5, the starting resistor 14 and the flame relay 11 current flowing causes a voltage drop across the holding resistor 5, the amount of which falls at the level at the input of the threshold switch 18, whereby the threshold value is not fallen below.
  • the starting resistor 14, which only has the task of supplying the H level for the threshold switch 18 when the switch 13 is turned on or when the switch 13 is open, must be chosen to be large enough to limit the current flowing through the flame relay 11 in such a way that with certainty no triggering can take place.
  • the flame signal is switched to the input of the evaluation circuit 10, the L level which arises at the output thereof falls below the threshold value of the threshold switch 18.
  • the flame relay 21 is held in the holding current range via the holding resistor 5.
  • the associated raising of the input level of the threshold switch 28 above the threshold value leads to its switching.
  • the potential reversal achieved in this way on the control circuits 110, 210 causes the delay capacitor 19 to be charged and the relay 15 and the flame relay 11 to be pulled up as a result of the closing of the normally open contact 13. This achieves the dynamically stable state described above without taking the start-up circuit 4 into account.
  • the threshold switches 18, 28 additionally cause a potential separation of the control circuits 110, 210, which are thereby operated with the full voltage swing.
  • the holding current for the flame relay of the respectively inactive transmission channel is obtained via the holding resistor 5 after the start-up circuit 4 has been added.
  • the two free-wheeling diodes 111, 211 protect the threshold switches 18, 28 against inductive peaks.
  • T F represents the fault shutdown time, ie the maximum possible time from the occurrence of a defect to fault lockout.
  • the circuit arrangement is intrinsically safe with regard to the defects to be considered, such as interruptions in lines and resistances, closing and interruption of capacitors and diodes, parameter changes in the threshold switches, possible oscillation of the evaluation circuits, defects in the flame sensors and liquid crystal cells. These errors cause a disturbance of the dynamically stable state described above, in that, depending on the type of defect, either parity levels occur in the two channels or the time relation due to the reduced charge of the delay capacitors 19, 29 no longer applies and relays 15, 25 drop out.
  • the clock frequency f T is also monitored with this circuit arrangement.
  • the dynamic self-monitoring circuit according to FIG. 2 corresponds to that according to FIG. 1, but here the start-up circuit 4 and the control circuits 110, 210 are not shown any further.
  • the start-up circuit 4 and the control circuits 110, 210 are not shown any further.
  • only one flame sensor 6 is provided.
  • the transmission channels 2, 3 which are conjunctively linked at the output A via the make contacts 12, 22 of the flame relays 11, 21 from the two evaluation circuits 10, 20 for the flame signal and the flame relay 11, 21 are alternately connected to the clock-controlled switching device 7 Flame sensor 6 can be switched on.

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Abstract

Bei dieser dynamischen Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter sind zwei die Flammenstrahlung aufnehmende Flammenfühler (41, 42) vorgesehen, und sie dient insbesondere zur selektiven Flammenüberwachung in Mehrbrenneranlagen. Um eine ununterbrochene Übertragung und Auswertung von Flammensignalen bei Vermeidung einer separaten Überwachung des Systemtaktes und der Flammenfühler zu ermöglichen, wobei die von den beiden Flammenfühlern abgegebenen elektrischen Flammensignale getrennt zu übertragen und auszuwerten sind, sind zwei jeweils den Flammenfühler (41, 42), die Bewertungsschaltung (10, 20) für das Flammensignal und das Flammenrelais (11, 21) enthaltende am Ausgang (A) konjunktiv verknüpfte Übertragungskanäle (2, 3) vorhanden, wobei die beiden Flammenfühler (41, 42) taktsteuerbare Mittel (31, 32) zum wechselweisen Abdecken der die Strahlung aufnehmenden Elemente aufweisen und in Reihe mit den Flammenrelais (11, 21) Schalter (13, 23) angeordnet sind, die durch jeweils über Dioden (17, 27) mit den Ausgängen beider Bewertungsschaltungen (10, 20) verbundene, deren Schaltzustand auswertende Ansteuerschaltungen (110, 210) steuerbar sind sowie eine Anlaufschaltung vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine dynamische Eigenüberwachungs­schaltung für Flammenwächter mit zwei die Flammenstrahlung aufnehmenden Flammenfühlern, insbesondere zur selektiven Flammenüberwachung in Mehrbrenneranlagen.
