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Mechanische Überwachungseinrichtung für Feuerungsanlageni insbesondere
solche für flüssige oder gasförmige Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf unter
Verwendung von Elektronenröhren mit Steuergitter arbeitende Überwachungseinrichtungen
für Feuerungsanlagen, insbesondere solche für flüssige oder gasförmige Brennstoffe.
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Es ist bekannt, daß die Zusammensetzung eines Gases zwischen zwei
Elektroden das elektrische Feld zwischen den beiden Elektroden bzw. die zwischen
ihnen übergehende Gasentladung beeinflußt. Man hat diese Erscheinung dazu benutzt,
um gasförmige Verunreinigungen in einem Gase zu ermitteln oder die Anwesenheit brennbaren
Gases in Luft o. dgl. festzustellen.
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Um diese Erscheinung für die Regelung der Verbrennung in einer Feuerungsanlage
nutzbar zu machen, ist gemäß der Erfindung in dem Stromkreis einer Elektronenröhre,
gegebenenfalls in Reihe mit einer besonderen Spannungsquelle, ein Spalt vorgesehen,
der derart in bezug auf den verbrennenden Brennstoff angeordnet ist, daß er in Abhängigkeit
von der Verbrennung mehr oder weniger ionisiert wird und dadurch die Spannung an
der Steuerelektrode und in Abhängigkeit hiervon den Hauptstromkreis der Elektronenröhre
beeinflußt. Dieser Hauptstromkreis wirkt steuernd auf das Brennstoffventil ein.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise in Anwendung bei einer
als Sicherheitseinrichtung ausgebildeten Überwachungseinrichtung dargestellt, und
zwar zeigt Abb. i die Sicherheitseinrichtung in Verbindung mit einer Feuerungsanlage
für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, Abb.2 eine andere Ausführungsform der
Sicherheitseinrichtung.
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Die Feuerungsanlage i ist mit einer Speiseleitung 2 für flüssigen
oder gasförmigen Brennstoff und mehreren Brennern 3 ausgestattet. Die Brennstoffzuleitung
speist auch eine Zündflamme 4, die dauernd brennt.
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Von dem Steuergitter einer Glimmröhre, die aus einem mit verdünnten
Gasen gefüllten Gefäß 5, das eine Kathode 6, eine Anode 7 und ein Gitter 8 enthält,
besteht, geht ein Leiter g durch eine Isolierbuchse ii in der Ofenwandung 12 hindurch
und endet an der Stelle, an der sich normalerweise das obere Ende der Zündflamme
¢ befindet.
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Ein Leiter "i3, der mit der Anode 7 der Glimmröhre verbunden ist,
geht durch eine isolierende Buchse 14 in der Ofenwandung und ragt in den unteren
Teil des Raumes, den normal die Zündflamme 4 einnimmt.
Statt in
die Flamme zu ragen, kann der Leiter 13 mit der Brennstoffzufuhrleitung 2 verbunden
werden. Die Teile der Leiter g und 13, die in die Zündflamme ragen, werden vorzugsweise
aus einer nicht oxydierenden Legierung, z. B. einer Chromnickellegierung o. dgl.,
gefertigt, und es ist wesentlich, daß die Isolierbuchse =i aus einem Stoff gefertigt
ist, dessen Oberfläche eine hohe Isolationsfähigkeit besitzt.
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Wenn eine Wechselspannung zwischen Anode und Kathode der Vorrichtung
liegt, so wird kein Strom zwischen beiden fließen, falls das Gitter gut isoliert
ist. Wenn aber ein Gitterableitungsweg geschaffen wird, dann wird in der Röhre eine
Entladung einsetzen und ein sehr beträchtlicher gleichgerichteter Strom in dem zwischen
Anode und Kathode liegenden Stromkreise fließen.
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In diesem Kreis liegt die Wicklung 15 eines Elektromagneten, ein Widerstand
16 und die Sekundärwicklung 17 eines Transformators 18, dessen Primärwicklung =g
an einer Quelle 2i für Wechselstrom üblicher Frequenz liegt.
