DK168340B1

DK168340B1 - UV flame sensor

Info

Publication number: DK168340B1
Application number: DK339888A
Authority: DK
Inventors: Karl-Friedrich Haupenthal
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1987-06-22
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1994-03-14
Also published as: IT1218079B; DE3723278A1; FR2616888A1; DK339888A; CH672949A5; GB2206204A; GB8814189D0; GB2206204B; DE3723278C2; FR2616888B1; IT8820980A0; DK339888D0

Description

i DK 168340 B1in DK 168340 B1

Flammefølere bliver anvendt i forbrændingsanlæg for at konstatere, om flammen deri brænder reglementeret. Hvis flammen slukker under drift, skal der straks gribes til en række sikkerhedsforanstaltninger, navnlig udkobling af brændstoftilførslen. Flammefølere må på 5 den ene side i intet tilfælde melde et signal for tilstedeværelsen af en flamme, når en sådan ikke forefindes indenfor en forudgiven tid, men de skal på den anden side have en stor beredskabstid for overvågningen af flammen for også ved stærke strål ingsvariationer indenfor denne forudgivne tid i det mindste én gang at kunne melde 10 "flamme brænder".Flame sensors are used in incinerators to determine if the flame therein is burning regulated. If the flame goes out during operation, a number of safety precautions must be taken immediately, in particular the shutdown of the fuel supply. Flame sensors must not, on the one hand, in any case report a signal for the presence of a flame when it is not present within a predetermined time, but on the other hand they must have a high readiness time for the monitoring of the flame, even for strong radiation variations. within this predetermined time to be able to report at least once 10 "flame burner".

Der findes forskellige arter af flammefølere, eksempelvis ionisationsflammefølere og forskellige fotoelektrisk arbejdende flammefølere. Af de sidstnævnte har den for ultraviolet stråling følsomme 15 UV-flammeføl er vundet anerkendelse til mange anvendelsesformål, da den ikke er følsom for stråling i det synlige eller det infrarøde område og kan anvendes lige godt til overvågning af olie- og gas-fl ammer.There are different types of flame sensors, such as ionization flame sensors and various photoelectric working flame sensors. Of the latter, the ultraviolet-sensitive UV UV flame sensor has been recognized for many applications as it is not sensitive to visible or infrared radiation and can be used equally well for monitoring oil and gas flames.

20 Flammefølere bliver drevet sammen med flammevagter, der behandler signalet fra flammeføleren, således at et såkaldt flammerelæ aktiveres, hvilket relæ umiddelbart efter slukningen af flammen udløser de så nødvendige sikkerhedsforanstaltninger.20 Flame sensors are driven together with flame guards which process the signal from the flame sensor so that a so-called flame relay is activated, which relays the necessary safety measures immediately after the extinguishing of the flame.

25 i forskellige tilfælde, eksempelvis i anlæg med pilotbrænderflamme, der særskilt skal overvåges, er det nødvendigt at anvende en UV-flammeføler og en ionisationsflammeføler samtidigt. Da ionisationsflammefølere skal drives med vekselspænding, er det fordelagtigt ligeledes at drive UV-flammefølere med vekselspænding for i flamme-30 vagten kun at skulle stille én art af forsyningsspænding til rådighed.In various cases, for example, in systems with pilot burner flame, which must be monitored separately, it is necessary to use a UV flame sensor and an ionization flame sensor simultaneously. Since ionization flame sensors are to be operated with alternating voltage, it is also advantageous to operate alternating UV flame sensors in order to provide only one type of supply voltage in the flame guard.

Den strålingsfølsomme komponent af en UV-flammeføl er, UV-cellen, har en tændspænding, der ligger ved 200 til 250 V, i bedste fald altså 35 ved ca. 65% af spidsspændingen af det normale 220 V vekselstrømsnet. Tændberedskabstiden for en UV-celle er derfor stærkt indskrænket ved fødning med netveksel spænding. Af denne grund er der blevet udviklet flammevagtkredsløb, hvori UV-cellen i flammeføleren drives med jævnspænding (DE patentskrift nr. 23 08 524), men der kan ikkeThe radiation-sensitive component of a UV flame sensor, the UV cell, has an ignition voltage of 200 to 250 V, at best, ie 35 at approx. 65% of the peak voltage of the normal 220 V AC mains. The ignition time of a UV cell is therefore greatly reduced by feeding with AC voltage. For this reason, flame guard circuits have been developed in which the UV cell in the flame sensor is operated with DC voltage (DE patent no. 23 08 524), but no

UK ΙΟΰ^Η-υ D IUK ΙΟΰ ^ Η-υ D I

2 samtidigt til sådanne flammevagter sluttes en ionisationsflammeføler.2 simultaneously to such flame guards, an ionization flame sensor is connected.

