DE3401603C1 - Selbstueberwachender Flammenwaechter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstüberwachenden Flammenwächter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bedingt durch die Verteuerung der Energieträger Öl und Gas wird dem Wirkungsgrad der Heizungsanlagen vermehrt Rechnung getragen. Man ist zu diesem Zweck bestrebt, die Stillstandsverluste einer Kesselanlage zu verringern, was zur Verkleinerung der früher meist überdimensionierten Kesselanlagen und durch den Einsatz solcher Brenner erreicht wird, deren Leistung mittels stetiger Regelung dem momentanten Wärmebedarf weitgehend angepaßt werden können. Solche Brenner laufen nur bei einer Minimallast im Ein/Aus-Betrieb und stehen im restlichen Lastbereich im Dauerbetrieb. Die bisher während der Stillstandszeit oder vor der Inbetriebsetzung erfolgende Eigentestung des Flammenwächters auf mögliche Bauteilfehler ist bei Dauerbetrieb nicht mehr anwendbar. Es werden in einer solchen Anlage Flammen-Überwachungseinrichtungen gefordert, die sich auch im Betriebszustand dauernd auf Bauteilfehler selbstüberwachen. Solche Flammenwächter sind bekannt, erfordern jedoch für den Einsatz an Kleinbrennern noch einen zu großen Aufwand oder weisen noch technische Schwachstellen auf.

Bisher war außerdem von Nachteil, daß bei herkömmlichen ölzerstäubungsbrennern die kostengünstige Ionisationselektrode wegen deren Verkokung als fehlersicherer Flammenfühler nicht in Frage kam. Diese Fühlerart wird jedoch auch für ölbrenner mit zunehmender Verwendung der Ölvergasungs- oder Ölverdampfungsbrenner an Bedeutung gewinnen, indem dann für Ionisationselektroden geeignete blaubrennen-

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de Flammen ohne jegliche Rußbildung erreicht werden. Eine Verkokung der Fühlerelektroden fällt dann dahin.

Ein bekannter Flammenwächter (DE-PS 30 26 787) ist sowohl für Ionisations- als auch für UV-Betrieb geeignet. Um dessen Abmeldezeit beim Verlöschen der Flamme aus dem Betriebszustand klein zu halten, ist eine relativ niederohmige Betriebsspannungsquelle mit fehlersicherer Spannungsbegrenzung erforderlich. Zusammen mit der Tatsache, daß die für den UV-Betrieb benötigte Fühlerspannung höher ist als die Netzspannung, wird ein Transformator, benötigt, was aufwendig ist und viel Platz beansprucht.

Wird beim bekannten Flammenwächter auf den Betrieb mit UV-Fühler verzichtet und eine Speisung ohne Transformator gewählt, dann besteht die Gefahr, daß bei einem Bauteilfehler die Speisespannung ansteigt, ohne daß dies rechtzeitig erkannt wird. Im Flammenrelais-Schaltkreis bewirkt dies eine unzulässig lange Abmeldezeit beim ungewollten Erlöschen der Flamme. Ferner liefert eine transformatorlose Direktspeisung bei der bekannten Schaltung eine geringere Ionisationsfühler-Spannung, so daß bei gleicher Flammenqualität der Fühlerstrom geringer wird und zur Sicherstellung der nötigen Leistung an dem vom Fühlerstrom gespeisten Schwellenschalter nicht mehr genügt.

Nach der DE-OS 24 30 328 ist eine direkt an ein Wechselstromnetz anschließbare Flammenwächter-Schaltung bekannt. Sie erfordert jedoch einen äußerst hochohmigen Fühlerspeisekreis, damit eine gute, also relativ niederohmige Flamme nicht als fehlerhaft erkannt wird. Durch die hochohmige Fühlerspeisung besteht eine äußerst geringe Belastbarkeit mit Fühlerleitungskapazitäten, und bereits kleine Isolationsfehlerströme beeinträchtigen das Nutzsignal erheblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Flammenwächter für Ionisationsfühler zu schaffen, bei dem ohne großen schaltungstechnischen Aufwand der Raumbedarf vermindert und eine zuverlässige Selbstüberwachung auch dann möglich ist, wenn keine UV-Überwachung stattfindet.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematisch dargestellte Schaltung eines Flammenwächters, zerlegt in seine grundsätzlichen Funktionsgruppen, und

F i g. 2 ein Schaltschema eines Ausführungsbeispieles.

