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Ölfeuerungsautomat mit thermisch gesteuertem Schaltprogramm Die Erfindung betrifft einen Ölfeuerungsauto- maten, das heisst eine automatische Schalteinrichtung für ölbeheizte Feuerungsanlagen, z. B. für Zentralheizungen. Eine bekannte Schalteinrichtung dieser Art steuert den Ablauf eines Schaltprogrammes bei der Inbetriebsetzung einer Ölfeuerungsanlage mittels eines Bimetallelementes. Sie schaltet die Feuerungs- anlage bei nicht rechtzeitig erfolgender Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches bzw. nach ungewolltem Erlöschen der Flamme und erfolgloser Wiederholung des Zündversuches selbsttätig ab.
Das Bimetallelement in diesem Ölfeuerungsauto- maten wird bei der Inbetriebsetzung der Ölfeuerungs- anlage elektrisch aufgeheizt. An seinem freien Ende trägt es drei Einstellschrauben, die bei Durchbiegung des Bimetalls der Reihe nach einen ersten Kippschalter für den Zündtransformator, einen zweiten für den ölbrennermotor und bei Ausbleiben der Bren- nerflamme einen dritten, den sogenannten Störschalter, betätigen. Dieser bekannte ölfeuerungsautomat hat den Nachteil, dass bei Fremdlicht die Anlage nicht blockiert wird.
Wenn der Thermostatschalter die Ölfeuerung einschaltet, wird das Schaltprogramm, ungeachtet des Vorhandenseins von Fremdlicht normal abgewickelt und die Anlage in Betrieb gesetzt. Erlischt die Brennerflamme, so erfolgt weiter keine Abschaltung mit nachfolgender Wiederholung des Zünd- versuches, da das Flammenüberwachungsrelais unter Einfluss des Fremdlichtes erregt bleibt und so Normalbetrieb vortäuscht.
Die bekannte Einrichtung ist also nicht fremdlichtsicher. Will man bei Fremdlicht nicht nur den Ablauf des ganzen Schaltprogramms verhindern, sondern auch die Einschaltung der Feue- rungsanlage überhaupt vermeiden, so stellt sich folgende Aufgabe: Während der Inbetriebsetzung der Ölfeuerungs- anlage, das heisst bei der Abwicklung des Einschalt- programms, ist der ölbrennermotor von dem Programmschalter zu steuern.
Nach Erscheinen der Brennerflamme soll die Steuerung des Brennermotors vom Flammenüberwachungsrelais übernommen werden, ohne dass der Programmschalter noch Einfluss auf den Schaltzustand des Brennermotors ausüben kann. Ist also die Steuerung des Motors vorher nicht vom Programmschalter aus geschehen, darf sie in weiterer Folge auch nicht vom Flammenüberwachungsrelais aus erfolgen, das heisst die Steuerung durch den Programmschalter soll der Steuerung durch das Flammenrelais immer vorangehen. Ferner hat das Flam- menüberwachungsrelais bei Fremdlicht eine Inbetriebsetzung der ölfeuerungsanlage zu verhindern.
Diese Aufgabe ist bei einigen bekannten Ölfeuerungs- automaten gelöst. Der Aufwand dieser Geräte ist jedoch verhältnismässig gross, so dass ihre Anschaffung für kleine Ölfeuerungen unwirtschaftlich ist. Ein weiterer Nachteil der eingangs erwähnten bekannten Einrichtung ist, dass, falls nach einem gescheiterten Zündversuch die Anlage in Störstellung gegangen ist, bei direkt darauffolgenden Wiedereinschal- tungsversuchen jedesmal der Zündtransformator und der ölbrennermotor eingeschaltet werden. Das Bimetall braucht nämlich eine gewisse Zeit, um sich abzukühlen, bevor es den Zündtransformator- und den Brennermotorkontakt ausschaltet.
