DE1529134C - Selbsttätige elektrische Zund und Kontrollvorrichtung fur Brenner von Schweiß maschinen und dgl - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch

elektrische Zünd- und Kontrollvorrichtung für Bren- gelöst, daß die Zünd- und Kontrollvorrichtung mit ner von insbesondere automatisch arbeitenden Ma- Zünd- und Flammenüberwachungselektroden für mit schinen zum Schweißen, Schneiden und Löten von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebene Metallen, Oberflächenhärten von Stahl, Flammen von 5 Brenner, die insbesondere in automatisch arbeiten-Metalloberfiächen u. dgl., in denen als Heizmittel den Maschinen zum Schweißen, Schneiden und Löten gasförmige oder flüssige Brennstoffe verwendet wer- von Metallen, Oberflächenhärten von Stahl und den. Flämmen von Metalloberflächen eingebaut werden,

Bei bekannten selbsttätig arbeitenden Vorrichtun- einen Sperrschwinger, bestehend aus einem Transgen für obige Zwecke wird bei der Inbetriebnahme io formator aus auf einem Eisenkern angeordneten das Brennstoffgemisch an der Brennerdüse mittels Wicklungen, einen Widerstand zwischen der Basis eines herkömmlichen von Hand betätigbaren Zün- eines zwischen den primärseitigen Wicklungen lieders gezündet. Automatische Steuerungen führen genden Transistors und einer primärseitigen Zuleidann die entsprechenden Schweiß- oder Brennvor- tung sowie einen Kondensator in der Zuleitung der gänge usw. aus, wobei jedoch ständig die Gefahr be- 15 Primärwicklung, enthält, dessen stärkere Sekundärsteht, daß auf Grund von Störungen im Arbeits- wicklung mit den Elektroden und deren schwächere ablauf, ζ. B. durch Schleudern flüssiger Metall- oder Sekundärwicklung mit einer Kippschaltung verbun-Flußmittelteilchen gegen die Brennerdüse, die Flamme den ist und der bei nicht vorhandener Flamme Zünderlischt und Brennstoff ausströmt. Dies kann bei funken an den Elektroden erzeugt und einen Signallängerer Abwesenheit der Überwachungsperson von 20 und Steuerstromkreis beeinflußt, wenn keine Zünder Maschine unerwünschte Folgen nach sich ziehen. dung des Brennstoffes erfolgt.

Wenn Hohlkörper, z. B. Heizkörperlamellen, im Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sicherinnern verschweißt werden, können beim Erlöschen gestellt, daß beim Einschalten der Maschine und bei der Flamme besonders gefährliche Umstände auf- einem unerwünschten Verlöschen der Brennerflarhme treten. So ist es z. B. bei Verwendung von Acetylen- 25 von dem Hochspannungsgenerator über die Elekgas als Heizmittel möglich, daß sich ein Knallgas- troden fortlaufend Zündfunken erzeugt werden, wo-Gemisch ausbildet, das an noch glühenden Teilen des bei gleichzeitig von dem Hochspannungsgenerator Hohlkörpers entzündet werden und explodieren kann. ein Signal abgegeben wird, wenn der Brennstoff an Oft ist es beim Verschweißen von Hohlkörpern für ^der Brennerdüse nicht sofort wieder zündet und eine die Überwachungsperson auch schwierig, wenn nicht 3crFlamme bildet. Die Brennstoffzufuhr kann dann, falls völlig unmöglich, den Brenner bzw. die Flamme im erforderlich, sofort unterbrochen werden, um un-Innern des Körpers zu beobachten. Wenn Mehrfach- erwünschte Brennstoffverluste zu vermeiden. Die Erbrenncr oder Brennersätze benutzt werden, so kann findung ermöglicht somit gegenüber bekannten Mabeim Erlöschen einer oder mehrerer Flammen sich schinen eine merkliche Brennstoffersparnis. Weitere ebenfalls ein explosives Brennstoff-Gemisch bilden, 35 Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß Unfalldas in bestimmten Fällen von den übrigen noch ar- gefahren so gut wie ausgeschlossen sind, dadurch die beitenden Brennern gezündet werden kann. Selbst Betriebssicherheit erhöht und ein kontinuierlicher wenn in vorstehenden Fällen keine Explosion statt- Arbeitsablauf gefördert wird. Ferner wird ein vorfindet, führt der austretende Brennstoff zu einem un- zeitiger Verschleiß der Brenner durch Flammenrückerwünschten Brennstoffverlust. 40 schlage verhindert.

