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Lichtelektrische Flammenüberwachungseinrichtung für Ölfeuerungen Bei Ölfeuerungen ist es bekannt, die Brennerflamme lichtelektrisch zu überwachen. Zu diesem Zweck ist ein lichtempfindliches Schaltungsglied, z. B. ein Photoelement oder ein belichtungsabhängiger Widerstand zur Steuerung eines Flammenüberwachungsrelais vorgesehen. Nach Entzündung des Öl-Luft- Gemisches beleuchtet die Brennerflamme das lichtempfindliche Schaltungsglied, worauf das Flammen- überwachungsrelais erregt wird. Dies hat für Ölfeuerungen, bei denen der Zündtransformator nur bei der Inbetriebsetzung der Anlage und nach einem un- beabsichtigten Erlöschen der Flamme eingeschaltet ist, zur Folge, dass der Zündtransformator wieder ausgeschaltet wird.
Bei Betriebsstörungen, wie z. B. bei Nichtzünden der Flamme, werden Brenner und Zünd- transformator von einem vom Flammenüberwachungsrelais gesteuerten Ölfeuerungsautomaten abgeschaltet.
Bei einer bekannten Flammenüberwachungseinrichtung ist ein lichtempfindlicher Widerstand ohne Zwischenschaltung eines Verstärkers mit der Erregerwicklung des Flammenüberwachungsrelais in Reihe geschaltet. Bei dieser bekannten Einrichtung muss je- doch ein Netztransformator vorgesehen werden, um die Speisespannung herabzusetzen, damit die Berührungsgefahr vermindert wird und die Verlustleistung des lichtempfindlichen Widerstandes in zulässigen Grenzen bleibt.
Bei einer Direktspeisung der Flammenüberwachungseinrichtung, das heisst ohne Zwischenschaltung eines Vorschaltwiderstandes oder -transforma- tors, müsste die Relaiswicklung einen hohen Widerstand aufweisen, um die Verlustleistung des lichtempfindlichen Widerstandes und damit seine Abmessungen klein zu halten. Dies bedingt aber ein Relais mit Feindrahtwicklung und hoher Windungszahl, wodurch der Herstellungsaufwand wesentlich vergrössert würde.
Die Erfindung betrifft eine Dichtelektrische Flammenüberwachungseinrichtung für Ölfeuerungen unter Verwendung eines mit einem Flammenüberwachungsrelais in Reihe liegenden belichtungsabhängigen Widerstandes, bei der die vorerwähnten Nachteile umgangen sind und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Magnetkern des Flammenüberwachungsrelais einen magnetischen Nebenschluss aufweist, durch den bei abgefallenem Anker ein geschlossener ferromagne- tischer Kreis aufrechterhalten wird, und dass die Erregerwicklung des Flammenüberwachungsrelaiss mit einem Kondensator einen Parallelresonanzkreis bildet, der in Reihe mit dem lichtabhängigen Widerstand ummittelbar an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen und auf dessen Frequenz abgestimmt ist.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltschema einer lichtelektrischen Flammenüberwachungseinrichtung, Fig. 2 ein bei der Einrichtung gemäss der Fig. 1 verwendetes Flammenüberwachungsrelais, Fig. 3 ein Detail des Relais gemäss der Fig. 2, Fig. 4 ein Diagramm zur Schaltung gemäss der Fig. 1 und Fig. 5 in schematischer Darstellung die Anordnung der Flammenüberwachungseinrichtung bezüglich einer Feuerungsanlage.
In der Fig. 1 ist mit R ein Photowiderstand angedeutet, der in einem Brennerrohr einer ölfeuerungs- anlage angebracht ist und von der Brennerflamme be- leuchtet wird.
In Reihe mit dem Photowiderstand R liegt die Erregerwicklung L eines Flammenüber- wachungsrelais, das in der Fig.2 schematisch dar- gestellt ist. Dieses Relais ist als Umschaltrelais ausgebildet und weist zwei Aussenkontakte k1, k2 und
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einen Mittelkontakt k3 auf. Letzterer ist mit einem parallel zu sich selbst bewegbaren Anker 1 des Relais gekuppelt und legt sich beim Ansprechen auf den Kontakt k2.
Elektrisch parallel zur Erregerwicklung L, die auf dem Mittelschenkel 2 eines E-förmigen Eisenkernes 3 mit Aussenschenkeln 4, 5 angeordnet ist, liegt ein Kondensator C, der einen solchen Kapazitätswert aufweist, dass der so gebildete Parallelschwingkreis auf die Frequenz einer an die Klemmen 6, 7 angeschlossenen Netzwechselspannung abgestimmt ist.