  • Von Flammenwächtern muß neben einer großen Ansprechempfind­lichkeit ein hohes Maß an Eigensicherheit und Verfügbarkeit gefordert werden. Als eigensicher oder "failsafe" gilt ein Flammenwächter dann, wenn alle möglichen Bauelemente­fehler, die bei erloschener Flamme zu einer Flammenvor­täuschung führen würden, immer die Signalisierung des Zu­standes "Flamme aus" zur Folge haben. Eine hohe Verfügbar­keit ist dann gegeben, wenn die Wahrscheinlichkeit für Störabschaltungen trotz vorhandener Flamme gering ist. Es sind Flammenwächter mit zwei die Flammenstrahlung auf­nehmenden Flammenfühlern bekannt, welche entweder durch entsprechende Verknüpfung die Erhöhung der Sicherheit oder der Ansprechempfindlichkeit bewirken oder in Mehrbrenner­anlagen durch entsprechende Ausrichtung auf bestimmte Teile der Flamme oder in einem bestimmten Winkel zu­einander die Selektivität verbessern. Zur Eigenüberwachung solcher mit zwei Flammenfühlern arbeitender Flammenwächter sind Schaltungen entwickelt worden, bei denen nicht nur der Flammenfühler selbst sondern der gesamte Flammenwächter mit der Bewertungsschaltung und dem Flammenrelais redundant ausgelegt sind und durch Vergleich der Ausgangssignale Fehler erkannt werden können. Solche Schaltungen sind je­doch nicht eigensicher, weil aktive, das Flammensignal vor­täuschende Defekte während des Betriebes nicht sofort er­kennbar sind.
    In der DE-OS 350 825 3 ist ein Flammenwächter mit zwei auf hintereinanderliegende Stellen der Flamme gerichteten antiparallel geschalteten Flammenfühlern, die die Temperatur­differenz der Flamme erfassen, angegeben. Für das elektrische Flammensignal ist nur ein Übertragungskanal vorhanden, der zur Eigenüberwachung durch einen taktgesteuerten Unterbrecher auftrennbar ist, wodurch der Übertragungskanal im ständigen Wechsel zur Übertragung des Flammensignals und zur Kontrolle der Abschaltfunktion genutzt wird.
    Von Nachteil ist dabei, daß die beiden Flammenfühler nicht mit in die Selbstüberwachung einbezogen sind.
    Eine nach diesem Prinzip, während der periodischen Unter­brechungen des Übertragungskanals die Funktionstüchtigkeit der Schaltung zu überprüfen, arbeitende Eigenüberwachungs­schaltung ist in der DE-OS 33 21 166 angegeben. Solche Eigenüberwachungsschaltungen haben den Nachteil, daß inner­halb einer Taktzeit, die stets kleiner als die geforderte Sicherheitsabschaltzeit (bei Gas z.B. < 1 sec.) sein muß, stets ein Kompromiß zu schließen ist zwischen dem zur Über­tragung und Auswertung des Flammensignals und dem zur Kontrolle der Abschaltfunktion zur Verfügung stehenden Zeit­intervall, was einem Kompromiß zwischen Verfügbarkeit und Sicherheit gleichkommt. Wird dabei die Zeit für die Über­tragung und Auswertung des Flammensignals zu klein gewählt, besteht die Gefahr, daß sich z.B. in der Startphase, wo der zu überwachende Brenner mit geringer Laststufe betrieben wird, kein stabiles Flammensignal ausbilden kann und die Flammenüberwachung auf "keine Flamme" erkennt, was die Ver­fügbarkeit der Anlage einschränkt. Wird die Zeit für die Kontrolle der Abschaltfunktion zu klein gewählt, ist damit die Fehlererkennung eingeschränkt. Weitere Nachteile der genannten Schaltungen sind in der zusätzlich erforderlichen separaten Überwachungsschaltung für das Taktsignal und dem letztendlich die Verfügbarkeit einschränkenden relativ hohen Schaltungsaufwand zu sehen.
  • Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Aufgabe der Er­fingung ist es deshalb eine dynamische Eigenüberwachungs­schaltung für Flammenwächter mit zwei die Flammenstrahlung aufnehmenden Flammenfühlern, insbesondere zur selektiven Flammenüberwachung in Mehrbrenneranlagen zu schaffen, welche die ununterbrochene Übertragung und Auswertung von Flammen­signalen ermöglicht und kein separate Überwachung des Systemtaktes und der Flammenfühler erfordert. Dabei sollen die von den beiden Flammenfühlern abgegebenen elektrischen Flammensignale getrennt übertragen und ausgewertet werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine dynamische Eigenüber­wachungsschaltung für Flammenwächter angegeben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei jeweils den Flammenfühler, die Bewertungsschaltung für das Flammensignal und das Flammen­relais enthaltende am Ausgang konjunktiv verknüpfte Über­tragungskanäle vorhanden sind, wobei die beiden Flammen­fühler taktsteuerbare Mittel zum wechselweisen Abdecken der die Strahlung aufnehmenden Elemente aufweisen und in Reihe mit den Flammenrelais Schalter angeordnet sind, die durch jeweils über Dioden mit den Ausgängen beider Bewertungs­schaltungen verbundene, deren Schaltzustand auswertende An­steuerschaltungen steuerbar sind und daß eine Anlaufschaltung vorgesehen ist.
    Die Schaffung zweier unabhängiger, wechselweise aktivier­barer Übertragungskanäle gestattet die ununterbrochene Übertragung und Auswertung von Flammensignalen, wobei im jeweils nichtaktivierten Übertragungskanal die Kontrolle der Abschaltfunktion unter Einbeziehung des betreffenden Flammenfühlers stattfindet. Bei aufgenommenem Flammen­signal und intakter Schaltung befindet sich die Schaltungs­ anordnung in einem dynamisch stabilen Zustand, bei dem die Flammenrelais angezogen und die Schalter geschlossen sind. Ein Flammenabriß wird dann in bekannter Weise über das Flammenrelais des gerade aktiven Übertragungskanals registriert.
    Durch die Erfindung wird ermöglicht, daß nicht nur alle Bau­elementefehler, Unterbrechungen in den Übertragungskanälen und Schwingungen der Bewertungsschaltungen sondern auch das Weglaufen der Taktfrequenz aus dem Toleranzbereich zur Störung der dynamischen Stabilität und damit durch Öffnen mindestens eines Schalters zur Störabschaltung führen. Bei der Inbetriebnahme oder beim Wiedereinschalten ist zum Erreichen des dynamisch stabilen Zustandes eine Einschalthilfe erforderlich, die in der Anmeldung als Anlaufschaltung be­zeichnet wird.
    In weiterer konkreter Ausgestaltung der Erfindung sind als taktsteuerbare Mittel zum Abdecken der die Strahlung aufnehmenden Elemente Flüssigkristallzellen eingesetzt und die den elektrooptischen Effekt auslösenden Taktsignale exakt gegenphasig. Weiterhin bestehen die beiden Ansteuerschaltungen jeweils aus einem Relais mit Abfallverzögerung und einer in Reihe geschalteten Diode, wobei die beiden Dioden anti­parallel angeordnet sind und die Schalter Arbeitskontakte dieser Relais sind. Es ist zweckmäßig, als Auslösekriterium für die Anlaufschaltung das Flammensignal selbst zu verwenden. Eine der Forderung nach Eigensicherheit entsprechende zweck­mäßige Realisierungsform der Anlaufschaltung besteht darin, an den Eingängen der Ansteuerschaltungen Schwellwertschalter anzuordnen, die in Reihe mit den Flammenrelais liegenden Schalter mit Anlaufwiderständen zu überbrücken und die Erregerstromkreise der Flammenrelais durch einen Halte­widerstand miteinander zu verbinden. Um das Vorhandensein des jeweils am Ausgang einer Bewertungsschaltung liegenden Flammenanwesenheitssignals bei jeder Kanalumschaltung zu sichern, müssen die Bewertungsschaltungen eine Schalt­hysterese aufweisen.
