DE2301283A1 - SAFETY CONTROL CIRCUIT FOR A FUEL COMBUSTION DEVICE - Google Patents
SAFETY CONTROL CIRCUIT FOR A FUEL COMBUSTION DEVICEInfo
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Description
DR. MÜLLER-BORE DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL DR. MÜLLER-BORE DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL
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Milwaukee, Wisconsin, USAEOEHRING COMPANY
Milwaukee, Wisconsin, USA
Sicherheits-Steuerschaltung für eine Brennstoffverbrennungseinrichtung Safety control circuit for a fuel combustion device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheits-Steuerschaltung für eine BrennstoffVerbrennungseinrichtung und betrifft insbesondere eine Halbleiter-fflammenüberwachungs-Steuerschaltung, die in der Lage ist, die Betriebsweise der Brennstoffverbrennungseinrichtung konstant zu überwachen und die Brennstoff Verbrennungseinrichtung bei dem Auftreten einer falschen Zündung, eines fflammenausfalls oder eines falschen bzw. unzulänglichen Brennens unabhängig von der Ursache abzuschalten.The invention relates to and relates to a safety control circuit for a fuel combustion device in particular a semiconductor flame monitoring control circuit, which is able to constantly monitor the operation of the fuel combustion device and the fuel Incinerator in the event of a wrong Ignition, a flame failure or an incorrect or inadequate Shut off burning regardless of the cause.
Während die erfindungsgemäße Steuerschaltung in allgemeiner Weise bei Brennstoffverbrennungssystemen anwendbar ist, wird sie aus Gründen der Darstellung in Verbindung mit tragbaren Eaumheizern bekannter lypen beschrieben, die häufig, beispielsweise von Unternehmern für Heiz- und Irocknungszwecke benutzt werden.While the control circuit of the present invention is generally applicable to fuel combustion systems they are described for the sake of illustration in connection with portable Eaumheizern of known types, which are often, for example Used by entrepreneurs for heating and drying purposes will.
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Die Beschaffenheit eines tragbaren Brennstoffverbrennungs-Raumheizers stellt keine Begrenzung der Erfindung dar. Im allgemeinen umfaßt ein solcher Baumheizer typischerweise ein äußeres Gehäuse, das eine Verbrennungskammer umgibt. Ss sind Einrichtungen vorgesehen zum Einführen von Luft in die Verbrennungskammer. Ein Brenner ist an einem Ende der Verbrennungskammer angeordnet. Der Brenner weist normalerweise eine Brennstoffdüse auf, die häufig Leitungseinrichtungen bzw. iiihrungseinrichtungen umfaßt, die Luftstrahlen vorsehen, um den durch die Düse gelieferten Brennstoff zu ziehen, zu mischen und zu zerstäuben. Die Düse entlädt zusammen mit den Leitungseinrichtungen ein brennbares Brennstoff-Luft-Gemisch in die Verbrennungskammer. Es sind Mittel vorgesehen zum Zünden des Gemische und nach der anfänglichen Zündung erfolgt ein kontinuierliches Verbrennen. Sypischerweise treten während der kontinuierlichen Verbrennung Konvektionswärme-Ströme von dem Ende des Heiz er S1 das von dem Brenner abgelegen ist, aus und strahlt zusatzliche Hitze von der Oberfläche des Heizergehäuses.The nature of a portable fuel combustion space heater is not a limitation of the invention. In general, such a tree heater typically includes an outer housing surrounding a combustion chamber. Means are provided for introducing air into the combustion chamber. A burner is located at one end of the combustion chamber. The burner typically has a fuel nozzle which often includes ducts that provide jets of air to draw, mix and atomize the fuel delivered through the nozzle. The nozzle, together with the piping, discharges a combustible fuel-air mixture into the combustion chamber. Means are provided for igniting the mixture and after the initial ignition there is continuous combustion. Typically, during continuous combustion, convective heat currents emerge from the end of the heater S 1 remote from the burner and radiate additional heat from the surface of the heater housing.
iEragbare fiaumheizer des allgemeinen beschriebenen Typs werden häufig mit einem Zündtransformator und einem Motor vorgesehen. Der Motor treibt normalerweise einen !Propeller an, der Luft zu der Verbrennungskammer und den Leitungseinrichtungen liefert, und betätigt eine Brennstoffpumpe.iPortable film heaters of the general type described can be used often provided with an ignition transformer and a motor. The engine usually drives a propeller, of the air to the combustion chamber and ducts supplies and operates a fuel pump.