Ein weiterer Nachteil bei bisherigen Vorrichtun- . Es ist zwar eine Anordnung für einen Brenner begen obiger Art besteht darin, daß sogenannte Flam- kanntgeworden, dem eine Elektrode zugeordnet ist, menriiekschläge an den Brennern, die nicht sofort durch die eine Überwachung der Flamme erfolgen bemerkt werden, neben anderen Gefahren bei ent- soll. Ferner ist auch eine Sicherheitsvorrichtung besprechender Häufigkeit auch eine Zerstörung und 45 kannt, bei der die durch das Vorhandensein einer damit einen vorzeitigen Ausfall des Brenners ver- Flamme oder Zündflamme ionisierte Strecke zwischen Ursachen. ■ zwei Elektroden dazu benutzt wird, um einen Strom

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vor- über eine Transformatorprimärwicklung fließen zu stellenden Nachteile auszuschalten und an Maschinen lassen, wobei die Sekundärseite unmittelbar auf ein der aufgezeigten Art eine selbsttätige Zünd- und 5° Gasventil in der Zufuhrleitung einwirkt.-,Beim Er-Kontrollvorrichtimg vorzusehen, die das Nichtzünden löschen der Flamme wird das Ventil geschlossen, oder das unerwünschte Verlöschen der Brenner- Hierbei handelt es sich jedoch nur um Flammenflamme rechtzeitig anzeigt, um den unerwünschten wächter; beim Erlöschen der Flamme muß jedesmal ßrennstolfiuistritt bzw. -verlust zu verhindern, die der erneute Zündvorgang von Hand eingeleitet werweiter das Verschweißen von Hohlkörpern im Innern 55 den, da keine selbsttätige Zündung erfolgt, crlcichert und die Uiifallgefahr vermindert, und die Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung

darüber hinaus auch Flaminenrückschläge an den ist der Kippschaltung eine Verzögerungsschaltung Brennern meldet, um diese zu schonen bzw. deren nachgeschaltet. Wenn bei gleichzeitiger Einschaltung Lebensdauer zu erhöhen. der Zünd- und Kontrollvorrichtung und Öffnung der

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, 60 Brennstoffzuführleitung der Brennstoff über eventuell daß bei brennender Flamme an der Brennerspitze lange Leitungswege erst nach einer gewissen Zeitcin ionisierter Abschnitt entsteht, der im Vergleich spanne an der Brenndüse austritt und gezündet werzu dem Abschnitt bei erloschener Flamme einen ver- den kann, bewirkt die Verzögerungsschaltung in vorliiiltnismiUiig guten elektrischen Leiter darstellt, der teilhafter Weise, daß nicht sofort ein Signalimpuls bewirkt, daß cine den Elektroden zugeordnete Hoch- 65 abgegeben wird. Ferner wird bei einer nur kurzzeiti-.spaniiuiigswickluiig stark belastet wird. Dieser Vor- gen Betriebsunterbrechung des Brenners, z. B. bei gang wird wiederum für Signal- und/oder Steuer- einem Flainmenrückschlag, nicht sofort ein Signal-.schallungszwecke benutzt. impuls erzeugt.

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Bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind wird der Vorgang wiederholt. Durch geeignete. Di-

die Kipp- und Verzögerungsschaltung jeweils für sich mensionierung des Widerstandes R, des Kondensators·

auf unterschiedliche Schaltniveaus bzw. -zeiten ein- Cl und der Wicklung Wl kann in bekannter Weise

stellbar und zwischen der schwächeren Sekundär- die Impulsfrequenz festgelegt werden. Es vorsteht

wicklung und der Kippschaltung elektrische Schalt- 5 sich, daß in den Hochspannungswicklungen W 3 und

mittel zur Gleichrichtung und Spannungsglättung an- W 4 in entsprechendem Zyklus Impulse induziert

geordnet. werden.

