DE2424711A1

DE2424711A1 - Oelbrenner-steueranordnung

Info

Publication number: DE2424711A1
Application number: DE2424711A
Authority: DE
Inventors: Robert J Lenski; James H Meyer
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1973-05-21
Filing date: 1974-05-21
Publication date: 1974-12-19
Also published as: CA1011845A; FR2230939B2; FR2230939A2; JPS5019025A; IT1011497B; US3829276A

Description

Patentanwälte Dlpt.-Ing. R. BEETZ sen.'
Dlpl-Ing. K. LAMPRECHT

Dr.-Ing. R. B Ξ E T Z Jr.
• MOnohen 22, Stelnedorfstr. IS

572-22.65OP 21. 5- 1974

SUNDSTRAND CORPORATION, Rockford (Illinois) V. St. A.

Ölbrenner-Steuer anordnung

Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung bzw. Regelung einer Heizungsanordnung, z. B. eines Ölbrenners, der beispielsweise in Wohnhäusern verwendet wird, wobei der Brenner auf ein Heizsignal bzw. einen Heizbefehl aus einem Thermostaten, der eine Brennstoffzufuhr und einen Zünder zum Zünden des Brennstoffs betätigt, anspricht.

In einer derartigen Anordnung besteht üblicherweise ein verhältnismäßig empfindliches Gleichgewicht zwischen der Brennstoffzufuhr und der Luftzufuhr, bei dem eine saubere, wirksame Verbrennung zu erwarten ist. Bei einer Brennstoffzufuhr ohne sofortige Zündung, oder

572-(B 00739)-DW-r 4^Q 8 5 1 / 0 7 5 0

wenn die Verbrennung eingeleitet und danach unabsichtlich oder unerwartet unterbrochen wird, ist wichtig, daß die Brennstoffzufuhr sofort unterbrochen wird, damit kein für das Gerät schädlicher oder für das Personal gefährlicher Zustand eintreten kann. Dementsprechend wichtig bei einer (^brenneranordnung ist daher, Sicherheitsmaßnahmen für den Fall vorzusehen, daß die Flamme nicht wunschgemäß zündet oder nach dem Zünden erlischt.

Bereits entwickelte Steueranordnungen der genannten Art verwenden elektromechanische Regler mit bewegten Teilen, die sich abnutzen. Bei komplizierteren Reglern führen zahlreiche bewegte Teile zu einer verhältnismäßig kurzen Lebensdauer und zu kostspieligen Wartungsproblemen. Außerdem sind die Regler vielfach in Netzspannungsschaltungen enthalten, die bei Störungen gefährlich sein und die Bauelemente der Schaltung beschädigen können.

Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu verbessern, wurden auch Regler entwickelt, die elektronische Bauelemente in Niederspannungsschaltungen verwenden. Die US-PS 3 624 407 z.B. betrifft eine Ofensteuerung mit elektronischen Bauelementen in einer Niederspannungsschaltung, die einen Schutzrohrschalter (Reed-Relais) zum Steuern des Brenners abhängig von verschiedenen Erregungs- und Haltewicklungen vorsieht. Die US-PS 3 672 811 betrifft eine Brenner steuerung, bei der sich alle Steuer-Bauelemente in einer Netzspannungsschaltung befinden; die Brennstoffzufuhr wird durch ein lichtempfindliches Relais gesteuert, der sowohl auf eine Aktivierungslampe als auch auf eine Haltelampe ansprechbar ist. Die US-PS 3 463 600 schließlich betrifft eine Brenhersteuerung mit zwei Flam men-Meßfühlern und einem Störungsanzeiger, der anzeigt, wenn einer der Meßfühler nicht richtig arbeitet.

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Eine vom Erfinder intern entwickelte Brenner-Steusranordnung hat Steuer-Bauelemente in einer betriebssicheren Niederspannungsschaltung, die einen elektronischen Schalter zum Ansteuern eines Brenner-Steuerrelais enthält und für die Dauer des Thermostat-Heizbefehls erregt bleibt, ohne daß getrennte Erreger- und Halteeinrichtungen für das Relais erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Brenner-Steueranordnung anzugeben, mit Steuer-Bauelementen in einer Niederspannungsschaltung, mit einer Einrichtung, die bei unzureichender Netzspannung einen Betrieb verhindert, und mit einer Einrichtung, die eine Abschaltung einer Flammen-Fühlerschaltung anzeigt.

Durch die Erfindung wird eine verbesserte Brenner-Steueranordnung angegeben, bei der ein Thermostat, ein Flammen-Meßfühler und ein Sicherheitsschalter in einer Niederspannungs-Halbleiterschaltung zusammengeschaltet sind, und zwar vollständig getrennt vom 110-V-Wechselstromnetz. Eine Netzspannungsschaltung enthält lediglich einen Brennermotor zum Zuführen von Luft und Brennstoff sowie einen Zünder, zusammen mit einem Steuerschalter für den Motor und den Zünder. Wenn der Thermostat-Schalter auf einen Heizbefehl hin schließt, laufen die Steuervorgänge in der Niederspannungs-Steuerschaltung nacheinander ab, um den Betriebszustand einer Flammenfühlerzelle und des Sicherheitsschalters zu prüfen, bevor die Brennstoffzufuhr und der Zünder betätigt werden. Wenn in kurzer Zeit keine Flamme erzeugt wird, öffnet der Sicherheitsschalter den Steuerkreis, um die Brennstoffzufuhr und die Betätigung des Zünders zu verhindern; die Anordnung kann dann den Betrieb erst wieder aufnehmen, wenn der Sicherheitsschalter von Hand zurückgestellt wird.