Wenn der tragbare Raumheizer in richtiger Weise arbeitet, erfolgt das Brennstoffverbrennen in der Nähe des Endes der Verbrennungskammer, an dem der Brenner angeordnet ist. In dem Sail einer unrichtigen bzw.unzulänglichen Luftströmung bewegt sich jedoch die Flamme zu dem entgegengesetzten Ende der Verbrennungskammer und die Verbrennung wirdinstetig und unangemessen für ein richtiges Heizen. Unter solchen Bedingungen ist es erwünscht, den Heizer abzuschalten. Eine unangemessene Luftzuführung kann aus einer Fehlfunktion des Propellars oder einer Verstopfung der Durchgänge für die Luft in die Verbrennungskammer resultieren·When the portable space heater is working properly, the fuel burning will occur near the end of the Combustion chamber on which the burner is arranged. In the Sail an incorrect or inadequate air flow however, the flame moves to the opposite end of the combustion chamber and the combustion becomes steady and inadequate for proper heating. Under such conditions it is desirable to turn off the heater. An inappropriate one Air supply can result from a malfunction of the propellar or blockage of the passages for air to the combustion chamber
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Unangemessene und möglicherweise gefährliche Bedingungen können ebenfalls durch eine Temperatur der Brennerflamme angezeigt werden, die niedriger liegt als die normale Temperatur und unzulängliche Verbrennungsbedingungen repräsentiert.Inappropriate and potentially dangerous conditions can also be indicated by a burner flame temperature lower than normal Temperature and inadequate combustion conditions represents.
Es ist ebenfalls erwünscht, den tragbaren Baumheizer abzuschalten, wenn ein Flammen-Versagen bzw. Flammenausfall vorliegt. Dies kann aufgrund einer falschen Zündung, einer Verstopfung der Brennerdüse oder eines Ausfalls oder eines Aufbrauchs des Brennstoffvorrates auftreten.It is also desirable to turn off the portable tree heater if there is a flame failure or flame failure. This can be due to incorrect ignition, clogging the burner nozzle or a failure or exhaustion of the fuel supply occur.
In jedem fall kann, die Fehlfunktion ein ungenügendes oder unvollständiges Verbrennen oder ein Kiehtverbrennen des austretenden Brennstoffs hervorrufen, wodurch in gefährlicher Weise das Vorhandensein einer hochentzündbaren FlüseigMt oder giftiger Bauchschwaden erzeugt werden kann. Ss ist eine Anzahl von Sicherheits-Steuerschaltungen für Brennstoff Verbrennungseinrichtungen vorgeschlagen worden, die die vielen und oftmals verhängnisvollen Ergebnisse einer unrichtigen Verbrennung oder eines Ausfalls der Flamme in einer Einrichtung wie einem tragbaren Raumheizer vermeiden. Es sind beispielsweise Schaltungen mit einem thermisch empfindlichen Schalter, einer Heizspule zur Erregung des Schalters und einer Oadmiumsulfidzelle zum überwachen der Flammen der Brennstoffverbrennungseinrichtung vorgeschlagen worden. Die Heizspule und die Zelle sind dabei parallelgeschaltet und die Zelle ist im Hebenschluß über die Heizspule geschaltet. Dem lag die Theorie zugrunde, daß solange, wie die Cadmiumsulfidzelle eine richtige Flamme wahrnimmt, ein Strom durch die Heizspule fließt, der nicht genügt, den thermisch empfindlichen Schalter zu schalten bzw. zu trennen. Bei einer solchen Schaltung reagiert jedoch die Oadmiumsulfidzelle öfters auf Flammen-Flimmern bzw. Flsmmen-Flackern, wodurch das Trennen des Schalters hervorgerufen wird, wenn ein Abschalten der Brennstoffverbrennungseinrichtung tatsächlich erforderlich ist.In any case, the malfunction may be insufficient or Incomplete burns or a burn in the knees of the escaping Fuel, which dangerously denies the presence of an extremely flammable liquid or poisonous abdominal rash can be produced. Ss is a number of safety control circuits for fuel Combustion devices have been proposed which can produce the many and often disastrous results of a Avoid improper combustion or flame failure in a facility such as a portable space heater. There are, for example, circuits with a thermally sensitive switch, a heating coil for exciting the switch and an oadmium sulfide cell for monitoring the flames of the fuel combustor have been proposed. The heating coil and the cell are connected in parallel and the cell is connected via the heating coil in the lifted circuit. This was based on the theory that as long as the cadmium sulfide cell perceives a real flame, a Current flows through the heating coil, which is not enough to switch or disconnect the thermally sensitive switch. With such a circuit, however, the oadmium sulfide cell often reacts to flame flickering or Flsmmen-Flicker, whereby disconnection of the switch is caused when a Shutting down the fuel combustion device is actually required.
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Bei einer anderen bekannten Schaltung werden wiederum ein thermisch empfindlicher Schalter und eine Heizspule zusammen mit einer Gadmiumsulfidzelle benutzt. Bei dieser Ausführungsform ist ein Relais mit normalerweise geschlossenen Kontaktpunkten in Reihe mit der Heizspule vorgesehen. Wenn die Oadmiumsulfidzelle eine richtige Flamme fühlt, reagiert der Anker des Relais, so daß die normalerweise geschlossenen Kontaktpunkte geöffnet werden und genügend Leistung von der Heizspule weggenommen wird, um ein Trennen des Schalters zu verhindern. Eine solche Schaltung hat sich jedoch als sehr aufwendig in der Herstellung erwiesen, da sie ein Relais (ein relativ großes Bauteil) erfordert, und weist die Möglichkeit eines mechanischen Versagens des Relais auf.In another known circuit, a thermally sensitive switch and a heating coil are again combined used with a gadmium sulfide cell. In this embodiment is a relay with normally closed Contact points provided in series with the heating coil. When the oadmium sulfide cell feels a real flame, reacts the armature of the relay so that the normally closed contact points are opened and sufficient Power is taken away from the heating coil to disconnect to prevent the switch. However, such a circuit has proven to be very complex to manufacture, as it requires a relay (a relatively large component) and has the potential for mechanical failure of the Relay on.
