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Einrichtung zur Steuerung und Überwachung von mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen gespeisten Brennern Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Einrichtung zur Steuerung und Überwachung von mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen gespeisten Brennern.
Derartige Einrichtungen, die bereits in zahlreichen Varianten bekannt sind, haben die Aufgabe, bei Eintreffen eines Steuerbefehls zum Einschalten der Brenneranlage ein automatisches Steuer- und Überwachungsprogramm ablaufen zu lassen, das der Reihe nach die Einschaltung der Zündvorrichtung für den Brenner, die Einschaltung der Brennstoff-Förder- vorrichtung und nach erfolgter Zündung des Brenners die Abschaltung der Zündvorrichtung umfasst und das ausserdem für eine Abschaltung der gesamten Brenneranlage unter gleichzeitiger Anzeige eines Alarmsignals sorgt, wenn nach einer gewissen Zeit keine Zündung des Brenners stattfindet bzw.
wenn die Brennerflamme wieder erlischt oder nur unregelmässig brennt.
Dieses Steuerungs- und Überwachungsprogramm wird gewöhnlich mit Hilfe eines Flammenwächters sowie zweier verzögert ansprechender Relais durchgeführt. Der Steuerbefehl zum Einschalten der Brenneranlage wird im allgemeinen von einem auf die gewünschte Temperatur eingestellten Thermostaten gegeben, der bei Unterschreiten der Solltemperatur anspricht und die Zündvorrichtung einschaltet. Gleichzeitig mit der Zündvorrichtung werden die beiden zeitverzögerten Relais an Spannung gelegt, für die vorzugsweise Thermorelais verwendet werden.
Die Kontakte des einen Thermorelais liegen im Stromkreis des Motors für die Brennstoffzufuhr, während die Kontakte des andern Thermorelais, das eine grössere Verzögerungszeit als das erste Thermo- relais hat, im Hauptstromkreis für die gesamte Bren- neranlage liegen. Nach einer gewissen Zeit spricht das erste Thermorelais an und schaltet den Motor für die Brennstoffzufuhr ein.
Das licht- oder strahlungsempfindliche Element des Flammenwächters steuert, wenn es die gezündete Flamme sieht, direkt oder über einen Verstärker ein den Stromkreis für die Zündvorrichtung und die Heizwicklungen der Thermorelais unterbrechendes Relais. Damit ist bei ordnungsgemässer Funktion der Brenneranlage der stationäre Betriebszustand erreicht.
Um zu verhindern, dass nach Erkalten des Heizwiderstandes für das den Motor einschaltende ThermoreIais der Motor trotz einwandfreier Funktion des Brenners durch den Schalter dieses Thermo- relais wieder abgeschaltet wird, muss dafür gesorgt werden, dass der Motorkreis über einen stationären Nebenschluss zu diesem Thermorelaisschalter geschlossen bleibt.
Das wird in bekannten Brenneranlagen entweder durch ein zusätzliches Relais im Motorkreis erreicht, das sich bei Erregung selber hält, oder aber durch einen zusätzlichen Schalter, der dafür sorgt, dass nach dem öffnen des vom Flammenwächter gesteuerten Relais die Heizwick- Iung für das erste Thermorelais nach wie vor durch Stromfluss warm gehalten wird und damit der Motorkreis geschlossen bleibt.
Das zweite Thermorelais mit der längeren Verzögerungszeit wird nur dann wirksam, wenn sein Heizwiderstand infolge Nichtzündens der Brennerflamme bzw. infolge häufiger Unterbrechung der Flamme oder bei unvorgesehenem Erlöschen der Flamme während des Betriebes hinreichend lange bzw. häufig aufgeheizt wird und eine zur Betäti-
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gong des die Gesamtanlage abschaltenden Schalters hinreichende Temperatur annimmt.
Solange die Abschaltung des Hauptstromkreises durch das zweite Thermorelais nicht erfolgt, wird bei Steuer- und Überwachungseinrichtungen der beschriebenen Art nach jedem Erlöschen der Flamme die Zündvorrichtung aufs neue eingeschaltet und damit selbsttätig ein neuer Zündversuch wiederholt.
