EP1564487A2 - Steuereinrichtung für einen netzunabhängigen Gasbrenner - Google Patents

Steuereinrichtung für einen netzunabhängigen Gasbrenner Download PDF

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EP1564487A2
EP1564487A2 EP05002350A EP05002350A EP1564487A2 EP 1564487 A2 EP1564487 A2 EP 1564487A2 EP 05002350 A EP05002350 A EP 05002350A EP 05002350 A EP05002350 A EP 05002350A EP 1564487 A2 EP1564487 A2 EP 1564487A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic force
control device
gas
timer
switching element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05002350A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Potthof
Karlheinz Hammelsbacher
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.)
Diehl AKO Stiftung and Co KG
Original Assignee
Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102004007310A external-priority patent/DE102004007310B4/de
Application filed by Diehl AKO Stiftung and Co KG filed Critical Diehl AKO Stiftung and Co KG
Publication of EP1564487A2 publication Critical patent/EP1564487A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F23N5/10—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples
    • F23N5/102—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/725—Protection against flame failure by using flame detection devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/08—Microprocessor; Microcomputer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12—Fuel valves
    • F23N2235/14—Fuel valves electromagnetically operated

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a network-independent Gas burner or gas stove according to claim 1.
  • gas burners or gas stoves are gaining in popularity. Also if the use of gas as an energy source is basically simple, it requires increased care by the user. In case of careless or improper use Gas can cause life-threatening and / or costly accidents. Out For this reason, gas burners / gas cookers are usually with a Safety shutdown device that automatically adjusts the gas supply shuts off or shuts off if there is a risk of accidental gas leakage consists. For example, such a safety shutdown device closes automatically a gas inlet when the flames of a gas cooker overflowing food be cleared or blown out by wind or draft or when a Ignition switch is in its ignition position when ignition is not initiated.
  • thermocouple that is in the range of Gas flame is positioned and due to the caused by the gas flame Heat influence generates a thermoelectric voltage.
  • the generated by the thermocouple Thermal voltage is via electrical connection lines of a magnetic force generating device supplied, in which in particular an electromagnet is provided, through which one of the thermoelectric voltage corresponding thermoelectric flows, whereby a corresponding magnetic force is generated.
  • electromagnet By the of the Electromagnet magnetic force generated is attracted to a metal plate, which with connected to a safety valve for a gas supply.
  • the safety valve is biased by a spring in a direction in which the safety valve blocks the gas inlet.
  • the spring force of the spring and the spring Electromagnet generated by the thermoelectric generated by the thermoelectric element Magnetic force are determined such that the magnetic force of the electromagnet with can hold the metal plate connected to the safety valve, so that the safety valve is held in its open position when the safety valve through manual actuation of an ignition switch opened while the metal disc in Contact has been brought to the electromagnet.
  • the Metal disc by the magnetic force generated by the electromagnet not against the Spring force of the spring from the rest position, which the closing state of Safety valve, tightened to open the safety valve.
  • a conventional safety shutdown device constructed in this way is as follows. After the safety valve opened by the ignition switch and a gas flame has been ignited, the safety valve is opened by means of the magnetic current generated by the thermocouple generated magnetic force in the Open position held. In an interruption of the thermo-current by a suitable timed shutdown is the magnetic force generation of the Electromagnet interrupted, so that the metal disc by the spring force in their Rest position moves while the safety valve is closed to the Gas inlet to lock. If the safety valve has been closed in this way is, it is impossible to restore the metal disc against the force of the spring Electromagnets move even if the electromagnet is a thermo-current receives from the thermocouple. The safety valve will be up to the renewed Manual opening by the ignition switch securely held in its closed position.
  • control device substantially corresponds to in Fig. 1 illustrated general construction of a control device according to the present invention.
  • the above shutdown device usually also includes an electrical or electronic timer.
  • This electric or electronic timer is in Generally powered via the mains connection of the gas burner. But it is in the case of a gas burner or gas stove such a mains connection does not exist, so poses the problem of using an electrical timer, more specifically the Power supply for this timer.
  • the present invention is therefore based on the object, a control device for a mains-independent gas burner or gas stove, in particular with one as above described safety shutdown device to provide a Reliable safety shutdown of the gas inlet ensured.
  • the control device for a grid-independent gas burner or gas stove contains a Safety valve for selectively opening and closing a gas inlet; one temperature-sensitive element, preferably a thermocouple, in the range of Gas flame is positioned and under the influence of heat of the gas flame Control signal, preferably a thermoelectric voltage generated; a magnetic force generating device, which is connected to the temperature-sensitive element to with or on the control signal of the temperature-sensitive element, preferably by means of one of the thermal voltage generated by the thermocouple Thermostroms to produce a magnetic force with which the safety valve in his Opening position of the gas inlet is held; and a shutdown device for Interrupting or shutting down the generated by the magnetic force generating device Magnetic force, so that the safety valve in its closed position of the gas inlet is transferred.
  • a Safety valve for selectively opening and closing a gas inlet
  • one temperature-sensitive element preferably a thermocouple
  • a thermoelectric voltage generated preferably a thermoelectric voltage generated
  • a magnetic force generating device which is connected to
  • the shutdown device contains a network-independently operated Timer and a controlled by the timer switching element.