In beiden nachfolgend beschriebenen Figur sind für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Der erfindungsgemäße Flammenwächter besteht gemäß der F i g. 1 aus einem Flammenrelais-Stromkreis 1, einem Verstärkerschaltkreis 2, einem Integrator 3 und einem Impulsgeber 4, sowie aus einem Ionisationsflammenfühler, im folgenden Flammenfühler 5 genannt. Der Flammenfühler 5 bildet mit einem ersten Kondensator 6 im Verstärkerschaltkreis 2 eine Parallelschaltung, die über einen weiteren Kondensator 7 an eine direkt dem Netz entnommene Wechselspannung angeschlossen ist. Der Verstärkerschaltkreis 2 enthält ferner einen von der Spannung über dem Kondensator 6 beeinflußbaren Verstärker 8, dessen Ausgang auf ein Schaltelement 9 im Flammenrelais-Stromkreis 1 sowie auf den weiter unten beschriebenen Integrator 3 einwirkt.

Der Flammenrelais-Stromkreis 1 besteht aus einem Flammenrelais 10 mit zwei Wicklungen 11 und 12, deren erste mit einer ersten Diode 13 und einem Ladekondensator 14 sowie einem Lastwiderstand 15 in Reihe geschaltet an eine in der F i g. 1 nicht dargestellte Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Die zweite Wicklung 12 ist ebenfalls mit dem Ladekondensator 14 und einer der ersten Diode 13 entgegengesetzt gepolten zweiten Diode 16 und dem Lastwiderstand 15 in Reihe geschaltet und damit ebenfalls an die gleiche Gleichspannungsquelle angeschlossen. Das Schaltelement 9 ist parallel zur Reihenschaltung des Ladekondensators 14 mit den zwei Wicklungen 11 und 12 und den Dioden 13 bzw. 16 angeschlossen und ermöglicht eine Überbrükkung dieser Stromkreise, wie dies weiter unten noch erläutert wird.

Der Ausgang des Verstärkers 8 beeinflußt noch ein zweites, den Integrator 3 auslösendes Schaltelement 17.

Der Integrator 3 dient als Zeitglied und betätigt bei korrekt arbeitendem, an eine Netz-Wechselspannung angeschlossenem Speiseteil nach einer vom Ladezustand des ersten Kondensators 6 unabhängig ablaufenden Zeit den Impulsgeber 4. Auch dieser Vorgang wird weiter unten anhand der F i g. 2 noch näher erläutert. Die Auslösung des Impulsgebers 4 -ist in der F i g. 1 durch einen Schalter 18 angedeutet. Dem Impulsgeber 4 ist eine zwei Eingänge 19 und 20 des Verstärkers 8 kurzschließende Schalteinrichtung 21 zugeordnet, die im geschlossenen Zustand dem Verstärker 8 ein Signal »Flamme erloschen« vortäuscht. Die Impulsdauer ist durch ein in der F i g. 1 nicht dargestelltes Zeitglied fest vorgegeben.

Bevor auf die Einzelheiten der Schaltung nach der F i g. 2 eingegangen wird, erfolgt eine Erläuterung der grundsätzlichen Wirkungsweise anhand der F i g. 1.

Im Ruhezustand, wenn keine Flamme vorhanden ist, bleibt das Schaltelement 9 geschlossen. Die am Flammenrelais-Stromkreis 1 liegende Spannung erscheint am Lastwiderstand 15 und das Flammenrelais 10 ist nicht erregt. Die Spannung am Integrator 3 ist Null und die Schalteinrichtung 21 ist offen. Solange keine Flamme vorhanden ist, kann sich der Kondensator 6 von der angelegten Wechselspannung nicht aufladen. An den Eingängen 19 und 20 des Verstärkers 8 liegt keine Span-' nung. Mit dem Erscheinen der Flamme lädt sich der Kondensator 6 auf, und der Verstärker 8 bewirkt ein Öffnen des Schaltelements 9 und ein Schließen des Schaltelementes 17. Der Ladekondensator 14 wird über die hochohmige Wicklung 11 und die Diode 13 aufgeladen, wobei der Ladestrom das Flammenrelais 10 nicht zum Einschalten bringen kann. Gleichzeitig hat das Schaltelement 17 den Integrator 3 eingeschaltet, der nach dem Erreichen eines vorgegebenen Schwellwertes

