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Elektrische Schalteinrichtung für Feuerungsanlagen Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung zur Steuerung und Überwachung von Feue- rungsanlagen, bei der z. B. Mittel zur Erzielung einer Vor- und einer Nachzündzeit angeordnet sind.
Einrichtungen dieser Art sind bekannt, weisen jedoch die Nachteile auf, dass sie einesteils kompliziert aufgebaut und andernteils nicht vollständig eigensicher sind oder dass die Nachzündzeit nicht eindeutig definiert ist.
Die vorliegende Erfindung einer Schalteinrich- tung zur Steuerung und Überwachung einer Feue- rungsanlage, mit einem Flammenüberwachungsrelais, einem Kraftschaltrelais, einem Sicherheitsrelais und einem Zündzeitrelais, behebt die Nachteile der bekannten ähnlichen Einrichtungen durch einen neuartigen Schaltungsaufbau mit folgenden kennzeichnenden Merkmalen:
Ein gegenüber einem Nulleiter eines die Einrichtung speisenden Mehrphasennetzes Spannung führender Verzweigungspunkt ist mit je einer ersten Klemme eines Kontrollkontaktes und eines Steuerkontaktes des Flammenüberwachungsrelais und ferner mit einer ersten Klemme eines Hilfskontaktes des Kraftschaltrelais elektrisch verbunden. Das Kraftschaltrelais weist ausser dem Hilfskontakt drei Motorkontakte zur Steuerung eines Antriebsmotors für den Brenner der Feuerungsanlage auf.
Eine zweite Klemme des Kontrollkontaktes ist über die Primär- wicklung eines Zündtransformators an den Nulleiter angeschlossen; auch führt eine Verbindungsleitung von der zweiten Klemme des Kontrollkontaktes zu einer ersten Klemme eines Zündzeitkontaktes des Zündzeitrelais, dessen Wicklung einerseits an einer zweiten Klemme des Steuerkontaktes und anderseits an dem Nulleiter liegt.
Eine weitere Leitung verbindet eine zweite Klemme des Zündzeitkontaktes über die Reihenschaltung der Wicklungen des Sicher- heitsrelais und des Kraftschaltrelais mit dem Null- leiter. Die zweite Klemme des Zündzeitkontaktes ist gleichzeitig mit einer zweiten Klemme des fs- kontaktes elektrisch verbunden und der Wicklung des Sicherheitsrelais ein vom Flammen überwachungs- relais betätigter überbrückungskontakt parallel geschaltet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in Form eines Schaltbildes dargestellt.
In der Figur bedeuten Phasenklemmen 1, 2 und 3 zusammen mit einer Nullklemme 4 den Eingang der Schalteinrichtung, über den diese aus einer in der Zeichnung nicht dargestellten Drehstromquelle mit Strom versorgt wird. Zwischen je zweien der Phasenklemmen 1, 2 und 3 liegt die verkettete und zwischen der Nullklemme 4 und jeweils einer der Phasenklemmen 1, 2 oder 3 die Phasenspannung der die Einrichtung speisenden Drehstromquelle an.
Von den Phasenklemmen 1, 2 und 3 führen Verbindungsleitungen über je einen Motorkontakt 5, 6 und 7 zu einem gegen überstrom gesicherten Antriebsmotor 8 für den Brenner der Feuerungsanlage; ausserdem steht die Phasenklemme 1 über einen Sicherheitsschalter 9, einen Thermostatschalter 10 und Leitungen 11, die von einem Verzweigungspunkt. 12 ausgehen, mit je einer ersten Klemme eines Kon- trollkontaktes 13, eines Steuerkontaktes 14 und eines Hilfskontaktes 15 in Verbindung.
Die Primärwicklung eines Zündtransformators 16 ist an eine zweite Klemme des Kontrollkontaktes 13 und an einen mit der Nullklemme 4 elektrisch verbundenen Nulleiter 17 angeschlossen. Eine weitere Leitung verbindet die zweite Klemme des - Kontroll- kontaktes 13 mit einer ersten Klemme eines Zündzeitkontaktes 18, der als einfacher Arbeitskontakt ausgebildet ist und von einem Zündzeitrelais 19
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betätigt wird, dessen Erregerwicklung elektrisch zwischen einer zweiten Klemme des Steuerkontaktes 14 und dem Nulleiter 17 liegt.
Von einer zweiten Klemme des Zündzeitkontaktes 18 führt ein Strompfad über die Reihenschaltung der Wicklungen eines Sicherheitsrelais 20 und eines Kraftschaltrelais 21 zum Nulleiter 17; gleichzeitig steht die zweite Klemme des Zündzeitkontaktes 18 mit einer zweiten Klemme des Hilfskontaktes 15 in leitender Verbindung. Elektrisch parallel zur Wicklung des Sicherheitsrelais 20 ist ein überbrückungs- kontakt 22 angeordnet.
Als Sicherheitsschalter 9 dient ein Umschalter, der durch das Sicherheitsrelais 20 und mittels einer von Hand zu betätigenden Rückstellvorrichtung 23 gesteuert wird. Ein Kontakt 24 des Sicherheitsschalters 9 ist über eine Signallampe 25 an den Null- leiter 17 angeschlossen.