  • the switching element is preferably an energy-saving, i. little energy for its switching function required switching element, which in series or parallel to the thermocouple is switched to the thermoelectric current through the magnetic force generating device to interrupt or reduce sufficiently.
  • the control device according to the invention is especially suitable for off-grid gas burners or gas cookers formed by a stand-alone timer and an energy-saving switching element for interrupting or sufficiently reducing of the thermo-current by the magnetic force generating means.
  • the energy-saving switching element may, for example, a bistable relay, which for switching only short pulses of a few milliseconds needed, or one Having field effect transistor with low forward voltage.
  • the switching element is directly on the connecting lines between the Thermocouple and the magnetic force generating device arranged to be long To avoid supply lines, which due to their inherent resistance value possibly a larger energy supply would require.
  • the switching element interrupts or reduces the Thermostrom by the magnetic force generating device in the short term, for example for a period of about 1 to 2 seconds.
  • the accordingly is also the Energy absorption of the switching element only for a short time.
  • the electronic timer executed timer at least a battery or an accumulator, which (r) also the switching element feeds.
  • the timer can also be connected to at least one solar cell for Charging the at least one accumulator be provided.
  • the Timer preferably an LCD display as an energy-saving display device.
  • a control device for a gas burner or gas stove corresponds essentially also a conventional control device.
  • two are preferred Embodiments of a shutdown device for the illustrated in Fig. 1 Control device described which specifically for off-grid gas burner or Gas stoves are suitable.
  • the control device shown in FIG. 1 includes a safety valve 10, which in a valve body 12 is arranged to selectively open a gas inlet and to shut down.
  • the safety valve 10 is fixed via a plunger with a metal disc fourteenth connected so that the metal plate 14 and thus also the safety valve 10th by a spring 16 with corresponding spring force in a gas inlet biased closing position.
  • the controller further includes a Magnetic force generating device 18, which in particular an electromagnet 20th contains. The electromagnet 20 generates at a current flow, a magnetic force, which the metal plate 14 attracts.
  • thermocouple 22 is provided, which in the region of a gas flame (not shown in the figure) of the gas burner is positioned and over electrical connection lines 24a, 24b with the magnetic force generating device 18th connected is. At a heat influence caused by the gas flame, i. at Existing gas flame produces the thermocouple 22 in a known manner Thermoelectric voltage, which is the magnetic force generating device 18 is supplied. Due to this thermoelectric voltage flows through the windings of the electromagnet 20th the magnetic force generating device 18 corresponding to the thermoelectric voltage Thermostrom, which generates a magnetic force with the metal plate 14th is attracted.
  • the magnetic force generating device 18 and the spring 16 are selected such that the magnetic force generated by the thermo-current I th from the electromagnet 20 may hold the metal plate 14 in contact with the electromagnet 20 when the metal plate 14 is already in contact or very close to the electromagnet 20, but the metal plate 14 but not from its rest position, in which the safety valve 10 blocks the gas inlet, can put out.
  • thermocouple 22 To open the safety valve 10 is a corresponding ignition switch 40th provided, which in a manual operation via a plunger 42 the Safety valve 10 moves against the spring force of the spring 16 in an open position and simultaneously ignited a gas flame in a known manner. With inflamed flame the thermocouple 22 generates a corresponding thermal current through the Magnetic force generating device 18, so that the metal plate 14 also after the Letting go of the ignition switch 40 in contact with the electromagnet 20 remains and thereby the gas inlet through the safety valve 10 remains open, as above described.
  • the gas inlet is automatically shut off again by the safety valve 10 when the gas flame extinguishes, since in this case the thermocouple 22 does not generate a thermo- current I th and therefore the electromagnet 20 of the magnetic-force generating device 18 no longer generates any magnetic force acting on the metal disk 14, so that the safety valve 10 is moved by the spring 16 in its closed position.
  • the safety valve 10 can be opened in this case only by a repeated actuation of the ignition switch 40, but not only by the generation of a thermo-current from the thermocouple 22 again.
  • thermocouple 22 and the magnetic force generating device 18th there is also a shutdown device 26.
  • this shutdown device 26th the gas inlet can be locked automatically after a preset period of time and thus, for example, a cooking process to be ended. So that shown in Fig. 1 Control device also for off-grid gas burners or gas stoves is suitable, this shutdown device 26 must meet special requirements. The following will be described with reference to Figs. 2A and 2B, and Figs. 3A and 3B, respectively Embodiments of a suitable shutdown device 26 according to the present invention Invention explained in more detail.
  • the illustrated in Figs. 2A and 2B and via a breaker port 27 in The shutdown device 26 connected to the thermal circuit contains in particular one off-grid operated electronic timer 28 and one of the timer 28th controlled switching element 32a in the form of a bistable relay (as energy-saving Switching element).
  • the off-line timer 28 also includes a energy-saving LCD display as display device 30 and batteries / accumulators 34 and / or another energy dispenser (e.g., a gold cap capacitor) Power supply.
  • the timer 28 may also be provided with at least one solar cell (not shown) for charging the accumulators 34 or the other Energy storage (gold cap) be provided.