so über den Schalter 18 den Impulsgeber 4 ansteuert, der seinerseits die Schalteinrichtung 21 betätigt und die Verstärker-Eingänge 19, 20 kurzschließt. Der Kondensator 6 wird während dieser Kurzschließung über einen Begrenzungswiderstand 22 nur unbedeutend entladen, aber der Verstärker 8 betätigt die Schaltelemente 9 und 17. Im Flammenrelais-Stromkreis 1 bewirkt dies ein Einschalten des Flammenrelais 10, indem sich der Ladekondensator 14 über die niederohmige Wicklung 12 und die Diode 16 bis auf eine Restspannung entlädt. Die Dauer dieser Entladung ist durch die Impulsdauer des Impulsgebers 4 gegeben und so gewählt, daß das Flammenrelais 10 nicht abfällt. Das Schaltelement 17 hat gleichzeitig den Integrator 3 auf Null gesetzt und schaltet diesen am Ende der Impulsdauer des Impulsgebers 4 wieder ein, worauf der gleiche Zyklus erneut abläuft, wobei das Flammenrelais 10 dank des Haltestromes durch die Wicklung 11 immer erregt bleibt. Erlischt die Flamme, dann wird der Kondensator 6 nicht mehr nachgeladen,

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der Verstärker 8 läßt das Schaltelement 9 geschlossen und das Flammenrelais 10 schaltet nach dem Unterschreiten des Haltestromes aus. Bei vorhandener Flamme kann nur der dauernd ablaufende Zyklus das Flammenrelais 10 erregt halten. Damit aber auch ein direkt an die Netz-Wechselspannung angeschlossener Speiseteil bei einem Bauteildefekt kein unberechtigtes Einschalten des Flammenrelais 10 verursachen kann, ist dieser so ausgelegt, daß er zwei für einen korrekten Betrieb des Flammenwächters entgegengesetzt gepolte Spannungen bestimmter Größe liefern muß. Nur wenn dies der Fall ist, läuft der oben beschriebene Zyklus störungsfrei ab und ermöglicht beim Vorhandensein einer Flamme ein bleibendes Einschalten des Flammenrelais.

Weitere Einzelheiten werden nachfolgend an Hand der F i g. 2 beschrieben.

An eine Netz-Wechselspannung Un sind als Speiseteil zwischen einem Phasenleiter Ph und einem Nulleiter N in Reihenschaltung ein Widerstand 23, ein Kondensator 24, eine Diode 25 und ein erster Speicherkondensator 26 geschaltet. Ferner ist der Reihenschaltung von Diode 25 und Speicherkondensator 26 eine weitere Reihenschaltung einer der Diode 25 entgegengesetzt gepolten ersten Zenerdiode 27 und eines zweiten Speicherkondensators 28 parallel geschaltet, wobei der zweite Speicherkondensator 28 zusätzlich durch eine dessen Ladespannung begrenzende zweite Zenerdiode 29 überbrückt ist.

Die erste Speisespannung U\ wird über dem ersten Speicherkondensator 26, das heißt zwischen dem Nullleiter N und einem Leiter 30, und die zweite Speisespannung Uz über dem zweiten Speicherkondensator 28, das heißt zwischen einer Verbindung 31 und dem Nulleiter //abgegriffen. Die beiden Speisespannungen Ui und Uz sind bezüglich des Nulleiters N einander entgegengesetzt gepolt.

Der Flammenrelais-Stromkreis 1 mit den Schaltelementen 10 bis 16 nach der F i g. 1 ist zwischen den Leiter 30 und den Nulleiter N geschaltet, wobei der Widerstand 15 zum Leiter 30 führt. An Stelle des Schaltelementes 9 der F i g. 1 tritt dabei die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors 32.

