EP0732544A2 - Zünd- und Flammenüberwachungseinrichtung für Brenneranlagen - Google Patents

Zünd- und Flammenüberwachungseinrichtung für Brenneranlagen Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an ignition and flame monitoring device according to the preamble of claim 1.
  • the flame sensor switches off a transformer that feeds the ignition electrodes when the pilot flame is generated, while the pilot flame continues to burn and from a thermocouple is monitored.
  • the flame of the pilot burner is therefore constantly monitored and the system is shut down when it goes out. This means that the pilot flame is constantly on.
  • pilot and flame monitoring devices are known, in which the main burner flame is ignited with the help of a fur igniter, so that the pilot burner and the gas consumption caused by it are eliminated.
  • main burners which are operated with a lean gas / air mixture in order to produce as little pollutants as possible, in particular NOX, can be ignited with difficulty by a spark igniter.
  • the invention provides a remedy here in that the flame of the main burner is monitored in the normal burner cycle and an ignition burner is used for ignition, which ignites with the aid of a spark igniter and is switched off again together with the ignition device after the main burner flame has stabilized.
  • the main burner MB of a burner system is supplied with gas via a first main burner valve MV1 and a second valve MV2.
  • a line branches off between the two valves MV1 and MV2 to the pilot burner valve PV, which feeds the pilot burner PB.
  • This is assigned an ignition electrode ZE, which is supplied with ignition pulses by an ignition generator IG.
  • a flame sensor electrode FE immersed in the flame area F of the main burner MB is connected to the input of a flame sensor amplifier FV, which on the one hand supplies an output signal on line L1 to stop a timer ZG and on the other hand controls the normally closed contact switch RK via line L2.
  • the timer ZG serving as a safety timer carries over its output signal the line L3 to the safety switch SI, the contact si of which is in the power supply line between an AC voltage source V, for example the mains AC voltage, and a heat demand switch WB.
  • the three gas valves MV1, MV2 and PV are solenoid valves and each equipped with an excitation winding E1, E2 and E3.
  • the safety switch SI opens its contact si as soon as a blocking signal is supplied to it by the timer ZG via the line L3. The contact si can only be closed again by hand.
  • contact WB for example the contact of a room thermostat
  • the AC mains voltage reaches the two excitation windings E1 and E2 of the valves MV1 and MV2 in the gas line to the main burner MB, on the one hand, via the normally closed contact switch RK to the excitation winding E3 of the pilot burner valve PV and finally via the safety contact si and the heat demand switch WB via line L4 to the supply input of the timer ZG.
  • a line L6 branches off to the ignition generator IG, which supplies the ignition electrode ZE with ignition pulses.
  • gas is routed to the main burner MB via the valves MV1 and MV2 and to the pilot burner PB via the pilot gas valve PV Gas. Since the ignition generator IG is switched on at the same time, the ignition electrode ZE receives ignition pulses and ignites the flame of the pilot burner PB. This in turn ignites the gas flowing out of the main burner MB, so that the main burner flame F is produced during normal operation and is detected by the flame sensor electrode FE.
  • the timer ZG is started simultaneously via line L4. For example, it has a delay time of 5 seconds, which, as is known, depends on the size of the burner system, in particular on the gas throughput to the main burner. If a flame F is properly detected by the sensor electrode FE, a switching signal is produced at the output of the flame amplifier FV, which on the one hand stops the timer ZG via line L1, so that it does not emit a blocking signal on line L3, and on the other hand via line L2 Normally closed contact switch RK switched from its normally closed contact rk to the mating contact gk. As a result, the pilot burner valve PV and the ignition generator IG become currentless. No gas then flows to the pilot burner PB, and ignition sparks are still generated.
  • the main burner valve MV1 can be a servo-controlled control valve which regulates the gas throughput to the main burner MB as a function of the amount of heat required.
  • the second valve MV2 is a conventional closing valve. Both valves MV1 and MV2 and possibly also the pilot burner valve PV can be accommodated in a common housing in a known manner.