  • the contact of the bistable relay 32a is connected in series with the thermocouple 22 between the thermocouple 22 and the magnetic force generating device 18.
  • a suitable capacitance 36 is also connected in series with the winding of the bistable relay 32a.
  • the relay 32a is normally in its closed position, so that the thermal current I th generated by the thermal element 22 because of the gas flame 23 is allowed to flow by the magnetic force generating means 18th
  • the timer 28 outputs to the bistable relay 32 a control signal which opens the relay 32 a and thus the supply of the thermo-current I th to the magnetic force generating means 18 interrupts.
  • the supply of the control signal must be made only briefly, for example, for about 1 to 2 seconds, which requires only a short-term energy needs.
  • the interruption of the Thermostromzucht to the magnetic force generating device 18 and the generation of the magnetic force is interrupted by the electromagnet 20 so that the metal plate 14 and thus the safety valve 10 are moved by the spring 16 in its rest position, in which the gas inlet through the safety valve 10th Is blocked. Even if after the temporary opening of the relay 32a this is closed again and then possibly again a thermo-current I th flows through the magnetic force generating means 18, the safety valve 10 is not opened because the magnetic force generated by the electromagnet 20 by means of the thermo-current not to attraction the metal disk 14 is sufficient from the remote from the electromagnet 20 rest position.
  • the short-term opening of the relay 32a is sized so that the opening period the time for the metal disc 14 to fall off the electromagnet 20 plus a corresponds to certain security surcharge. Overall, about 1 way usual way sufficient for 2 seconds. By the short-term opening of the relay 32a through the Timer 28, the gas burner is thus switched off safely.
  • FIGS. 3A and 3B An alternative embodiment of the shutdown device 26 for the illustrated in Fig. 1 Control device is illustrated in FIGS. 3A and 3B.
  • the field effect transistor 32b is parallel to the Thermocouple 22 between the thermocouple 22 and the Magnetic force generating device 18 connected.
  • a suitable resistor 38 in the Thermostrom connected a suitable resistor 38.
  • the timer 28 sends a control signal to the field effect transistor 32b to put this from its normally open, ie locked state in a closed, ie conductive state, so that at least a portion of the thermo-current generated by the thermocouple thermistor I th flows through the field effect transistor 32b.
  • the proportion of the current flowing through the magnetic force generating means 18 thermo-current is sufficiently reduced, so that the magnetic force is no longer sufficient to hold the metal disc 14 against the force of the spring 16 to the electromagnet 20.
  • the safety valve 10 is closed. Also in this case, a short-term closing of the field effect transistor 32b and thus a short-term reduction of the current flowing through the magnetic force generating device 18 thermoelectric current to close the safety valve 10 is sufficient.
  • a Forming switching module which directly on the connecting lines 24a, 24b between the thermocouple 22 and the magnetic force generating means 18 is arranged. In this way, long leads are avoided due to the low impedance of the thermal circuit would make a relevant size and thus the Functionality of the switching element 32b would be detrimental.
  • the remaining structure of the shutdown device 26 of the second embodiment corresponds to that of the first embodiment, so that a repeated Description of the same can be dispensed with.
  • the controller further includes a device for monitoring the State of charge of the battery or the accumulator. Is the state of charge so far dropped, that a safe shutdown of the gas supply can no longer be guaranteed could, then the entry of a shutdown program in the timer is blocked.
  • the inventive Control device especially for use with mains-independent gas burners / gas stoves is formed, in which, of course, the built-in Switch-off device has no power supply from the mains.
  • the Switch-off device of the control device according to the invention is therefore distinguished through the use of energy-saving components and an energy-saving Structure out, which only a short time a small amount of energy to close of the safety valve.

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Abstract

Es wird eine Steuereinrichtung für einen netzunabhängigen Gasbrenner oder Gasherd vorgeschlagen, mit einem Sicherheitsventil (10) zum wahlweisen Öffnen und Schließen eines Gaseinlasses; einem Thermoelement (22), das im Bereich einer Gasflamme positioniert ist und unter dem Wärmeeinfluss der Gasflamme eine Thermospannung erzeugt; einer Magnetkrafterzeugungseinrichtung (18), welche mit dem Thermoelement (22) verbunden ist, um mittels eines der von dem Thermoelement erzeugten Thermospannung entsprechenden Thermostroms (Ith) eine Magnetkraft zu erzeugen, mit welcher das Sicherheitsventil (10) in seiner Öffnungsstellung des Gaseinlasses gehalten wird; und einer Abschalteinrichtung (26) zum Unterbrechen oder Abschalten der von der Magnetkrafterzeugungseinrichtung (18) erzeugten Magnetkraft, sodass das Sicherheitsventil (10) in seine Schließstellung des Gaseinlasses überführt wird. Die Abschalteinrichtung (26) enthält eine netzunabhängig betriebene Schaltuhr (28) und ein von der Schaltuhr angesteuertes Schaltelement (32a, 32b), wobei das Schaltelement (32a, 32b) ein energiesparendes Schaltelement ist, welches in Reihe oder parallel zu dem Thermoelement (22) geschaltet ist, um den Thermostrom (Ith) durch die Magnetkrafterzeugungseinrichtung (18) zu unterbrechen oder ausreichend zu vermindern. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung gewährleistet eine Sicherheitsabschaltung der Gaszufuhr auch für netzunabhängig betriebene Gasbrenner bzw. Gasherde. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen netzunabhängigen Gasbrenner oder Gasherd gemäß Patentanspruch 1.
In letzter Zeit erfahren Gasbrenner oder Gasherde eine immer größere Beliebtheit. Auch wenn die Verwendung von Gas als Energiequelle grundsätzlich einfach ist, erfordert sie eine erhöhte Sorgfalt vom Anwender. Bei unvorsichtigem oder unsachgemäßem Einsatz von Gas können lebensgefährliche und/oder kostenintensive Unfälle eintreten. Aus diesem Grund sind Gasbrenner/Gasherde üblicher Weise mit einer Sicherheitsabschaltvorrichtung ausgestattet, welche die Gaszufuhr automatisch abschaltet oder absperrt, wenn eine Gefahr für einen unbeabsichtigten Gasaustritt besteht. Beispielsweise schließt eine solche Sicherheitsabschaltvorrichtung automatisch einen Gaseinlass, wenn die Flammen eines Gaskochers durch überlaufendes Gargut gelöscht oder durch Wind bzw. Zugluft ausgeblasen werden oder wenn sich ein Zündschalter bei nicht eingeleiteter Zündung in seiner Zündstellung befindet.
Je nach Ausgestaltung des Gasbrenners gibt es verschiedene bekannte Sicherheitsabschaltvorrichtungen. Ein Beispiel einer herkömmlichen Sicherheitsabschaltvorrichtung für einen Gasbrenner ist aus der DE 197 23 653 A1 bekannt. Diese herkömmliche Sicherheitsabschaltvorrichtung verwendet ein Thermoelement, das im Bereich einer Gasflamme positioniert ist und aufgrund des von der Gasflamme verursachten Wärmeeinflusses eine Thermospannung erzeugt. Die vom Thermoelement erzeugte Thermospannung wird über elektrische Verbindungsleitungen einer Magnetkrafterzeugungseinrichtung zugeführt, in welcher insbesondere ein Elektromagnet vorgesehen ist, durch welchen ein der Thermospannung entsprechender Thermostrom fließt, wodurch eine entsprechende Magnetkraft erzeugt wird. Durch die von dem Elektromagneten erzeugte Magnetkraft wird eine Metallscheibe angezogen, welche mit einem Sicherheitsventil für eine Gaszufuhr verbunden ist.
Das Sicherheitsventil wird durch eine Feder in eine Richtung vorgespannt, in welcher das Sicherheitsventil den Gaseinlass sperrt. Die Federkraft der Feder und die vom Elektromagneten durch den vom Thermoelement generierten Thermostrom erzeugte Magnetkraft sind derart bestimmt, dass die Magnetkraft des Elektromagneten die mit dem Sicherheitsventil verbundene Metallscheibe halten kann, sodass das Sicherheitsventil in seiner Öffnungsstellung gehalten wird, wenn das Sicherheitsventil durch manuelle Betätigung eines Zündschalters geöffnet und dabei die Metallscheibe in Kontakt zu dem Elektromagneten gebracht worden ist. Andererseits kann die Metallscheibe durch die von dem Elektromagneten erzeugte Magnetkraft nicht gegen die Federkraft der Feder aus der Ruhestellung, welche dem Schließzustand des Sicherheitsventils entspricht, angezogen werden, um das Sicherheitsventil zu öffnen.
Die Funktionsweise einer derart aufgebauten herkömmlichen Sicherheitsabschaltvorrichtung ist wie folgt. Nachdem das Sicherheitsventil durch den Zündschalter geöffnet und eine Gasflamme entzündet worden ist, wird das Sicherheitsventil durch die mittels des von dem Thermoelement erzeugten Thermostroms erzeugte Magnetkraft in der Öffnungsstellung gehalten. Bei einer Unterbrechung des Thermostroms durch eine geeignete zeitgesteuerte Abschaltvorrichtung wird die Magnetkrafterzeugung des Elektromagneten unterbrochen, sodass die Metallscheibe durch die Federkraft in ihre Ruhestellung bewegt und dabei das Sicherheitsventil geschlossen wird, um den Gaseinlass zu sperren. Wenn das Sicherheitsventil auf diese Weise geschlossen worden ist, ist es unmöglich, die Metallscheibe gegen die Kraft der Feder wieder zum Elektromagneten hin zu verschieben, selbst wenn der Elektromagnet einen Thermostrom von dem Thermoelement empfängt. Das Sicherheitsventil wird bis zum erneuten manuellen Öffnen durch den Zündschalter sicher in seiner Schließstellung gehalten.