Die erfindungsgemäße Sicherheits-Steuerschaltung ist eine Halbleiter-Schaltung, die in der Abmessung im Vergleich zu den bekannten Schaltungen sehr klein ist, so daß sie in sehr einfacher Weise anwendbar und mit geringen Kosten herstellbar ist. Die Schaltung spricht sowohl auf ein unrichtiges Brennen als auch auf ein Verlorengehen der Flamme bzw. einen Flammenausfall unabhängig von der Ursache an und weist in jedem Fall einen besseren Wirkungsgrad auf. Nichtsdestoweniger ist die Schaltung in einer bevorzugten Ausführungsform so ausgelegt, daß sie auf ein gewöhnliches I1Iammen-Flackern nicht anspricht, so daß ein unnötiges und manchmal im hohen Maße schädliches Abschalten der BrennstoffVerbrennungseinrichtung nicht erfolgt. Die Schaltung enthält keine Relais oder ähnliche Einrichtungen der bekannten Schaltung, die oftmals mechanischThe safety control circuit according to the invention is a semiconductor circuit which is very small in size compared to the known circuits, so that it can be used in a very simple manner and at low cost. The circuit responds to both incorrect burning and loss of the flame or flame failure, regardless of the cause, and is always more efficient. Nevertheless, the circuit is in a preferred embodiment designed so that it does not respond to an ordinary I 1 Iammen flicker, so that an unnecessary and sometimes harmful to a high degree shutdown of the fuel combustion device will not occur. The circuit does not contain any relays or similar devices of the known circuit, which are often mechanical
ausgefallen sind. Schließlich ist die Schaltung äußerst einfach, enthält eine geringe Anzahl von Elementen und kennzeichnet sich durch ein schnellen Ansprachen auf den Fall eines unrichtigen Brennens oder eines Uichtvorhandenseins einer Flamme, wodurch die Schalt^1!'- oxiran hohen Sicherheitsfaktor erhält.have failed. Finally, the circuit is extremely simple, contains a small number of elements and is characterized by a rapid speeches to the case of an incorrect burning or Uichtvorhandenseins a flame, whereby the shift ^ 1 '- receives oxirane high safety factor.
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Erfindungsgemäß umfaßt eine Halbleiter-Plammenüberwachungs-Steuerschaltung einen ersten und einen zweiten Leiter zur Verbindung mit einer Leistungsquelle. Die elektrische Leistungseinrichtung der BrennstoffVerbrennungseinrichtung ist zwischen den ersten und zweiten Leiter parallelgeschaltet. Eine solche elektrische Leistungseinrichtung kann beispielsweise einen Motor und einen Zündtransformator umfassen.According to the invention comprises a semiconductor plasma monitor control circuit first and second conductors for connection to a power source. The electric power device of the fuel combustion device is between the first and second conductors connected in parallel. Such an electrical power device can, for example, be a Include engine and an ignition transformer.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein thermisch empfindlicher Schalter mit seinen Kontakten in den ersten Leiter eingesetzt und zwischen den ersten und zweiten Leiter ist ein zusätzlicher Leiter geschaltet, der in Reihe eine Heizspule zur Betätigung des Schalters, einen ersten Widerstand und einen gesteuerten Silizium-Gleichrichter aufweist. Ein weiterer Leiter ist vorgesehen, der einen zweitenIn a preferred embodiment of the invention, a thermally sensitive switch is with its contacts in the first conductor inserted and an additional conductor connected in series between the first and second conductor a heating coil for actuating the switch, a first resistor and a silicon controlled rectifier. Another conductor is provided, the second
und
Widerstand/eine Gadmiumsulfidzelle aufweist.and
Has resistance / a gadmium sulfide cell.
Dieser letzte Leiter ist an einem Ende mit dem die Heizspule, den ersten Widerstand und den gesteuerten Silizium-Gleichrichter enthaltenden Leiter an einer Stelle zwischen der Heizspie und dem ersten Widerstand verbunden. Das andere Ende des den zweiten Widerstand und die öadmiumsulfidzelle enthaltenden Leiters ist mit dem zweiten Leiter verbunden. Schließlich ist die Steuerelektrode des gesteuerten Silicium-Gleichrichters durch einen Leiter mit dem den zweiten Widerstand und die Öadmiumsulfidzelle enthaltenden Leiter an einer Stelle zwischen den zwei zuletzt erwähnten Elementen verbunden. Der Leiter zu der Steuerelektrode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters enthält eine Kippeinrichtung.This last conductor is at one end with which the heating coil, the first resistor and the controlled silicon rectifier containing conductor connected at a point between the heating coil and the first resistor. The other The end of the conductor containing the second resistor and the admium sulfide cell is connected to the second conductor. Finally, there is the control electrode of the controlled silicon rectifier through a conductor to the conductor containing the second resistor and the oadmium sulfide cell on one Place connected between the two last-mentioned elements. The conductor to the control electrode of the controlled silicon rectifier contains a tilting device.