Zwischen den beiden Aussenschenkeln 4, 5 und dem Mittelschenkel 2 des Eisenkernes 3 liegt ein magnetischer Nebenschluss B. Vorzugsweise wird dieser so ausgeführt, dass dem den Eisenkern 3 bildenden Blechpaket mehrere Magnetbleche beigefügt werden, die eine in der Fig. 3 gezeigte Form aufweisen. Ein Teil 9 des magnetischen Flusseis verläuft nun über den magnetischen Nebenschluss 8, während der übrige Teil 10 den Weg über den mittleren Luftspalt, den Anker 1, den äusseren Luftspalt und den Eisenkern 3 nimmt.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermassen: Hat sich nach dem Einschalten der ölfeuerungsanlege das Öl-Luft-Gemisch an der Funkenstrecke des Zündtransformators entzündet, so beleuchtet die Brennerflamme den Photowiderstand R, dessen Widerstandswert demzufolge abnimmt. Der Strom in der Relaiswicklung L steigt dadurch an und wird durch die Resonanzwirkung noch erheblich verstärkt. Erreicht er den Ansprechwert des Relais, so wird der Anker 1 angezogen und der mit ihm gekuppelte Mittelkontakt k3 legt sich auf den Kontakt k2.
Damit wird über einen nicht dargestellten Ölfeuerungsautomaten, der für die vollautomatische Steuerung und Überwachung der Ölfeuerungsanlage dient, der Zündtrans- formator ausgeschaltet.
Erlischt die Brennerflamme während des Betriebes, so nimmt der Widerstandswert des Photowiderstandes R wieder zu, und das dadurch verursachte Abfallen des Ankers 1 bewirkt über den Ölfeuerungsautomaten eine Wiedereinschaltung des Zündtransfor- mators. Um bei einer nicht erfolgten Zündung des Öl-Luft-Gemisches Explosionsgefahr und Ölverluste zu vermeiden, ist im Ölfeuerungsautomaten ein thermischer Schalter vorgesehen, der nach einer einstellbaren Überbrückungszeit die Zündung und die Brennstoffzufuhr ausschaltet, worauf kein weiterer Zündungsversuch mehr erfolgt und die Anlage in Störstellung geht.
Die vom Photowiderstand R aufgenommene Leistung NR in Abhängigkeit von der Beleuchtung Bist im Diagramm der Fig. 4 gezeigt, und zwar durch die Kurve 11 bei dauernd abgefallenem und die Kurve 12 bei dauernd angezogenem Anker 1. Die beiden Kurven 11, 12 schneiden sich im Aufzugspunkt A; das ist derjenige Punkt, in dem der Anker 1-Normal- betrieb vorausgesetzt - angezogen wird. Der Aufzugspunkt A gibt die am Photowiderstand R tun Nor- malbetrieb maximal auftretende Leistung an.
Durch geeignete Dimensionierung des magnetischen Nebenschlusses 8 kann erreicht werden, dass die Leistungskurven 11, 12 nahezu gleich hohe Maxima aufweisen, da infolge des magnetischen Nebenschlusses 8 die maximale Impedanz der Erregerwicklung L bei abgefallenem Anker 1 praktisch gleich derjenigen bei angezogenem Anker 1 ist.
Zieht nun das Flammenüberwachungsrelais nach der Entzündung des öl-Luft-Gemisches nicht an, sei es wegen eines Defektes im Relais oder weil die Beleuchtung zu gering ist bzw. zieht es erst bei einem viel, grösseren Ansprechwert als dem vorgesehenen an, so ist die dann auftretende Maximalleistung im Photowiderstand R nur wenig grösser als diejenige, die ohne einen solchen störenden Einfluss auftreten würde. Der Photowiderstand R kann demzufolge viel kleiner dimensioniert sein, als es bei einem Relais von bekannter Ausführung erforderlich wäre.
Bei einem solchen würde nämlich die bei dauernd abgefallenem Anker auftretende Maximalleistung ein Vielfaches derjenigen sein, die bei Normalbetrieb benötigt wird, so dass deshalb für den Photowiderstand R eine Type gewählt werden müsste, die viel grösser wäre als diejenige, die für den Normalbetrieb genügen würde.
Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Einrichtung ist, dass sie an die Netzspannung direkt angeschlossen werden kann; bei ihr wird der sonst benötigte Vorschaltwiderstand oder Netztransformator entbehrlich. Da das Flammenüberwachungsrelais L dank der Ausnutzung der Resonanzerscheinung ebenso wie der Photowiderstand R verhältnismässig klein dimensioniert sein kann, lassen sich alle in der Fig. 1 dargestellten Schaltelemente sehr kompakt zusammenbauen, wie es die Fig. 5 schematisch zeigt. Darin bedeutet 13 das in der Fig. 2 dargestellte Flammenüberwachungsrelais, C den Kondensator und R den Photowiderstand.
Alle diese Teile sind zweckmässigerweise in einem Schutzrohr 14 untergebracht, welches vor dem Photowiderstand R ein nicht dargestelltes Fenster aufweist, das dem Licht der Bren nerflamme zugekehrt ist.
Zur Funktionskontrolle ist ein ausserhalb des mit 15 bezeichneten Brennerrohres betätigbarer lichtundurchlässiger Schirm vorgesehen, der vor die Fensteröffnung gebracht wird.. Bei richtiger Funktion des Flammenüberwachungsrelais soll dieses dabei abfallen und das vorgesehene Schaltprogramm einleiten.
Das Schutzrohr 14 kann mit dem Ölfeuerungs- automaten 16 ein Ganzes bilden und z. B. mit einer Steckverbindung auf einen, Sockel 17 aufgesetzt sein:
Letzterer ist am Brennerrohr befestigt und trägt Anschlüsse 18, 19 für die Netzspannung, den Zündtrans- formator und den Brennermotor. Dank dieses gedrängten Zusammenbaues ist die Länge der Verbin- dung zwischen dem Photowiderstand R und dem dem Flammenüberwachungsrelais auf ein Minimum reduziert.
Kurzschlüsse zwischen den Zuleitungen zum Photowiderstand R sind daher nicht mehr zu befürch- ten. Dies ist besonders wichtig, weil das Flammen
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überwachungsrelais bei einem Kurzschluss des Photowiderstandes aufziehen und dadurch in gefahrbringender Weise einen normalen Betriebszustand vortäuschen würde.
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Photoelectric flame monitoring device for oil firing systems In oil firing systems, it is known to monitor the burner flame photoelectrically. For this purpose a photosensitive circuit element, e.g. B. a photo element or an exposure-dependent resistor is provided to control a flame monitoring relay. After the oil-air mixture has ignited, the burner flame illuminates the light-sensitive circuit element, whereupon the flame monitoring relay is energized. For oil-fired systems in which the ignition transformer is only switched on when the system is started up and after the flame has accidentally gone out, this means that the ignition transformer is switched off again.
In the event of malfunctions, such as If, for example, the flame does not ignite, the burner and ignition transformer are switched off by an automatic oil burner control unit controlled by the flame monitoring relay.
In a known flame monitoring device, a light-sensitive resistor is connected in series with the excitation winding of the flame monitoring relay without the interposition of an amplifier. In this known device, however, a mains transformer must be provided in order to reduce the supply voltage so that the risk of contact is reduced and the power loss of the light-sensitive resistor remains within permissible limits.
In the case of a direct supply of the flame monitoring device, that is to say without the interposition of a series resistor or transformer, the relay winding would have to have a high resistance in order to keep the power loss of the light-sensitive resistor and thus its dimensions small. However, this requires a relay with a fine-wire winding and a high number of turns, which would significantly increase the manufacturing cost.
The invention relates to a sealed electrical flame monitoring device for oil firings using an exposure-dependent resistor in series with a flame monitoring relay, in which the aforementioned disadvantages are circumvented and which is characterized in that the magnetic core of the flame monitoring relay has a magnetic shunt through which a closed when the armature has dropped ferromagnetic circuit is maintained, and that the excitation winding of the flame monitoring relay forms a parallel resonance circuit with a capacitor, which is directly connected in series with the light-dependent resistor to an alternating voltage network and tuned to its frequency.
The invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.
1 shows a circuit diagram of a photoelectric flame monitoring device, FIG. 2 shows a flame monitoring relay used in the device according to FIG. 1, FIG. 3 shows a detail of the relay according to FIG. 2, FIG. 4 shows a diagram of the circuit according to FIG 1 and 5 show a schematic representation of the arrangement of the flame monitoring device with respect to a furnace.
In FIG. 1, R indicates a photoresistor which is mounted in a burner tube of an oil furnace and is illuminated by the burner flame.