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Ein Kern 22 aus magnetisierbarem Stoff arbeitet mit der Wicklung 15
zusammen. Dieser hängt an einem Hebel 23, der mit dem Regelhahn 24 in der
Brennstoffzuführungsleitung 2 verbunden ist. Am anderen Ende des Hebels hängt ein
Gegengewicht 25.
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Sobald die Zündflamme brennt und mittels des Transformators 18 eine
Spannung zwischen Kathode 6 und Anode 7 der Glimmröhre gelegt ist, wird eine Glimmentladung
in der Röhre so lange aufrechterhalten werden, wie eine leitende Verbindung zwischen
Gitter . und Anode vorhanden ist, welche eine Aufladung des Gitters gegenüber der
Anode verhindert. Schon die geringe Leitfähigkeit, die durch die Flamme 4 zwischen
den Enden der Leiter g und 13 verursacht wird, genügt, um die Ansammlung einer sperrenden
Ladung auf dem Gitter 8 der Röhre zu verhüten.
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Der Widerstand 16 ist so gewählt, daß bei brennender Zündflamme durch
die Wicklung 15 des Elektromagneten ein Strom solcher Stärke fließt, der gerade
ausreicht, den Magnetkern 22 in der dargestellten Lage zu halten, wenn er einmal
von Hand in diese Lage gebracht ist. Um die Feuerungsanlage in Betrieb zu setzen,
muß der Kern 22 unter Anheben des Gewichtes 25 niedergedrückt werden, wodurch der
Hahn in der Brennstoffzuführungsleitung geöffnet und die Zündung des Brennstoffes
ermöglicht wird, der aus den Brennern 3 ausströmt.
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Wenn die Zündflamme durch Versagen der Brennstoffzufuhr oder aus einem
sonstigen Grunde erlischt, so wird der zwischen den Enden der Leiter g und 13 liegende
Raum nicht länger ionisiert, und das Gitter 8 lädt sich derart negativ auf, daß
die Entladung in der Röhre 5 aussetzt und damit die Wicklung des Elektromagneten
stromlos wird, so daß das Gewicht 25 niedergeht und den Absperrhahn schließt.
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Die Empfindlichkeit der Glimmentladung läßt sich durch Veränderung
der zwischen Anode und Kathode angelegten Spannung verändern.
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Beim Erfindungsgegenstand wird zwar zweckmäßig eine gittergesteuerte
Glimmentladungsröhre verwendet, jedoch kann auch eine gewöhnliche Glühkathodenverstärkereinrichtung
statt der Glimmlampe verwendet werden, wie in der Abb. 2 dargestellt ist.
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In dem Anodenkreise einer Glühkathodenröhre 30 mit Glübkathode
31, Gitter 32 und Anode 33 liegt die Wicklung eines empfindlichen Relais 34, und
zwar in Reihe mit einer Gleichstromquelle 35. Das Relais 34 steuert ein selbstsperrendes
Getriebe zur Bewegung des Hahnes in der Brennstoffzuführungsleitung.
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Dieses Getriebe enthält ein Zahnrad 36, das auf dem Hahnküken 37 befestigt
ist. In dieses Zahnrad greift eine Zahnstange 38, deren Verlängerung 41 an einem
Hebel 42 angelenkt ist. Der Hebel 42 ist mit einem Handgriff 44 versehen und bei
43 drehbar gelagert. Der Handgriff tritt aus einem Schutzgehäuse 45 nach außen hervor.
Eine Feder 46 greift am anderen Ende des Hebels 42 an und sucht das Getriebe so
zu stellen, daß der Hahn geschlossen ist.
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An der Verlängerung 41 der Zahnstange ist ein Anschlag 49 verschwenkbar
angebracht, über den bei geschlossenem Regelhahn eine Sperrklinke 47 greift, die
dadurch ein Hochziehen der Zahnstange und damit ein Öffnen des Hahnes verhindert.
Die Sperrklinke 47 sitzt an einem Winkelhebel 48, dessen anderer Arm 51 von einem
Elektromagneten 52 und von einer Spannfeder 53 beeinflußt wird.