Die Schaltung ist so ausgelegt, daß, wenn die Öadmiumsulfidzelle eine richtige Flamme fühlt, keine genügende Spannung zur. Zündung der Kippeinrichtung vorhanden ist und die Steuerelektrode des gesteuerten SiIiζium-Gleichrichters nicht erregt wird. Infolgedessen ist der gesteuerte Silizium-Gleichrichter unter solchen Bedingungen nicht leitend gemacht und die Heizspule führt dann einen Strom, der nicht genügt, den thermischThe circuit is designed so that when the oadmium sulfide cell a real flame feels insufficient tension for it. Ignition of the tilting device is present and the control electrode of the controlled silicon rectifier not energized will. As a result, the controlled silicon rectifier and the heating coil are rendered non-conductive under such conditions then leads a current that is not sufficient, the thermal one
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empfindlichen Schalter zu trennen. Bei dem Auftreten eines Flammenversagens bzw. Flammenausfalls oder einer unrichtigen Verbrennung steigt der Viderstandswert der Cadmiumsul-"fidzelle in Abhängigkeit davon, um die Zündspannung für die Kippeinrichtung zu rerzeugen. Wenn dies auftritt, wird die Steuerelektrode des gesteuerten Silizium-Gleiäirienters erregt und der gesteuerte Gleichrichter leitend gemacht, so daß ein Stromfluß durch die Heizspule möglich ist, der genügt, daß diese den thermisch empfindlichen Schalter trennt. Die Kippeinrichtung gewährleistet, daß die Schaltung auf ein normales 1*1 ammen-Flimmern ta*. Flammen-Flackern nicht anspricht.to disconnect sensitive switch. In the event of a flame failure or flame failure or improper combustion, the resistance value of the cadmium sulfide cell increases as a function of this, in order to generate the ignition voltage for the flip-flop. When this occurs, the Control electrode of the controlled silicon sliding bar excited and the controlled rectifier made conductive, so that a current flow through the heating coil is possible, which is sufficient that this separates the thermally sensitive switch. The toggle ensures that the circuit is on normal 1 * 1 nurse fibrillation ta *. Flame flickering does not respond.
Erfindungsgemäß ist also eine Halbleiter-Flammenüberwachungs-Steuerschaltung für eine Br enns to ff verbrennung s einrichtung vorgesehen mit einem thermisch empfindlichen Schalter, einer Heizspule zur Erregung des Schalters, einer Einrichtung mit variablem Widerstand, die einen gegebenen körperlichen Zustand oder das ETichtvorhandensein der Flamme der Brennstoffverbrennungseinrichtung überwacht und darauf anspricht, und einer Einheit vom Thyristor-Typ, die im erregten Zustand einen Stromfluß durch die Heizspule mit einer zum !rennen des Schalters genügenden Stärke zuläßt. Die Elemente sind so miteinander verschaltet, daß der !Thyristor, solange die Einrichtung mit variablem Widerstand einen richtigen Flammenzustand fühlt, nicht leitend ist; der Thyristor wird leitend, wenn die Einrichtung mit variablem Widerstand in Abhängigkeit von ihrer Beschaffenheit das Hichtvorhandensein einer Flamme oder eine Flammenverschiebung oder einen Temperatur zustand der Flamme in der Verbrennungskammer der Brennstoffverbrennungseinrichtung fühlt, der das Uichtvorhandensein oder unrichtige Brennen kennzeichnet.According to the invention is a semiconductor flame monitoring control circuit for a fuel combustion device provided with a thermally sensitive switch, a Heating coil for energizing the switch, a variable resistance device that controls a given physical condition or the absence of the fuel combustor flame monitors and responds to it, and a thyristor-type unit which, when energized, provides a Current flow through the heating coil with a to run the Switch allows sufficient strength. The elements are interconnected in such a way that the! Thyristor, as long as the device with variable resistance feels a correct flame condition, is non-conductive; the thyristor becomes conductive, when the variable resistance device, depending on its nature, the presence of a flame or a flame shift or a temperature condition the flame in the combustion chamber of the fuel incinerator who feels the absence or incorrect Indicates burning.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Schaltung in einer bevorzugten Ausführungsform unempfindlich gegen normales Flammen-Flimmern bzw. Flammen-Flackern.In a preferred embodiment, the circuit according to the invention is advantageously insensitive to normal Flame flickering or flickering.