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In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel enthält die Flammenfühlerschaltung eine Anzeigelampe, die normalerweise gespeist wird, solange der Sicherheitsschalter-Heizer gespeist wird, um anzuzeigen, daß keine Flamme ausgebildet wurde, oder daß eine unzureichende Lichtstärke durch den Flammenfühler gemessen wurde, oder daß die Flammenfühler schaltung unterbrochen ist. Falls eine Flamme auftritt, wird die Anzeigelampe gelöscht, wenn der Sicherheitsschalter-Heizer nicht gespeist wird.

Vorteilhaft ist die Verwendung einer Durchlaß-Durchbruchdiode oder Schaltdiode als elektronischer Schalter, zusammen mit einem Steuerrelais, wobei zum Betrieb eine vorbestimmte Mindestspannung benötigt wird, so daß die Steueranordnung nicht arbeiten kann, wenn die Netzspannung nicht ausreicht, um einen einwandfreien Betrieb des Brennerzünders und des Brennermotors herzustellen.

Durch die Erfindung wird also angegeben e ine Steueranordnung für einen Ölbrenner mit einem Motor zum Pumpen von Brennstoff in den Brenner, mit einem Zünder zum Zünden des Brennstoffs und mit einem elektronischen Schalter zum Steuern der Energiezufuhr zum Motor und zum Zünder, wobei sich diese Einrichtungen in einer Netzspannungsschaltung befinden, ferner mit einer Niederspannungsschaltung zum Steuern des Betriebs des Motors und des Zündschalters, bestehend aus einem Relais zum Steuern der Schalterelektrode, aus einem zweiten elektronischen Schalter und einem zum Erregen des Relais an dieses angeschlossenen Thermostaten, aus einem dritten elektronischen Schalter zum Betätigen des zweiten Schalters, aus einer Torschaltung zum Ansteuern des dritten Schalters, mit einer lichtempfindlichen Flammenfühlerzelle und einer Lampe zum Anzeigen der Betriebsfähigkeit der Flammenfühlerschaltung.

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Die Erfindung wird anhand der aus einer einzigen Figur bestehenden Zeichnung näher erläutert.

Die Figur stellt eine erfindungsgemäß aufgebaute Brenner-Steueranordnung dar, bestehend aus einem Opto-Koppler zwischen einer Niederspannungs-Steuerschaltung und einer Netzspannungs-Brennerschaltung, zusammen mit einer Anzeigelampe zum Anzeigen einer Störung in der Flammenfühlerschaltung.

Entsprechend der Figur besteht die Netzspannungsschaltung aus Leitungen 20 und 21, die an die Primärwicklung eines Übertragers 22 angeschlossen sind. Ein Brennermotor 24 zum Zuführen von Öl und Luft in eine Brennkammer ist an die Leitung 20 über eine Verbindung 25 und an die Leitung 21 über eine Verbindung 27 und einen Triac-Schalter T angeschlossen. Ein Zünder 28 liegt parallel zum Motor 24, so daß der Motor und der Zünder gleichzeitig betätigt werden.

Der Triac-Schalter T enthält einen an die Verbindung 27 angeschlossenen Hauptanschluß MT , einen an die Leitung 21 angeschlossenen Hauptanschluß MT , sowie ein Tor G, das angeschlossen ist an eine Steueranordnung, die den Schalter betätigt, wenn von einem Thermostaten ein Heizbefehl abgegeben wird. Ein Widerstand R liegt zwisehen den Triac-Anschlüssen G und MT und dient dazu, ein falsches Betätigen des Triacs zu verhindern, was durch starke Restströme oder Kriechströme bei hohen Temperaturen oder durch elektrische Streu-Stör signale bewirkt werden kann. Ein Widerstand R₁ und ein Kondensator C liegen zwischen den Triac-Klemmen MT und MT , um die Änderungsrate des Spannungsanstiegs am Triac T auf einen sicheren Wert zu begrenzen, wenn der Triac vom Ein- in den Aus-Zustand schaltet.

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G -

Der Triac T befindet sich normalerweise in seinem Aus- oder gesperrten Zustand, wenn der Thermostat keinen Heizbefehl abgibt. Das Tor G des Triacs T ist so vorgespannt, daß der Triac durch einen Kollektorstrom aus einem Treibertransistor T leitend bleibt. Der Kollektor des Transistors T ist an das Triac-Tor G über eine Leitung 30 und einen Widerstand R angeschlossen. Die Widerstandskombination R und R₀ sorgt für eine richtige Torvorspannung und da-

<3 dt

mit für den Strom des Triacs T . Die Basis des Transistors T ist an den Emitter eines Phototransistors T über eine Leitung 31 ange-

dt

schlossen, und der Emitter des Tra
32 mit einer Leitung 33 verbunden.

schlossen, und der Emitter des Transistors T ist über eine Leitung

Die Basis des Transistors T_n ist über einen Kondensator C_ und

ζ · 5

einen Kondensator C an die Leitung 33 angeschlossen. Die Kondensatoren dienen zur Stabilisierung des hochverstärkenden Transistorpaares T und T . Die Leitung 33 ist über eine Leitung 36 und eine Diode D an eine Anzapfung der Primärwicklung des Übertragers 22 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors T ist mit einem Wi-

dt

derstand R verbunden. Der Phototransistor T spricht auf licht aus

4 dt

einer Leuchtdiode oder Lichtemissionsdiode oder Lumineszenzdiode D der Niederspannungs-Steuerschaltung an, die auf den Thermostaten reagiert. Das aus der Diode D auf den Transistor T fallende Licht verursacht im Transistor T einen Basisstrom, wodurch der Phototransistor leitet und den kleinen, durch das licht erzeugten Basisstrom auf einen wesentlich größeren Emitterstrom verstärkt. Der Emitterstrom aus dem Transistor T fließt in die Basis des Treiber-

dt

transistors T , so daß dieser in die Sättigung kommt und einen Kollektorstrom zum Ansteuern des Triacs T zieht.