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Der Elektromagnet erhält Strom von einer Stromquelle 54. In den Stromkreis
ist ein beweglicher Anker 55 mit einem festen Arbeitskontakt 56 geschaltet, der
von dem Relais 34 gesteuert wird.
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Eine Gittervorspannbatterie 6o, in Reihe mit einem Gitterableitungswiderstand
61, liegt zwischen Gitter 32 und Glühdraht 31 der Röhre und erteilt dem Gitter eine
negative Vorspannung gegenüber der Kathode. Ein Leiter 62, der mit dem Gitter verbunden
ist, ragt nach Durchführung durch eine Isolierbuchse 63 in der Wandung 64 in den
Ofen hinein, und das Ende des Leiters ist wieder am oberen Teil des von der Zündflamme
65 eingenommenen Raumes angebracht. Die Kathode 31 der Röhre ist an der Brennstoffzuführungsleitung
66 des Zündbrenners über eine Vorspannbatterie 67 angeschlossen. Diese Batterie
dient dazu, ein positives Potential an den von der Flamme ionisierten Weg anzulegen
und somit auch ein positives Potential an das Gitter 32 zu bringen, wenn
die
Flamme brennt. Eine Stromquelle 68 beheizt den Glühfaden.
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Durch geeignete Einstellung der Spannung der Vorspannbatterien 6o
und 67 kann die Spannung des Gitters während der Zeit des Brennens der Flamme positiv
gegenüber dem Glühfaden gehalten werden, so daß durch die Röhre ein Elektronenstrom
fließt. Dieser Strom wird benutzt, um das Relais 34 zu erregen und seine Kontakte
55 und 56 geschlossen zu halten.
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Solange die Kontakte 55 und 56 geschlossen sind, ist der Elektromagnet
52 erregt, und die Sperrklinke 47 wird außer Eingriff mit dem Anschlag 49 gehalten,
so daß der Hebel 42 von Hand niedergedrückt und infolgedessen der Hahn 37 geöffnet
werden kann. Ist der Hebel 42 einmal niedergedrückt, so wird er in dieser Lage,
entgegen der Wirkung der Feder 46, vom Elektromagneten 52 festgehalten. Der Hahn
37 bleibt also offen, solange der Elektromagnet 52 erregt ist. Bei Erlöschen der
Zündflamme wird der Gittervorspannungsausgleich aufhören, und das Gitter wird dann
durch die Batterie 6o auf ein genügend negatives Potential gebracht, um die Röhre
zu blockieren und den Haltestrom durch das Relais 34 zum Aufhören zu bringen. Die
Kontakte 55, 56 öffnen sich infolgedessen, und der Elektromagnet 52 wird stromlos.
Dann wird der Hahn unter der Wirkung der Feder 46 geschlossen, die Sperrklinke 47
geht unter der Wirkung der Feder 53 nach links und greift über den Anschlag 49,
der beim Abwärtsgehen der Zahnstange 38 an der Sperrklinke 47 vorbeigegangen ist.
Dann verhindert die Sperrklinke 47 ein Emporziehen der Zahnstange mittels des Hebels
42 so lange, bis sie durch den Elektromagneten 52 nach rechts geschoben ist.
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Es ist somit unmöglich, den Brennstoffab-Sperrhahn zu öffnen und offen
zu lassen, wenn die Zündflamme nicht brennt.
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Der bei der Verbrennung zu ionisierende Weg zwischen den Elektroden
der Steuervorrichtung braucht nicht im Bereiche der Zündflamme zu liegen, sondern
er kann in einem beliebigen Teil des Raumes in der Verbrennungskammer angeordnet
sein, der von den Verbrennungsgasen durchströmt wird. Infolgedessen ist die Erfindung
nicht auf Öfen beschränkt, die eine Zündflamme der dargestellten Art verwenden,
sondern ist auch anwendbar bei Ofen, bei denen die Zündung durch einen elektrischen
Funken, durch einen Glühstopfen, der in das Ofeninnere hineinragt, oder durch andere
Ersatzmittel erzielt wird.