Zweckmäßigerweise ' können zur Vereinfachung Die Sekundärwicklungen W3 und W4 sind ver-

der Vorrichtung als Elektroden die Brennspitze und schieden dimensioniert. Die schwächere Wicklung

das zu biarbeitende Werkstück dienen. io W4, nachstehend auch als Hilfswicklung bezeichnet,

Die Erfindung wird anschließend an Hand der ist über Leiter 12 und 13 mit der Kippschaltung 3 Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher er- zusammengeschaltet. In dem Leiter 12 ist eine Gleichläutert. Es zeigt richterdiode D1 eingeschaltet, die zusammen mit

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Zünd- einem parallel zur Wicklung W4 geschalteten Kon-

und Kontrollvorrichtung mit einem Teil einer Brenn- 15 densator C 3 die in der Wicklung W4 induzierten Im-

düse und zugeordneter Elektrode, pulse glättet, deren Spannung beispielsweise etwa

F i g. 2 eine Seitenansicht eines Teils eines Bren- 15 Volt betragen kann.

ners mit einer aufgesetzten Elektrode und In der Sekundärwicklung W 3 können Hochspan-

F i g. 3 eine Seitenansicht einer abgeschnittenen nungsimpulse von etwa 6 kV und einer Frequenz von

Brennerspitze mit einer weiteren Elektrodenanord- 20 etwa 100 Hz induziert werden. Diese Impulse wer-

nung. den über einen elektrischen Leiter 14 einer Elektrode

In der F i g. 1 ist in strichpunktierten Linien das 15 zugeführt, deren Gegenelektrode gemäß den Aus-Gehäuse 1 für die Zünd- und Kontrollvorrichtung führungsbeispielen nach den F i g. 1 und 2 aus der angedeutet, die ihrerseits in einem Blockschaltbild Brennerspitze 16 gebildet ist. Die Brennerspitze 16 dargestellt ist. Die Zünd- und Kontrollvorrichtung 25 ist ebenso wie die eine Seite der Sekundärwicklung weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Sperr- W3 an Erde gelegt und "ballig ausgebildet, um den schwinger 2 als Hochspannungsgenerator auf, der Funkenüberschlag zu begünstigen,
beispielsweise mit einer an sich bekannten elektri- Das freie spitze Ende 17 der mit dem Brenner sehen Kippschaltung 3 und einer Verzögerungsschal- ..istarr.verbundenen Elektrode 15 (vgl. Fig. 1 und 2) tung 4 zusammengeschaltet sein kann. Die Schal- 30 ist im Ausführungsbeispiel gegenüber der Brenner-' tungselemente 2, 3 und 4 sind über elektrische Lei- spitze 16 so angeordnet, daß es innerhalb eines stark ter 5 und 6 vorzugsweise an einer gemeinsamen ionisierten, in der Fig. 1 durch Schraflur gekenn-Spannungsquelle 7 angeschlossen, die beispielsweise zeichneten Bereiches 18 der Acetylen-Sauerstoffeine Gleichspannungsquelle von 24 Volt sein kann. Flamme 19 liegt. Die Anordnung kann jedoch auch Durch die Verzögerungsschaltung 4 ist ein Relais 8 35 so getroffen sein, daß die Spitze 17 der Elektrode 15 schaltbar, dessen Arbeitskontakt 9 in einem Signal- in unmittelbarer Nähe des ionisierten Bereiches 18 und/oder Steuerstromkreis 10 angeordnet ist, der zu liegt.

der nicht gezeigten Maschine führt, mit der die Zünd- Wenn die Zünd- und Kontrollvorrichtung einge- und Kontrollvorrichtung in Verbindung steht. Ledig- schaltet und die Brennstoffzufuhr zum Brenner freilich zur Erläuterung der Erfindung sei angenommen, 40 gegeben wird, wird von dem Sperrschwinger 2 zwidaß es sich bei dieser Maschine um eine Schweiß- sehen der Elektrodenspitze 17 und der Brennerspitze maschine handelt, die als Heizmittel ein Acetylen- 16 ein Funkenüberschlag erzeugt, der bei normalem Sauerstoff-Gemisch verwendet. Über den Stromkreis Betrieb das aus der Brennerdüse austretende Brenn-10 können z. B. optische und/oder akustische Warn- stoffgemisch' entzündet, so daß sich die Flamme 19 Signalvorrichtungen oder elektrische Antriebsmittel, 45 bildet. Der sich in der Nähe des Flammenkegels 20 Magnetventile in der Brennstoffzufuhrleitung u. dgl. der Gasflamme 19 ausbildende stark ionisierte Beder nicht gezeigten Maschine geschaltet werden. reich 18 stellt zwischen der Elektrodenspitze 17 und