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben} in der einzigen Figur der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Schaltung in Diagrammform dargestellt.The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example described} in the single figure of the drawing, the circuit according to the invention is in diagram form shown.
Die in der Zeichnung gezeigten Leitungen 1 und 2 sind mit einer geeigneten nicht gezeigten Iieistungsquelle verbindbar. Diese Verbindung kann mittels eines einfachen Steckers erfolgen. Zusätzlich kann eine der Leitungen 1 und 2 mit einem bekannten Startschalter bzw. Einschalter vorgesehen sein«The lines 1 and 2 shown in the drawing are with connectable to a suitable power source (not shown). This connection can be made using a simple plug. In addition, one of the lines 1 and 2 can be connected to a known start switch or on switch should be provided «
In der Zeichnung ist eine BrennstoffVerbrennungseinrichtung nicht dargestellt, jedoch sind exemplarische elektrische Leistungseinrichtungen für die Brennstoffverbrennungseinrichtung durch einen Motor 3 und einen Zündtransformator dargestellt. Der Motor 3 und der Transformator 4 sind parallel zwischen die Leitungen 1 und 2 mittels Leitungen bzw. 6 geschaltet. Wie oben erwähnt worden ist, dient der Transformator 4 zum Zünden des Luft-Brennstoff-Gemischs. Der Motor 3 treibt einen Ventilator bzw. ein Gebläse, das Luft für die Verbrennungskammer und die Pütirungsleitungen liefert. Der Motor kann ebenfalls eine Brennstoffpumpe antreiben, wenn die Brennstoffverbrennungseinrichtung eine solche Pumpe aufweist.In the drawing is a fuel combustion device not shown, but are exemplary electrical power devices for the fuel combustion device by a motor 3 and an ignition transformer shown. The motor 3 and the transformer 4 are connected in parallel between lines 1 and 2 by means of lines or 6. As mentioned above, the Transformer 4 for igniting the air-fuel mixture. The motor 3 drives a fan or blower, the air for the combustion chamber and the Pütirungsleitungen supplies. The engine can also drive a fuel pump if the fuel combustion device has one having such a pump.
Ein wärmeempfindlicher Kreisunterbrecher bzw. Schalter und eine Heizspuleneinheit sind bei 7 allgemein dargestellt. Der thermisch empfindliche Schalter 8 ist in der Leitung 1 angeordnet, während die Heizspule 9 in einer Leitung 10 liegt, die zwischen die Leitungen 1 und 2 geschaltet ist. Die Leitung 10 weist ebenfalls in Heihenschaltung einen ersten Widerstand 11 und einen gesteuerten Siliciura-Gleicliri enter auf.A heat sensitive circuit breaker and heater coil assembly are shown generally at 7. Of the thermally sensitive switch 8 is arranged in the line 1, while the heating coil 9 is in a line 10, which is connected between lines 1 and 2. The line 10 also has a first resistor connected in series 11 and a controlled Siliciura-Gleicliri enter on.
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Eine zusätzliche Leitung 13 ist an einem Ende mit der Leitung 10 zwischen der Heizspule 9 und dem ersten Widerstand 11 verbunden. Das andere Ende der Leitung 13 ist mit der Leitung 2 verbunden. Die Leitung 13 weist in Reihenschaltung einen zweiten Widerstand 14 und eine photoleitende oadmiumsulfidzelle 15 auf.An additional line 13 is at one end with the line 10 between the heating coil 9 and the first resistor 11 connected. The other end of the line 13 is with the Line 2 connected. The line 13 is connected in series a second resistor 14 and an oadmium sulfide photoconductive cell 15 on.
Schließlich ist das Tor bzw. die Steuerelektrode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters 12 durch eine Leitung 16 mit der Leitung 13 an einem Punkt 17 zwischen dem Widerstand 14 und der Zelle 15 verbunden. Die Leitung 16 weist ebenfalls eine Kippeinrichtung wie eine Neonröhre bzw. Glimmröhre auf.After all, the gate or the control electrode is the controlled one Silicon rectifier 12 by a line 16 to line 13 at a point 17 between resistor 14 and the cell 15 connected. The line 16 also has a Tilting device such as a neon tube or glow tube.