Ziel bei der Entwicklung derartiger Steuer- und Überwachungseinrichtungen ist es, möglichst billige Relaisschaltungen zu schaffen, die mit nur wenigen Schaltelementen zuverlässig arbeiten. Die beschriebenen bekannten Einrichtungen haben in dieser Beziehung den Nachteil, dass ein zusätzliches Selbsthaltungsrelais für den Motorkreis bzw. ein zusätzlicher Schalter für den Stromkreis des Heizwider- standes des ersten Thermorelais erforderlich ist. Gerade bei Serienfertigungen fällt aber jedes zusätzliche Bauteil sowohl hinsichtlich der Material- wie auch der Fertigungskosten ins Gewicht; ausserdem bedeutet jeder zusätzliche Schalter eine wehere mögliche Fehlerquelle.
Die Erfindung schlägt nun eine Steuerungs- und Überwachungseinrichtung der genannten Art vor, bei der auf dieses zusätzliche Bauelement verzichtet werden kann, was eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung der Einrichtung darstellt.
Gleichzeitig wird durch die vorgeschlagene Einrichtung vermieden, dass bei Erlöschen der Flamme innerhalb einer Verzögerungszeit, die durch die Dauer der Abkühlung des Heizwiderstandes des ersten Thermorelais gegeben ist, jedesmal eine Neueinschaltung der Zündvorrichtung stattfindet, die eine unerwünschte Beanspruchung der die Zündvorrichtung schaltenden Kontakte zur Folge hat.
Es wird daher von der an sich bekannten Nachzündung Gebrauch gemacht, die darauf beruht, dass die Zündvorrichtung beim Öffnen des vom Flammenwächter gesteuerten Relais nicht sofort abgeschaltet wird, sondern vielmehr die Abhängigkeit von der Einschaltdauer des ersten Thermorelais so lange eingeschaltet bleibt, bis sich der Widerstand dieses Thermorelais bei ordnungsgemässer Funktion der Brenneranlage abgekühlt hat.
Die Erfindung bezieht sich daher auf eine elektrische Einrichtung zur Steuerung und Überwachung von mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen gespeisten Brennern mit einem ersten Thermorelais zur Steuerung der Brennstoffzufuhr, mit einem zweiten Thermorelais zur Abschaltung der Einrichtung und zur Störanzeige im Störungsfalle sowie mit einem von einem Flammenwächter betätigten Relais mit einem Öffnungskontakt im gemeinsamen Stromkreis für die Zündvorrichtung und die dazu parallel liegenden, elektrisch in Reihe geschalteten Heizwider- stände der beiden Thermorelais, dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Thermorelais zwei mechanisch gekuppelte Schalter hat, von denen bei Erregung dieses Thermorelais der eine Schalter den Stromkreis für die Brennstoffzufuhr schliesst und der andere Schalter die Zündvorrichtung zur Erzielung einer Nachzündung vorn Öffnungskontakt des vom Flammenwächter gesteuerten Relais direkt an die Betriebsspannung schaltet, wobei der erste Schalter in seiner Schliessstellung durch den Anker des vom Flammenwächter gesteuerten Relais in dessen durch Erregung des lichtempfindlichen Elementes des Flammenwächters bestimmten Betriebsstellung verriegelt wird, während der zweite Schalter nach Abschaltung des Thermorelais in seine Ausgangsstellung zurückkehrt.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild der elektrischen Einrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 eine Ansicht der für die Erfindung wichtigen Teile dieser Einrichtung.
Nach Fig. 1 umfasst die Steuer- und überwa- chungseinrichtung, die an den Klemmen 1 und 2 an Betriebsspannung liegt, den Thermostaten 3, ein im Brennerraum liegendes lichtempfindliches Element 4, einen im Hauptstromkreis liegenden Verstärker 5, ein Relais R im Ausgangskreis des Verstärkers 5 mit dem Schalter r, die Zündvorrichtung Z, den Motor M für die Brennstoffzufuhr, eine Störanzeige A sowie die beiden Thermorelais T 1 und T2, die durch ihre. Heizwiderstände symbolisiert sind, mit den beiden zu T1 gehörenden Schaltern tla und tlb und dem zu T2 gehörenden Schalter t2.
Mit der Bezugsziffer 6 ist die mechanische Kupplung zwischen. den Schaltern tla und tlb des Thermo- relais T1 und mit der Bezugsziffer 7 die bei angezogenem Anker des Relais R wirksam werdende mechanische Verriegelung des Schalters tla durch den Anker des Relais R bezeichnet.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen, sind über die Schalter r, tla und tlb die Zündvorrichtung Z die Thermo- relais T1 und T2 sowie der Motor M an den Haupt- stromkreis anschaltbar, während Schalter t2 die Unterbrechung des Hauptstromkreises und dabei die gleichzeitige Betätigung der Störanzeige A erlaubt.