An die erste Speisespannung U\ ist ferner die Reihenschaltung eines Ladewiderstandes 33 und eines Integrationskondensators 34 angeschlossen, wobei die Spannung über dem Integrationskondensator 34 über einen Widerstand 35 und über die Kollektor-Emitterstrecke eines weiteren Transistors 36 der Basis des Transistors 32 zugeleitet. Die Basis des Transistors 36 wird über einen Widerstand 37 ebenfalls von der Spannung U\ am Leiter 30 beeinflußt und ist außerdem über die Drain-Source-Strecke eines FET-Transistors 38 an den Nulleiter N angeschlossen. Das Gate des FET-Transistors 38 ist ohne Vorhandensein einer Flamme negativer als das Potential am Nulleiter N vorgespannt, wozu ein zwischen Gate und Verbindung 31 angeschlossener Widerstand 39 dient. Ferner ist das Gate über die Kollektor-Emitterstrecke eines bipolaren Transistors 40 mit dem Nulleiter //verbunden.

Aus dem Beschriebenen geht hervor, daß die erste Spannung U\ sowohl der Speisung des Flammenrelais-Stromkreises 10 bis 16 als auch des von den Transistoren 32,36,38 gebildeten Verstärkerschaltkreises 2 und des Integrationskondensators 34, das heißt des Integrators 3 dient.

Die Basis des Transistors 40 bildet den einen Eingang 19 und der Nulleiter N den anderen Eingang 20 des Verstärkers 8 nach der Fi g. 1. Zwischen diesen beiden Eingängen wirkt die am ersten Kondensator 6 abgegriffene Spannung.

Der Kondensator 6 ist in Reihe mit einem Widerstand 42 und dem Kondensator 7 an die Netz-Wechselspannung Un angeschlossen, wobei die Ionisationsstrecke am Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 7 und dem Widerstand 42 über einen Widerstand 43 abgegriffen und damit dem ersten Kondensator 6 parallel geschaltet ist. Die Ionisationsstrecke besteht aus dem in eine Flamme 46 eintauchenden Flammenfühler 5 und einem Brennermund 47, der an Erde beziehungsweise an den Nulleiter N angeschlossen ist.

Die Schaltung besitzt ferner einen Impulsgeberkondensator 48, der einseitig an die Verbindung zwischen dem Lastwiderstand 15 und den beiden Dioden 13 und 16 angeschlossen ist. Sein zweiter Anschluß liegt an einem Abgriff 49 eines Spannungsteilers, der aus einem Widerstand 50 und einer in Durchflußrichtung geschalteten Diode 51 besteht und zwischen den Leiter 30 und den Nulleiter Abgeschaltet ist. Der Impulsgeberkondensator 48 bildet zusammen mit dem Widerstand 50 ein Zeitglied, und die von diesem Zeitglied zu beeinflussende Schalteinrichtung besteht aus einem Transistor 53, dessen Emitter-Kollektorstrecke zwischen die Basis des Transistors 40 und den Nulleiter JV geschaltet ist. Der Transistor 53 ist vom Zeitglied 48,50 gesteuert und von der zweiten Speisespannung Ut her beeinflußbar. Zu diesem Zweck wird der Abgriff 49 über einen Widerstand 52 mit der Basis des Transistors 53 verbunden. Der Transistor 53 entspricht der Schalteinrichtung 21 in der Fig.l.

Ein weiterer Transistor 54 ist mit seiner Basis über einen Widerstand 55 an die Verbindung zwischen dem Integrationskondensator 34 und den beiden Widerständen 33 und 35 angeschlossen. Ferner ist der Emitter des Transistors 54 über eine Zenerdiode 56 mit dem Leiter 30 verbunden, während dessen Kollektor durch einen Widerstand 57 an die Verbindung 31 und damit an die zweite Speisespannung Uz angeschlossen ist. Außerdem besteht zwischen dem Kollektor des Transistors 54 und der Basis des Transistors 53 eine Verbindung durch eine Diode 58, die, ausgehend vom Kollektor des Transistors 54 betrachtet, in Sperrichtung geschaltet ist.