In series with the photoresistor R is the excitation winding L of a flame monitoring relay, which is shown schematically in FIG. This relay is designed as a changeover relay and has two external contacts k1, k2 and
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a center contact k3. The latter is coupled to an armature 1 of the relay that can be moved parallel to itself, and when it responds to contact k2.
Electrically parallel to the excitation winding L, which is arranged on the middle limb 2 of an E-shaped iron core 3 with outer limbs 4, 5, there is a capacitor C, which has a capacitance value such that the parallel resonant circuit thus formed is adjusted to the frequency of a terminal 6, 7 connected mains AC voltage is matched.
A magnetic shunt B is located between the two outer limbs 4, 5 and the middle limb 2 of the iron core 3. This is preferably designed so that several magnetic sheets are attached to the laminated core forming the iron core 3, which have a shape shown in FIG. Part 9 of the magnetic flux ice now runs over the magnetic shunt 8, while the remaining part 10 takes the path over the middle air gap, the armature 1, the outer air gap and the iron core 3.
The device described works as follows: If the oil-air mixture at the spark gap of the ignition transformer has ignited after switching on the oil furnace, the burner flame illuminates the photoresistor R, the resistance value of which decreases accordingly. The current in the relay winding L rises as a result and is considerably increased by the resonance effect. If it reaches the response value of the relay, armature 1 is attracted and the center contact k3 coupled to it comes to bear on contact k2.
In this way, the ignition transformer is switched off via an automatic oil burner, not shown, which is used for fully automatic control and monitoring of the oil burner.
If the burner flame goes out during operation, the resistance value of the photoresistor R increases again, and the resulting drop in the armature 1 causes the ignition transformer to be switched on again via the automatic oil burner control. In order to avoid the risk of explosion and oil loss if the oil-air mixture fails to ignite, a thermal switch is provided in the automatic oil burner control which switches off the ignition and the fuel supply after an adjustable bridging time, whereupon no further ignition attempts are made and the system goes into fault position .
The power NR consumed by the photoresistor R as a function of the lighting is shown in the diagram in FIG. 4, namely by curve 11 when the anchor 1 is continuously dropped and curve 12 when the anchor 1 is continuously tightened. The two curves 11, 12 intersect at the elevator point A; this is the point at which armature 1 normal operation is assumed - is attracted. The elevator point A indicates the maximum power occurring at the photoresistor R do normal operation.
By suitably dimensioning the magnetic shunt 8, it can be achieved that the power curves 11, 12 have almost the same high maxima, since due to the magnetic shunt 8 the maximum impedance of the excitation winding L with the armature 1 dropped is practically the same as that with the armature 1 tightened.
If the flame monitoring relay does not pick up after the ignition of the oil-air mixture, be it because of a defect in the relay or because the lighting is too low, or if it only picks up when the response value is much higher than the intended one, this is the case The maximum power that occurs in the photoresistor R is only slightly greater than that which would occur without such a disruptive influence. The photoresistor R can accordingly be dimensioned much smaller than would be required in a relay of known design.
In such a case, the maximum power that occurs when the armature is permanently dropped would be a multiple of that required in normal operation, so that a type would therefore have to be selected for the photoresistor R that would be much greater than that which would be sufficient for normal operation.
Another advantage of the proposed device is that it can be connected directly to the mains voltage; With it, the otherwise required series resistor or mains transformer can be dispensed with. Since the flame monitoring relay L can be made relatively small thanks to the use of the resonance phenomenon, as can the photoresistor R, all of the switching elements shown in FIG. 1 can be assembled very compactly, as FIG. 5 shows schematically. Therein 13 denotes the flame monitoring relay shown in FIG. 2, C denotes the capacitor and R denotes the photoresistor.
All these parts are expediently housed in a protective tube 14 which has a window, not shown, in front of the photoresistor R, which faces the light of the burner flame.
An opaque screen, which can be operated outside the burner tube designated by 15 and is brought in front of the window opening, is provided for function control. If the flame monitoring relay is functioning correctly, it should drop out and initiate the intended switching program.
The protective tube 14 can form a whole with the automatic oil firing machine 16 and z. B. be placed on a socket 17 with a plug connection:
The latter is attached to the burner tube and has connections 18, 19 for the mains voltage, the ignition transformer and the burner motor. Thanks to this compact assembly, the length of the connection between the photoresistor R and the flame monitoring relay is reduced to a minimum.
Short circuits between the supply lines to the photoresistor R are therefore no longer to be feared. This is particularly important because the flames
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In the event of a short circuit in the photoresistor, the monitoring relay would open and thus simulate a normal operating state in a dangerous manner.