  • Abweichend von der Verwendung von zwei die Flammenstrahlung aufnehmenden Flammenfühlern kann die erfindungsgemäße dynamische Eigenüberwachungsschaltung selbstverständlich auch dann zur Anwendung kommen, wenn nur ein Flammen­fühler vorgesehen ist. Dann sind nach einem weiteren Merk­mal der Erfindung die am Ausgang konjunktiv verknüpfenden Übertragungskanäle vorteilhaft über ein taktgesteuerte Um­schalteinrichtung wechselweise an den Flammenfühler anschalt­bar, wobei die taktgesteuerte Umschalteinrichtung ein elektronischer Umschalter sein kann.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungs­beispielen darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammen­wächter unter Verwendung von zwei die Flammen­strahlung aufnehmenden Flammenfühlern und
    • Fig. 2 einen Ausschnitt der dynamischen Eigenüberwachungs­schaltung nach Fig. 1 unter Verwendung nur eines Flammenfühlers
  • Die Fig. 1 zeigt eine dynamische Eigenüberwachungsschaltung in Verbindung mit einem Flammenwächter mit zwei die Flammen­strahlung aufnehmenden Flammenfühlern 41, 42,die zur Erhöhung der Selektivität und Sicherheit gegen Flammenvortäuschung aus verschiedenen Richtungen auf einen bestimmten Punkt der Flamme 1 gerichtet sind. Die Schaltungsanordnung be­steht aus zwei jeweils den Flammenfühler 41, 42, die Be­wertungsschaltung 10, 20 für das Flammensignal und das Flammenrelais 11, 21 enthaltende am Ausgang A über die Ar­beitskontakte 12, 22 der Flammenrelais 11, 21 konjunktiv verknüpften Übertragungskanälen 2, 3, wobei die beiden Flammenfühler 41, 42 durch die gegenphasigen Taktsignale T, T steuerbare Flüssigkristallzellen 31, 32 zum Abdecken der Fühlerelemente aufweisen. Weiterhin sind in Reihe mit den Flammenrelais 11, 21 die Schalter 13, 23 angeordnet, die mittels der jeweils über die Dioden 17, 27 mit den Aus­gängen der beiden Bewertungsschaltungen 10, 20 verbundenen, deren Schaltzustand auswertenden Ansteuerschaltungen 110, 210 steuerbar sind. Außerdem enthält die Schaltungsanordung die durch das Flammensignal auslösbare Anlaufschaltung 4. Als Bewertungsschaltungen 10, 20 für das Flammensignal sind an sich bekannte frequenzselektive Anordnungen einge­setzt, über deren Ausgang ein Flammenrelais 11, 21 ansteuer­bar ist und die eine Schalthysterese aufweisen, wodurch die Einschaltverzögerung kleiner ist als die Ausschaltver­zögerung. Die beiden Ansteuerschaltungen 110, 210 bestehen aus den Relais 15, 25 mit den in Reihe geschalteten zuein­ander antiparallel angeordneten Dioden 16, 26 wobei den Relais 15, 25 Verzögerungskondensatoren 19, 29 und Frei­laufdioden 111, 211 parallel geschaltet sind. Die Schalter 13, 23 sind Arbeitskontakte dieser Relais 15, 25. Die durch das Flammensignal auslösbare Anlaufschaltung 4 besteht aus den an den Eingängen der Ansteuerschaltungen 110, 210 ange­ordneten Schwellwertschaltern 18, 28, den Anlaufwiderständen 14, 24 und dem die Erregerstromkreise der Flammenrelais 11, 21 miteinander verbindenden Haltewiderstand 5.
    Im folgenden soll die Funktionsweise der Schaltungsanordnung beschrieben werden.
    Bei aufgenommenem Flammensignal und intakter Schaltung be­findet sich die Schaltungsanordnung in einem dynamisch stabilen Zustand, bei dem alle vier Relais 11, 21, 15, 25 angezogen sind. Die Taktsignale T, T schalten die Flüssig­kristallzellen 31, 32 im Wechsel mit der Taktfrequenz fT von dem gesperrten in den für die aufzunehmende Strahlung durchlässigen Zustand. Anstelle der Flüssigkristallzellen 31, 32 sind auch in bekannter Weise elektrisch steuerbare mechanische Blenden oder Klappen zum Abdecken der Flammen­fühler 41, 42 einsetzbar.
    Die Flammenstrahlung aktiviert somit mit der Taktfrequenz fT die Flammenfühler 41, 42, deren elektrische Flammensignale an die Eingänge der frequenzselektiven Bewertungsschaltungen 10, 20 gelangen, an deren Ausgängen beispielsweise L-Pegel bei anliegendem Flammensignal und H-Pegel bei Nichter­füllung des Bewertungskriteriums liegt. Infolge der Schalt­hysterese entsteht eine zeitliche Überlappung der Signal­pegel an den Ausgängen der Bewertungsschaltungen 10, 20 zum Zeitpunkt der Kanalumschaltung, so daß immer an einem der beiden Ausgänge L-Pegel vorhanden ist. Die beiden Dioden 17, 27 sind jeweils in Durchlaßrichtung bei Flammen­anwesenheit gepolt. Zunächst sei mittels des Taktsignales T während der Zeit
    Figure imgb0001
     die Flüssigkristallzelle 31 für die Flammenstrahlung durchlässig und somit der Übertragungs­kanal 2 aktiviert. Am Ausgang der Bewertungsschaltung 10 liegt L-Pegel und am Ausgang der Bewertungsschaltung 20 H-Pegel, so daß die Diode 27 sperrt. Das Flammenrelais 11 erhält über den geschlossenen Schalter 13 die voll Be­triebsspannung UB.
