DE2138868A1 - Regelanlage für Verbrennungssysteme - Google Patents

Description

8540-71

Case 553

U.S. Ser. No. 60,230

vom 3. August 1970

Electronics Corporation of America, Cambridge

(Mass., USA)

Regelanlage für Verbrennungssysteme

Bei Regelanlagen für Verbrennungssysteme wird herkömmlicherweise das Vorhandensein einer Flamme in der Brennkammer durch eine Flammenanzeigevorrichtung wie einen Flammenstab (flame rod) oder einen Infrarot- oder Ultraviolettstrahlungsanzeiger überwacht. Vor der Zündung erzeugt die Flammenanzeigevorrichtung ein Signal, das anzeigt, dass keine Flamme vorhanden ist. Nachdem eine Flamme in der Brennkammer gebildet ist, erzeugt die Flammenanzeigevorrichtung ein Signal, das anzeigt, dass eine Flamm vorhanden ist und beim Ausbleiben einer Flamme wird ein Flammenaus fallsignal erzeugt. Bei normaler Zündfolge fliesst Brennstoff vor der Flammenbildung in die Brennkammer ein. Falls sich die Flamme nicht sofort bildet, wird der Brennstoffzufluss abgebrochen und ein Reinigungsprozess vor erneutem Beginn der Zündfolge eingeleitet, um den unverbrannten Brennstoff aus der Brennkammer zu entfernen. Der Zeitraum in der der ZündVorgang überprüft wird, muss innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne beendet sein, da sonst unverbrannter Brennstoff weiter in die Brennkammer einfliesst und einen gefährlichen Zustand hervorruft.

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Es wurden bereits einen Vielzahl von Schaltanlagen vorgeschlagen, um diesen Zeitraum für die Ueberprüfung der Zündung zeltlich festzulegen. Bei einer bekannten Anordnung wird ein von einem Motor angetriebener Zeitschalter benutzt, der einen Schalter sehliesst, um den Brennstoffzufluss in die Brennkammer während eines vorgegebenen Zeitraums zu ermöglichen und den Zufluss beendet, wenn sich die Flamme nicht innerhalb dieses Zeitraums bildet. Ein solches System kann in seiner Arbeitsweise recht unsicher sein, da die Zeitspanne für die Zündprüfung unbestimmbar lang würde, wenn der Motor der die Nooke des Zeitschalters antreibt aussetzt.

Manchmal wird auch ein Thermostatschalter benutzt, um diese Schwierigkeit zu verhindern. Die Heizvorrichtung des Sperrschalters wird während der Zündprüfungsperiode erregt, so dass der Sperrschalter in Betrieb ist, falls der Zeitsehalter versagt. Solche Sperrschalter arbeiten aber nicht genau genug bei kurzen Prüfzeiten von beispielsweise 2 bis 15 Sekunden. Ausserdem ist die dabei erreichbare Zeitspanne von der Spannung abhängig.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer verbesserten Regelanlage, die dazu geeignet ist, in einfacher Weise* und ohne hohe Kosten einen zuverlässig begrenzten Zeitintervall für die Zündprüfung zu liefern.

Dies wird erfindungsgemäs-s durch eine Regelanlage erreicht, die gekennzeichnet ist, durch

a) einen Regler für die Brennstoffzufuhr in eine Verbrennungskammer j

b) eine Schaltvorrichtung zur Steuerung des Reglers;

c) eine in der Brennstoffkammer angeordnete Zündvorrichtung

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zur Zündung des in die Brennstoffkammer eingeleiteten Brennstoffs zu einer Flamme;

d) eine Flammenanzeigevorriehtung zur Feststellung der in der Brennkammer vorhandenen Flamme durch Aussendung von Signalen;

e) einen Regelkreis zur Betätigung des Reglers nach Massgabe eines Zündbefehls, im Sinne einer Brennstoffzufuhr,-und

f) einen Schaltkreis zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches die Brennstoffzufuhr in die Brennkammer während einer vorgegebenen Zeitspanne ermöglicht und bei Fehlen eines eine Flamme anzeigenden Signals der Flammenanzeigevorriehtung, die Brennstoffzufuhr an die Brennstoffkammer bereits vor dem Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne beendet.

Bei einer vorzugsweisen Ausbildungsform umfasst der Schaltkreis einen Kondensator und eine auf einen Befehl zur Vornahme einer Zündprüfung ansprechende Schaltvorrichtung, wobei der Kondensator vor dem Beginn des Befehls mit einer Spannungsquelle verbunden ist und die Schaltvorrichtung auf den Befehl hin den Kondensator von.der Spannungsquelle trennt und ihn im Sinne einer Betätigung des Reglers für die Brennstoffzufuhr im Schaltkreis verbindet.