Die Verzögerungszeit des Thermorelais T2 ist um einen bestimmten Betrag grösser als die des Thermorelais T1, da ja eine Abschaltung der gesamten Anlage - bei geschlossenen Kontakten des Thermostaten 3 - erst dann, erfolgen soll, wenn sich trotz Einschaltung der Brennstoffzufuhr nach einer gewissen Zeit keine stetige und ordnungsgemässe Flamme einstellt.
Als lichtempfindliches Element 4 können in bekannter Weise, Photozellen oder Photowiderstände verwendet werden, als Verstärker 5 Glimmtrioden bzw. Kaltkathodenröhren, Halbleiterverstärker oder auch konventionelle Elektronenröhren. Darüber hinaus ist es natürlich auch möglich, die Schaltung des Relais R ohne Zwischenschaltung eines Verstärkers direkt über ein geeignetes photoempfindliches Element 4 auszuführen.
Die Einrichtung arbeitet wie folgt:
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Solange der auf die gewünschte Temperatur eingestellte Thermostat 3, wie auf Fig. 1 gezeigt, offen ist, ist die Einrichtung spannungslos, und alle Schalter befinden sich in der auf Fig. 1 gezeigten Stellung.
Wenn der Thermostat bei Unterschreiten der eingestellten Temperatur die Einrichtung einschaltet, werden einerseits der Verstärker 5 und anderseits über den Schalter r die Zündvorrichtung Z an Spannung gelegt und gleichzeitig, ebenfalls über den Schalter r, die beiden in Reihe liegenden Heizwider- stände der Thermorelais T1 und T2, die zur Zündvorrichtung Z parallel liegen, aufgeheizt. Sollte zu. diesem Zeitpunkt bereits eine Störung derart vorliegen, dass trotz noch nicht vorhandener Flamme das lichtempfindliche Element 4 Licht meldet, schaltet der Verstärker 5 in den leitenden Zustand und erregt das Relais R, dessen Schalter r daraufhin die Zündvorrichtung und die Heizwiderstände der Thermo- relais abschaltet.
Auf an sich bekannte Weise wird dadurch eine Selbstkontrolle der Einrichtung erreicht.
Meldet dagegen das lichtempfindliche Element 4 vorschriftsmässig Dunkelheit , dann spricht nach einer durch die Verzögerungszeit des Thermorelais T1 gegebenen Zeitspanne dieses Thermorelais an und die beiden Schalter tla und tlb wechseln ihre Schaltstellung. Dabei schaltet der Schalter tlb etwas früher als der Schalter tla, damit bei laufender Brennstoffzufuhr die Zündvorrichtung Z nicht noch einmal kurzzeitig während der Umschaltung von Schalter tlb unterbrochen wird. über den Schalter tlb liegt nunmehr die Zündvorrichtung Z direkt am Hauptstromkreis, während der Motor M für die Brennstoffzufuhr über den Schalter tla an Spannung liegt.
Zündet die Brennerflamme ordnungsgemäss, dann meldet das lichtempfindliche Element 4 Licht , der Verstärker 5 schaltet in den leitenden Zustand, erregt das Relais R, und der Schalter r von Relais R schaltet die Heizwiderstände der Thermorelais T1 und T2 ab, während gleichzeitig jedoch die Zündvorrichtung Z über den Schalter tlb weiterhin an Spannung liegt und damit eine Nachzündung gewährleistet, die so lange andauert, bis nach Erkalten des Heizwiderstandes vom Thermorelais T1 der Schalter tlb wieder in. seine Ausgangslage (wie auf Fig. 1 dargestellt)
zurückkehrt. Gleichzeitig mit dem Ansprechen des Relais R wird über ein Riegelelement am Anker des Relais R der Schalter tla in. seiner Schliessstellung verriegelt, so dass der Motor M für die Brennstoffzufuhr auch nach Erkalten des Heizwiderstandes des Thermorelais T1 über den Schalter tla eingeschaltet bleibt.