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Die Diode D und ein Kondensator C in der Leitung 33 wirken als Einweg-Spannungsquelle für die durch die Transistoren T und T gebildete Tor-Ansteuerungsschaltung. Der Widerstand R dient als Strombegrenzer für die Transistoren T und T .

Zwischen den Leitern 31 und 33 liegen ein Widerstand R und ein Widerstand R₁₄- Die Widerstände stellen einen Nebenschluß mit endlichem Widerstandswert zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors T dar, um bei hohen Temperaturen den Sperrstrom abzuleiten.

An die Sekundärseite des Übertragers 22 ist die Niederspannungs-Steuerschaltung angeschlossen. Diese Schaltung enthält einen Thermostaten mit einem normalerweise geöffneten Thermostat-Schalter 40, der bei abnehmender Umgebungstemperatur schließt und einen Heizbefehl auslöst. Die Niederspannungsschaltung enthält ferner eine Flammenfühlerzelle 42 aus einem lichtempfindlichen Cadmium-Photowiderstand neben einem Brenner 43, so daß die Zelle auf das Vorhandensein oder NichtVorhandensein einer Brennerflamme anspricht. Die Zelle 42 ist bei Dunkelheit, d. h. ohne Flamme im Brenner 43, verhältnismäßig hochohmig, in der Größenordnung von 50 k-Q. , und verhältnismäßig niederohmig (300 bis 2000 jQ , je nach Entfernung der Zelle von der Flamme), wenn der Brenner gezündet hat.

Die Brenner-Steueranordnung ist vorteilhaft in einem geeigneten Gehäuse 45 untergebracht, und nur der Brennermotor 24, der Zünder 28, der Thermostat 40 und die Cadmium-Zelle 42 befinden sich außerhalb des Gehäuses 45. Damit die Steueranordnung richtig an die externen Bauelemente des Gerätes angeschlossen werden kann, enthält das Gehäuse 45 einen Anschluß L zum Anschließen der Netzspannungslei-

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-S-

tung 20, einen Anschluß L zum Anschließen der Netzspannungsleitung 21, sowie einen Anschluß M zum Anschließen des Motors 24 und des Zünders 28. Darüber hinaus enthält das Gehäuse 45 Anschlüsse T zum Anschließen des Thermostaten und Anschlüsse F zum Anschließen der Flammenfühlerzelle 42.

Die Leuchtdiode D und der Phototransistor T können als ein lichtrelais 46 aufgefaßt werden, bei dem die Diode D ein steuern-

des Relaiselement oder Schaltelement und der Transistor T ein gesteuertes Relaiselement oder Schaltelement bilden.

In der Niederspannungs-Steuerschaltung wird die Leuchtdiode D in Abhängigkeit vom Schließen des Thermostat-Schalters 40 betätigt, vorausgesetzt, daß bestimmte andere Bedingungen erfüllt sind, wie aus der Beschreibung der Anordnung hervorgeht.

Die Niederspannungsschaltung enthält einen Sicherheitsschalter mit einem normalerweise geschlossenen Schalterkontakt 47 sowie eine Heizwicklung 48, die ein Öffnen des Kontaktes 47 nach einer vorbestimmten Zeitdauer von etwa 15 bis 45 s bewirkt. Nach dem Öffnen des Schalterkontakts 47 wird dieser in der geöffneten Lage festgehalten und muß mit Hilfe einer Taste 49, die von außerhalb des Gehäuses 45 zugänglich ist, von Hand zurückgesetzt werden. Der Aufbau des Sicherheitsschalters kann hinsichtlich der Größe demjenigen in der US-PS 3 624 407 entsprechen, doch wird in der vorliegenden Erfindung kein temperaturkompensierter Schalter benötigt, der normalerweise erforderlich ist.

Um die Leuchtdiode D bei einem Heizbefehl mit Energie zu ver-

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sorgen, ist die Diode an die Sekundärwicklung des Übertragers 22 angeschlossen, und zwar über eine Schaltung, die enthält: eine Leitung 50 zwischen dem geerdeten Ende der Sekundärwicklung des Übertragers und dem Sicherheitsschalter 47, eine Leitung 51 zwischen dem Sicherheitsschalter 47 und der Diode D , eine von der Diode wegführende Leitung 52, eine Leitung 54 zwischen der Leitung 52 und einem elektronischen Schalter T , einen Widerstand R_1n, eine Diode D , eine Leitung 55 mit einem Widerstand R_Q zwischen der Diode D und dem Thermostaten -40, ferner eine Leitung 56, die von dem elektronischen Schalter T zur Sekundärwicklung des Übertragers zurückführt. Der elektronische Schalter T ist ein Durchbruchschalter, z. B. ein gesteuerter Silizium schalter. Vorzugsweise ist der Schalter T ein unsymmetrischer Silizium-Wechselstrom schalter, der käuflich als ST4 erhältlich ist. Es können jedoch auch andere Schalter verwendet werden, z. B. ein unilateraler Silizium schalter wie 2N4988.9 und ein bilateraler Siliziumschalter wie 2N4991.

Der Thermostat 40 enthält wie üblich ein Vorwegnahme-Heizelement in Form eines sehr kleinen Widerstandes 58. Wenn der Thermostat 40 aufgrund eines Heizbefehls schließt, wird aus der Übertrager-Sekundärwicklung (+12V) Energie über den Thermostatkontakt in die Leitung 55 eingespeist, die die Widerstände R und R_ enthält. Die Wi-

o 7

derstände werden dadurch an die Übertrager-Sekundärwicklung über den Sicherheitsschalter-Kontakt 47 angeschlossen, der ein Ruhekontakt (normalerweise geschlossen) ist. In diesem Zustand ziehen die Widerstände ungefähr 200 mA Wechselstrom zum Betätigen des Heizelements 58 des Thermostaten, das üblicherweise vorhanden ist,- um ein Überschwingen des Thermostaten zu verhindern.

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- iO -

Die Widerstände R und R erzeugen zusammen mit der Diode 7 ο

D eine vorbestimmte Vorspannung und bilden einen Ladeweg für einen Kondensator C in einer Leitung 59 für die negative Stromversorgung. Durch aufeinanderfolgende negative Halbwellensignale an der Übertrager-Sekundärwicklung lädt sich der Kondensator C stufenweise und gesteuert durch das Verhältnis der Widerstände R und R

7

auf eine negative stationäre Spannung auf, die etwas unterhalb der Durchbruchspannung des unsymmetrischen Schalters T liegt. Unter der Annahme, daß der Schalter T bei einer Klemmenspannung von weniger als 7 V sperrt, kann der Kondensator C am Schalter T eine negative Spannung der Größe 6,5 V erzeugen. . >

Das Durchschalten oder Triggern des unsymmetrischen Schalters T wird durch einen gesteuerten Siliziumgleichrichter (Thyristor) T gesteuert, der an die von der Übertrager-Sekundärwicklung herkommende Leitung 56 angeschlossen ist. Der Thyristor T sperrt normalerweise und ist an den Heizer 48 für den Sicherheitsschalterkontakt 47 angeschlossen. Wenn der Thyristor T durchschaltet, liegt die Katodenspannung an einem Widerstand R _ und einem Potentiometer R . Der Abgriff des Potentiometers R überträgt einen Teil der ansteigenden Katodenspannung an einen Anschluß des unsymmetrischen

Schalters T.. Der andere Anschluß des Schalters T_A wird auf eine 4 4

negative Versorgungsspannung gelegt, die durch den Kondensator C

während der negativen Halbwellen des Übertragers gebildet wird. Wenn die Überlagerung dieser beiden Spannungen die Durchbruchspannung des Schalters T übersteigt, schaltet dieser von seinem normalen Au's-Zustand in seinen Ein- oder leitenden Zustand. Somit ist wenigstens eine Schwingung sowohl der positiven als auch der negativen Übertragerspannung notwendig, um ein Leiten von T zu be-

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wirken, wobei Einschwingeffekte beim Schließen des Thermostatkontaktes verhindert werden. Ein Kondensator C liegt parallel zum unsymmetrischen Schalter T und zum Widerstand R , und ein Kondensator C ist an den Thyristor T und den Heizer 48 angeschlossen, um Störspitzen und ein falsches Triggern des unsymmetrischen Schalters T. zu verhindern.
4

Wenn der Thermostat 40 schließt und noch keine Flamme am Brenner 43 vorhanden ist, bleibt die Cadmium-Zelle 42 in ihrem "dunklen" oder hochohmigen Zustand. Bei den positiven Halbwellen an der Übertrager-Sekundärwicklung bewirkt der hochohmige Widerstand der Zelle 42, daß die Tor-Katoden-Strecke des Thyristors T durch ein Vorspannungsnetzwerk aus einem Widerstand R_ft, einem Widerstand R und einer Diode D in Durchlaßrichtung vorgespannt wird. Am Thyristor T treten ein ausreichend hoher Torstrom und eine Torspannung auf, um T durchzuschalten, damit dieser einen ausreichenden Haltestrom durch den Heizer 48 des Sicherheitsschalters leitet, so daß der Thyristor für die Dauer der positiven Halbwellen der Übertragerspannung leitend bleibt.

Wenn der Thyristor T durchschaltet, bewirkt er dreierlei: (l) Er speist einen Heizstrom in den Sicherheitsschalter-Heizer 48 ein, der letztlich ein Öffnen des Sicherheitsschalterkontakts 47 bewirkt, wenn innerhalb der Zeit von etwa 15 bis 45 s, je nach Abstand der Zelle^: 42 vom Brenner 43, keine Flamme am Brenner 43 ausgebildet ist; (2) die über die Widerstände R und R in den unsymmetri-

X 3 Xo

sehen Schalter T eingespeiste ansteigende Katodenspannung bewirkt, daß T durchschaltet und einen Strom durch die Leuchtdiode D und den Widerstand R leitet, so daß der Brennermotor 24 und der Zün-

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der 28 mit Energie versorgt werden5 (3) die ansteigende Katodenspannung bewirkt, daß die Tor-Katoden-Strecke von T "rückwärts durchbricht", wobei ein begrenzter Strom durch den Widerstand R und die Leuchtdiode D. geleitet wird, wodurch die Diode D₁ sieht -

4 4

bares Licht aussendet und anzeigt, daß noch keine Flamme vorhanden ist, und daß sich die Steueranordnung in der Versuchsphase befindet, bei der der Sicherheitsschalter-Heizkörper 48 mit Energie versorgt wird.

Der ohm sehe Heizer 48 im Sicherheitsschalter heizt nach der Aufnahme von Strom aus dem Thyristor T ein Bimetall im Sicherheitsschalter auf, das den Sicherheitsschalterkontakt nach einer vorbestimmten Zeit öffnet. Der Schalter ist üblicherweise so eingestellt, daß er den Sicherheitskontakt 47 nach 15 bis 45 s Dauerheizen des Heizers 48 öffnet. Wenn in dieser Zeit keine Flamme auftritt, solange der Thermostat 40 geschlossen ist und einen Heizbefehl abgibt, öffnet der Kontakt 47, um die Energie von der Niederspannungs-Steuer schaltung wegzunehmen, wodurch die gesamte Brenner-Steueranordnung gesperrt wird. Wenn der Sicherheitsschalterkontakt einmal geöffnet ist, bleibt er geöffnet und muß von Hand zurückgestellt werden.

Wenn der unsymmetrische Schalter T in den leitenden Zustand durchgeschaltet hat, bleibt er in diesem leitenden Zustand, so daß ein Strom die Leuchtdiode D und den Strombegrenzungswiderstand R

O J. U

durchfließt, bis die Netzspannung ausgeschaltet wird, oder bis der Sicherheitsschalterkontakt 47 oder der Thermostatkontakt 40 geöffnet wird. Solange T leitet, leitet auch die Leuchtdiode D und gibt Licht an die Basis des Phototransistors T zum Betätigen des Brennermotors 24 und des Zünders 28 ab. Der Abgriff des Potentiometers R wird

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vorzugsweise derart eingestellt, daß der unsymmetrische Schalter T für kleinere Spannungen als etwa 90 V nicht durchschaltet und leitet. Somit kann die Niederspannungs-Steuerschalturig nicht mit Energie versorgt werden, wenn die Netzspannung niedriger ist als die zum Betreiben des Brennermotors 24 und des Zünders 28 geeignete Spannung. Vor dem Einstellen des Potentiometers R dient der Widerstand R zum Schutz des unsymmetrischen Schalters T vor einem übermäßig starken Strom, falls der Abgriff des Potentiometers R zufällig eingestellt ist, z. B. auf eine Extremlage des Potentiometers.

Wenn die Flamme am Brenner 43 während der 15 bis 45 s dauernden Versuchsphase auftritt, bevor der Sicherheitsschalter kontakt 47 öffnet, was normalerweise der Fall ist, wenn die Steueranordnung richtig arbeitet, wird der Widerstand in der Flammenfühlerzelle 42 auf einen niedrigen Wert zwischen 300 und 2000 /1 verringert, abhängig vom Abstand der Zelle von der Flamme. Der niedrige Widerstand der Flammenfühlerzelle spannt die Tor-Katoden-Strecke des Thyristors T in Sperrichtung vor, so daß T abschaltet. Wenn der Schalter T nicht leitet, wird der Heizer 48 im Sicherheitsschalter 47 nicht betrieben, so daß er abkühlt und der Kontakt 47 in der normalerweise geschlossenen Lage bleibt. Infolgedessen arbeitet der Brenner so lange weiter, bis der Thermostat einen Heizbefehl abgibt und die Flammenfühlerzel le eine entsprechende Flammenbedingung feststellt.

Die diagnostische Anzeige, die Leuchtdiode D , leuchtet, solange der Heizer 48 mit Energie versorgt wird. Die Flammenfühlerschaltung wird somit während dieser Zeit überwacht. Die Erregung der Diode D zeigt an, daß der Sicherheitsschalter-Heizer 48 mit Energie versorgt wird und die Versuchsphase zu Ende ist. Während dieser Versuchs-

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phase, wenn die Diode D nicht erregt ist, zeigt das Fehlen des lieh-

tes an, daß keine Flamme ausgebildet wurde, oder daß das Licht nicht für die Flammenfühlerzelle 42 ausreicht, oder daß die Flammenfühlerschaltung geöffnet ist. Somit kann zur Zeit der Versuchsphase ein Bedienungsmann .sofort feststellen, was in der Flammenfühlerschaltung vor sich geht. Wenn während der Versuchsphase ,eine Flamme in geeigneter Weise im Brenner 43 hergestellt wurde, wird die Leuchtdiode D abgeschaltet, wenn auch der Sicherheitsschalter-Heizer 48 abgeschaltet ist.

Die Leuchtdiode D und der Phototransistor T sind, vorteilhaft in

O dt

einer einzelnen, käuflich erhältlichen integrierten Schaltung zusammengefaßt, z. B. im Opto-Koppler MCT 26 von.Monsanto.

Die Schalter T und T bis T können beispielsweise folgende Herstellerbezeichnungen tragen:

T - 64149 Spezial

T - 2N5305

T - ST-4

T - C103Y, TIC-44

Als Dioden D , D und D können folgende Typen verwendet werden:

L dt 4

- 1N4002

D - 1N4148

dt

D, - RL-50 4

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'- 15 -

Die Werte der Kondensatoren C -C haben im allgemeinen folgende Werte:

C - 0,1 uF, 400 V

C - 200 uF, 25 V

C - 220 jiF, 16 V

C - 0,1 uF, 25 V

C₅ - 270 pF bis 390 pF, 25 V

C - 270 pF bis 390 pF, 25 V

C₁₇ - 0,1 ^uF, 50 V

Die Widerstände R - R haben näherungsweise folgende Werte:

- X X3

R - 100 Ohm, 1/2 W

R - 820 Ohm, 1/2 W

R - 68 Ohm, 1 W

R - 1,8 kOhm, 1/2 W

R - 33 kOhm, 1/2 W

R, - 18 kOhm, 1/2 W ο

R - 22 Ohm, 3 W, 5 %

R₀ - 40 Ohm, 3 W, 5 % ο

R - 390 Ohm, 1/2 W R₁₀ - 150 Ohm, 1/2 W R₁₁- 820 Ohm, 1/2 W

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R- 820 Ohm, 1/2 V
R - 100 kOhm, POT
R - 33 kOhm, 1/2 W
R - 4,7 kOhm, 1/2 W

Zusammengefaßt kann gesagt werden: Wenn kein Heizbefehl vorhanden ist, ist der Thermostat-Schalterkontakt 40 normalerweise geöffnet, und die Elemente der Anordnung befinden sich in Ruhestellung. Wenn der Thermostatschalter schließt, wird ein Stromkreis an das Tor des Thyristors T angeschlossen. Wenn die Flammenfühlerzelle 42 riehtig arbeitet und keine Flamme vorhanden ist, bewirkt der hochohmige Widerstand der Zelle, daß der Thyristor T leitet. Wenn T leitet, wird durch den Sicherheitsschalter-Heizer 48 ein Stromkreis gebildet, der die Versuchsphase startet. Gleichzeitig wird die Anzeigediode D erregt. Ein Leiten des Thyristors T bewirkt, daß der unsymmetrische Schalter T durchschaltet, so daß ein Stromkreis zum Erregen der Leuchtdiode D gebildet wird, wodurch Licht an den Phototransistor T übertragen wird. Der vom Phototransistor T abgegebene Strom bewirkt, daß der Transistor T leitet. Der Kollektorstrom

des Transistors T spannt das Tor G des Triacs T derart vor, daß dieser leitend bleibt und den Brennermotor 24 und den Zünder 28 mit Energie versorgt. Der Motor treibt eine Pumpe zum Zuführen von Heizöl zum Brenner 43 an, und der Zünder bewirkt ein Zünden des Brennstoffs. Das Vorhandensein einer Flamme verringert den Widerstand in der Flammenfühlerzelle 42, so daß der Thyristor T gesperrt bleibt.

Die Anzeigediode D wird nicht erregt. Die Heizwicklung 48 wird ebenfalls nicht gespeist, und der Sicherheitsschalterkontakt 47 bleibt geschlossen.

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Wenn aus irgendeinem Grund der normale, oben beschriebene Arbeitszyklus nicht beendet wird, wird keine Flamme im Brenner ausgebildet; der hochohmige Widerstand in der unbeleuchteten Flammenfühler zelle 42 bewirkt, daß der Thyristor T leitend bleibt, bis der Heizer 48 den Sicherheitsschalterkontakt 47 öffnet, wodurch die Anordnung abgeschaltet wird, bis eine Betätigung von Hand erfolgt.

Die Anordnung sieht Sicherheitsmaßnahmen vor. Wenn eine Störung auftritt, z. B. wenn die Thermostatanschlüsse T kurzgeschlossen und die Flammenfühler-Anschlüsse F geöffnet sind, kann die Brennersteuerung anlaufen, doch wird sie nicht langer als für die Zeit aufrechterhalten, die für den Heizer zum öffnen des Sicherheitsschalterkontakts 47 erforderlich ist, da keine Widerstandsverringerung vorhanden ist, um den Thyristor T im gesperrten Zustand zu lassen. Wenn die Flammenfühler-Anschlüsse F kurzgeschlossen sind, kann die Brennersteuerung niemals loslaufen, da der Thyristor T sperrt. Wenn der Sicherheitsschalter-Heizer 48 unterbrochen ist, erhält der Thyristor T keinen ausreichenden Haltestrom zum Leiten, wodurch der unsymmetrische Schalter T ausgeschaltet bleibt und die Steuerung nicht einsetzen kann.

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Claims

Patentansprüche

/ 1. jBrenner-Steueranordnung,
gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung (22) für eine Niederspannungsquelle mit einem normalerweise geschlossenen Sicherheitsschalter (47);

b) ein an die Niederspannungsquelle angeschlossenes Steuerschalt-Bauelement (D );

c) einen an das Steuerschalt-Bauelement angeschlossenen Thermostat-Schalter (40), der durch Schließen die Anordnung auf einen Heizbefehl ansprechbar macht;

d) einen Heizer (48) für den Sicherheitsschalter;

e) einen an die Niederspannungsquelle und den Sicherheitsschalter-Heizer angeschlossenen, normalerweise gesperrten elektronischen Schalter (T₅);

f) eine an die Niederspannungsquelle und den Thermostat-Schalter angeschlossene Triggerschaltung (R₁₁) zum Triggern des elektronischen Schalters;

g) einen lichtempfindlichen Flam men-Meßfühler (42) in der Triggerschaltung für den elektronischen Schalter, der normalerweise verhältnismäßig hochohmig ist, um den elektronischen Schalter derart vorzuspannen, daß er ohne Brennerflamme und bei geschlossenem Ther-

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mostat-Schalter leitet, und der beim Vorhandensein einer Brennerflamme verhältnismäßig niederohmig ist, um den elektronischen Schalter im Sperr zustand vorzuspannen, wenn der Brenner gezündet hat; und

h) einen auf die Trigger schaltung für den elektronischen Schalter während der Erregung des Sicherheitsschalter-Heizers erregbaren Anzeiger (D,) ·
2. Brenner-Steueranordnung,
gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung (22) für eine Niederspannungsquelle mit einem normalerweise geschlossenen Sicherheitsschalter (47);

b) ein an die Niederspannungsquelle angeschlossenes Steuerschalt-Bauelement (D ) 5

c) einen an das Steuerschalt-Bauelement angeschlossenen Thermostat-Schalter (40), der durch Schließen die Anordnung auf einen Heizbefehl ansprechbar macht;

d) einen ersten, normalerweise gesperrten elektronischen Schalter (T ), der an das Steuerschalt-Bauelement und den Thermostat-Schalter zum Erregen des Steuerschalt-Bauelementes angeschlossen ist;

e) eine an die Niederspannungsquelle angeschlossene Triggerschaltung (R ) zum Triggern des ersten elektronischen Schalters, einschließlich eines zweiten, normalerweise gesperrten elektronischen Schalters (T );

f) einen an den zweiten elektronischen Schalter angeschlossenen Heizers (48);

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r 20-

g) eine an die Niederspannungsquelle und den Thermostat-Schalter angeschlossene Triggerschaltung (R ) zum Ansteuern des zweiten elektronischen Schalters;

h) einen lichtempfindlichen Flam men-Meßfühler (42) in der Ansteuerschaltung für den zweiten elektronischen Schalter, der normalerweise verhältnismäßig hochohmig ist, um den zweiten elektronischen Schalter derart vorzuspannen, daß er ohne Brennerflamme und bei geschlossenem Thermostat-Schalter leitet, so daß der Sicherheitsschalter-Heizer erregt wird, und der beim Vorhandensein einer Brennerflamme verhältnismäßig niederohmig ist, um den zweiten elektronischen Schalter im Sperrzustand vorzuspannen, wenn der Brenner gezündet hat, so daß der Heizer ausgeschaltet wird; und

i) einen auf die Triggerschaltung für den zweiten elektronischen Schalter während der Erregung des Sicherheitsschalter-Heizers erregbaren Sichtanzeiger (D ) ·
3. Brenner-Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sichtanzeiger eine Leuchtdiode ist.
4. Brenner-Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite elektronische Schalter ein unsymmetrischer Schalter ist, der abhängig nur von einer Mindest-Durchbruchspannung leitend bleibt.
5. Brenner-Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unsymmetrische Schalter ein unsymmetrisches Silizium-Triggerglied ist.

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6. Brenner-Steueranordnung,
gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung (22) für eine Niederspannungsquelle mit einem normalerweise geschlossenen Sicherheitsschalter (47);

b) ein an die Niederspannungsquelle angeschlossenes Steuerschalt-Bauelem ent (D);

c) einen an das Steuerschalt-Bauelement angeschlossenen Thermostat-Schalter (40), der durch Schließen die Anordnung auf einen Heizbefehl ansprechbar macht;

d) einen unsymmetrischen Schalter (T ), der angeschlossen ist an das Steuerschalt-Bauelement und den Thermostat-Schalter zum Erregen des Steuerschalt-Bauelements abhängig von einer vorbestimmten Durchbruchsspannung;

e) ein Betätigungsglied (48) für den Sicherheitsschalter;

f) eine Betätigungsgliedschaltung (T ) zum Erregen des Betätigungsgliedes nach dem Schließen des Thermostat-Schalters; und

g) einen Flam men-Meßfühler (42) in der Betätigungsgliedschaltung zum Abschalten des Betätigungsgliedes nach der Ausbildung einer Brennerflamme.
7. Brenner-Steueranordnung,
gekennzeichnet durch:

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a) eine Einrichtung (22) für erne Niederspannungsquelle mit einem normalerweise geschlossenen Sicherheitsschalter (47);

b) ein an die Niederspannungsquelle angeschlossenes Steuerschalt-Bauelement (D );

c) einen an das Steuerschalt-Bauelement angeschlossenen Thermostat-Schalter (40), der durch Schließen die Anordnung auf einen Heizbefehl ansprechbar macht;

d) einen Durchlaß-Durchbruchschalter (T ), der angeschlossen ist an das Steuerschalt-Bauelement und den Thermostat-Schalter zum Erregen des Steuerschalt-Bauelements abhängig nur von einer vorbestimmten Mindest-Durchbruchspannung;

e) eine an die Niederspannungsquelle angeschlossene Triggerschaltung (R ) zum Triggern des Durchbruchschalters, einschließlich eines zwei-

ten, normalerweise gesperrten elektronischen Schalters (T );

f) einen an den zweiten elektronischen Schalter angeschlossenen Heizer (48) für den Sicherheitsschalter;

g) eine an die Niederspannungsquelle und den Thermostat-Schalter angeschlossene Triggerschaltung (R₁₁) zum Triggern des zweiten elektronischen Schalters; und

h) einen lichtempfindlichen Flammen-Meßfühler (42) in der Triggerschaltung für den zweiten elektronischen Schalter, der normalerweise verhältnismäßig hochohmig ist, um den zweiten elektronischen Schalter derart vorzuspannen, daß er ohne Brennerflamme und bei geschlossenem Thermostat-Schalter leitet, und der beim Vorhandensein

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einer Brennerflamme verhältnismäßig niederohmig ist, um den zweiten elektronischen Schalter im Sperrzustand vorzuspannen, wenn der Brenner gezündet hat.
8. Brenner-Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruchschalter ein unsymmetrisches Silizium-Triggerglied ist.
9. Brenner-Steueranordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Anzeiger, der abhängig von der Triggerschaltung für den zweiten elektronischen Schalter während der Erregung des Sicherheitsschalter-Heizers erregbar· ist.
10. Brenner-Steueranordnung,
gekennzeichnet durch

a) eine Netzspannungsquelle (20, 21) mit einer selektiv erregbaren Brennereinrichtung (24, 28)5

b) einen an die Brennereinrichtung angeschlossenen ersten elektronischen Schalter (T ) mit einem Tor (G) zum Triggern des Schalters;

c) ein an das Tor angeschlossenes lichtempfindliches Bauelement (T ), um das Tor leitend zu lassen;

d) eine Einrichtung (22) für eine Niederspannungsquelle;

e) ein Leucht-Bäuelement (D ) zum Übertragen von licht an das lichtempfindliche Bauelement;

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f) einen Thermostaten (40), der angeschlossen ist an die Nieder-Spannungsquelle und das Leucht-Bauelement, um die Anordnung ansprechbar auf einen Heizbefehl zu machen;

g) eine Durchlaß-Durchbruchschaltung (T ), die angeschlossen ist an das Leucht-Bauelement und den Thermostaten, um das Leucht-Bauelement abhängig von einer vorbestimmten Durchbruchspannung zu erregen;

h) einen dritten, an die Niederspannungsquelle angeschlossenen, normalerweise gesperrten elektronischen Schalter (T ), um die Durchlaß-Durchbruchschaltung leitend zu lassen;

i) eine an die Niederspannungsquelle und den Thermostaten angeschlossene Triggerschaltung (R ) zum Triggern des dritten elektronischen Schalters; und

j) eine an die Trigger schaltung für den dritten elektronischen Schalter angeschlossene lichtempfindliche Flammenfühler zelle (42), die normalerweise verhältnismäßig hochohmig ist, um den dritten Schalter ohne Brennerflamme und bei geschlossenem Thermostaten zu triggern, und die bei Vorhandensein einer Brennerflamme verhältnismäßig niederohmig ist, um den dritten Schalter gesperrt zu lassen, wenn der Brenner gezündet hat.
11. Brenner-Steueranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaß-Durchbruchschaltung ein unsymmetrisches Silizium-Triggerglied ist.

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12. Brenner-Steueranordnung,
gekennzeichnet durch

a) eine Netzspannungsquelle (20, 21) mit einer selektiv erregbaren Brennereinrichtung (24, 28);

b) einen an die Brennereinrichtung angeschlossenen ersten elektronischen Schalter (T ) mit einem Tor (G) zum Triggern des Schalters;

c) ein an das Tor angeschlossenes lichtempfindliches Bauelement (T ), um das Tor leitend zu lassen;

d) eine Einrichtung (22) für eine Niederspannungsquelle mit einem normalerweise gesperrten Sicherheitsschalter (47);

e) ein Leucht-Bauelement (D ) zum Übertragen von Licht an das lichtempfindliche Bauelement;

f) einen Thermostaten (40), der angeschlossen ist an die Niederspannungsquelle und das Leucht-Bauelement, um die Anordnung ansprechbar auf einen Heizbefehl zu machen;

g) einen zweiten elektronischen Schalter (T.), der angeschlossen ist an das Leucht-Bauelement und den Thermostaten, um das Leucht-Bauelement zu erregen, einschließlich eines Tores (R_1n) zum Triggern des zweiten elektronischen Schalters;

h) einen an die Niederspannungsquelle angeschlossenen dritten, normalerweise gesperrten elektroni
genannte Tor leitend zu lassen:

malerweise gesperrten elektronischen Schalter (T ), um das zuletzt

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i) einen an den dritten elektronischen Schalter angeschlossenen Heizer ( 48 ) für den Sicherheitsschalter;

j) ein an die Niederspannungsquelle und den Thermostaten angeschlossenes Tor (R₁₁) zum Triggern des dritten elektronischen Schalters;

k) eine an das .Tor für den dritten elektronischen Schalter angeschlossene, lichtempfindliche Flamm enfühler zelle (42), die normalerweise verhältnismäßig hochohmig ist, um den dritten Schalter ohne Brennerflamme und bei geschlossenem Thermostaten zu triggern, und die bei Vorhandensein einer Brennerflamme verhältnismäßig niederohmig ist, um den dritten Schalter gesperrt zu lassen, wenn der Brenner gezündet ist; und

l) einen Sichtanzeiger (D ), der abhängig von der Torschaltung für den zweiten elektronischen Schalter während des Leitens des dritten Schalters erregbar ist.
13. Brenner-Steueranordnung,
gekennzeichnet durch

a) eine Netzspannungsquelle (20, 21);

b) eine selektiv erregbare Brenner einrichtung (24, 28) in der Netzspannungsquelle ;

c) einen an die Brennereinrichtung angeschlossenen ersten elektronischen Schalter (T )|

d) eine Trigger schaltung (G) zum Triggern des Schalters, einschließlich eines gesteuerten Schalt-Bauelements (T_);

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e) eine Einrichtung (22) für eine Niederspannungsquelle mit einem normalerweise geschlossenen Sicherheitsschalter (47);

f) ein Steuerschalt-Bauelement (D ), das an die Niederspannungsquelle zum Steuern des gesteuerten Schalt-Bauelementes angeschlossen ist;

g) einen an das Steuerschalt-Bauelement angeschlossenen Thermostaten (40), um die Anordnung ansprechbar auf einen Heizbefehl zu machen;

h) eine Durchlaß-Durchbruchschaltung (T ), die angeschlossen ist an das Steuerschalt-Bauelement und den Thermostaten, um das Steuerschalt-Bauelement zu erregen;

i) eine an die Niederspannungsquelle angeschlossene Triggerschaltung

(R₀) zum Triggern der Durchbruchschaltung, einschließlich eines drito

ten elektronischen Schalters (T );

j) einen an den dritten elektronischen Schalter angeschlossenen Heizer (48) für den Sicherheitsschalter;

k) eine an die Niederspannungsquelle und den Thermostaten angeschlossene Torschaltung (R₁₁) zum Triggern des dritten elektronischen Schalters;

l) einen lichtempfindlichen Flammen-Meßfühler in der Torschaltung für den dritten elektronischen Schalter, der normalerweise verhältnismäßig hochohmig ist, um den dritten Schalter und den Heizer ohne Brennerflamme und bei geschlossenem Thermostaten zu triggern, und der bei Vorhandensein einer Brennerflamme verhältnismäßig niederohmig

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ist, um den dritten Schalter und den Heizer gesperrt zu lassen, wenn der Brenner gezündet hat; und

m) eine während der Erregung des dritten Schalters erregbare Leuchtdiode (D.).
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