Die Erfindung betrifft nun einen Ölfeuerungs- automaten mit thermisch gesteuertem Schaltprogramm und Flammenüberwachungsrelais, der die erwähnten Nachteile nicht aufweist. Erfindungsgemäss ist dies dadurch erreicht, dass ein Stufen aufweisender, federnd gelagerten Steuernocken und ein von diesem in seinen Stufen arretierter Schalthebel sowie ein von einem Heizelement zu erhitzendes Schaltbimetall vorgesehen sind, welches beim Durchbiegen den Steuernocken mitnimmt,
wobei der Schalthebel
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in aufeinanderfolgenden Schritten in die jeweilige der Steuerung des Zündtransformators und des Ölbren- nermotors zugeordnete Stufe springt und dabei einen Kontakt mit einer vorgespannten und einer nicht vorgespannten Kontaktfeder zur Einschaltung des Zündtransformators und einen Kontakt zur Einschaltung des ölbrennermotors schliesst, und dass nach erfolgter Zündung das Flammenüberwachungsrelais beim Anziehen eines seiner Anker bildenden Kipp- hebels sowohl einen Kontakt öffnet, wodurch das Heizelement abgeschaltet wird,
als auch die nicht vorgespannte Kontaktfeder des Zündkontaktes von der ihm zugehörigen, vorgespannten Kontaktfeder abdrückt, wobei die vorgespannte Kontaktfeder der nicht vorgespannten folgend den Zündkontakt geschlossen hält, bis der in der betreffenden Stufe des federnd gelagerten Steuernockens eingeschnappte Schalthebel unter Einfluss des abkühlenden Schaltbimetalls entgegen der magnetischen Anziehung des Relaiskernes vom letzteren abgezogen wird und die vorgespannte Kontaktfeder von der nicht vorgespannten löst und der Kipphebel weiter nach Abwicklung des Schaltprogramms den Schalthebel verriegelt, so dass während des Betriebes Steuerung des Ölbrennermotors vom Flammenüberwachungsrelais vorgenommen wird, das vor Abwicklung des Schaltprogramms den Schalthebel freilässt,
und dass ein Störschalte- mechanismus vorgesehen ist, der aus einem einseitig in einem Drehpunkt gelagerten Störhebel besteht, welcher mit seinem freien Ende in einer Aussparung einer Zunge liegt, die an einem mit dem Schaltbimetall verbundenen Fortsatz federnd ausschwenkbar gelagert ist und die bei Nichtzündung mit dem Fortsatz in Bewegung gesetzt und nach einem durch einen Einstellknopf bestimmten Zeitablauf im Zusammenwirken mit dem Störhebel so weit ausgeschwenkt wird, bis ihr oberes Ende seine Widerlage an einem exzentrisch drehbaren Organ hat und in weiterer Folge dem Störhebel seine Unterlage entzieht, so dass dieser abfällt und einen Störschaltkontakt betätigt,
der die ölfeuerungsanlage vom Versorgungsnetz trennt.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Schalteinrichtung zur Steuerung und Überwachung einer Ölfeuerung, Fig.2 ein Detail der Einrichtung gemäss der Fig. l 'und Fig.3 einen Schaltungszustand der Einrichtung vor ihrer Inbetriebsetzung.
Der Aufbau der Schalteinrichtung ist aus Fig. 1 und 2 ersichtlich: An einem Schaltbimetall 1 ist ein Träger 2 befestigt, der ein Heizelement 3 zum Erhitzen des Schaltbimetalls 1 trägt. Als Heizelement könnte ebensogut auch eine direkt auf dem Schaltbimetall be- festigte Heizwicklung verwendet werden. Am unteren Ende ist das Schaltbimetall über einen wärmeisolierenden Körper 4 mit einem Kompensationsbimetall 5 gekoppelt, das über einen Arm 6 am Gestell 7 befestigt ist. Eine Einstellschraube 8 dient zur Einstellung der gewünschten Lage des Schaltbimetalls 1, an dessen oberem Ende ein Fortsatz 9 befestigt ist, der eine Zunge 10 trägt. Diese ist auf einer Achse 11 durch eine Feder 12, z.