Im folgenden wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Schaltung beschrieben. Die Leitungen 1 und 2 werden mit einer elektrischen Stromquelle verbunden. Dadurch wird seinerseits eine Erregung des Motors 3 und des Zündtransformators 4 bewirkt. Da zu Beginn keine Flamme vorhanden ist, die von der Cadmxumsulfidzelle 15 gefühlt bzw. wahrgenommen werden kann, weist die Zelle einen sehr hohen Widerstand auf. Infolgedessen steht an dem Punkt 17 eine Spannung an, die genügt, die Glimmröhre 18 zu zünden. Dadurch wird seinerseits die Steuerelektrode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters 12 mit Energie versorgt und der gesteuerte Gleichrichter leitend gemacht. Da sich der gesteuerte Gleichrichter 12 in einem leitenden Zustand befindet, beginnt ein Strom zu fließen, der genügt, um in einer sehr kurzen Periode die Spule 9 auf den Punkt aufzuheizen, bei dm der Schalter 8 geschaltet wird. Wenn jedoch eine Zündung· in der richtigen Weise erfolgt, wird die Oadmiumsulfidzelle von dem Licht der Flamme erregt und deren Widerstand fällt wesentlich. Infolgedessen fallt die Spannung am Punkt 17 unter die Kippspannung (break-ονer voltage) der Glimmröhre 18 und die Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters wird entregt. Infolgedessen wird, wenn eine richtige Zündung schnell erfolgt, der gesteuerte Gleichrichter 12 nicht leitend gemacht, bevor die Heizspule 9 eine Temperatur erreicht hat, die genügt, den Schalter zu betätigen. The following is the mode of operation of the invention Circuit described. The lines 1 and 2 are connected to an electrical power source. This in turn will causes the motor 3 and the ignition transformer 4 to be excited. Since at the beginning there is no flame that can be felt or perceived by the cadmium sulfide cell 15, the cell has a very high resistance. As a result, a voltage is present at the point 17 which is sufficient for the Ignite glow tube 18. This in turn becomes the control electrode of the controlled silicon rectifier 12 is supplied with energy and the controlled rectifier is conductive made. Since the controlled rectifier 12 is in a conductive state, a current begins to flow, which is sufficient to heat the coil 9 to the point at which the switch 8 is switched in a very short period. If, however, ignition occurs in the correct manner, the oadmium sulfide cell will be excited by the light from the flame and their resistance falls significantly. As a result, the voltage at point 17 falls below the breakover voltage (break-ονer voltage) of the glow tube 18 and the control electrode of the controlled rectifier is de-energized. As a result, if a correct ignition takes place quickly, the controlled rectifier 12 is rendered non-conductive before the heating coil 9 has reached a temperature that is sufficient to operate the switch.
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Solange ein richtiges Brennen fortdauert, bleibt die Gadmiunisulfidzelle 15 durch das dem Licht der Flammenausgesetztsein erregt, bleibt der gesteuerte Gleütrichter -12 im nichtleitenden Zustand und wird der Schalter 8 geschlossen gehalten. Wenn sich jedoch die Flamme verschiebt bzw. umschlägt aufgrund einer nicht einwandfreien Brennweise oder aus irgendeinem Grund erlischt, wird die Oadmiumsulfidzelle nicht langer richtig erregt durch das dem Licht der Plamme ausgesetzt sein und deren normalerweise hoher Widerstand wird wieder hergestellt, wodurch die Kippspannung für die Glimmröhre 18 erreicht wird. Auf diese Weise wird der gesteuerte Gleichrichter erneut leitend gemacht. Wenn sich die augenscheinliche Fehlfunktion nicht unmittelbar selbst korrigiert, wird die Spule 9 fast unmittelbar auf einen genügend hohen lemperaturpegel erhitzt, um den thermisch empfindlichen Schalter 8 zu betätigen und den Hotor 8 und den Zündtransformator 4 zu entregen.As long as a real burning continues, it remains Gadmium sulfide cell 15 by exposure to the light of the flames energized, the controlled funnel -12 remains in the non-conductive state and the switch 8 kept closed. However, if the flame shifts or turns over due to a faulty Burns or goes out for any reason, the oadmium sulfide cell is no longer properly aroused by the be exposed to the light of the Plamme and its normally high resistance is restored, whereby the breakover voltage for the glow tube 18 is achieved. on in this way the controlled rectifier is made conductive again. If the apparent malfunction is not corrected immediately itself, the coil 9 is almost immediately heated to a sufficiently high temperature level, to operate the thermally sensitive switch 8 and de-energize the Hotor 8 and the ignition transformer 4.
Die Neonröhre bzw. Glimmröhre 18 stellt zusätzlich ein Sicherheitselement von wesentlicher Bedeutung dar. Da sie eine definierte bzw. bestimmte Zündspannung aufweist, hat die Variation des Widerstands der Oadmiumsulfidzelle 15 aufgrund eines normalen Flammen-Flimmerns bzw. Flammen-Flackerns in normaler Form keine Wirkung auf die Steuerelektrode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters 12. Dies ist aus zwei Gründen so, nämlich aufgrund der inhärenten leichten Verzögerung in dem Ansprechen der Oadmiumsulfidzelle und aufgrund der !Tatsache, daß die Zündspannung für die Glimmröhre am Punkt 17 nicht erreicht wird, wenn die Position einer versetzten Flamme schnell wieder hergestellt wir rl. Die Glimmröhre 18 kann durch irgendeine geeignete li.Lpx>einrichtung wie ein Diac oder dergleichen mit einer in ähnlicher Weise definierten Zündspannung und beispielsweise einen Halbleiter, der eine konstante Bezugsspannung vorsieht, wie eine Zenerdiode oder ein Äquivalent von dieser Bein.The neon tube or glow tube 18 also represents a safety element of essential importance. Since it has a defined or specific ignition voltage, the variation in the resistance of the oadmium sulfide cell 15 due to normal flame flickering or flickering in normal form has no effect the control electrode of the silicon controlled rectifier 12. This is so for two reasons, namely due to the inherent slight delay in the response of the oadmium sulfide cell and due to the fact that the ignition voltage for the glow tube at point 17 is not reached when the position of a offset flame quickly restored we rl. The glow discharge tube 18 may be means such as a diac or the like with a defined in a similar manner ignition voltage and as a semiconductor, which provides a constant reference voltage, such as a Zener diode or an equivalent of this leg by any suitable li.Lpx>.