Der Sperrschwinger 2 besitzt einen Transformator der Brennerspitze 16 eine elektrisch leitfähige Strecke mit einem Kern 11, auf dem eine Primärwicklung bzw. einen elektrischen Leiter dar, über den die Wl, eine Rückkopplungswicklung W 1 sowie zwei 50 Wicklung W 3 stark belastet wird. Dadurch wird Sekundärwicklungen W 3 und W 4 angeordnet sind. wiederum der Sperrschwinger 2 so stark belastet, daß Beim Anlegen von Spannung an den Schaltungs- die Spannung in den beiden Sekundärwicklungen punkten A und B fließt ein Strom über den Wider- Wi und W4 abfällt. Wenn die von der Hilfswickstandi? und die Wicklung Wl zur Basis des Tran- lung W4 abgegebene Spannung einen vorbestimmten sistors T, wodurch dieser durchgesteuert wird. Dies 55 Wert unterschreitet, wird die Kippschaltung 3 umhat zur Folge, daß in der Wicklung Wl ein Strom geschaltet, wobei sie ein Signal in Form eines Spanfließt. Hierdurch wird wiederum über den Kern 11 nungssprunges an die Verzögerungsschaltung 4 abin der Wicklung Wl eine Spannung induziert, die die gibt. Dies hat zur Folge, daß der Ablauf eines Zeit-Durchsteuerung des Transistors T unterstützt. Hier- gliedes, das aus einem Kondensator C1 und einem bei fließt ein Strom von der Wicklung Wl über den 60 Potentiometer Vl gebildet ist, unterbrochen wird. Kondensator C 2, der diesen auflädt. Wenn anschlie- Das Relais 8 wird nicht erregt,
ßend die Spannung in der Wicklung Wl auf die Wenn bei eingeschalteter Zünd- und Kontrollvor-Ladespannung des Kondensators C 2 abfällt, wird die richtung trotz fortgesetzten Funkenüberschlages zwi-Durchsteuerung des Transistors T unterbrochen. sehen der Elektrodenspitze 17 und der Brennerspitze Hierdurch tritt in der Wicklung W1 ein Spannungs- 65 16 keine Flamme ausgebildet wird, z. B. infolge unstoß entgegengesetzter Polarität auf. Die Ladung des genügender oder völlig fehlender Brennstoff-GeKondensators C 2 wird über den Widerstand R ab- lnisch-Zufuhr, defekter Brennerdüse usw., oder wenn gebaut, bis wieder ein IJasisstrom Hießt. Hierdurch bei im Betrieb befindlichem ,Brenner die Flamme

durch irgendwelche Störungen erlischt, führt die Hilfswicklung W 4 der Kippschaltung 3 eine Signalspannung von vorbestimmtem Wert zu, die die Kippschaltung in einem Schaltzustand hält, bei dem sie kein Signal an die Verzögerungsschaltung 4 abgibt. Die Empfindlichkeit der Kippschaltung 3 ist durch ein Potentiometer Pl einstellbar. Bei fehlendem Signal von der Kippschaltung 3 läuft das Zeitglied C1, P 2 der Verzögerungsschaltung 4 ab, und das Relais 8 wird erregt. Dadurch wird wiederum der Signal- und/oder Steuerstromkreis 10 geschlossen und die Störung der Schweißmaschine angezeigt, oder entsprechende Steuerungsmittel der Maschine (Antriebsmotor, Magnetventile u. dgl.) geschaltet. Die Verzögerungszeit ist durch das Potentiometer P 2 einstellbar und kann z.B. zwischen 0,1 bis 1,2 Sekunden betragen. Wenn erwünscht, kann aber auch die Verzögerungszeit beispielsweise durch Zuschaltung von außerhalb der Zünd- und Kontrollvorrichtung liegenden Widerständen zu dem Potentiometer P 2 eingestellt und den jeweiligen Betriebserfordernissen angepaßt werden.