B. eine Blattfeder, federnd schwenkbar gelagert, die einerseits an der Zunge 10 und anderseits am Fortsatz 9 befestigt ist. Am Fortsatz 9 ist noch ein exzentrisch drehbares Organ 13 angeordnet, das mit einem Einstellknopf 14 in bezug auf die Zunge 10 eingestellt werden kann. Gegen den Fortsatz 9 stützt sich unter Druck einer Blattfeder 15 eine Einstellschraube 16 ab. Die Blattfeder 15 trägt an ihrem oberen Ende einen stufenförmig ausgebildeten Steuernocken 17 mit einer Aussparung 18. Mit dem Steuernocken 17 arbeitet ein um den Drehpunkt 19 schwenkbarer Schalthebel 20 zusammen. Dieser trägt zwei drehbar angeordnete Kontaktsteuerschei- ben 21, 47, von denen in der Fig. 1 nur die vordere, 21, sichtbar ist, sowie eine Rückstellrolle 22.
Ein ebenfalls um den Drehpunkt 19 schwenkbarer, einseitig gelagerter Störschalthebel 24 liegt mit seinem freien Ende in einer Aussparung 25 der Zunge 10 und ist mit einem Schaltarm 26 starr verbunden. Am Gestell 7 ist ferner ein Flammendetektorrelais mit einer Relaisspule 27 und einem Relaiskern 28 angeordnet. Der Anker des Flammendetektorrelais wird von einem Kipphebel 29 gebildet, der um den Drehpunkt 30 schwenkbar gelagert und an welchem eine drehbare Kontaktsteuerrolle 31 angeordnet ist. In seiner Verlängerung trägt der Kipphebel 29 einen Sperrhebel 32, dessen freies, abgewinkeltes Ende bei erregtem Flammendetektorrelais in einer Aussparung 33 des Fortsatzes 9 liegt.
Ein von Hand zu bedienender Schwenkhebel 34, der ebenfalls im Drehpunkt 19 drehbar gelagert ist, weist einen Schaltarm 35 auf. Der Schwenkhebel 34 wird durch eine Schraubenfeder 36 in der gezeichneten Lage gehalten. Die vordere Kontaktsteuerscheibe 21 arbeitet über einen Schaltstift 23 mit einer Kontaktfeder 37 zusammen, während die Schaltarme 26 bzw. 35 auf die Kontaktfedern 39 bzw. 40 einwirken, wobei die Kontaktfeder 37 zusammen mit einer Kontaktfeder 38 den Kontakt für den ölbrennermotor betätigt und die beiden Kontaktfedern 39, 40 mit einer Kontaktfeder 41 einen Störschalter bilden, der im Störfalle die Vorrichtung vom Versorgungsnetz abschaltet und die Störeinrichtung einschaltet.
Denkt man sich die vordere Kontaktpartie weg, so sieht man die in der Fig. 2 dargestellte hintere Kontaktpartie, die Kontaktfedern 42, 43 und 44, 45 aufweist. Die beiden ersten bilden den Flammenkontakt, der über einen Schaltstift 48 von der Kontaktsteuerrolle 31 des Kipphebels 29 betätigt wird. Die beiden letzteren bilden den Zündkontakt, dessen eine Kontaktfeder 44 mit einem Schaltstift 46 von der hinteren Kontaktsteuerscheibe 47 am Schalthebel 20 und dessen andere Kontakt-
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feder 45 mit einem Schaltstift 49 - über einen von der Kontaktsteuerrolle 31 gesteuerten Schaltstift 48 betätigt wird. Zur Inbetriebnahme der beschriebenen Vorrichtung ist nun folgendes Schaltprogramm erforderlich: 1.
Einschalten des Zündtransformators.
2. Einige Zeit nach dem Einschalten des Zünd- transformators - Vorzündzeit genannt - ist der Ölbrennermotor einzuschalten.
3. a) Bei erfolgter Zündung: Ausschalten des Zünd- transformators einige Zeit nachdem sich das Brennstoff-Luft-Gemisch entzündet hat (Nachzündung).
b) Bei nicht erfolgter Zündung: Nach der sogenannten Überbrückungszeit ist der Zündversuch zu beenden und die Ölfeuerungsanlage vom Netz abzuschalten unter gleichzeitiger Auslösung eines akustischen oder optischen Störsignals.