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Uie Wahl der Komponenten mit den richtigen Eigenschaften und Bemessungen für die erfindungsgemäße Schaltung hängt von dem Anwendungszweck der Schaltung ab und kann für den jeweiligen Fall ohne weiteres getroffen werden. Die Cadmiumsulfidzelle 15 muß an einer Stelle gelegen sein, an der sie die Flamme richtig fühlt bzw. wahrnimmt und die richtige Beleuchtungsmenge von dieser empfängt. Beispielsweise kann die Zelle 15 an dem Gehäuse eines tragbaren Raumheizers im Bereich einer öffnung in der Verbrennungskammer angebracht sein. Die öffnung in der Verbrennungskammer sollte an einer Stelle im Bereich der Position gelegen sein, die die Flammen normalerweise in der Verbrennungskammer einnehmen, wenn eine richtige Verbrennung stattfindet. Der Widerstand 14- wird in Verbindung mit der Cadmiumzelle 15 und der Kippeinrichtung 18 auf deren entsprechenden Eigenschaften basierend gewählt. Bezüglich des vorhandenen Widerstandswertes ist festzustellen, daß, wenn ein irgendein merklicher Strom durch die Heizspule 9 während des normalen Betriebs des Kaumheizers fließen sollte, dieser eine extrem kleine Stärke aufweist. Der oben erwähnte und in Verbindung mit der Heizspule 9 und dem Widerstand 11 verwendete Gleichrichter ist von einer solchen Beschaffenheit, daß er eine kalte Spule 9 in. einen Schaltzustand in etwa 15 Sekunden bringt. Der Widerstand 11 weist vorteilhafterweise eine solche Bemessung auf, daß er das Vorhandensein einer Steuerspannung gewährleistet, wenn sich der gesteuerte Silizium-Gleichrichter 12 im leitenden Zustand befindet. Der gesteuerte Silizium-Gleichrichter 12 muß in der Lage sein, genügend Strom zu führen, um das richtige Aufheizen der Spule 9 zu. ermöglichen. Er muß ebenfalls eine solche Empfindlichkeit aufweisen, daß er richtig anspricht, wenn er mit den anderen Komponenten der Schaltung kombiniert ist.Uie choice of components with the right properties and dimensions for the circuit according to the invention depends on the intended use of the circuit and can be used for the each case can be taken without further ado. The cadmium sulfide cell 15 must be located in a place where she feels or perceives the flame correctly and the receives the correct amount of lighting from it. For example, the cell 15 on the housing of a portable Space heater be attached in the area of an opening in the combustion chamber. The opening in the combustion chamber should be located in the area of the position that the flames would normally be in the combustion chamber take when a proper burn occurs. The resistor 14- is in connection with the cadmium cell 15 and the tilting device 18 on their corresponding Properties chosen based. Regarding the resistance value present, it should be noted that if any If a noticeable current should flow through the heating coil 9 during normal operation of the bar heater, this one is extremely has small strength. The rectifier mentioned above and used in conjunction with the heating coil 9 and the resistor 11 is of such a nature that it puts a cold coil 9 in. a switching state in about 15 seconds brings. The resistor 11 is advantageously dimensioned such that it detects the presence of a control voltage guaranteed when the controlled silicon rectifier 12 is in the conductive state. The controlled one Silicon rectifier 12 must be able to carry enough current to properly heat the Coil 9 closed. enable. He must also have such sensitivity exhibit that it responds properly when combined with the other components of the circuit.
Bei einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung wurde ein ausgezeichnetes Leisbungsνerhalten erreicht mit einem Widerstandswert von 400 Ohm für den Widerstand 11, einem Widerstandswert von 100 000 0hm für denIn a practical embodiment of the circuit according to the invention, excellent performance was obtained with a resistance of 400 ohms for the resistor 11, a resistance of 100,000 ohms for the
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Widerstand 14 und einer Kippeinrichtung 18, die eine im Handel erhältliche Glimmröhre mit der Bezeichnung ME2A ist.Resistance 14 and a tilting device 18, the one commercially available glow tube with the designation ME2A is.
Die in der Zeichnung dargestellte Schaltung kann außerdem beispielsweise einen wärmeempfindlichen Schalter aufweisen, der den Kreis öffnet, wenn in der Verbrennungskammer eine zu hohe Temperatur erreicht wird.The circuit shown in the drawing can also have, for example, a heat-sensitive switch, which opens the circuit if the temperature in the combustion chamber is too high.