  • Die Anlaufschaltung 4 soll für die Beschreibung des dynamisch stabilen Zustandes zunächst unberücksichtigt bleiben. Somit liegt auch über der Reihenschaltung bestehend aus dem Relais 15 der Diode 16 und dem Flammenrelais 21 die Betriebs­spannung. Der über den Relais 15, 21 abfallende Teil der Betriebsspannung reicht aus, diese im Haltezustand zu be­lassen. Gleichzeitig wird der Verzögerungskondensator 19 nachgeladen. Das Relais 25 verbleibt durch den Verzögerungs­kondensator 29 im Haltezustand. Um ein Abfallen dieses Relais 25 noch vor der nächsten Kanalumschaltung zu ver­meiden muß der Verzögerungskondensator 29 so bemessen sein, daß die Abfallverzögerungszeit TA größer ist als die Zeit
    Figure imgb0002
     während der der Übertragungskanal 2 aktiviert ist. Das gilt analog für den Verzögerungskondensator 19. Mit der Umschaltung der Flüssigkristallzellen 31, 32 auf den Übertragungskanal 3 nach Ablauf der Zeit
    Figure imgb0003
     wechseln die Pegel an den Ausgängen der Bewertungsschaltungen 10, 20, so daß in analoger Weise nunmehr das Flammenrelais 21 die volle Betriebsspannung UB erhält und die Relais 25 und 11 in Reihe an der Betriebsspannung UB liegen. Das Relais 15 wird jetzt durch den Verzögerungskondensator 19 gehalten und der Verzögerungskondensator 29 wird nachgeladen.
    Bei der Inbetriebnahme oder beim Widereinschalten der Flammenüberwachung wird der oben beschriebene dynamisch stabile Zustand nicht ohne zusätzliche Hilfe erreicht, da zu diesem Zeitpunkt alle Relais 11, 21, 15, 25 abgefallen sind. An die als Einschalthilfe wirkende Anlaufschaltung ist die Forderung zu stellen, selbst oder im Zusammenwirken mit den anderen Teilen der Gesamtschaltung eigensicher zu sein. Weiterhin ist es zweckmäßig, das Flammensignal selbst als Auslösekriterium für die Anlaufschaltung zu verwenden.
    Dem wird die in Fig. 1 enthaltene Anlaufschaltung 4 gerecht, deren Funktionsweise im folgenden beschrieben wird.
  • Im Einschaltmoment sind zunächst noch alle Relais 11, 21, 15, 25 abgefallen und die beiden Schwellwertschalter 18, 28 liegen über die Anlaufwiderstände 14, 24 und die Flammen­relais 11, 21 an der Betriebsspannung UB. Die Strahlung der Flamme erreicht je nach Momentanwert des Taktes, z.B. über die gerade durchlässige Flüssigkristallzelle 32, den Flammenfühler 42 und aktiviert den Übertragungskanal 3, wobei der Ausgang der Bewertungsschaltung 20 L-Pegel an­nimmt.