  • the flame amplifier FV does not generate an output signal, so that after its delay time has elapsed, the timer ZG triggers the safety switch SI via line L3 and its contact si switches off the entire system. Since the power supply to all three valves is interrupted, these valves go into the closed position so that gas does not flow to the pilot burner or the main burner.
  • the main burner MB can be operated with a lean gas / air mixture which produces low pollutants but is difficult to ignite. It is therefore not ignited directly by electrical ignition sparks, but by the flame of the pilot burner PB, which in turn is operated with a rich gas / air mixture and can therefore be ignited easily. Since the pilot burner is switched off during normal operation, it does not generate any pollutants during normal operation.

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Abstract

Zur Zündung eines mit einem mageren Gas/Luft-Gemisch betriebenen Hauptbrenners (MB) dient ein durch Zündfunken eines Zündgenerators (IG) entzündbarer Zündbrenner (PB). Überwacht wird die Flamme (F) des Hauptbrenners (MB). Sobald diese stabilisiert ist, werden der Zündbrenner (PB) und der Zündfunkengenerator (IG) abgeschaltet. Ein Zeitgeber (ZG) wird beim Öffnen des Zündbrennerventils (PV) eingeschaltet und erzeugt nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ein Sperrsignal für einen Sicherheitsschalter (SI), welcher sowohl das Hauptbrennerventil (MV1) als auch das Zündbrennerventil (PV) abschaltet, sofern sich innerhalb der genannten Zeitspanne keine Hauptbrennerflamme gebildet hat. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zünd- und Flammenüberwachungseinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer aus DE-A 37 24 084 bekannten Einrichtung dieser Art schaltet der Flammenfühler beim Entstehen der Zündflamme einen die Zündelektroden speisenden Transformator ab, während die Zündflamme weiter brennt und von einem Thermoelement überwacht wird. Es wird also ständig die Flamme des Zündbrenners überwacht und bei deren Erlöschen die Anlage stillgesetzt. Dies bedeutet, daß die Zündflamme ständig brennt. Andererseits sind Zünd- und Flammenüberwachungseinrichtungen bekannt, bei denen gleich die Hauptbrennerflamme mit Hilfe eines Furkenzünders gezündet wird, so daß der Zündbrenner und der von ihm verursachte Gasverbrauch entfällt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Hauptbrenner, welche mit einem mageren Gas/Luft-Gemisch betrieben werden, um möglichst wenig Schadstoffe, insbesondere NOX zu erzeugen, schwierig durch einen Funkenzünder entzündet werden können. Mit der Erfindung wird hier Abhilfe geschaffen, indem im normalen Brennerzyklus die Flamme des Hauptbrenners überwacht wird und zur Zündung ein Zündbrenner dient, der mit Hilfe eines Funkenzünders entzündet und nach dem Stabilisieren der Hauptbrennerflamme zusammen mit der Zündeinrichtung wieder abgeschaltet wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert.
  • Der Hauptbrenner MB einer Brenneranlage wird über ein erstes Hauptbrennerventil MV1 sowie ein zweites Ventil MV2 mit Gas versorgt. Zwischen den beiden Ventilen MV1 und MV2 zweigt eine Leitung zum Zündbrennerventil PV ab, welches den Zündbrenner PB speist. Diesem ist eine Zündelektrode ZE zugeordnet, welche von einem Zündgenerator IG mit Zündimpulsen versorgt wird.
  • Eine in den Flammenbereich F des Hauptbrenners MB eintauchende Flammenfühlerelektrode FE ist mit dem Eingang eines Flammenfühlerverstärkers FV verbunden, der einerseits auf der Leitung L1 ein Ausgangssignal zum Stillsetzen eines Zeitgebers ZG liefert und andererseits über die Leitung L2 den Ruhekontaktschalter RK steuert. Der als Sicherheitszeitgeber dienende Zeitgeber ZG führt sein Ausgangssignal über die Leitung L3 dem Sicherheitsschalter SI zu, dessen Kontakt si in der Stromzuleitung zwischen einer Wechselspannungsquelle V, z.B. der Netzwechselspannung, und einem Wärmebedarfsschalter WB liegt. Die drei Gasventile MV1, MV2 und PV sind Magnetventile und mit jeweils einer Erregerwicklung E1, E2 bzw. E3 ausgestattet. Der Sicherheitsschalter SI öffnet seinen Kontakt si sobald ihm vom Zeitgeber ZG über die Leitung L3 ein Sperrsignal zugeführt wird. Der Kontakt si kann nur von Hand wieder geschlossen werden.
  • Soll der Brenner eingeschaltet werden, weil Wärmebedarf besteht, so wird der Kontakt WB, beispielsweise der Kontakt eines Raumthermostaten, geschlossen. Hierdurch gelangt die Netzwechselspannung von der Spannungsquelle V über den Sicherheitskontakt si und den Wärmebedarfsschalter WB einerseits an die beiden Erregerwicklungen E1 und E2 der in der Gasleitung zum Hauptbrenner MB liegenden Ventile MV1 und MV2, andererseits über den Ruhekontaktschalter RK zur Erregerwicklung E3 des Zündbrennerventils PV und schließlich über die Leitung L4 an den Versorgungseingang des Zeitgebers ZG. Von der Leitung L5 zwischen Ruhekontaktschalter RK und Erregerwicklung E3 des Zündbrennerventils zweigt ferner eine Leitung L6 zum Zündgenerator IG ab, der die Zündelektrode ZE mit Zündimpulsen versorgt.
  • Beim Auftreten eines Wärmebedarfs, d.h. beim Schließen des Wärmebedarfsschalters WB wird einerseits über die Ventile MV1 und MV2 Gas zum Hauptbrenner MB und andererseits über das Zündbrennerventil PV Gas zum Zündbrenner PB geleitet. Da gleichzeitig der Zündgenerator IG eingeschaltet wird, erhält die Zündelektrode ZE Zündimpulse und zündet die Flamme des Zündbrenners PB. Diese wiederum entzündet das aus dem Hauptbrenner MB ausströmende Gas, so daß bei ordnungsgemäßem Betrieb die Hauptbrennerflamme F entsteht und von der Flammenfühlerelektrode FE erfaßt wird.
  • Mit der Einschaltung der Gaszufuhr zum Hauptbrenner und zum Zündbrenner sowie der Einschaltung des Zündgenerators ZG wird gleichzeitig über die Leitung L4 der Zeitgeber ZG in Gang gesetzt. Er hat beispielsweise eine Verzögerungszeit von 5 Sekunden, die, wie bekannt, von der Größe der Brenneranlage, also insbesondere vom Gasdurchsatz zum Hauptbrenner abhängt. Wird ordnungsgemäß eine Flamme F von der Fühlerelektrode FE festgestellt, so entsteht am Ausgang des Flammenverstärkers FV ein Schaltsignal, welches einerseits über die Leitung L1 den Zeitgeber ZG stillsetzt, so daß dieser kein Sperrsignal auf der Leitung L3 abgibt, und andererseits über die Leitung L2 den Ruhekontaktschalter RK von seinem Ruhekontakt rk auf den Gegenkontakt gk umlegt. Hierdurch werden das Zündbrennerventil PV und der Zündgenerator IG stromlos. Es fließt dann weder Gas zum Zündbrenner PB, noch werden weiterhin Zündfunken erzeugt.
  • Beim Hauptbrennerventil MV1 kann es sich, wie bekannt, um ein servogesteuertes Regelventil handeln, welches den Gasdurchsatz zum Hauptbrenner MB in Abhängigkeit von der Höhe des Wärmebedarfs regelt. Das zweite Ventil MV2 ist ein herkömmliches Schließventil. Beide Ventile MV1 und MV2 und ggf. auch das Zündbrennerventil PV können in bekannter Weise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein.
  • Sollte sich keine Hauptflamme F bilden, so erzeugt der Flammenverstärker FV kein Ausgangssignal, so daß der Zeitgeber ZG nach Ablauf seiner Verzögerungszeit über die Leitung L3 den Sicherheitsschalter SI zum Ansprechen bringt und dessen Kontakt si die gesamte Anlage abschaltet. Da hierbei die Stromzufuhr zu allen drei Ventilen unterbrochen wird, gehen diese Ventile in Schließlage, so daß Gas weder zum Zündbrenner noch zum Hauptbrenner fließt.
  • Besonders vorteilhaft ist diese Anordnung deshalb, weil der Hauptbrenner MB mit einem mageren Gas/Luft-Gemisch betrieben werden kann, welches geringe Schadstoffe erzeugt, aber schiecht zu zünden ist. Er wird deshalb nicht unmittelbar von elektrischen Zündfunken, sondern durch die Flamme des Zündbrenners PB gezündet, der seinerseits mit einem fetten Gas/Luft-Gemisch betrieben und somit leicht entzündet werden kann. Da der Zündbrenner während des Normalbetriebs abgeschaltet ist, erzeugt er während des Normalbetriebs keine Schadstoffe.

Claims (7)

  1. Zünd- und Flammenüberwachungseinrichtung für eine Brenneranlage mit:
    a) einem Hauptbrenner (MB) und zugeordnetem Hauptbrennerventil (MV1);
    b) einem Zündbrenner (PB) und zugeordnetem Zündbrennerventil (PV);
    c) einer dem Zündbrenner zugeordneten Zündeinrichtung (IG, ZE); sowie
    d) einem Flammenfühler (FE, FV), welcher bei vorhandener Flamme (F) die Zündeinrichtung (IG) stillsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß
    e) der Flammenfühler (FE, FV) die Flamme (F) des Hauptbrenners (MB) überwacht und bei vorhandener Hauptbrennerflamme ein das Zündbrennerventil (PV) schließendes Signal liefert und
    f) ein ebenfalls vom Ausgangssignal des Flammenfühlers (FV) beaufschlagter Zeitgeber (ZG) nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ab dem Öffnen des Zündbrennerventils (PV) die Anlage abschaltet, falls bis zum Ablauf dieser Zeitspanne keine Hauptbrennerflamme (F) festgestellt wurde.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (ZG) auf einen nur von Hand rückstellbaren Sicherheitsschalter (SI, si) in der Stromzufuhrleitung für die Zünd- und Flammenüberwachungseinrichtung einwirkt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
    a) Hauptbrennerventil (MV1) und Zeitgeber (ZG) über einen Wärmebedarfsschalter (WB) an eine Versorgungsstromquelle (V) angeschlossen sind; und
    b) das Zündbrennerventil (PV) und die Zündeinrichtung (IG) über einen vom Ausgangssignal des Flammenfühlers (FE, FV) gesteuerten und bei vorhandener Hauptbrennerflamme (F) öffnenden Ruhekontaktschalter (RK) an den Wärmebedarfsschalter (WB) angeschlossen sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (si) des Sicherheitsschalters (SI) mit dem Wärmebedarfsschalter (WB) in Reihe zwischen die Versorgungsstromquelle (V) und das Hauptbrennerventil (MV1) eingeschaltet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromversorgungseingang des Zeitgebers (ZG), der Festkontakt des Ruhekontaktsschalters (RK) und das Hauptbrennerventil (MV1) an den Wärmebedarfsschalter (WB) angeschlossen sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hauptbrennerventil (MV1) ein zweites Ventil (MV2) vorgeschaltet ist und die Leitung zum Zündbrennerventil (PV) zwischen diesen beiden Ventilen abzweigt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (E2) des zweiten Ventils ebenfalls an den Verbindungspunkt von Ruhekontaktschalter (RK) und Sicherheitsschalterkontakt (si) angeschlossen ist.
EP96103931A 1995-03-17 1996-03-13 Zünd- und Flammenüberwachungseinrichtung für Brenneranlagen Expired - Lifetime EP0732544B2 (de)

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EP0732544B1 EP0732544B1 (de) 1998-12-09
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