Gemäss einer weiteren vorzugsweisen Ausbildungsform einer Regelanlage für Verbrennungssysteme ist die Schaltvorrichtung durch einen Nocken betätigten einpoligen Umschalter gebildet, der in seiner ersten Schaltstellung den Kondensator mit der Spannungsquelle und in seiner zweiten Schaltstellung mit einem Entladekreis verbindet, der den Regler für die Brennstoffzufuhr steuert. Hierbei ist zwischen dem Kondensator und dem Regler für die, ,

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Brennstoffzufuhr ein Stromkreis mit einem^Relais vorgesehen, das auf ein von der Flammenanzeigevorrichtung erzeugte Signal, welches das Vorhandensein einer Flamme in der Verbrennungskammer anzeigt, anspricht und der Kondensator ist in dem Schaltkreis so angeordnet, dass die für die Vornahme einer Zündprüfung vorgegebene Zeitspanne durch die Zeitkonstante des Schaltkreises bestimmt und das Relais während dieser Zeitspanne unabhängig von einem von der Flammenanzeigevorrichtung ausgesandten Signals erregbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Regelanlage wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben.

Wie aus der Figur zu ersehen ist, weist ein Transformator 16 Zuführungsklemmen 12 und 14 auf, für den Anschluss an eine Wechselstromquelle. Die Flammenanzeigevorrichtung 18, die als Flammenfühler eine ultraviolett empfindliche Röhre 20 verwendet, ist mit der ersten Sekundärwicklung 22 des Transformators 16 und der Primärwicklung 24 eines Abkühltransformators 26 verbunden. Die Sekundärwicklung 28 des Transformators 26 bildet mit den Dioden 30 und 32 einen Doppelweggleichrichter, dessen Ausgang über die Leitung J>h zur Basiselektrode des Transistors geführt wird. Eine zweite Sekundärwicklung 38 des Transformators 16 ist mit einer Diode 40 und einem Kondensator 42 verbunden und bildet eine B+ Spannungsquelle. Der mit der Spannungsquelle verbundene Schaltkreis umfasst die Transistoren 36 und 46 und regelt den Strom durch die Relaisspule 48. Die Relaisspule 48 steuert ein Ventil 50, das wiederum die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 52 reguliert. Eine Zündvorrichtung 54 ist in der

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Brennkammer 52 angeordnet. Ein Motor treibt Nocken an, die Kontakte 60-1, 60-2 und 60-3 betätigen. Die Kontakte 60-1, 60-2 sind in einem einpoligen Umschalter 60 angeordnet, in dessen erster Schaltstellung ein Kondensator 62 durch die Kontakte 60-1 über den Widerstand 64 mit der B+ Spannungsquelle und in dessen zweiter Schaltstellung der Kondensator 62 durch die Kontakte 60-2 mit einem Spannungsteiler mit den Widerständen 66 und 68 verbunden ist. Der Mittelabgriff 70 des Spannungsteilers ist mit der Basis eines Transistors 72 und dessen Kollektor mit der Basis des Transistors 46 verbunden*

Die Anlage arbeitet folgendermassen:

In der Vorzundungsphase sind das Ventil 50 und der Kontakt 60-1 geschlossen, während die Kontakte 60-2 und 60-j offen sind. Der Flammenfühler 20 empfängt keine Flammenstrahlen und befindet sich deshalb in nichtleitendem Zustand. Durch die Wicklung 24 des Transformators 26 fliesst kein Strom und daher führt' auf die Leitung ^4 keinen Ausgangswert. Der Transistor ^6 ist deshalb in nichtleitendem Zustand. Der Transistor 72 ist ebenfalls nichtleitend und seine Basiselektrode liegt ungefähr auf Erdpotential. Deshalb liegt eine Spannung die etwa der B+ Spannung entspricht, an der Basis des Transistors 46, so dass sich dieser ebenfalls in nichtleitendem Zustand befindet und auch durch die Relaisspule 48 kein Strom fliesst. Das von dem Relais 48 gesteuerte Brennstoffventil 50 ist deshalb geschlossen. Während dieser Periode ist der Kondensator 62 ständig durch die Verbindung über den Schaltkontakt 60-l mi.t der B+ Spannungsquelle geladen.

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Eine Prüfung des Zündungsvorgangs kann man einleiten, wenn man den über Nocken gesteuerten Schalter 60 betätigt und dabei den Kontakt 60-1 öffnet und die Kontakte 60-2 und 60-5 sehliesst, Der Kondensator 62 liefert daraufhin über den Kontakt 60-2 und den Widerstand 66 an die Basis des Transistors 72 eine Spannung. Dadurch wird der Transistor 72 leitend und die Spannung an der Basis des'-Transistors 46 verringert, der dann ebenfalls leitet und ermöglicht, dass der Strom durch die Relaisspule 48 fliesst. Daraufhin wird das Brennstoffventil 50 geöffnet. Wenn der in die Kammer 52 fliessende Brennstoff gezündet ist, spricht der Flammenfühler 20 auf die Flamme an und wird leitend. Durch die Wicklung 24 des Transformators 26 fliesst Strom und eine positive Spannung gelangt über die Leitung 34 zur Basis des Transistors 36. Der Transistor 36 wird leitend und hält die Basis des Transistors 46 auf einen verringerten Spannungswert, so dass dieser leitend bleibt und der Strom weiter durch die Relaisspule 48 fliesst. Das Brennstoffventil bleibt also offen. Der Kondensator 62 entlädt sich jedoch über die Widerstände 64, 66 und 68. Die Zeitkonstante dieser Entladung ist gegeben durch das Produkt aus dem Kapazitätswert des Kondensators 62 und der Summe der Widerstände 64, 66 und 68. Die Spannung an der Basis des Transistors 72 fällt ab und der Transistor geht in den leitenden Zustand über. Falls die Zündung in der Kammer 52 nicht innerhalb einer Zeitspanne erreicht wird, die eine Funktion der Zeitkonstante ist, wird die Spannung daraufhin an der Basis des Transistors 46 ansteigen und der Transistor 46 wird wieder nichtleitend. Es fliesst also kein Strom durch das Relais 48 und das Brennstoffventil 50 sehliesst sich.