Zur Steuerung des Kontrollkontaktes 13, des Steuerkontaktes 14 und des überbrückungskontaktes 22, die sämtliche Arbeitskontakte sind, dient ein Flammenüberwachungsrelais 26. Ebenfalls nur Arbeitskontakte weist das Kraftschaltrelais 21 auf, dem die Motorkontakte 5, 6, 7 und der Hilfskontakt 15 zugeordnet sind.
Das Zündzeitrelais 19 und das Sicherheitsrelais 20 arbeiten mit Zeitverzögerung und sind vorzugsweise als Bimetallrelais ausgeführt, während als Kraftschaltrelais 21 und als Flammenüberwachungs- relais 26 je ein elektromagnetisches Relais dient. Diese Relaiswahl ist besonders zweckmässig, jedoch nicht bindend. Grundsätzlich lässt sich die Schalteinrichtung auch mit anderen bekannten Arten verzögerter und schneller Relais verwirklichen.
In der Zeichnung sind sämtliche Kontakte in ihrer Ruhelage dargestellt. Da für den Thermostatschalter 10 die Ruhelage dem kalten Zustand entspricht, d. h. dem Zustand, bei dem von der Feue- rungsanlage Wärme verlangt wird, zeigt das Schaltbild die Kontaktstellungen im Zeitpunkt des Be- ginnes eines normalen Arbeitszyklus, der nun im folgenden beschrieben wird.
Der Verzweigungspunkt 12 ist mit der Spannung führenden Phasenklemme 1 verbunden, damit wird der Zündtransformator 16 erregt und Zündfunken springen an in der Zeichnung nicht dargestellten, in den Feuerungsraum hineinragenden Elektroden über. Gleichzeitig erhält auch die Wicklung des Zündzeit- relais 19 Spannung und dieses schliesst mit Zeitverzögerung den Zündzeitkontakt 18.
Die Zeitspanne vom Einstzen der Zündfunken bis zum Schliessen des Zündzeitkontaktes 18 heisst Vorzündzeit.
Nach dem Schliessen des Zündzeitkontaktes 18 kommt die Netzspannung in, der Reihenschaltung des Sicherheitsrelais 20 und des Kraftschaltrelais 21 zur Wirkung, was zur Folge hat, dass das Kraft- schaltrelais 21 aufzieht und die ihm zugeordneten Kontakte 5, 6, 7 und 15 schliesst. Die gleichzeitige Erregung des verzögerten Sicherheitsrelais 20 bedeutet den Beginn des Ablaufes einer Verzögerungs- zeit, der sogenannten Sicherheitszeit, nach welcher das Sicherheitsrelais 20 auf den Sicherheitsschalter 9 einwirkt, falls die Erregung des Sicherheitsrelais 20 nicht vor Ablauf der Sicherheitszeit wieder unterbrochen wird.
Beim Schliessen der Motorkontakte 5, 6 und 7 läuft der Antriebsmotor 8 an und bewirkt, dass Brennstoff und Luft in den Feuerungsraum gefördert werden. Da der Zündtransformator 16 bereits eingeschaltet ist, entzündet sich das Brennstoff-Luft-Ge- misch an den Zündfunken. Das Zustandekommen einer Flamme hat in bekannter Weise ein Ansprechen des Flammenüberwachungsrelais 26 zur Folge, welches nun den 17berbrückungskontakt 22 schliesst und den Kontrollkontakt 13 sowie den Steuerkontakt 14 öffnet.
Das Kraftschaltrelais 21 liegt nunmehr über den Hilfskontakt 15 selbsthaltend an der vollen Spannung, da gleichzeitig die Wicklung des Sicherheitsrelais 20 durch den Überbrückungskontakt 22 überbrückt ist, wobei das Sicherheitsrelais 20 ent- regt wird und noch vor Ablauf der Verzögerungszeit (Sicherheitszeit) in den Ruhezustand zurückkehrt.
Nach dem Öffnen des Steuerkontaktes 14 durch das Flammenüberwachungsrelais 26 ist die Wicklung des Zündzeitrelais 19 spannungslos und dieses kehrt verzögert in seine Ruhelage zurück. Die Zeitspanne vom Zustandekommen einer Flamme und folgendem Öffnen des Steuerkontaktes 14 bis zum Öffnen des Zündzeitkontaktes 18 durch das Zündzeitrelais 19 wird Nachzündzeit genannt, weil während dieser Zeit der Zündtransformator 16 über den Hilfskontakt 15 und über den Zündzeitkontakt 18 erregt bleibt, obwohl die Flamme bereits brennt und daher der Kontrollkontakt 13 geöffnet ist.
Während der durch Wahl einer geeigneten Abfallverzögerung des Zünd- zeitrelais 19 einstellbaren Nachzündzeit kann sich die Flamme stabilisieren. Es ist wesentlich, dass die Nach- zündzeit erst dann beginnt, wenn bereits eine Flamme entstanden ist.
Durch das Öffnen des Zündzeitkontaktes 18 wird der Zündtransformator 16 abgeschaltet. Nunmehr befindet sich die Feuerungsanlage ordnungsgemäss in Betrieb, bis der Thermostatschalter 10 seinen Kontakt öffnet, worauf sämtliche Kontakte sofort in ihre im Schaltbild dargestellte Ruhelage zurückkehren, mit Ausnahme des Kontaktes des Thermostatschalters 10, der seine Ruhelage erst nach einer Abkühlungszeit wieder einnimmt, die durch den geregelten Kreis, z. B. durch eine Heizungsanlage, gegeben ist, um dadurch einen neuen Arbeitszyklus einzuleiten.
Eine Besprechung einiger denkbarer Störungsfälle soll nun im folgenden zeigen, dass die vorliegende Schalteinrichtung über ihre normalen und als bekannt vorausgesetzten Sicherheitsfunktionen hinaus vollständig eigensicher ist, das heisst, dass Störungen in der Schaltung selbst zur Abschaltung der gesamten Feuerungsanlage führen.
Falls ein Drahtbruch die Wicklung des Sicherheitsrelais 20 unbrauchbar macht, während die Feue-
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rungsanlage in Betrieb ist, bleibt die Anlage weiter in Betrieb, da das Kraftschaltrelais 21 über den Hilfskontakt 15 und den Überbrückungskontakt 22 an Spannung liegt. Erlischt jedoch die Flamme, worauf das Flammenüberwachungsrelais 26 abfällt und die dem Flammenüberwachungsrelais 26 zugeordneten Kontakte ihre im Schaltbild dargestellte Ruhelage einnehmen, so wird das Kraftschaltrelais 21 entregt und öffnet die Motorkontakte 5, 6 und 7 sowie den Hilfskontakt 15.
Die Feuerungsanlage ist damit abgeschaltet und bleibt ausser Betrieb, bis die Störung behoben ist.
Ein Masseschluss der Wicklung des Sicherheitsrelais 20 führt entweder zur Auslösung dieses Relais und damit zur Betätigung des Sicherheitsschalters 9, wodurch die Anlage abgeschaltet und die Störungs- meldelampe 25 an Spannung gelegt wird, oder zum Ansprechen einer nicht gezeichneten Gerätesicherung, was ebenfalls eine Stillegung der Feuerungs- anlage bewirkt.
Falls während des Anfahrzustandes etwa die Wicklung des Zündzeitrelais 19 durchbrennt, wird entweder der Zündzeitkontakt 18 überhaupt nicht geschlossen, weil die Erregung des Zündzeitrelais 19 nicht ausreichend war, oder es erfolgt bei vor der Wicklungsunterbrechung zum Schliessen des Zünd- zeitkontaktes 18 bereits genügender Erregung ein normaler Ablauf eines Arbeitszyklus, nach dessen Beendigung die Einrichtung abgeschaltet und ausser Betrieb bleibt, bis die Störung behoben ist,
weil der Zündzeitkontakt 18 durch das gestörte Zündzeit- relais 19 nicht mehr geschlossen und somit die Wicklung des Kraftschaltrelais 21 nicht mehr erregt werden kann. Ein Masseschluss der Wicklung des Zündzeitrelais 19 führt entweder zu einem Durchbrennen der Wicklung oder zu einem Ansprechen der erwähnten Gerätesicherung.
Aus dem Schaltbild lässt sich im weiteren mühelos ablesen, dass bei einer Störung der Kontakte 5, 6, 7, 9, 10, 13, 14 und 18 infolge von Abbrand oder Verschmutzung, wodurch eine Kontaktgabe verhindert wird, eine Inbetriebsetzung der Feuerungsanlage nicht erfolgen kann, während bei einer ungenügenden Kontaktgabe im Kontakt 15 oder 22 der Erregerstrom des Kraftschaltrelais 21 die Wicklung des Sicherheitsrelais 20 so lange durchfliesst, bis dieses anspricht und die Feuerungsanlage abschaltet.
Neben ihrer überraschenden schaltungstechnischen Einfachheit und inhärenten Sicherheit besitzt die Schalteinrichtung den weiteren Vorteil, dass die Nachzündzeit selbsttätig verlängert wird, falls sich die Flamme nicht sogleich stabilisiert. Sooft nämlich die Flamme während des Anfahrzustandes kurz- zeitig erlischt, fällt das Flammenüberwachungsrelais 26 ab und schliesst mittels des Steuerkontaktes 14 den Erregerstromkreis für das Zündzeitrelais 19, dessen Abfall über die normale Nachzündzeit hinaus dadurch so lange weiter verzögert wird, bis die Flamme stabil brennt.
Da bei jedem Abfall des Flammenüber- wachungsrelais 26 auch der Überbrückungskontakt 22 geöffnet wird, nimmt der Erregerstrom des Kraft- schaltrelais 21 seinen Weg über die Wicklung des Sicherheitsrelais 20, das schliesslich anspricht und die Anlage abschaltet, wenn sich die Flamme längere Zeit nicht stabilisiert und somit ein zuverlässiger Betrieb der Feuerungsanlage nicht sichergestellt ist.