In einigen Fällen, bei denen das Problem eines momentanen Flammen-Flackerns oder einer momentanen Flammen-Verschiebung nicht von problematischer Bedeutung ist, kann die Kippröhre 18 aus der Schaltung weggelassen werden, die dann in einer offensichtlichen Weise mit den im hohen Maße erwünschten Ergebnissen funktioniert, die die oben erwähnten Vorteile aufweisen.In some cases where the problem is a momentary Flame flickering or momentary flame displacement is not of problematic concern, the can Tilt tube 18 can be omitted from the circuit, which is then in an obvious manner with the to a large extent desired results that have the advantages mentioned above.
Die Benutzung einer Einrichtung mit variablem Widerstand und eines Qfyristors in der Form eines Gleichrichters führt zu einem wesentlichen Vorteil bezüglich der Sicherheitssteuerungen des oben beschriebenen Typs. The use of a variable resistance device and a Qfyristor in the form of a rectifier leads to a significant advantage with respect to safety controls of the type described above.
Während bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform die der Heizerflamme ausgesetzte Fühleinrichtung eine Cadmiumsulfidzelle ist, kann eine äquivalente Einrichtung mit den Kriterien bzw. Eigenschaften verwendet werden, die die Erfordernisse eines variablen Widerstands der Charakteristik der Oadmiumsulfidzelle erfüllen. Die flammenempfindliche Einrichtung kann somit ein anderer Typ einer lichtempfindlichen Einheit sein. Unter der Voraussetzung, daß sie die Eigenschaft eines variablen Widerstandes aufweist, kann sie selbst eine Einheit sein, die temperaturempfindlich ist und ihren Widerstand ändert, wenn die gefühlte Temperatur einen gefährlichen Zustand anzeigt. Folglich ist erfindungsgemäß eine Flammeiifühleinheit vorgesehen, die einerseits auf Licht oder die Abwesenheit von Licht oder andererseits auf einenIn the preferred embodiment shown, the sensing device exposed to the heater flame is a cadmium sulfide cell an equivalent device may be used with the criteria or properties required by the Meet variable resistance requirements of the characteristic of the oadmium sulfide cell. The flame sensitive The device can thus be a different type of photosensitive unit. Provided that they are the Has property of a variable resistor, it can itself be a unit that is temperature sensitive and their resistance changes if the sensed temperature indicates a dangerous condition. Consequently, is according to the invention a flame sensor unit is provided, which is on the one hand on light or the absence of light or otherwise on one
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gegebenen Temperaturpegel oder das Nichtvorhandensein eines solchen Pegels anspricht, um ihren Widerstand in der vorgesehenen Schaltung zu variieren und dadurch in ähnlicher Weise wie die Oadmiumsulfidzelle zu reagieren. In Jedem Falle ist das Vorhandensein oder das NichtVorhandensein von Flammenlicht oder die ünangemessenheit oder das Nichtvorhandensein eines vorbestimmten Flammentemperaturpegels ein Kriterium, das für eine richtige oder falsche Heizerbetriebsweise und möglicherweise gefährliche Zustände kennzeichnend ist.given temperature level or the absence of one such level responds to its resistance in the intended To vary the circuit and thereby react in a similar way to the oadmium sulfide cell. In any case it is the presence or absence of flame light, or the inappropriateness or absence a predetermined flame temperature level is a criterion for correct or incorrect heater operation and is indicative of potentially dangerous conditions.
Da der gesteuerte Silizium-Gleichrichter eine Einheit aus der Ihyristorkategorie ist, kann aufgrunddessen auch ein Triac verwendet werden, das in ähnlicher Weise funktioniert.Since the controlled silicon rectifier is a unit from the Ihyristor category, a triac can therefore also be used that works in a similar way.
Die Erfindung weist den wesentlichen Vorteil auf, daß die Schaltung im hohen Maße wirtschaftlich ist und zu einer Packung bzw. Schalteinheit führt, die in der Größe so klein bemessen ist, daß die Anwendung wesentlich erleichtert ist. Weiterhin sind die Aufwendungen für eine erfindungsgemäße Schaltung in vielen Fällen etwa ein Drittel so hoch wie die für eine bekannte Packung bzw. Schalteinrichtung für einen vergleichbaren Benutzungszweck.The invention has the major advantage that the circuit is highly economical and one Pack or switching unit leads, which is so small in size that the application is much easier. Furthermore, the costs for a circuit according to the invention are in many cases about a third as high as that for a known pack or switching device for a comparable purpose.
Überdies weist die erfindungsgemäße Schaltung auf, daß sie im wesentlichen "fail safe"-Eigenschaften aufweist und falsche Signale ignoriert. Sie vermeidet die Möglichkeit eines Unglücks aufgrund eines unvollständigen Brennstoffverbrennens oder eines Flammenausfalls.In addition, the circuit according to the invention shows that it has essentially "fail safe" properties and incorrect ones Signals ignored. It avoids the possibility of accident due to incomplete fuel burning or a flame failure.
- Patentansprüche -- patent claims -
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