Der beschriebene Flammenwächter nach der F i g. 2 arbeitet wie folgt:

Nach dem Anlegen der Netz-Wechselspannung Un laden sich die beiden Kondensatoren 26 und 28 über deren zugehörige Dioden 25 bzw. 27 auf und liefern die beiden bezüglich des Nulleiters Aneinander entgegengesetzt gepolten Speisespannungen U\ und Uz im folgenden Spannung U\ und £/2 genannt

Es wird vorausgesetzt, daß vorerst keine Flamme vorhanden ist.

Die Spannung Uz, deren Größe durch die Zenerdiode 29 begrenzt wird, wirkt auf die vom weiter unten beschriebenen Impulsgeber beeinflußte Schalteinrichtung, das heißt auf die Basis des Transistors 53, und damit auch auf den Verstärkereingang 38a, der durch das Gate des FET-Transistors 38 gebildet ist. Dank der Verwendung eines FET-Transistors ermöglicht die über den Widerstand 39 angelegte negative Spannung dessen Sperrung. An der Basis des nachgeschalteten Transistors 36 liegt nun, über den Widerstand 37 zugeleitet, eine positive Spannung, und der Transistor 36 leitet und infolge dessen auch der Transistor 32. Dadurch ist ohne das Vorhandensein eines Flammensignals die aus den Dioden 13 bzw. 16, den Wicklungen 11 bzw. 12 und dem Ladekondensator 14 bestehende Reihenschaltung im Flammenrelais-Stromkreis kurzgeschlossen. Jeder

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Stromfluß durch das Flammenrelais 10 wird dadurch verhindert. ·

Infolge des leitenden Transistors 32 liegt die Spannung U\ weitgehend über dem Widerstand 15, und durch diese Last stellt sich vorerst ein relativ kleiner Wert von U\ ein. Weil die Transistoren 32 und 36 leitend sind und der Widerstand 35 relativ niederohmig ist, liegt die Basis des Transistors 54 nahezu am Potential des Nulleiters N, und der Transistor 54 leitet Die Zenerspannung an der Zenerdiode 56 wird überschritten und die Spannung U\ bewirkt daher einen weiteren Strom durch 30,56,54,57,29, wobei der größte Spannungsabfall über dem Widerstand 57 entsteht. Das Potential an der Kathode der Diode 58 wird damit positiv, und dies behindert eine Beeinflussung des Transistors 53 von diesem Stromkreis her.

Ferner bewirkt die Spannung U\ über dem Widerstand 50 ein Aufladen des Impulsgeberkondensators 48, dessen Ladespannung durch die Diode 51 begrenzt wird. Der Spannungsabfall über der Diode 51, das heißt die Spannung am Abgriff 49, hält über den Widerstand 52 die Basis des Transistors 53 so weit positiv, daß letzterer gesperrt bleibt.

Im bisher beschriebenen Zustand verharrt die Schaltung, bis sich nach dem Zünden der Flamme 46 der Kondensator 6 auflädt und dessen Steuerspannung £/3 über den Widerstand 41 den bipolaren Transistor 40 aussteuert. Damit überträgt dieser das Flammensignal zum Verstärkereingang 38a. Gleichzeitig begrenzt die Basis-Emitterdiode des Transistors 40 ein weiteres Ansteigen der Steuerspannung Uz- Dies ist ist wichtig, weil eine höhere Steuerspannung £/3 beim Erlöschen der Flamme zu einer unzulässig langen Abmeldezeit führen würde, wobei auch hier eine Selbstüberwachung stattfindet, denn ein Unterbruch der Basis-Emitterdiode wird erkannt. Er würde zu einem Abfallen des Flammenrelais 10 führen, weil der weiter unten beschriebenen Impulszyklus dann nicht mehr stattfände.