UV-celler har med voksende alder tendens til spontane ikke af 5 UV-stråling forårsagede tændinger. Disse frembringer det samme signal som tilstedeværelsen af en flamme. Det skal derfor igen og igen afprøves, om der ved en UV-fl ammeføl er foreligger en sådan fejlbehæftet tilstand. Ved forbrændingsanlæg, hvor brænderen løber i intermitterende drift, bliver afprøvningen foretaget i brændpauser-10 ne, hvorfor en særlig anordning ikke er nødvendig dertil. Ved forbrændingsanlæg, som arbejder i kontinuerlig drift, skal der forefindes automatiske afprøvningsanordninger, som, medens flammen brænder, konstaterer, om UV-cellen er kommet i denne farlige ældningstilstand. Naturligvis skal også det elektroniske kredsløb 15 afprøves for, om det ikke fejlagtigt melder en flamme, når en sådan ikke findes.UV cells, with growing age, tend not to spontaneously cause inflammation caused by 5 UV radiation. These produce the same signal as the presence of a flame. Therefore, it must be tested again and again whether there is such a defective condition in the case of a UV flame sensor. In combustion plants where the burner is running in intermittent operation, the testing is carried out in the fire breaks, so a special device is not required for this. Incinerators operating in continuous operation shall have automatic testing devices which, while the flame is burning, determine whether the UV cell has entered this dangerous state of aging. Of course, the electronic circuit 15 must also be tested for failure to detect a flame when it does not exist.

Til et forbrændingsanlæg er der i DE patentskrift nr. 30 26 787 beskrevet en UV-flammeføl er, som drives med vekselspænding, og hvor 20 der foran UV-cellen er indkoblet en diode. Den er egnet til varmeanlæg i kontinuerlig drift, når man forsyner den med en blænde, der åbner og lukker med en frekvens, som er mærkbart lavere end netfrekvensen. Flammeføleren er da kun følsom under blændens åbningstid. Endvidere er den kun følsom i den tid, i hvilken den af dioden 25 leverede halvbølge har en højere spænding end tændspændingen for UV-cellen, og dens tændberedskabstid når følgelig kun en forholdsvis kort andel af den samlede driftstid. Kredsløbet kræver ikke noget stort forbrug af komponenter, men dets tændberedskabstid er lille, så at det ikke altid sørger for en forstyrrelsesfri.drift.For a combustion plant, DE Patent Specification No. 30 26,787 discloses a UV flame sensor which is operated with alternating voltage and where a diode is connected in front of the UV cell. It is suitable for continuous operation heating systems when it is supplied with an aperture that opens and closes at a frequency noticeably lower than the mains frequency. The flame sensor is only sensitive during the aperture's opening time. Furthermore, it is only sensitive during the time in which the half-wave supplied by the diode 25 has a higher voltage than the ignition voltage of the UV cell, and its ignition readiness time therefore reaches only a relatively short proportion of the total operating time. The circuit does not require large consumption of components, but its ignition readiness time is small, so that it does not always ensure a disruptive operation.

3030

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en UV-flammeføl er, som drives med vekselspænding, og som alligevel har den størst mulige tændberedskabstid.The object of the present invention is to provide a UV flame sensor which is operated with alternating voltage and yet has the greatest possible ignition readiness time.

35 Ifølge opfindelsen opnås dette ved de i krav l's kendetegnende del angivne foranstaltninger. Underkravene angiver fordelagtige udførelsesformer.According to the invention, this is achieved by the measures specified in the characterizing part of claim 1. The subclaims indicate advantageous embodiments.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til DK 168340 B1 3 tegningen, hvor fig. 1 viser en UV-flammevagt med en UV-fl ammeføl er i sædvanlig udførelse, 5 fig. 2 en UV-flammeføl er ifølge opfindelsen til intermitterende drift af brænderen, fig. 3 en UV-flammeføl er som ovenfor, hvor lagerkondensatoren oplader sig til en spænding, som ligger over flammefølerens forsyningsspænding, 10 fig. 4 spændings- og strømdiagrammer til fig. 1, fig. 5 spændings- og strømdiagrammer til fig. 2, fig. 6 en UV-flammeføl er med automatisk prøveanordning for et i kontinuerlig drift arbejdende forbrændingsanlæg og fig. 7 en anden sådan UV-flammeføl er.The invention will then be explained in more detail with reference to the DK 168340 B1 drawing, in which fig. 1 shows a UV flame guard with a UV flame sensor being in the usual embodiment; FIG. 2 is a UV flame sensor according to the invention for intermittent operation of the burner; FIG. 3 is a UV flame sensor as above, where the storage capacitor charges up to a voltage which is above the supply voltage of the flame sensor; FIG. 4 voltage and current diagrams for FIG. 1, FIG. 5 shows voltage and current diagrams of FIG. 2, FIG. 6 is a UV flame sensor with automatic test device for a continuous combustion plant operating in FIG. 7 is another such UV flame sensor.

1515

Fig. 1 viser eksempelvis en flammevagt 1, som er forbundet med en flammeføler 2 og med en af nettet forsynet vekselspændingskilde 3. Flammevagten 1 har én kun for en jævnspændingskomposant følsom forstærker 4, der indvirker på et flammerelæ 5. Flammevagten 1 er 20 med klemmer 6 og 7 over et kabel forbundet med udgangen på flamme-føleren 2. Mellem klemmen 7 og indgangen på forstærkeren 4 ligger der et elektrisk netværk, der eksempelvis består af en kondensator 8 og to modstande 9 og 10, og som har en forbindelse til vekselspændingskilden 3. Kondensatoren 8 og modstanden 10 er koblet parallelt 25 med hinanden mellem tilledningen mellem klemmen 7 og forstærkeren 4 og tilledningen til vekselspændingskilden 3, og modstanden 9 ligger i retning mod klemmen 7 foran denne. Hvis fl ammef øl eren 2 over det med klemmen 7 forbundne kabel med tilstrækkelig hyppighed afgiver meldinger om tilstedeværelsen af flammen i forbrændingsanlægget, 30 bevirker flammerelæet 5 opretholdelse af brændstoftilførslen.FIG. 1 shows, for example, a flame guard 1, which is connected to a flame sensor 2 and to an AC supply source 3. The flame guard 1 has one only for a DC voltage sensitive amplifier 4 acting on a flame relay 5. The flame guard 1 is 20 with terminals 6 and 7 over a cable connected to the output of the flame sensor 2. Between the terminal 7 and the input of the amplifier 4 there is an electrical network consisting, for example, of a capacitor 8 and two resistors 9 and 10, which have a connection to the AC voltage source 3. The capacitor 8 and the resistor 10 are connected in parallel 25 to each other between the supply between the terminal 7 and the amplifier 4 and the supply to the AC voltage source 3, and the resistor 9 is in the direction of the terminal 7 in front thereof. If the flame retardant 2 over the cable connected to the terminal 7 with sufficient frequency gives messages about the presence of the flame in the combustion plant, the flame relay 5 causes maintenance of the fuel supply.

Flammeføleren 2 er med en indgangsklemme 11 og en udgangsklemme 12 sluttet til kablet til flammevagten 1. Som komponenter har flammeføleren 2 i seriekobling mellem indgangsklemmen 11 og udgangsklemmen 35 12 en ensretterdiode 14, en UV-celle 3 og en arbejdsmodstand 15.The flame sensor 2 is connected to an input terminal 11 and an output terminal 12 to the cable for the flame guard 1. As components, the flame sensor 2 in series connection between the input terminal 11 and the output terminal 35 12 has a rectifier diode 14, a UV cell 3 and a working resistor 15.

Denne udførelse svarer til den i DE patentskrift nr. 30 26 787 viste og er at betragte som fortrin til flammeføleren ifølge opfindelsen, da dens tændberedskabstid, således som det påvises nedenfor, ikke opfylder opgavestillingens fordringer.This embodiment is similar to that disclosed in DE Patent No. 30,267,787 and is to be regarded as an advantage to the flame sensor according to the invention, since its ignition readiness time, as shown below, does not meet the requirements of the assignment position.

DK 168340 BTDK 168340 BT

44

Fig. 2 viser den simpleste flammeføler 2 ifølge opfindelsen til et forbrændingsanlæg, som ikke arbejder i kontinuerlig drift. I denne er der som spændingskilde for UV-cellen 13 med derefter indkoblet arbejdsmodstand 15 anbragt en lagerkondensator 16 som ladningslager 5 i forbindelse med en som enretningsladeanordning benyttet ensretterdiode 14, ved hjælp af hvilken lagerkondensatoren 16 kan oplades til den positive spidsværdi af den fødende vekselspændingskilde 3. Ensretterdioden 14 befinder sig mellem indgangsklemmen 11 og det punkt, som forbinder lagerkondensatoren 16 og UV-cellen 13, altså i 10 ladekredsen for lagerkondensatoren 16. Af1adekredsen for lagerkondensatoren 16 består af UV-cellen 13 og arbejdsmodstanden 15.FIG. 2 shows the simplest flame sensor 2 according to the invention for an incinerator which does not operate in continuous operation. In it, as a source of voltage for the UV cell 13 with subsequently switched on resistor 15, a storage capacitor 16 is arranged as a charge storage 5 in connection with a rectifier diode 14 used as a device charging device, by means of which the storage capacitor 16 can be charged to the positive peak value of the supply alternating voltage source 3. The rectifier diode 14 is located between the input terminal 11 and the point connecting the storage capacitor 16 and the UV cell 13, i.e. in the charging circuit for the storage capacitor 16. The discharge circuit for the storage capacitor 16 consists of the UV cell 13 and the working resistor 15.

Efter en af UV-strålingen fra den på tegningen ikke viste flamme udløst tænding af UV-cellen 13 falder spændingen på lagerkondensa-15 toren 16 tilnærmelsesvis til brændspændingen u^. Hvis UV-cellen 13 er tændt under den positive halvbølge af den fødende vekselspænding, løber cellestrømmen I fra UV-cellen 13 efter denne spændingssænkning som udgangsstrøm I fra flammeføleren 2 over udgangsklemmen 12 fra flammevagten 1. Så snart UV-cellen 13 ved en af de efterfølgende 20 positive halvbølger en gang ikke tændes, sker genopladningen af lagerkondensatoren 16, hvorved ladestrømmen Ic for lagerkondensatoren 16 da fremkommer som udgangsstrøm Ia fra flammeføleren 2. En α undersøgelse af selvtænding af UV-cellen 13 eller af kortslutning af lagerkondensatoren 16 skal ved denne flammeføler 2 ske i brændpau-25 serne, og den kan altså ikke anvendes til i kontinuerlig drift arbejdende anlæg.After one of the UV radiation from the flame not shown in the drawing triggered the ignition of the UV cell 13, the voltage of the storage capacitor 16 decreases approximately to the firing voltage u If the UV cell 13 is turned on during the positive half-wave of the supply alternating current, the cell current I from the UV cell 13, after this voltage drop, runs as output current I from the flame sensor 2 over the output terminal 12 from the flame guard 1. As soon as the UV cell 13 at one of the Subsequently, 20 positive half waves are not switched on once, the charging capacitor 16 is recharged, whereby the charging current Ic for the storage capacitor 16 then emerges as output current Ia from the flame sensor 2. An α-examination of self-ignition of the UV cell 13 or of short-circuiting the storage capacitor 16 must 2 occurs in the break breaks, and thus cannot be used for systems operating in continuous operation.

En flammeføler 2 med en kaskadekobling, der oplader lagerkondensatoren 16 til en spænding, som ligger over spidsværdien af forsy-30 ningsspændingen ufi for flammeføleren 2, er vist i fig. 3. Også deri findes UV-cellen 13, ensretterdioden 14, arbejdsmodstanden 15 og lagerkondensatoren 16 ligesom i fig. 2. Derudover indeholder den en første hjælpediode 17, som shunter en kaskadekondensator 18 i tilledningen fra klemmen 11 til ensretterdioden 14, og en anden 35 hjælpediode 19, som ligger mellem udgangsklemmen 12 og et punkt mellem kaskadekondensatoren 18 og ensretterioden 14.A flame sensor 2 with a cascade coupling charging the storage capacitor 16 to a voltage which is above the peak value of the supply voltage ufi of the flame sensor 2 is shown in FIG. 3. Also contained therein are the UV cell 13, the rectifier diode 14, the working resistor 15 and the storage capacitor 16 as in FIG. 2. In addition, it contains a first auxiliary diode 17 which shunts a cascade capacitor 18 in the supply from the terminal 11 to the rectifier diode 14, and a second 35 auxiliary diode 19 located between the output terminal 12 and a point between the cascade capacitor 18 and the rectifier 14.

Hvis man går ud fra, at kondensatorerne 16,18 til at begynde med ikke bærer nogen ladning, bliver lagerkondensatoren 16 efter DK 168340 B1 5 tilførsel af vekselspændingen i den positive halvbølge opladet over den første hjælpediode 17 og ensretterdioden 14. I den negative halvbølge bliver kaskadekondensatoren 18 opladet over den anden hjælpediode 19, og i den følgende positive halvbølge afladet over 5 ensretterdioden 14 på lagerkondensatoren 16. Spændingen på lagerkondensatoren 16 kan følgelig stige til den dobbelte spidsværdi, så længe UV-cellen 13 ikke tænder. Med hjælpedioden 17 parallelt med kaskadekondensatoren 18 bliver den for evalueringen nødvendige jævnstrømsandel opnået i udgangsstrømmen I, fra flammeføleren 2, når 10 UV-cellen 13 tænder. Dette kredsløb forøger den ved netunderspænding for lille afstand mellem spændingen på lagerkondensatoren 16 og tændspændingen uz (fig. 4 og 5) for UV-cellen i fig. 2 og forbedrer følgelig anlæggets driftspålidelighed. Også denne udførelse kan kun anvendes til forbrændingsanlæg, som ikke arbejder i kontinuerlig 15 drift.Assuming that the capacitors 16,18 initially do not carry any charge, the storage capacitor 16, according to DK 168340 B1 5, the supply of the AC voltage in the positive half wave is charged over the first auxiliary diode 17 and the rectifier diode 14. In the negative half wave the cascade capacitor 18 charged over the second auxiliary diode 19, and in the following positive half-wave discharged over the rectifier diode 14 on the storage capacitor 16. The voltage on the storage capacitor 16 can consequently rise to double the peak value as long as the UV cell 13 does not turn on. With the auxiliary diode 17 parallel to the cascade capacitor 18, the DC current required for evaluation is obtained in the output current I, from the flame sensor 2, when the UV cell 13 turns on. This circuit increases the small distance between the voltage of the storage capacitor 16 and the ignition voltage uz (Figures 4 and 5) of the UV cell in Fig. 2 and, consequently, improves the system's reliability. Also, this design can only be used for incinerators that do not operate in continuous operation.

Virkemåden af flammeføleren i fig. 1 er vist i fig. 4, og virkemåden af flammeføleren i fig. 2 er vist i fig. 5. I diagrammerne er vist det på elektroderne i UV-cellen 13 optrædende forløb af spændingen 20 u i den øverste række, en til flammevagten ført udgangsstrøm I i den nederste række, og i fig. 5 er vist en i UV-cellekredsløbet løbende strøm I i den midterste række alle i afhængighed af tiden.The operation of the flame sensor in FIG. 1 is shown in FIG. 4, and the operation of the flame sensor of FIG. 2 is shown in FIG. 5. The diagrams show the course of the voltage 20 u in the upper row, at the electrodes in the UV cell 13, an output current I in the lower row, and in FIG. 5 is a current I running in the middle cell circuit in the middle row all depending on the time.