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Die Anlage begrenzt also einfach zuverlässig und ausfallsicher die Zeitspanne, während der der Brennstoff ohne Zündung fliesst ungefähr auf die Grosse der Zeitkonstant des Kondensators .62 mit den in Reihe geschalteten Widerständen 64, 66 und 68.

Es wurde lediglich ein spezielles Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben. Für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann sind jedoch verschiedene Abwandlungen naheliegend. Zum Beispiel ist es naheliegend auch Schaltungen mit anderen Flammenfühlern zu verwenden. Auch können andere Schalter und Ladekreise in der Praxis angewandt werden.

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Claims (7)

1. ν⁴-

   Patentansprüche ■

   Regelanlage für Verbrennungssysteme, gekennzeichnet durch:

   a) einen Regler (48, 50) für die Brennstoffzufuhr in eine Verbrennungskammer (52);

   b) eine Schaltvorrichtung (öO) zur Steuerung des Reglers (48, 50);

   c) eine in der Verbrennungskammer (52) angeordnete Zündvorrichtung (54) zur Zündung des in die Verbrennungskammer eingeleiteten Brennstoffs zu einer Flamme;

   d) eine Flammenanzeigevorrichtung (l8, 20) zur Feststellung der in der Verbrennungskammer (52) vorhandenen Flamme durch Aussendung von Signalen;

   e) einen Regelkreis zur Betätigung des Reglers nach Massgabe eines Zündbefehls, im Sinne einer Brennstoffzufuhr; und

   f) einen Schaltkreis zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches die Brennstoffzufuhr in die Verbrennungskammer während einer vorgegebenen Zeitspanne ermöglicht und bei Fehlen eines eine Flamme anzeigenden Signals der Flammenanzeige- -vorrichtung (18, 20) die Brennstoffzufuhr an die Verbrennungskammer bereits vor dem Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne beendet.
2. 2. Regelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis einen Kondensator (62) und eine auf einen Befehl zur Vornahme einer Zündprüfung ansprechende Schaltvorrichtung (bO) umfasst, wobei der Kondensator vor dem Beginn des Befehls mit einer Spannungsquelle (B+) verbunden ist und die Schaltvorrichtung (60) auf den Befehl hin den Kondensator von der Spannungsquelle trennt und ihn im Sinne einer Betätigung des Reglers (4b, 50) für die Brennstoffzufuhr im Schaltkreis verbindet. 10 9 8 87/1365
3. 3. Regelanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (60) durch einen einpoligen Umschalter (60) gebildet ist, der in seiner ersten Schaltstellung den Kondensator (62) mit der Spannungsquelle (B+) und in seiner zweiten Schaltstellung mit einem Entladekreis (64, 66, 68) verbindet, der den Regler (48, 50) für die Brennstoffzufuhr steuert.
4. 4. Regelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kondensator (62) und dem Regler (48, 50) für die Brennstoffzufuhr ein Stromkreis mit einem Relais (48) vorgesehen ist, das auf ein von der Flammenanzeigevorrichtung (18, 20) erzeugtes Signal, welches das Vorhandensein einer Flamme in der Verbrennungskammer anzeigt, anspricht, und dass der Kondensator so in dem Schaltkreis angeordnet 1st, dass die für die Vornahme einer Zündprüfung vorgegebene Zeitspanne durch die Zeitkonstante des Schaltkreises bestimmt und das Relais (48) während dieser Zeitspanne unabhängig von einem von der Flammenanzeigevorrichtung ausgesandten Signals erregbar ist.
5. 5. Regelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator verbunden mit mindestens einem Widerstand (06) in dem Schaltkreis vorgesehen ist, und dass die Zeitspanne für die Zündprüfung durch die Zeitkonstante der Entladezeit des Kondensators und des Widerstandes vorgegeben ist.

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   no
   χ-
6. 6. Regelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (48, 50) in seiner Normalstellung die Brennstoffzufuhr sperrt und diese in seinem Erregungszustand ermöglicht, dass durch die Schaltvorrichtung (öO) der Zustand einer Zündprüfung herbeizuführen ist und dass der Kondensator während des Zundprüfungszustandes während einer vorgegebenen Zeitspanne eine Spannung zur Betätigung des Reglers (48, 50) liefert.
7. 7. Regelanlage nach einem der Ansprüche j5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der einpolige Umschalter (bO) von einer Zeitnocke zu betätigen ist.

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