In der F i g. 2 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanordnung auf einem Brenner gezeigt. Die Elektrode 15, deren Gegenelektrode wieder die Brennerspitze 16 ist, ist in einem Isolierkörper 21 befestigt, der mittels einer Schelle 22 auf dem Brennerrohr 23 gehaltert ist. Die Elektrode 15 ist mit dem isolierten Leiter 14 verbunden. ₇

Die F i g. 3 zeigt eine andere Elektrodenanordfc nung, die für Brenner vorgesehen ist, die aus elektrisch nicht leitfähigem Material hergestellt sind. Bei dieser Ausführung sind gegenüber der z. B. aus keramischen Stoffen bestehenden Brennerspitze 16 zwei Elektroden 24 und 25 so angeordnet, daß ihre freien von einander beabstandeten Enden ebenfalls im oder in unmittelbarer Nähe des stark ionisierten Bereiches der Brennerflamme liegen.

Beide Elektroden 24 und 25 sind gegenseitig elektrisch isoliert mit dem Brenner fest verbunden. Die in F i g. 3 gezeigte Elektrodenanordnung eignet sich ferner für Brenner, denen kein Gas-Sauerstoff-Gemisch, sondern reines Gas 'zugeführt wird, das sich nach dem Austritt aus der Brennerdüse mit der Luft vermischt und im Abstand von der Brennerspitze gezündet wird.

Bei einer weiteren nicht gezeigten Anordnung bestehen die Elektroden aus der Brennerspitze und dem zu bearbeitenden Werkstück. Der Abstand zwischen der Brennerspitze und dem Werkstück muß hierbei jedoch so gewählt werden, daß der Funken-Überschlag stattfinden kann.

Die Zünd- und Kontrollvorrichtung gemäß der Erfindung erfüllt mehrere Aufgaben. Sie zündet im eingeschalteten Zustand selbsttätig das aus der Brennerdüse ausströmende Brennstoff-Gemisch oder sucht dieses bei vorübergehendem kurzzeitigem Verlöschen der Flamme erneut zu zünden. Wenn aber eine vorbestimmte, innerhalb eines festgelegten Bereiches einstellbare Zeitspanne verstrichen ist, ohne daß die Zündung des Brennstoff-Gemisches stattgefunden hat, werden selbsttätig Signal- und/oder Steuermitte: geschaltet, die die Störung anzeigen bzw. die Maschine in gewünschter Weise beeinflussen oder außer Betrieb setzen.

Die Zünd- und Kontrollvorrichtung kann als kompakte Baueinheit mit entsprechenden Steckanschlüssen für die verschiedenen elektrischen Kabel ausgebildet sein und außer, wie vorstehend beschrieben, mit Schweißmaschinen auch in Verbindung mit Maschinen zum Schneiden, Löten, Oberflächenhärten, Flammen, Glühen, Anwärmen usw. vorteilhaft eingesetzt werden, wobei sämtliche für obige Verfahren in der Regel verwendete Brennstoffe benutzt werden können.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Selbsttätige elektrische Zünd- und Kontrollvorrichtung mit Zünd- und Flammenüberwachungselektroden für mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebene Brenner, die insbesondere in automatisch arbeitenden Maschinen zum Schweißen, Schneiden und Löten von Metallen, Oberflächenhärten von Stahl und Flammen von Metalloberflächen eingebaut werden, dadurchgekennzeichnet, daß ein Sperrschwinger (2), bestehend aus einem Transformator aus auf einem Eisenkern (11) angeordneten

3tr- Wicklungen (Wl, W 2, W 3, WM), einem Widerstand (R) zwischen der Basis eines zwischen den primärseitigen Wicklungen (Wl, W 2) liegenden Transistors (T) und einer primärr.eiiigen Zuleitung sowie einem Kondensator (C 2) in der Zuleitung

der Primärwicklung (W2), vorgesehen ist, dessen stärkere Sekundärwicklung (W 3) mit den Elektroden (15) und dessen schwächere Sekundärwicklung (W 4) mit einer Kippschaltung (3) verbunden ist, und der bei nicht vorhandener Flamme Zündfunken an den Elektroden (15) erzeugt und einen Signal- oder Steuerstromkreis (10) beeinflußt, wenn keine Zündung des Brennstoff-Gemischs erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippschaltung (3) eine Verzögerungsschaltung (4) nachgeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipp- (3) und Verzögerungsschaltung (4) jeweils für sich auf verschiedliche Schaltniveaus bzw. -zeiten einstellbar sind.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der schwächeren Sekundärwicklung (W4) und der Kippschaltung (3) elektrische Schaltmittel (Dl, C 3) zur Gleichrichtung und Spannungsglättung angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektroden die Brennspitze (16) und das zu bearbeitende Werkstück dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen