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Selbsttätige, elektrische Regeleinrichtung für Heizkessel von Wasser-Umlaufheizungsanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige, elektrische Regeleinrichtung für
einen mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff periodisch betriebenen Heizkessel
einer Wasser-Umlaufheizungsanlage mit einem elektrisch betätigten Brennstoffventil
und einer elektrischen Zündeinrichtung, die in einem relaisbetätigten Erregerstromkreis
parallel geschaltet sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine solche Regeleinrichtung derart
auszubilden, daß sie im eingeschalteten Zustand das periodische Arbeiten des Heizkessels
in Abhängigkeit von vorbestimmten Temperaturwerten des umlaufenden Wassers sicher
steuert.
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Ausgehend von einer Regeleinrichtung der oben bezeichneten Art schlägt
die Erfindung vor, daß ein Relais zum Schließen und Öffnen des Erregerstromkreises
eines Solenoidbrennstoffventils sowie des Zündstromkreises in einem Steuerstromkreis
von einem von der Vorlauftemperatur abhängigen Hilfsrelais über einen Stromunterbrecher
sowie von einem von der Rücklauftemperatur abhängigen Schalter derart gesteuert
wird, daß die Brennstoffzufuhr unterbunden und der Zündstromkreis unterbrochen wird,
wenn das Rücklaufwasser der Heizungsanlage eine festgelegte Höchsttemperatur aufweist,
und umgekehrt, während ein von der Feuerraumtemperatur abhängiger Verzögerungsschalter
den geöffneten Stromunterbrecher des Hilfsrelais solange überbrückt und die Brennstoffzufuhr
zum Kessel aufrechterhält, bis der von der Rücklauftemperatur abhängige Schalter
auf die obere Temperaturgrenze des Rücklaufwassers anspricht.
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Dadurch ist eine genaue und sichere Steuerung der Wassertemperatur
der Umlaufheizungsanlage möglich. Wenn der Brennstoff nach dem Schließen des Startdruckknopfschalters
in einer vorbestimmten Zeit, beispielsweise innerhalb von 45 Sekunden, nicht gezündet
wird, schaltet sich die gesamte Anlage selbsttätig aus. Wird jedoch der Brennstoff
innerhalb der vorbestimmten Zeit gezündet, so werden der von der Feuerraumtemperatur
abhängige Verzögerungsschalter sowie von der Umlaufwassertemperatur abhängige Schalter
geschlossen und dadurch ein Erregerstromkreis aufrechterhalten, der ein periodisches
Arbeiten des Heizkessels ermöglicht.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Wasser-Umlaufheizungsanlage mit einer Umlaufpumpe,
einem Gebläse, einer Brennstoffpumpe und weiterem Zubehör; Fig. 2 ist ein Schaltschema
der elektrischen Erregerstromkreise für die selbsttätige Steuerung der Anlage.
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Der Heizkessel 23 beliebiger Bauart ist für Befeuerung mit öl oder
Gas eingerichtet. In dem Ausführungsbeispiel besitzt er einen Wassermantel 24, der
den Feuerraum 25 umgibt, der ein Rauchgasabzugsrohr 26 aufweist. Der Brennstoff
wird in den Feuerraum 25 unter Druck mittels einer Brennstoffpumpe 27 gefördert,
die in einer Brennstoffzufuhrleitung 28 zur üblichen Zerstäubungsdüse 29 liegt.
Die Brennstoffpumpe arbeitet während des Betriebs ununterbrochen, doch wird die
tatsächliche Zufuhr vonBrennstoff zu demFeuerraum durch ein solenoidgesteuertes
Ventil 30 überwacht, das zwischen der Pumpe 27 und der Düse 29 in die Brennstoffleitung
28 eingeschaltet ist. Um die Pumpe bei -geschlossenem Ventil 30 von übermäßigem
Rückdruck zu entlasten, ist eine Umgehungsleitung 31 vorgesehen, die mit
einem druckbelasteten Rückschlagventil32 ausgerüstet ist und Auslaß und Einlaß der
Pumpe 27 überbrückt. Die elektrischen Zündteile 33 bewirken in der im folgenden
beschriebenen Weise die Zündung des von der Düse 29 eingeführten Brennstoffs. Die
erforderliche Verbrennungsluft wird von einem Gebläse 34 geliefert. Die Brennstoffpumpe
27 und das Gebläse 34 werden durch den gleichen Elektromotor
35
betrieben, so daß die Zufuhr bestimmter anteilsmäßiger Mengen von Brennstoff und
Luft gewährleistet ist.
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Solange der Kessel unter der Überwachung der elektrischen Regelkreise
steht, wird ein Zwangsumlauf des Heizwassers durch den Kessel durch eine in der
Rücklaufleitung 21, 22 der Heizungsanlage eingeschaltete Umlaufpumpe 36 aufrechterhalten.
Die Rücklaufleitung ist an den Kessel unten angeschlossen, während das erhitzte
Wasser aus dem Kessel oben in die Vorlaufleitung 37 eintritt.
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Um den Zwangsumlauf des Heizwassers während des Betriebes sicherzustellen,
ist neben dem Motor 35 für den Betrieb der Brennstoffpumpe 27 und des Gebläses 34
ein Motor 38 für den Betrieb der Umlaufpumpe 36 in einem gemeinsamen Stromkreis
parallel geschaltet. Das Brennstoffventil 30 wird ebenfalls mit den elektrischen
Vorrichtungen für das Inbetriebsetzen der Zündeinrichtung 33 parallel geschaltet,
so daß die Funkenbildung oder die sonstige elektrische Zündung und die Brennstoffzufuhr
gleichzeitig durch öffnen und Schließen eines gemeinsamen Stromkreises geregelt
werden. Dieser Stromkreis wird durch einen Thermostaten 39 in der Rücklaufleitung
22 überwacht, der so eingestellt ist, daß er die Brennstoffzufuhr zu dem Kessel
sperrt, wenn das Rücklaufwasser eine vorbestimmte Höchsttemperatur, beispielsweise
76° C, aufweist. Doch können in dieser Betriebslage die Umwälzpumpe 36 und das Verbrennungsluftgehäuse
34 weiterlaufen. Fällt die Temperatur des Rücklaufwassers unter eine vorbestimmte
Niedrigsttemperatur, beispielsweise unter 50° C, so bewirkt der Thermostat 39 in
der Rücklaufleitung die Wiedererregung des Brennstoffventils 30 und der Zündeinrichtung
33, so daß der Kessel wieder eingeschaltet wird und dementsprechend die Temperatur
des Wassers im Kessel steigt.
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Fig. 2 ist ein Schaltschema der selbsttätigen elektrischen Regeleinrichtung
nach der Erfindung.
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Der Hauptstromschalter 40 überwacht den Erregerstromkreis des Umwälzpumpenmotors
38 und des Motors 35 vom Verbrennungsluftgebläse 34 und der Brennstoffpumpe 27.
Diese Stromkreise führen von der Stromzuleitung 41 durch den Hauptschalter 40 und
eine Leitung 42 zu einer Abzweigstelle 43, von hier über die Leitung 44, durch den
Brennstoffpumpenmotor 35 und die Leitung 45 zu der Stromableitung 46. Eine andere
Abzweigung führt von der Zweigstelle 43 über die Leitung 47, Umwälzpumpenmotor 38
und Leitung 48 zu der Stromableitung 46.
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Durch Schließen des Schalters 40 wird zusätzlich zur Erregung des
Gebläsemotors 35 und des Pumpenmotors 38 ein Signalstromkreis für ein elektrisches
Horn 49 erregt. Dieser Stromkreis führt von dem Schalter 40 über Leitung 42, eine
Sammelschiene 50, Zweigleitung 51, den geschlossenen Kontakt 52 des stromlosen Hilfsrelais
53, Leitung 54, den geschlossenen Kontakt 55 eines Steuerrelais 56 und von dort
über Leitung 57, Horn 49 und Leitung 58 zu der Stromableitung 46. Dieser Signalstromkreis
wird sofort unterbrochen, wenn ein Startschalter 59 geschlossen wird, da der durch
diesen Schalter geschlossene Stromkreis die Wicklung 60 des Hilfsrelais 53 erregt,
wodurch der Kontakt 52 geöffnet wird. Dieser Relaiserregerkreis führt von der Sammelschiene
50 über die Leitung 61, den geschlossenen Schalter 59, Leitung 62, Wicklung 60 des
Relais 53 und Leitung 63 zu der Stromableitung 46. Die Wicklung 60 des Relais 53
ist so ausgelegt, daß das Relais noch 45 Sekunden lang erregt bleibt, nachdem der
Erregerstromkreis durch Freigeben des Startschalters 59 unterbrochen ist. Solange
das Relais 53 erregt ist, schließt sein Kontakt 52 die Kontakte 64 und 65 und damit
einen Erregerkreis durch die Wicklung des Relais 56. Dieser Stromkreis führt von
Leitungsschiene 50 über Leitung 66, den für gewöhnlich geschlossenen Thermostatschalter
67, Leitungen 68 und 69, die Kontakte 64 und 65 des Relais 53, Leitungen 70 und
71, den Schalter 72 für die untere Temperatur des Thermostaten, Wicklung 73 des
Relais 56 und Leitung 74 zu der Stromableitung 46. Durch Erregen des Relais 56 wird
dessen Kontakt 55 in eine Stellung geführt, in welcher der Stromkreis des Brennstoffsolenoidventils
30 geschlossen ist, und gleichzeitig wird ein Stromkreis durch die Primärwicklung
75 eines Transformators geschlossen, der einen hochgespannten Strom für die Zündkerzen
33 liefert. Der Stromkreis des Solenoidventils 30 führt von der Stromzuleitung 41
über den Hauptschalter 40, Sammelschiene 50, Abzweigleitung 66, Temperaturbegrenzungsschalter
67, Leitungen 68 und 69, Kontakte 64 und 65 des Hilfsrelais 53, Leitungen
70
und 76 zu dem geschlossenen Kontakt 55 des erregten Relais 56, Leitung
77, Wicklung 78 des Solenoidbrennstoffventils 30 und Leitung 79 zu der Stromableitung
46. Die Primärwicklung 75 des Transformators der Zündeinrichtung liegt in einem
abgezweigten Stromkreis, der von der Leitung 77 über die Leitung 80, die Transformatorwicklung
75 und die Leitung 81 zur Stromableitung 46 führt.
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Umwälzpumpe 36, Verbrennungsluftgebläse 34, Brennstoffpumpe 27 und
Brennstoffzündeinrichtung 33 des Stromkreises bleiben für einen Zeitraum von etwa
45 Sekunden in Tätigkeit, da das Hilfsrelais 53 über diesen Zeitraum in seiner erregten
Schließstellung verharrt. Wenn die Kesselfeuerung einsetzt, schließt sich ein temperaturempfindlicher
Verzögerungsschalter 82, der auf die Feuerraumtemperatur anspricht, in der Regel
innerhalb von 45 Sekunden, und schließt damit einen Stromkreis, der das Relais 56
erregt hält, nachdem das Hilfsrelais 53 stromlos geworden und in die in Fig. 2 gezeigte
Stellung zurückgekehrt ist. Der Stromkreis des Verzögerungsschalters verbindet die
Leitungen 68, 71 und 76, infolgedessen bleibt die Kesselfeuerung so lange in Betrieb,
bis der Schalter 72 des Rücklaufthermostaten 39 durch Ansprechen auf die eingestellte
obere Temperaturgrenze anspricht. Der Kessel liefert weiterhin durch die Vorlaufleitung
37 Heizwasser einer Temperatur, die unter der Temperatureinstellung des Vorlaufthermostaten
83 liegt; dieser Thermostat ist so eingestellt, daß er seinen Stromkreis bei 93°
C schließt. Wenn jedoch die Temperatur des Rücklaufwassers an der oberen Grenze
von beispielsweise 76° C oder darüber liegt, so öffnet sich der Schalter 72 des
Rücklaufthermostaten 39, wodurch das Relais 56 stromlos wird und damit auch das
Solenoid des Brennstoffventils 30, das sich schließt. Es arbeiten jedoch die Umwälzpumpe
36, das Verbrennungsluftgebläse 34 und die Brennstoffpumpe 27 weiter. Der auf die
Feuerraumtemperatur ansprechende Verzögerungsschalter 82 bleibt für gewöhnlich nach
dem Öffnen des Schalters 72 des Rücklaufthermostaten 39 noch eine beträchtliche
Zeit geschlossen. Infolgedessen wird das Hilfsrelais 53 erregt und durch seinen
Stromkreis die Erregung des
Signalhorns 49 verhindert. Dieser Stromkreis
führt von dem geschlossenen Schalter 67 des Vorlaufthermostaten 83, Leitung 68,
Verzögerungsschalter 82, Leitung 71 und 84, geschlossenem Kontakt 85 des Relais
56, Leitungen 86 und 62 durch die Wicklung 60 des Hilfsrelais 53 und sodann über
Leitung 63 zu der Stromableitung 46. Fällt die Temperatur des Rücklaufwassers unter
50° C, während der auf die Feuerraumtemperatur ansprechende Verzögerungsschalter
82 geschlossen bleibt, so schließt sich der Schalter 72 des Rücklaufthermostaten
39 und die Kesselfeuerung wird wieder aufgenommen.
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Der Temperaturbegrenzungsschalter 67 des Vorlaufthermostaten 83 öffnet
sich unter Abschalten der Kesselfeuerung, wenn die Temperatur des Vorlaufwassers
unzulässig hoch wird, beispielsweise 93° C beträgt. Wenn sich der Schalter 67 öffnet,
wird das Signalhorn 49 erregt. Die Kesselfeuerung kann jetzt nicht mehr selbsttätig
eingeschaltet werden. In solchen Fällen kann die Feuerung nur dadurch wieder in
Gang gesetzt werden, daß der Startschalter 59 von Hand geschlossen wird.