Mit der Aussteuerung des Transistors 40 wird der Verstärkereingang 38a, das heißt das Gate des FET-Transistors 38, positiver und dessen Drain-Source-Strecke geht in den leitenden Zustand. Dadurch sperren die Transistoren 36 und 32. Die Belastung der Quelle von U\ durch den Widerstand 35 fällt weg. Der Impulsmenrelais 10, während sich der Integrationskondensator 34 sehr schnell über 35,36, 32 entlädt. Gleichzeitig mit dem Leitendwerden der Transistoren 32 und 36 beginnt ein Umladen des Impulsgeberkondensators 48, indem seine in der F i g. 2 rechte Elektrode über den Transistor 32 an das Potential des Nulleiters Abgelegt wird. Durch die infolge Leitendwerden des Transistors 32 entstehende Last verringert sich die Speisespannung U\. Dies fördert durch einen Mitkopplungseffekt das Sperren ίο des Transistors 54 und bewirkt für dessen Schaltvorgang einen erwünschten Kippeffekt sowie ein genügend langes Verweilen im Sperrzustand

Die Umladung des Impulsgeberkondensators 48 dauert viel länger als sehr rasch erfolgende Entladung des Integrationskondensators 34, welch letztere zur Folge hat, daß die positive Spannung an der Basis des Transistors 54 rasch so weit absinkt, daß diese negativer wird als am Emitter. Damit wird der Transistor 54 wieder leitend, und über dem Widerstand 57 wirkt wieder die Spannung U\. Die Verbindung zwischen dem Widerstand 57 und der Diode 58 liegt jetzt am positiven Potential, was aber durch das Sperren der Diode 58 den Transistor 53 nicht beeinflussen kann. Dies ist wichtig, weil die Zeit, während der der Transistor 54 sperrt, kürzer ist, als die gewünschte Impulslänge des Impulsgebers sein soll. Das zu diesem Zweck relativ langsam erfolgende Umladen des Impulsgeberkondensators 48 geschieht über den Widerstand 50, wobei das Spannungspotential am Abgriff 49 zuerst negativ ist und gegen positive Werte ändert, was sich über den Widerstand 52 auf die Basis des Transistors 53 überträgt. Der Transistor 53 wird daher wohl mit dem Sperren des Transistors 54 leitend, bleibt aber über den kurzen Sperrimpuls des Transistors 54 hinaus noch langer leitend, und zwar so lange, bis die Umladung des Impulsgeberkondensator 48 am Abgriff 49 wieder auf ein Potential von etwa 0,5 Volt angestiegen ist. Dann sperrt der Transistor 53 wieder.
Während der Zeit, in welcher der Transistor 53 leitend war, hat sich der Kondensator 6 über den Widerstand 41 nur unwesentlich entladen. Daher ist nach dem Sperren des Transistors 53 an der Basis des Transistors 40 wieder allein die Größe der über dem Kondensator 6 angreifbaren Steuerspannung U₃ maßgebendj obwohl,

geberkondensator 48 lädt sich über den Widerstand 15, 45 wie vorangehend beschrieben, sowohl der Transistor 53 der viel kleiner ist als der Widerstand 50, sowie über die als auch die Steuerspannung t/3 auf die Basis des Transi-

Diode 51 auf. Ebenso wird der Integrationskondensator 34 über den Widerstand 33 aufgeladen. Außerdem entsteht ein Ladestrom durch die Diode 13 und die Wicklung 11 zum Ladekondensator 14, wobei dieser Stromfluß zum Aufziehen des Flammenrelais 10 nicht genügt. Mit zunehmender Ladung des Integrationskondensators 34 nimmt die Basis des Transistors 54 einen zunehmend positiveren Wert an, und zwar so weit, bis die Zenerspannung über der Zenerdiode 56 unterschritten ist, was das Sperren des Transistors 54 auslöst. Die Zeit, bis dies eintritt, ist durch den Integrationskondensator gegeben. Die positive Spannung am Widerstand 57 fällt durch das Sperren des Transistors 54 weg. Der Transistor 53 wird über die Diode 58 angesteuert. Da er jetzt leitet, bildet er für die Basis-Emitterstrecke des Transistors 40 einen Kurzschlußschalter, wobei er die Basis des Transistors 40 während einer vom weiter unten beschriebenen Impulsgeber bestimmten Zeit an den Nulleiter legt. Demzufolge sperren die Transistoren 40 und 38, während die Transistoren 32 und 36 leitend werden. Der Ladekondensator 14 entlädt sich über 12,16, und dessen Strom bewirkt das Aufziehen des Flamstors 40 einwirken. Das heißt, vorausgesetzt, daß die Flamme 46 noch vorhanden ist, werden die Transistoren 40 und 28 wieder leitend, während die Transistoren 36 und 32 wieder sperren.

Der durch die Wicklung 11 fließende Ladestrom für den Ladekondensator 14 hält jetzt das Flammenrelais 10 in erregtem Zustand. Dann wiederholt sich der ganze Zyklus von neuem.

Das Flammenrelais 10 kann daher nur in erregtem Zustand bleiben, wenn der Transistor 40 periodisch für eine kurze Zeit gesperrt wird. Jede Störung des beschriebenen, in einer bestimmten Zeit ablaufenden Zyklus läßt das Flammenrelais 10 abfallen. Damit ist auch das Netzteil, der die beiden Speisespannungen U\ und Ui liefert, überwacht, denn jeder Ausfall eines seiner Elemente führt zu einer Störung dieses Zyklus und daher zu einem Abfallen des Flammenrelais 10.

Im Gegensatz zum Bekannten wurde beim beschriebenen Flammenwächter der dem Flammenrelaiskreis parallel geschaltete Transistor 32 so gewählt, daß er leitend ist, wenn kein Flammensignal vorhanden ist. Dadurch wird die Abmeldezeit nicht mehr von der großen

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Aufladezeitkonstante des Ladekondensators 14 bestimmt, sondern nur noch von dessen kurzer Entladezeitkonstante. Daher kann die Quelle der Speisespannung U\ hochohmig gewählt und daraus folgend mit einem relativ flachen Verlauf der Ladekurve des Ladekondensators 14 gearbeitet werden. Dies ermöglicht, die Taktwiederholzeit des Zyklus zu erhöhen, d. h. größer als eine Sekunde zu wählen. Daraus ergibt sich wiederum ein günstigeres Verhältnis der Ladezeit zur Entladezeit des vom Ionisationsstromkreis geladenen Kondensators 6, als eine geringere Energieentnahme aus diesem Kreis, und damit eine geringere Belastung des Fühlersignals und eine erhöhte Empfindlichkeit. Die Abmeldezeit ist jetzt zur Hauptsache durch die sich aus dem Widerstand 41 und dem Kondensator 6 ergebende Entladezeitkonstante bestimmt.

Der beschriebene Flammenwächter überwacht sich dauernd selbst, denn jeder Kurzschluß oder Unterbruch irgendeines Halbleiters oder Kondensators sowie jeder Unterbruch irgendeines Widerstandes stört den für den Flammenrelais-Stromkreis nötigen Zyklus, so daß das Flammenrelais nicht mehr erregt wird.

Um dieses Verhalten zu erreichen, ist es wichtig, daß die Auslösung des Entladevorganges am Ladekondensator 14 nicht von der Spannung an diesem Kondensator, sondern vom unabhängigen Integrationskondensator 34 abgeleitet wird. Außerdem ist es wichtig, daß auch die Dauer des Entladevorganges nicht von der Spannung am Ladekondensator 14, sondern vom getrennten Zeitkreis des Impulsgeberkondensators 48 und seines Widerstandes 50 abhängig ist.

Die beschriebene Anordnung ist kostengünstig herstellbar und bietet trotz der Stromversorgung ohne Transformator Gewähr, daß bei einem Bauteilfehler keine unzulässige Erhöhung der Betriebsspannung und der dadurch bedingten Verlängerung der Abmeldezeit eintreten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

34 Ol 603 Patentansprüche:

1. Selbstüberwachender Flammenwächter zur Überwachung der Flamme eines Ölverdampfungs- oder Gasbrenners, mit einem an eine Wechselspannungsquelle anlegbaren Ionisationsflammenfühler und einem Kondensator, der in Abhängigkeit vom Ionisationsstrom des Flammenfühlers aufladbar ist, mit einem von einer Steuerspannung über den Kondensator beeinflußbaren Verstärker mit einem Ausgangs-Schaltelement, das als Teil eines Flammenrelaiskreises der Reihenschaltung wenigstens einer Diode, der Teilwicklung eines Flammenrelais und eines Ladekondensators parallel geschaltet ist, während die Reihenschaltung wenigstens einer weiteren Diode mit einer weiteren Teilwicklung des Flammenrelais und dem Ladekondensator an einer den Ladekondensator aufladenden Speisespannung liegt, und mit einem beim Vorhandensein eines Ionisationsstromes das Ausgangs-Schaltelement periodisch schaltenden Impulsgeber, dadurch gekennzeichnet,