Erlischt die Brennerflamme während des Betriebes, so ist der Brennermotor sofort abzuschalten, und die Anlage soll wieder in die Ausgangsstellung zurückkehren, um darauf einen weiteren Zündungsversuch zu machen. Erfolgt keine Zündung, so ist die ölfeuerungsanlage vom Netz zu trennen und der Betriebsunterbruch durch Auslösung des bereits oben erwähnten Störsignals kennbar zu machen. Eine Wiedereinschaltung soll hierauf erst nach einer bestimmten Zeit, die zur Durchspülung des Feuerungsraumes ausreicht, wieder möglich sein.
Die Schaltung der Kontakte ist im elektrischen Schaltschema der Fig. 3 dargestellt, unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen für entsprechende Teile wie in den Fig. 1 und 2. Der Zündtransformator ist mit 50 und der ölbrennermotor mit 51 benannt, während eine Störsignallampe mit 52 und ein Thermostatschalter mit 53 bezeichnet, und Anschlüsse des Versorgungsnetzes mit 54, 55 angegeben sind. Die Zusammenarbeit der Kontaktsteuerscheiben 21, 47 mit den Kontaktfedern 37, 44 ist im Schaltschema durch die strichpunktierte Wirklinie 56 und diejenige der Kontaktsteuerrolle 31 mit den Kontaktfedern 43 und 45 durch die Wirklinie 57 schematisch dargestellt.
Die Arbeitsweise der Schaltvorrichtung ist nun folgende: Vor der Inbetriebsetzung ist die Schaltstellung so, wie in der Fig. 3 gezeichnet. Der Schalthebel 20 befindet sich dann in der in der Fig. 1 gestrichelt gezeichneten Ausgangslage, wobei er unter Druck der durch die Scheibe 47 vorgespannten und von der Kontaktfeder 45 abgehobenen Kontaktfeder 44 des Zündungskontaktes 44, 45 gegen die Unterseite des Steuernockens 17 anliegt. Die Kontakte für den Ölbrennermotor und den Zündtransformator sind noch geöffnet, wie dies für den Ölbrennermotor-Kon- takt 37, 38 in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist.
Unterschreitet nun die Temperatur eines von der Feuerungsanlage beheizten Systems einen eingestellten Wert, so schliesst der Thermostatschalter 53 seinen Kontakt, und das Heizelement 3 wird an Spannung gelegt und erwärmt das Schaltbimetall 1, das sich dabei nach rechts ausbiegt, wobei es über die Einstellschraube 16 den am oberen Ende der Blattfeder 15 befestigten Steuernocken 17 mitnimmt. Nach einiger Zeit hat sich der Steuernocken 17 aus der gestrichelt gezeichneten Lage heraus so weit nach rechts bewegt, dass der Schalthebel 20 unter Druck der Kontaktfeder 44 in die Aussparung 18 des Steuernockens springt. Der Zündungskontakt 44, 45 wird nun geschlossen und der Zündtransformator 50 an das Versorgungsnetz gelegt.
Da der Kontaktabstand beim Ölbrennermotor-Kontakt 37, 38 grösser ist als beim Zündungskontakt 44, 45, bleibt ersterer noch geöffnet (Vorzündung). Bei weiterem Durchbiegen des Schaltbimetalls 1 springt der Schalthebel 20 schliesslich aus der Aussparung 18 heraus, bis er mit seinem linken Ende an den Relaiskern 28 anschlägt. Nun wird erst der Kontakt 37, 38 geschlossen und der ölbrennermotor 51 in Betrieb gesetzt. Sobald das Brennstoff-Luft- Gemisch gezündet hat, wird das Flammendetektorrelais 27, 28 erregt und zieht den Kipphebel 29 an. Die Kontaktsteuerrolle 31 öffnet daraufhin über den Schaltstift 48 den Flammenkontakt 42, 43 und schaltet das Heizelement 3 vom Versorgungsnetz ab.
Gleichzeitig bewegt sich das freie, abgewinkelte Ende des Sperrhebels 32 in die Aussparung 33 und verriegelt den Fortsatz 9 und damit auch das Schaltbimetall 1, wodurch ein weiteres Ausbiegen des oberen Endes des Schaltbimetalls 1 mit dem Fortsatz 9 verhindert wird. Ist das Schaltbimetall entsprechend dimensioniert, so dass es sich nach Abschaltung des Heizelementes nicht mehr so weit durchbiegt, dass eine Auslösung erfolgt, kann der Sperrhebel 32 fortfallen. überdies verriegelt der angezogene Kipphebel 29 mit seinem am Relaiskern 28 aufliegenden verlängerten Teil auch den Schalthebel 20. Der Kontakt 37, 38 des ölbrennermotors bleibt daher geschlossen, wird aber nunmehr vom Flammen- überwachungsrelais 27, 28 gesteuert.
Die Kontaktsteuerrolle 31 betätigt neben dem Flammenkontakt 42, 43 über die Schaltstifte 48, 49 auch die Kontaktfeder 45 des Zündkontaktes, der jedoch vorerst noch geschlossen bleibt (Nachzündung), da die vorgespannte Kontaktfeder 44 der Kontaktfeder 45 in ihrer Bewegung folgt. Das Schaltbimetall kühlt sich inzwischen ab und nimmt bei seiner Rückwärtsbewegung über den Fortsatz 9 und die Rückstellrolle 22 den Schalthebel 20 mit.
Einige Zeit nach der Bildung einer Flamme hat sich das Schaltbimetall 1 so weit abgekühlt, dass es wieder seine Ausgangslage einnimmt und dabei so auf die Rückstellrolle 22 einwirkt, dass über diese eine Kraft auf den Schalthebel 20 übertragen wird, die grösser ist als die magnetische Anziehungskraft des Relaiskernes 28, so dass der Schalthebel 20 von diesem so weit abgehoben wird, dass er an den seinen weiteren Schwenkweg sperrenden Kipphebel 29 anschlägt. Dieser Teilschwenkweg s, den er dabei zurücklegt, genügt aber,
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um über die Kontaktsteuerrolle 21, die Kontaktfeder 44 von der Kontaktfeder 45 zu lösen, wodurch der Zündtransformator ausgeschaltet wird.
Erscheint die Brennerflamme nicht, bleibt der Sperrhebel 32 in der gezeichneten Stellung, und das Heizelement 3 bleibt eingeschaltet, das Schaltbimetall 1 biege sich weiter durch und bewegt dabei den mit ihm verbundenen Fortsatz 9 in Biegerichtung mit. Die Zunge 10 ist vorerst noch mit dem Störhebel 24 lose verbunden, der sie, da er durch Reibung in ihrer Aussparung 25 gehalten wird, so weit ausschwenkt, bis das obere Zungenende völlig zum Exzenter 13 hingeschwenkt worden ist und an diesem seine Widerlage findet.
Da die Zunge nunmehr der Tendenz des Störschalthebels 24, sie noch weiter auszuschwenken, nicht mehr Folge leisten kann, anderseits mit dem Fortsatz 9 immer mehr vom Schaltstörhebel 24 entfernt wird, rutscht dieser schliesslich aus seiner Stütze und fällt auf den Schaltarm 35 des Schwenkhebels 34. Da die Kontaktfeder 39 ebenfalls unter Vorspannung steht, folgt sie dem am Hebel 24 befestigten Schaltarm 26, der Störschalter öffnet den Kontakt 39, 40, die Ölfeuerungsanlage wird vom Netz abgetrennt, anderseits schliesst er aber den Kontakt 39-41, wodurch die Störlampe 52 aufleuchtet.
Die gewünschte Zeitspanne vom Einschalten des Brennermotors bis zur Betätigung des Störschalters ist, wie vorstehend schon angeführt, durch Verdrehen des Exzenters 13 einzustellen (überbrückungs- oder Sicherheitszeit). Sie kann der Grösse jeder Ölfeue- rungsanlage leicht angepasst werden. Durch Öffnen des Störschalters ist die ganze Anlage, ausgenommen der Störlampe 52, vom Versorgungsnetz abgeschaltet, und die Schaltvorrichtung stellt sich wieder in die Ausgangslage zurück. Die Wiedereinschaltung kann durch Drücken auf den Schwenkhebel 34 erfolgen, wodurch das obere Ende des Schaltarmes 35 angehoben wird und den Störschalthebel 24 wieder in die Aussparung 25 der Zunge 10 legt.
Das ist jedoch erst nach einer gewissen Wartezeit möglich, da das Schaltbimetall 1 so weit abgekühlt sein muss, bis der Fortsatz 9 die Zunge 10 wieder in den Bereich des Störschalthebels 24 zurückgebracht hat. Um zu verhindern, dass bei Einschaltversuchen der Störschalter durch den Schaltarm 26 geschlossen wird, nimmt der Schaltarm 35 jeweils die Kontaktfeder 40 mit. Innerhalb der Wartezeit kann das Heizelement 3 also nicht eingeschaltet werden, wodurch eine Inbetriebnahme des Zündtransformators und des Ölbrennermotors ausgeschlossen ist.
Ist jedoch der Zündversuch erfolgreich verlaufen und erlischt während des Betriebes die Bren- nerflamme, so fällt der Anker 29 ab. Der nunmehr freigegebene Schalthebel 20 bewegt sich darauf, unter Einwirkung des Schaltbimetalls 1 auf die Rückstell- rolle 22, in die Ausgangslage zurück, wonach automatisch ein neuer Zündversuch eingeleitet wird.
Dieser und die Abschaltung verlaufen in derselben Folge wie oben bereits beschrieben wurde, wenn die Bren- nerflamme nicht oder nicht rechtzeitig erscheint. Vor- teilhaft ist, dass das Abfallen des Ankers 29 nach dem Erlöschen der Flamme sehr rasch geschieht, was dadurch gegeben ist, dass das vorher bereits abgekühlte Schaltbimetall über die Rückstellrolle 22 und den Schalthebel 20 während des Betriebes bereits eine entsprechende Kraft auf den Kipphebel 29 ausübt, die versucht, diesen vom Relaisanker abzuheben. Dies ist von besonderem Vorteil bei Ölfeuerungen, bei denen die Ofenwand noch verhältnismässig lange Zeit mit relativ grosser Intensität nachglüht.
Beim Vorhandensein von Fremdlicht zieht das Flammenrelais 27, 28 den Kipphebel 29 an, wodurch der Flammenkontakt 42, 43 geöffnet wird. Die Ölfeuerungsanlage kann dadurch nicht in Betrieb gesetzt werden. Das Ansprechen des Relais 27, 28 beeinflusst hierbei jedoch nicht den Schaltzustand des Brennermotors 51, da der Schalthebel 20 in Ausgangslage ausserhalb der Bahn des Kipphebels 29 liegt. Der Brennermotor bleibt also ausgeschaltet.
Der beschriebene ölfeuerungsautomat verhindert bei Fremdlicht somit eine Inbetriebnahme der Ölfeue- rung. Die eingangs erwähnten Aufgaben, die übernahme der Steuerung des ölbrennermotors durch das Flammenüberwachungsrelais erst nach vorangegangener Steuerung dieses Motors durch thermisch über das Schaltbimetall 1 betätigte Kontakte sowie die Nichtinbetriebsetzung des Ölbrennermotors bei Fremdlicht sind somit bei dem vorstehend beschriebenen ölfeuerungsautomaten gelöst. Sehr vorteilhaft ist weiter, dass die Schaltvorrichtung nur wenig Raum bedarf. Es ist klar, dass die vom Steuernocken 17 bestimmten Programmintervalle durch geeignete Formgebung der Schaltstufen festgelegt werden können.
Diese Intervalle sind beispielsweise dadurch einstellbar zu machen, dass im Steuernocken 17 verstellbare Stifte angeordnet sind, deren vorstehende Enden eine Treppe bilden.