Durch diese einfache mechanische Verriegelung mit Hilfe des Ankers vom Relais R wird gegen- über bisher bekannten Ausführungen ein zusätzliches Selbsthaltungsrelais gespart, was sonst für eine ständige Stromversorgung des Motors M erforderlich wäre. Diese Einsparung eines zusätzlichen Relais bzw. eines zusätzlichen Schalters ist sehr wesentlich, wenn man berücksichtigt, dass derartige Steuer- und Überwachungseinrichtungen für Ölfeuerungsautoma- ten bereits in grossen Stückzahlen gebaut werden und daher Vereinfachungen und Verbilligungen stark ins Gewicht fallen.
Mit dem Ansprechen des Relais R bei erfolgter Zündung der Flamme und der Verriegelung des den Motorkreis geschlossen haltenden Schalters tla hat die Anlage ihren stationären Betriebszustand erreicht.
Zündet dagegen trotz eingeschalteter Brennstoffzufuhr die Brennerflamme nicht, oder erlischt sie sofort wieder nach kurzzeitigem Aufflammen, dann wird über den Schalter r des Relais R der Heiz- widerstand des Thermorelais T2 weiter aufgeheizt, bis dieses Relais nach der vorgegebenen Verzögerungszeit anspricht und sein Schalter t2 die gesamte Anlage unter gleichzeitiger Betätigung der Störanzeige A abschaltet. In gleicher Weise erfolgt eine Abschaltung über den Schalter t2, wenn die Brennerflamme während des Betriebes auf Grund irgendwelcher Störungen oder mangels genügenden Bremi- stoffes erlischt.
Jedesmal, wenn die Brennerflamme entweder gleich zu Beginn des Startversuches oder aber während des Betriebes erlischt, wird durch die Steuer- und Überwachungseinrichtung zunächst ein neuer Zündversuch eingeleitet; sobald das lichtempfindliche Element 4 Dunkelheit meldet, kehrt das Relais Runter Entriegelung des Schalters tla- und damit der Schalter r in seine auf Fig. 1 gezeigte Ausgangsstellung zurück und schaltet damit die beiden Thermorelais T1 und T2 erneut ein;
eine Neueinschaltung der Zündvorrichtung Z ist in diesen Fällen nicht erforderlich, da ja durch den Schalter tlb bereits eine gewisse Nachzündzeit vorgegeben ist. Diese an sich bekannte Massnahme der Nachzündung hat den Vorteil, dass eine häufige Betätigung des Schalters für die Zündvorrichtung und damit ein unerwünscht hoher Abbrand und Abrieb der Kontakte vermieden wird.
Die wiederholten Versuche zu Zündung der Brennerflamme werden selbsttätig so lange fortgesetzt, bis sich entweder ein ordnungsgemässer Betrieb mit stetig brennender Flamme einstellt oder bis sich der Heizwiderstand des Thermorelais T2 so weit aufgeheizt hat, dass der Schalter t2 die gesamte Anlage unter gleichzeitiger Betätigung der Störanzeige A endgültig abschaltet. Nach Abkühlung der Heizwiderstände der Thermorelais kann dann der Schalter t2 von Hand wieder eingeschaltet werden. Bei Normalbetrieb wird die gesamte Anlage natürlich durch den Thermostaten 3 abgeschaltet.
Auf Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der mechanisch gekuppelten Schalter tla und tlb sowie die Anordnung zur Verriegelung des Schalters tla in seiner Schliessstellung durch den Anker des Relais R gezeigt.
Auf einer Grundplatte 8 sind an einem Befestigungsteil 9 die beiden als Sprungschalter ausgebildeten Schalter tla und tlb, daneben das Thermorelais T1 mit seinem Bimetallstreifen 10 und dem diesen
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Streifen umgebenden Heizwiderstand 11 sowie auf der gegenüberliegenden Seite des Relais R montiert.
In der gezeigten Schalterstellung sind die Betätigungslamellen 14a und 14b der beiden Schalter leicht in Richtung auf den Bimetallstreifen 10 gebogen, und die Federelemente 15a und 15b der Schalter drücken die Kontakte in die auf Fig. 1 gezeigte Schaltstellung.