daß die Wechselspannungsquelle (23, 24, 26, 27, 28, 29) zwei entgegengesetzt gepolte Speisespannungen (U\, Ui) bestimmter Größe für das Flammenrelais (10) liefert,

daß die Impulsdauer des Impulsgebers (4; 54) von einem Zeitglied (48,50) einstellbar ist, daß der Verstärker (8; 36,38) einen vom Ladezustand des Kondensators (6) im wesentlichen unabhängigen Integrator (3; 34) steuert, der den Impulsgeber (4; 54) betätigt, welcher während der Impulsdauer eine Schalteinrichtung (21; 53) bestätigt, die zum Vortäuschen eines Signals »Flamme erloschen« den Verstärkereingang (19,20; 3Sa) kurzschließt.

2. Flammenwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs-Schaltelement ein dem Flammenrelaiskreis (11,12,13,14,16) paralleler Transistor (32) ist, der beim Fehlen eines Signals »Flamme brennt« in den leitenden Zustand gebracht ist.

3. Flammenwächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung (U\) den Flammenrelaiskreis (11,12,13,14,16), den Verstärkerkreis (2; 36, 38), den Impulsgeber (4; 54, 48, 50) und den Integrator (3; 34) speist, während die entgegengesetzt gepolte Speisespannung (Ui) auf die vom Impulsgeber (4; 54, 48, 50) betätigbare Schalteinrichtung (21; 53) einwirkt.

4. Flammenwächter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speiseteil aus einer an die Netz-Wechselspannung (Un) angeschlossenen Reihenschaltung eines Widerstands (23), eines zweiten Kondensators (24) sowie einer Diode (25) und einem ersten Speicherkondensator (26) besteht, daß der Reihenschaltung der Diode (25) und des Speicherkondensators (26) eine weitere Reihenschaltung einer der Diode (25) entgegengesetzt gepolten Zenerdiode (27) und eines weiteren Speicherkondensators (28) parallel geschaltet ist, der zusätzlich durch eine dessen Ladespannung begrenzte weitere Zenerdiode (29) überbrückbar ist, und daß eine Speisespannung (Ut) über dem ersten Speicherkondensator (26) und die entgegengesetzt gepolte Speisespannung (U2) über dem weiteren Speicherkondensator (26) abgreifbar sind.

5. Flammenvächter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelschaltung des Flammenfühlers (5) und seiner Ionisationsstrecke (5; 46, 47) mit dem die Steuerspannung (U3) liefernden ersten Konensator (6) über wenigstens einen Widerstand (42,43) in Reihe mit einem weiteren Kondensator (7) an die Netz-Wechselspannung (Un) anschließbar ist.

6. Flammenwächter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übermittlung des Flammensignals zum Verstärkereingang (38a,) ein bipolarer Transistor (40) dient, dessen Kollektor-Emitterstrekke zwischen den Verstärkereingang (38a,) und den Nulleiter (N) geschaltet ist und auf dessen Basis sowohl die vom Impulsgeber (4; 54) betätigbare Schalteinrichtung (21; 53) als auch die über dem ersten Kondensator (6) abgreifbare Steuerspannung (t/3) einwirkt, wobei die Basis-Emitterstrecke des bipolaren Transistors (40) gleichzeitig der Begrenzung der Steuerspannung (U3) dient.

7. Flammenwächter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalteinrichtung (21) ein weiterer Transistor (53) dient, dessen Emitter-Kollektorstrecke zwischen die Basis des bipolaren Transistors (40) und den Nulleiter (N) geschaltet ist und dessen Basis, durch das Zeitglied (48, 50) angesteuert, von der zweiten Speisespannung (Ui) her beeinflußbar ist.

8. Flammenwächter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (38a,) des Verstärkers (32, 36) das Gate eines mit der zweiten, negativen Speisespannung (U2) aussteuerbaren FET-Transistor(38)ist.