Der Aufbau der oben beschriebenen Steuereinrichtung entspricht im Wesentlichen dem in Fig. 1 dargestellten allgemeinen Aufbau einer Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die oben genannte Abschaltvorrichtung enthält üblicher Weise auch eine elektrische oder elektronische Schaltuhr. Diese elektrische oder elektronische Schaltuhr wird im Allgemeinen über den Netzanschluss des Gasbrenners mit Energie versorgt. Ist jedoch bei einem Gasbrenner oder Gasherd ein solcher Netzanschluss nicht vorhanden, so stellt sich das Problem des Einsatzes einer elektrischen Schaltuhr, genauer gesagt der Energieversorgung für diese Schaltuhr.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für einen netzunabhängigen Gasbrenner oder Gasherd insbesondere mit einer wie oben beschrieben aufgebauten Sicherheitsabschaltvorrichtung vorzusehen, die eine zuverlässige Sicherheitsabschaltung des Gaseinlasses gewährleistet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuereinrichtung für einen netzunabhängigen Gasbrenner oder Gasherd mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Steuereinrichtung für einen netzunabhängigen Gasbrenner oder Gasherd enthält ein Sicherheitsventil zum wahlweisen Öffnen und Schließen eines Gaseinlasses; ein temperatursensitives Element, vorzugsweise ein Thermoelement, das im Bereich einer Gasflamme positioniert ist und unter dem Wärmeeinfluss der Gasflamme ein Steuersignal, vorzugsweise eine Thermospannung erzeugt; eine Magnetkrafterzeugungseinrichtung, welche mit dem temperatursensitiven Element verbunden ist, um mit dem oder auf das Steuersignal des temperatursensitiven Elements, vorzugsweise mittels eines der von dem Thermoelement erzeugten Thermospannung entsprechenden Thermostroms, eine Magnetkraft zu erzeugen, mit welcher das Sicherheitsventil in seiner Öffnungsstellung des Gaseinlasses gehalten wird; und eine Abschalteinrichtung zum Unterbrechen oder Abschalten der von der Magnetkrafterzeugungseinrichtung erzeugten Magnetkraft, sodass das Sicherheitsventil in seine Schließstellung des Gaseinlasses überführt wird. Die Abschalteinrichtung enthält eine netzunabhängig betriebene Schaltuhr und ein von der Schaltuhr angesteuertes Schaltelement. Das Schaltelement ist vorzugsweise ein energiesparendes, d.h. für seine Schaltfunktion wenig Energie benötigendes Schaltelement, welches in Reihe oder parallel zu dem Thermoelement geschaltet ist, um den Thermostrom durch die Magnetkrafterzeugungseinrichtung zu unterbrechen oder ausreichend zu vermindern.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ist speziell für netzunabhängige Gasbrenner oder Gasherde ausgebildet, indem sie eine netzunabhängig betriebene Schaltuhr und ein energiesparendes Schaltelement zum Unterbrechen oder ausreichenden Vermindern des Thermostroms durch die Magnetkrafterzeugungseinrichtung enthält.
Das energiesparende Schaltelement kann zum Beispiel ein bistabiles Relais, welches zum Umschalten nur kurze Impulse von wenigen Millisekunden benötigt, oder einen Feldeffekttransistor mit niedriger Durchlassspannung aufweisen.
Vorzugsweise ist das Schaltelement direkt an den Verbindungsleitungen zwischen dem Thermoelement und der Magnetkrafterzeugungseinrichtung angeordnet, um lange Zuleitungen zu vermeiden, welche aufgrund ihres inhärenten Widerstandswerts möglicher Weise eine größere Energieversorgung bedingen würden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung unterbricht oder vermindert das Schaltelement den Thermostrom durch die Magnetkrafterzeugungseinrichtung kurzfristig, zum Beispiel für eine Zeitdauer von etwa 1 bis 2 Sekunden. Dem entsprechend ist auch die Energieaufnahme des Schaltelements nur kurzfristig.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält die als elektronische Schaltuhr ausgeführte Schaltuhr wenigstens eine Batterie oder einen Akkumulator, welche(r) auch das Schaltelement speist. Die Schaltuhr kann ferner mit wenigstens einer Solarzelle zum Aufladen des wenigstens einen Akkumulators versehen sein. Außerdem weist die Schaltuhr bevorzugt ein LCD-Display als energiesparende Anzeigevorrichtung auf.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Steuereinrichtung für einen Gasbrenner oder Gasherd gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A und 2B
eine schematische Darstellung bzw. einen stark vereinfachten Schaltplan zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise einer Abschaltvorrichtung für die in Fig. 1 dargestellte Steuereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 3A
und 3B eine schematische Darstellung bzw. einen stark vereinfachten Schaltplan zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise einer Abschaltvorrichtung für die in Fig. 1 dargestellte Steuereinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Anhand von Fig. 1 werden zunächst der allgemeine Aufbau und die allgemeine Funktionsweise einer Steuereinrichtung für einen Gasbrenner oder Gasherd näher erläutert. Die in Fig. 1 dargestellte Steuereinrichtung entspricht im Wesentlichen auch einer herkömmlichen Steuereinrichtung. Im Anschluss daran werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Abschalteinrichtung für die in Fig. 1 dargestellte Steuereinrichtung beschrieben, welche speziell für netzunabhängige Gasbrenner oder Gasherde geeignet sind.
Die in Fig. 1 dargestellte Steuereinrichtung enthält ein Sicherheitsventil 10, welches in einem Ventilkörper 12 angeordnet ist, um einen Gaseinlass wahlweise zu öffnen und zu schließen. Das Sicherheitsventil 10 ist über einen Stößel fest mit einer Metallscheibe 14 derart verbunden, dass die Metallscheibe 14 und damit auch das Sicherheitsventil 10 durch eine Feder 16 mit entsprechender Federkraft in einer den Gaseinlass schließenden Ruhestellung vorgespannt ist. Die Steuereinrichtung enthält ferner eine Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18, welche insbesondere einen Elektromagneten 20 enthält. Der Elektromagnet 20 erzeugt bei einem Stromfluss eine Magnetkraft, welche die Metallscheibe 14 anzieht.
Es ist außerdem ein Thermoelement 22 vorgesehen, welches im Bereich einer Gasflamme (nicht dargestellt in der Figur) des Gasbrenners positioniert ist und über elektrische Verbindungsleitungen 24a, 24b mit der Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 verbunden ist. Bei einem durch die Gasflamme verursachten Wärmeeinfluss, d.h. bei vorhandener Gasflamme erzeugt das Thermoelement 22 in bekannter Weise eine Thermospannung, welche der Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 zugeführt wird. Aufgrund dieser Thermospannung fließt durch die Wicklungen des Elektromagneten 20 der Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 ein der Thermospannung entsprechender Thermostrom, welcher eine Magnetkraft erzeugt, mit der die Metallscheibe 14 angezogen wird.
Die Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 und die Feder 16 sind dabei derart ausgewählt, dass die durch den Thermostrom Ith von dem Elektromagneten 20 erzeugte Magnetkraft die Metallscheibe 14 zwar in Kontakt zu dem Elektromagneten 20 halten kann, wenn sich die Metallscheibe 14 bereits in Kontakt mit oder sehr nahe zu dem Elektromagneten 20 befindet, die Metallscheibe 14 aber nicht aus ihrer Ruhestellung, in welcher das Sicherheitsventil 10 den Gaseinlass sperrt, heraus anziehen kann.
Zum Öffnen des Sicherheitsventils 10 ist ein entsprechender Zündschalter 40 vorgesehen, welcher bei einer manuellen Betätigung über einen Stößel 42 das Sicherheitsventil 10 gegen die Federkraft der Feder 16 in eine Öffnungsstellung bewegt und gleichzeitig in bekannter Weise eine Gasflamme entzündet. Bei entzündeter Flamme erzeugt das Thermoelement 22 einen entsprechenden Thermostrom durch die Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18, sodass die Metallscheibe 14 auch nach dem Loslassen des Zündschalters 40 in Kontakt mit dem Elektromagneten 20 verbleibt und dadurch der Gaseinlass durch das Sicherheitsventil 10 geöffnet bleibt, wie oben beschrieben.
Der Gaseinlass wird durch das Sicherheitsventil 10 automatisch wieder gesperrt, wenn die Gasflamme erlischt, da in diesem Fall das Thermoelement 22 keinen Thermostrom Ith erzeugt und deshalb auch der Elektromagnet 20 der Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 keine auf die Metallscheibe 14 wirkende Magnetkraft mehr erzeugt, sodass das Sicherheitsventil 10 durch die Feder 16 in seine Schließstellung bewegt wird. Das Sicherheitsventil 10 kann in diesem Fall nur durch ein nochmaliges Betätigen des Zündschalters 40, nicht jedoch allein durch die Erzeugung eines Thermostroms von dem Thermoelement 22 wieder geöffnet werden.
Zwischen dem Thermoelement 22 und der Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 befindet sich außerdem eine Abschaltvorrichtung 26. Mit dieser Abschaltvorrichtung 26 kann der Gaseinlass automatisch nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer gesperrt und damit zum Beispiel ein Garvorgang beendet werden. Damit die in Fig. 1 dargestellte Steuereinrichtung auch für netzunabhängig betriebene Gasbrenner oder Gasherde geeignet ist, muss diese Abschaltvorrichtung 26 speziellen Anforderungen genügen. Anhand der Fig. 2A und 2B bzw. 3A und 3B werden nachfolgend verschiedene Ausführungsformen einer geeigneten Abschaltvorrichtung 26 gemäß der vorliegenden Erfindung näher erläutert.
Die in Fig. 2A und 2B veranschaulichte und über einen Unterbrecher-Anschluss 27 in den Thermostromkreis geschaltete Abschaltvorrichtung 26 enthält insbesondere eine netzunabhängig betriebene elektronische Schaltuhr 28 und ein von der Schaltuhr 28 angesteuertes Schaltelement 32a in Form eines bistabilen Relais (als energiesparendes Schaltelement). Die netzunabhängig betriebene Schaltuhr 28 enthält ferner ein energiesparendes LCD-Display als Anzeigevorrichtung 30 und Batterien/ Akkumulatoren 34 oder/und einen anderen Energiespender (z.B. einen Goldcap-Kondensator) zur Stromversorgung. Zusätzlich kann die Schaltuhr 28 auch mit wenigstens einer Solarzelle (nicht dargestellt) zum Aufladen der Akkumulatoren 34 oder des anderen Energiespeichers (Goldcap) versehen sein.