Am Ende des Bimettallstreifens 10 ist an einer Einstellschraube 12 ein isolierender Betätigungsstift 13 befestigt, der sich bei Verbiegung des Bimetallstreifens 10 infolge Erwärmung des Thermorelais Tl in Richtung auf die Betätigungslamelle 14b des Schalters tlb bewegt und diese Lamelle nach rechts drückt. Die Lamelle 14b ihrerseits drückt bei der Verstellung gegen den Betätigungsstift 16, der in gleicher Weise wie der Stift 13 mittels einer Einstellschraube 17 am Ende der Betätigungslamelle 14a des Schalters tla befestigt ist.
Die Schaltspiele beider Schalter sind nun unter Zuhilfenahme der Einstellschrauben 12 und 17 derart justierbar, dass während der Verbiegung des Bimetallstreifens 10 zunächst der Schalter tlb und kurz danach der Schalter tla in seine andere Schaltstellung springt. In diesen Schaltstellungen sind beide Betätigungslamellen 14a und 14b leicht nach rechts in Richtung auf das Relais R hin gebogen.
Am Ende des Bimetallstreifens 10 ist an einer Spule 18, deren Achse senkrecht zur Längsachse der Betätigungslamellen der beiden Schalter liegt, aus dem Anker 19 und aus einem am Anker 19 befestigten Riegelelement 20, dessen äusseres Ende senkrecht in Richtung auf die Betätigungslamelle 14a umgebogen ist und bei nicht angezogenem Anker 19 nur bis kurz oberhalb dieser Betätigungslamelle reicht, so dass die Schaltbewegung der Betätigungslamelle nicht behindert wird. Ausserdem werden durch den Relaisanker 19 die beiden Kontakte 21 von Schalter r betätigt, die mit den auf einem Sockel 22 angeordneten festen Kontakten 23 zusammenarbeiten.
Wenn sich im aufgeheizten Zustand der Bimetall- streifen 10 des Thermorelais T1 und damit die beiden Schalter tla und tlb in ihrer auf Fig. 2 rechten Schaltstellung befinden, wird bei Erregung des Relais R die Betätigungslamelle 14a des Schalters tla in dieser Stellung verriegelt, da das Riegelelement 20 durch den Anker 19 auf der linken Seite der Betätigungslamelle 14a nach unten (auf der Darstellung nach Fig. 2 senkrecht zur Zeichenebene) bewegt wird und damit in die Bewegungsebene der Betätigungslamelle 14a ragt.
Wenn sich das Thermoelement TI abkühlt, kann zwar der Schalter tlb wieder seine Ausgangsstellung einnehmen, jedoch wird der Schalter tla, der den Stromkreis des Motors M schliesst, so lange in seiner Schliessstellung festgehalten, bis der Anker 19 des Relais R bei Ausschaltung der Anlage bzw. bei Erlöschen der Brennerflamme abfällt.
Die übrigen Schaltelemente nach Fig. 1 (mit Ausnahme des lichtempfindliches Elementes) können in bekanntenr Weise ebenfalls auf der Grund- platte 8 untergebracht werden. Vorzugsweise verwendet man als Schalter t2 ebenfalls einen Sprungschalter von der gleichen Art wie für die Schalter tla und tlb und montiert diesen Schalter mitsamt seinem zugehörigen Thermorelais T2 genau oberhalb des Schalters tlb, wobei die Befestigung dieses Schalters und seines Thermorelais an dem gleichen, sich nach oben erstreckenden Befestigungsteil 9 erfolgen kann.
Durch die Einsparung des Zusatzrelais für die Selbsthaltung des Motorkreises ist, wie auf Fig. 2 angezeigt, ein kleiner und kompakter Aufbau der gesamten Relaisanordnung möglich.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel, insbesondere nicht auf die Verwendung der auf Fig. 2 gezeigten Sprungschalter, beschränkt, sondern lässt sich mit Schaltern beliebiger Bauart sowie auch mit mechanischen Verriegelungen beliebiger Bauart ausführen.
Bei Verwendung eines Verstärkers 5 kann die Schaltung natürlich auch derart ausgeführt werden, dass sich dieser Verstärker, im Unterschied zur beschriebenen Funktion, dann im leitenden Zustand befindet, wenn das lichtempfindliche Element Dunkelheit meldet, während er bei Auftreten einer Flamme im gesperrten Zustand ist. Entsprechend wäre dann die Ruhe- und Arbeitsstellung des Relais R zu vertauschen. Diese Variante hat den Vorzug, dass der Verstärker im Normalbetrieb bei ordnungsgemäss brennender Flamme. abgeschaltet ist.