    Am Eingang des Schwellwertschalters 28 wird folglich der Schwellwert unterschritten und die entstandene Spannungs­differenz an den Ausgängen der Schwellwertschalter 18, 28 führt zur Ladung des Verzögerungskondensator 29 und zum Anziehen des Relais 25, wodurch auch das Flammenrelais 21 mit der vollen Betriebsspannung aktiviert wird. Der über den Haltewiderstand 5, den Anlaufwiderstand 14 und das Flammenrelais 11 fließende Strom bewirkt einen Spannungs­abfall am Haltewiderstand 5, um dessen Betrag der am Eingang des Schwellwertschalters 18 liegende Pegel fällt, wodurch dessen Schwellwert aber nicht unterschritten wird. Der Anlaufwiderstand 14, der lediglich die Aufgabe hat, im Einschaltmoment bzw. bei geöffnetem Schalter 13 den H-Pegal für den Schwellwertschalter 18 zu liefern, muß entsprechend groß gewählt werden, um den über das Flammen­relais 11 fließenden Strom so zu begrenzen, daß mit Sicher­heit kein Auslösen erfolgen kann. Mit dem Umschalten des Flammensignals an den Eingang der Bewertungsschaltung 10 führt der an deren Ausgang entstehende L-Pegel zur Unter­schreitung des Schwellwertes des Schwellwertschalters 18. Gleichzeitig wird mit der Pegeländerung an der Bewertungs­schaltung 20 über den Haltewiderstand 5 das Flammenrelais 21 im Haltestrombereich gehalten. Das damit verbundene An­heben des Eingangspegels des Schwellwertschalters 28 über den Schwellwert führt zu dessen Umschaltung. Die so er­zielte Potentialumkehr an den Ansteuerschaltungen 110, 210 bewirkt das Laden des Verzögerungskondensators 19 und Anziehen des Relais 15 sowie des Flammenrelais 11 in­folge Schließens des Arbeitskontaktes 13. Damit ist der weiter oben bereits ohne Berücksichtigung der Anlauf­schaltung 4 beschriebene dynamisch stabile Zustand er­reicht. Die Schwellwertschalter 18, 28 bewirken dabei zu­sätzlich eine Potentialabtrennung der Ansteuerschaltungen 110, 210, die dadurch mit dem vollen Spannungshub betrieben werden. Der Haltestrom für das Flammenrelais des jeweils nichtaktiven Übertragungskanals wird nach Hinzufügen der Anlaufschaltung 4 über den Haltewiderstand 5 gewonnen. Die beiden Freilaufdioden 111, 211 schützen die Schwellwert­schalter 18, 28 vor induktiven Spitzen. Für die zu ver­wendende Taktfrequenz fT und für die Abfallverzögerungs­zeit TA der Relais, 15, 25 gilt die Beziehung
    Figure imgb0004
     wobei TF die Fehlerabschaltzeit, d.h. die maximal mögliche Zeit vom Auftreten eines Defektes bis zur Störabschaltung darstellt.
    Bei Auftreten eines Flammenabrisses erfolgt innerhalb der mit der Bewertungsschaltung 10 bzw. 20 realisierten Sicher­heitsabschaltzeit TS das Umschalten des Ausganges der im Moment des Flammenabrisses gerade über die durchlässige Flüssigkristallzelle 31, 32 und dem betreffenden Flammen­fühler 41, 42 aktivierten Bewertungsschaltung 10, 20 auf den H-Pegel und das Abfallen des betreffenden Flammen­relais 11, 21. Die Schaltungsanordnung ist eigensicher be­züglich der in betracht zu ziehenden Defekte wie Unter­brechungen von Leitungen und Widerständen, Schluß und Unter­brechung von Kondensatoren und Dioden, Parameterveränderungen der Schwellwertschalter, möglichem Schwingen der Bewertungs­schaltungen, Defekten der Flammenfühler und Flüssigkristall­zellen. Diese Fehler bewirken eine Störung des weiter oben beschriebenen dynamisch stabilen Zustandes, indem je nach Art des Defektes entweder paritätische Pegel in den beiden Kanälen auftreten oder infolge verminderter Ladung der Verzögerungskondensatoren 19, 29 die Zeitrelation
    Figure imgb0005
     nicht mehr zutrifft und die Relais 15, 25 abfallen.
    Darüber hinaus wird mit dieser Schaltungsanordnung zugleich eine Überwachung der Taktfrequenz fT erreicht. Ein unzu­lässiges Ansteigen der Taktfrequenz fT führt infolge der Hysterese der Bewertungsschaltungen 10, 20 zu paritätischen Signalpegeln am Ausgang der Bewertungsschaltungen 10, 20 das Absinken der Taktfrequenz fT bewirkt das Abfallen der Relais 15, 25 da die in den Kondensatoren 19, 29 ge­speicherte Ladung nicht mehr ausreicht, während der größeren nichtaktiven Zeit jedes Übertragungskanals 2, 3 die Relais 15, 25 zu halten.
  • Die dynamische Eigenüberwachungsschaltung gemäß Fig. 2 ent­spricht der nach Fig. 1, wobei hier jedoch die Anlauf­schaltung 4 sowie die Ansteuerschaltungen 110, 210 nicht weiter dargestellt sind. Wie aus dieser Fig. ersichtlich ist, ist lediglich ein Flammenfühler 6 vorgesehen. Dabei sind die aus den beiden jeweils die Bewertungsschaltung 10, 20 für das Flammensignal und das Flammenrelais 11, 21 ent­haltenden am Ausgang A über die Arbeitskontakte 12, 22 der Flammenrelais 11, 21 konjunktiv verknüpften Übertragungs­kanäle 2, 3 über die taktgesteuerte Umschalteinrichtung 7 wechselweise an den Flammenfühler 6 anschaltbar. Das be­deutet, daß das durch den Flammenfühler 6 aufgenommene Flammensignal mit der Taktfrequenz fT im Wechsel an die Eingänge der Bewertungsschaltungen 10, 20, an deren Aus­gängen beispielsweise L-Pegel bei anliegendem Flammen­signal und H-Pegel bei Nichterfüllung des Bewertungs­kriteriums liegt, durch die taktgesteuerte Umschaltein­richtung 7 geschaltet wird. Die weitere Funktionsweise dieser dynamischen Eigenüberwachungsschaltung entspricht der nach Fig. 1.

Claims (9)

1. Dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter mit zwei die Flammenstrahlung aufnehmenden Flammen­fühlern (41, 42), insbesondere zur selektiven Flammenüber­wachung in Mehrbrenneranlagen, gekennzeichnet dadurch, daß
zwei jeweils den Flammenfühler (41, 42), die Bewertungs­schaltung (10, 20) für das Flammensignal und das Flammenrelais (11, 21) enthaltende am Ausgang (A) konjunktiv verknüpfte Übertragungskanäle (2, 3) vor­handen sind, wobei die beiden Flammenfühler (41, 42) taktsteuerbare Mittel (31, 32) zum wechselweisen Ab­decken der die Strahlung aufnehmenden Elemente aufweisen und in Reihe mit den Flammenrelais (11, 21) Schalter (13, 23) angeordnet sind, die durch jeweils über Dioden (17, 27) mit den Ausgängen beider Bewertungsschaltungen (10, 20) verbundene, deren Schaltzustand auswertende An­steuerschaltungen (110, 210) steuerbar sind und daß eine Anlaufschaltung (4) vorgesehen ist.
2. Dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß
als taktsteuerbare Mittel zum Abdecken der die Strahlung aufnehmenden Elemente Flüssigkristallzellen (31, 32) ein­gesetzt sind und daß die den elektrooptischen Effekt aus­lösenden Taktsignale (T, T) exakt gegenphasig sind.
3. Dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß
die beiden Ansteuerschaltungen (110, 210) jeweils aus einem Relais (15, 25) mit Abfallverzögerung und einer in Reihe geschalteten Diode (16, 26) bestehen, wobei die beiden Dioden (16, 26) antiparallel angeordnet sind und die Schalter (13, 23) Arbeitskontakte dieser Relais (15, 25) sind.
4. Dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß
die Anlaufschaltung (4) durch das Flammensignal aus­lösbar ist.
5. Dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß
als Anlaufschaltung (4) an den Eingängen der Ansteuer­schaltung (110, 210) angeordnete Schwellwertschalter (18, 28), die Schalter (13, 23) überbrückende Anlaufwider­stände (14, 24) und ein die Erregerstromkreise der Flammen­relais (11, 21) miteinander verbindender Haltewiderstand (5) vorgesehen sind.
6. Dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß
die Bewertungsschaltungen eine Schalthysterese aufweisen.
7. Dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß
für die Taktfrequenz (fT) und Abfallverzögerungszeit (TA) der Relais (15, 25) in Relation zur Fehlerabschalt­zeit (TF) und zur Sicherheitsabschaltzeit (TS) die Be­ziehung
Figure imgb0006
 gilt.
8. Dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter nach Anspruch 1 und 3 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß
bei Verwendung eines Flammenfühlers (6) die am Ausgang (A) konjunktiv verknüpften Übertragungskanäle (2, 3) über eine taktgesteuerte Umschalteinrichtung (7) wechsel­weise an den Flammenfühler (6) anschaltbar sind.
9. Dynamische Eigenüberwachungsschaltung für Flammenwächter nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß
die taktgesteuerte Umschalteinrichtung (7) ein elektronischer Umschalter ist.
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