Wie in Fig. 2B dargestellt, ist der Kontakt des bistabilen Relais 32a in Reihe zu dem Thermoelement 22 zwischen das Thermoelement 22 und die Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 geschaltet. In Reihe zur Wicklung des bistabilen Relais 32a ist außerdem eine geeignete Kapazität 36 geschaltet. Das Relais 32a befindet sich normaler Weise in seiner geschlossenen Stellung, sodass der von dem Thermoelement 22 aufgrund der Gasflamme 23 erzeugte Thermostrom Ith durch die Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 fließen kann. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer, welche der Schaltuhr 28 bzw. ein in dieser enthaltener Mikroprozessor von einem Benutzer eingegeben worden ist, gibt die Schaltuhr 28 an das bistabile Relais 32a ein Steuersignal aus, welches das Relais 32a öffnet und damit die Zufuhr des Thermostroms Ith zu der Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 unterbricht. Die Zufuhr des Steuersignals muss nur kurzfristig, zum Beispiel für etwa 1 bis 2 Sekunden erfolgen, was einen nur kurzzeitigen Energiebedarf bedingt.
Durch die Unterbrechung der Thermostromzufuhr zu der Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 wird auch die Erzeugung der Magnetkraft durch den Elektromagneten 20 unterbrochen, sodass die Metallscheibe 14 und damit auch das Sicherheitsventil 10 durch die Feder 16 in ihre Ruhestellung zurück bewegt werden, in welcher der Gaseinlass durch das Sicherheitsventil 10 gesperrt ist. Auch wenn nach dem kurzzeitigen Öffnen des Relais 32a dieses wieder geschlossen wird und dann möglicher Weise auch wieder ein Thermostrom Ith durch die Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 fließt, wird das Sicherheitsventil 10 nicht geöffnet, da die von dem Elektromagneten 20 mittels des Thermostroms erzeugte Magnetkraft nicht zur Anziehung der Metallscheibe 14 aus deren von dem Elektromagneten 20 entfernter Ruhestellung ausreicht.
Das kurzfristige Öffnen des Relais 32a ist derart bemessen, dass die Öffnungszeitdauer der Zeit zum Abfallen der Metallscheibe 14 von dem Elektromagneten 20 zuzüglich eines gewissen Sicherheitszuschlages entspricht. Insgesamt sind dafür üblicher Weise etwa 1 bis 2 Sekunden ausreichend. Durch das kurzfristige Öffnen des Relais 32a durch die Schaltuhr 28 wird der Gasbrenner somit sicher abgeschaltet.
Eine alternative Ausführungsform der Abschaltvorrichtung 26 für die in Fig. 1 dargestellte Steuereinrichtung ist in Fig. 3A und 3B veranschaulicht. In diesem Fall enthält die Abschaltvorrichtung 26 neben der Schaltuhr (nicht dargestellt) anstelle des bistabilen Relais einen Feldeffekttransistor 32b mit einer möglichst niedrigen Durchlassspannung als energiesparendes Schaltelement. Der Feldeffekttransistor 32b ist parallel zu dem Thermoelement 22 zwischen das Thermoelement 22 und die Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 geschaltet. Außerdem ist in den Thermostromkreis ein geeigneter Widerstand 38 geschaltet.
Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer sendet die Schaltuhr 28 ein Steuersignal an den Feldeffekttransistor 32b, um diesen aus seinem normaler Weise geöffneten, d.h. gesperrten Zustand in einen geschlossenen, d.h. leitenden Zustand zu versetzen, sodass zumindest ein Teil des von dem Thermoelement 22 erzeugten Thermostroms Ith durch den Feldeffekttransistor 32b fließt. Auf diese Weise wird der Anteil des durch die Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 fließenden Thermostroms ausreichend vermindert, sodass die Magnetkraft nicht mehr ausreicht, die Metallscheibe 14 gegen die Kraft der Feder 16 an dem Elektromagneten 20 zu halten. Bei geschlossenem Feldeffekttransistor 32b wird deshalb das Sicherheitsventil 10 geschlossen. Auch in diesem Fall genügt ein kurzzeitiges Schließen des Feldeffekttransistors 32b und damit eine kurzzeitige Verminderung des durch die Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 strömenden Thermostroms, um das Sicherheitsventil 10 zu schließen.
Wie in Fig. 3B veranschaulicht, ist es bei Verwendung eines Feldeffekttransistors 32b mit niedriger Durchlassspannung als energiesparendes Schaltelement von Vorteil, ein Schaltmodul zu bilden, welches direkt an den Verbindungsleitungen 24a, 24b zwischen dem Thermoelement 22 und der Magnetkrafterzeugungseinrichtung 18 angeordnet ist. Auf diese Weise werden lange Zuleitungen vermieden, die aufgrund der Niederohmigkeit des Thermostromkreises eine relevante Größe ausmachen würden und damit der Funktionalität des Schaltelements 32b abträglich wären.
Der übrige Aufbau der Abschaltvorrichtung 26 des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, sodass auf eine wiederholte Beschreibung desselben verzichtet werden kann.
Die Steuereinrichtung enthält darüber hinaus eine Vorrichtung zur Überwachung des Ladezustandes der Batterie bzw. des Akkumulators. Ist der Ladezustand so weit abgesunken, dass ein sicheres Abschalten der Gaszufuhr nicht mehr gewährleistet sein könnte, dann wird die Eingabe eines Abschaltprogramms in die Schaltuhr blockiert.
Obwohl die vorliegende Erfindung oben anhand von speziellen Ausführungsbeispielen davon vollständig beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, dass für den Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen offensichtlich sein werden, welche im Schutzumfang der Erfindung liegen sollen, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung eines bistabilen Relais oder eines Feldeffekttransistors mit niedriger Durchlassspannung als energiesparendes Schaltelement beschränkt.
Es sei abschließend nochmals ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Steuereinrichtung speziell für den Einsatz bei netzunabhängigen Gasbrennern/Gasherden ausgebildet ist, bei welchen natürlich auch die eingebaute Abschaltvorrichtung über keine Energieversorgung aus dem Netz verfügt. Die Abschaltvorrichtung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zeichnet sich daher durch die Verwendung von energiesparenden Komponenten und einen energiesparenden Aufbau aus, welche nur kurzzeitig eine geringe Energiemenge zum Schließen des Sicherheitsventils benötigen.
BEZUGSZIFFERNLISTE
10
Sicherheitsventil
12
Ventilkörper
14
Metallscheibe
15
Ventilstößel
16
Feder
18
Magnetkrafterzeugungseinrichtung
20
Elektromagnet
22
Thermoelement
23
Gasflamme
24a, b
Verbindungsleitungen
26
Abschalteinrichtung
27
Unterbrecher-Anschlusss
28
Schaltuhr
30
Anzeigevorrichtung
32a
bistabiles Relais
32b
Feldeffekttransistor
34
Batterien / Akkumulatoren
36
Kapazität
38
Widerstand
40
Zündschalter
42
Stößel

Claims (9)

  1. Steuereinrichtung für einen netzunabhängigen Gasbrenner oder Gasherd, mit einem Sicherheitsventil (10) zum wahlweisen Öffnen und Schließen eines Gaseinlasses;
    einem temperatursensitiven Element, vorzugsweise einem Thermoelement (22), das im Bereich einer Gasflamme (23) positioniert ist und unter dem Wärmeeinfluss der Gasflamme ein Steuersignal, vorzugsweise eine Thermospannung erzeugt; einer Magnetkrafterzeugungseinrichtung (18), welche mit dem temperatursensitiven Element (22) verbunden ist, um mit dem oder auf das Steuersignal des temperatursensitiven Elements, vorzugsweise mittels eines der von dem Thermoelement erzeugten Thermospannung entsprechenden Thermostroms (Ith), eine Magnetkraft zu erzeugen, mit welcher das Sicherheitsventil (10) in seiner Öffnungsstellung des Gaseinlasses gehalten wird; und
    einer Abschalteinrichtung (26) zum Unterbrechen oder Abschalten der von der Magnetkrafterzeugungseinrichtung (18) erzeugten Magnetkraft, sodass das Sicherheitsventil (10) in seine Schließstellung des Gaseinlasses überführt wird, wobei die Abschalteinrichtung (26) eine netzunabhängig betriebene Schaltuhr (28) und ein von der Schaltuhr angesteuertes Schaltelement (32a, 32b) zum Unterbrechen oder Abschalten der Magnetkraft enthält, wobei vorzugsweise weiterhin vorgesehen ist, dass das Schaltelement (32a, 32b) ein energiesparendes Schaltelement ist, welches in Reihe oder parallel zu dem Thermoelement (22) geschaltet ist, um den Thermostrom (Ith) durch die Magnetkrafterzeugungseinrichtung (18) zu unterbrechen oder ausreichend zu vermindern.
  2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (32a) ein bistabiles Relais aufweist.
  3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (32b) einen Feldeffekttransistor mit niedriger Durchlassspannung aufweist.
  4. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (32a, 32b) direkt an den Verbindungsleitungen (24a, 24b) zwischen dem Thermoelement (22) und der Magnetkrafterzeugungseinrichtung (18) angeordnet ist.
  5. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (32a, 32b) den Thermostrom (Ith) durch die Magnetkrafterzeugungseinrichtung (18) kurzfristig, zum Beispiel für eine Zeitdauer von etwa 1 bis 2 Sekunden, unterbricht oder ausreichend vermindert.
  6. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltuhr (28) eine elektronische Schaltuhr ist und wenigstens eine Batterie oder einen Akkumulator (34) enthält, welche(r) auch das Schaltelement (32a, 32b) speist.
  7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltuhr (28) ferner mit wenigstens einer Solarzelle zum Aufladen des wenigstens einen Akkumulators (34) versehen ist.
  8. Steuereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Energiekontrolleinheit vorgesehen ist, welchen den Ladezustand der Batterie oder des Akkumulators (34) überprüft und die Eingabe eines Schaltprogramms für die Schaltuhr (28) nur zulässt, wenn die Ladezustand über einem für einen sicheren Betrieb der Steuereinrichtung notwendigen Mindestlevel liegt.
  9. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltuhr (28) ein LCD-Display als Anzeigevorrichtung (30) aufweist.
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