De med a,b og c betegnede mærker over den øverste række angiver som "hændelse" forekomsten af en UV-photon på katoden i UV-cellen 13. I 25 den øverste række er endvidere hver gang angivet tændspændingen uz og brændspændingen ub for UV-cellen 13 samt forsyningsspændingen un-The labels labeled a, b and c above the upper row indicate as "incident" the presence of a UV photon on the cathode of the UV cell 13. In the upper row, each time the ignition voltage uz and the firing voltage u cell 13 as well as the supply voltage un-

Den i fig. 4 vedrørende fig. 1 betegnede forsyningsspænding un er under sin positive halvbølge også ført til UV-cellen 13, så længe 30 der på denne ikke indvirker nogen UV-stråling, og den er altså ikke tændt. Hvis der indvirker UV-stråling, brænder der også en flamme, og hvis UV-cellen 13 er i tændberedskabst i Istanden, hvis altså øjebliksværdien af cellespændingen uze på UC-cellen 13 er større end dens tændspænding u_, kan UV-cellen 13 tænde, og cellespændingen u L· tc 35 går tilbage til værdien af brændspændingen ub og forbliver på denne værdi, indtil forsyningsspændingen un falder under denne værdi, og UV-cellen slukker. Derved løber der til flammevagten 1 en udgangsstrøm I , som hver gang svarer til forskellen mellem øjebliksværdien α af forsyningsspændingen up og brændspændingen ub på UV-cellen 13.The FIG. 4 regarding FIG. 1, supply voltage referred to in 1, during its positive half-wave, is also applied to the UV cell 13, as long as there is no UV radiation on it and thus it is not switched on. If UV radiation is affected, a flame also burns, and if the UV cell 13 is in the ignition state in the state, then if the instantaneous value of the cell voltage uze on the UC cell 13 is greater than its ignition voltage u_, the UV cell 13 can light up, and the cell voltage u L · tc 35 returns to the value of the firing voltage ub and remains at this value until the supply voltage un falls below this value and the UV cell goes off. Thereby, an output current I flows to the flame guard 1, which corresponds each time to the difference between the instantaneous value α of the supply voltage up and the firing voltage ub on the UV cell 13.

DK 168340 B1 6DK 168340 B1 6

Hvis der sker indfald af en UV-photon på en af mærket c antydet tid, i hvilken der ikke foreligger noget tændberedskab af UV-cellen 13, bliver denne hændelse ikke meldt. Dette er tilfældet under varigheden af den negative halvbølge af forsyningsspændingen og i den 5 tid, hvor øjebliks værd i en af cel! espændi ngen u er mindre endIf an incident UV photon occurs at a time indicated by the labeled c in which there is no ignition readiness of the UV cell 13, this event will not be reported. This is the case during the duration of the negative half-wave of the supply voltage and during the 5 time when moment's worth in one of the cells! the voltage u is less than

Lw tænds pændi ngen uz, altså i mere end halvdelen af den samlede tid. Tændberedskabstiden for UV-flammeføleren 2 ifølge fig. 1 opfylder følgelig ikke opgavestillingens krav.Lw turns on the voltage uz, ie for more than half the total time. The ignition time of the UV flame sensor 2 according to FIG. Accordingly, paragraph 1 does not meet the requirements of the assignment.

10 Ved flammevagten ifølge fig. 2, hvis funktion er vist i fig. 5, bliver cellespændingen u ved ikke brændende flamme ved hjælp af lagerkondensatoren 16 holdt på spidsværdien af den positive halvbølge af forsyningsspændingen un· Den falder efter en af den brændende flamme forårsaget tænding af UV-cellen 13 til værdien af 15 brændspændingen u^, og der løber derved en cellestrøm Ize, der registreres som udgangsstrøm I_ af flammevagten 1 (fig. 1). Spæn-dingen på lagerkondensatoren 16 forbliver på værdien af brændspændingen U|j, når cellen i de positive halvbølger til stadighed er tændt. Hvis der imidlertid ved en af de næste positive halvbølger 20 ikke optræder nogen hændelse, hvis der altså ikke sker nogen tænding af UV-cellen 13, bliver lagerkondensatoren 16 genopladet af denne halvbølge og holder sin spænding, indtil cellen igen tænder. Den derved opstående ladestrøm I_ bliver tolket som udgangsstrøm I fra flammeføleren 2 af forstærkeren 4 (fig. 1), som om en hændelse havde 25 fundet sted i denne positive halvbølge af forsyningsspændingen un· Hvis hændelserne til at begynde med kun falder i de positive halvbølger, bliver disse meldt enkeltvis, men i den nærmest følgende hændelsesløse positive halvbølge bliver genopladningen af lagerkondensatoren 16 principielt stadig meldt som en hændelse. Da denne 30 hændelse indtræffer indenfor en meget kort tid, nemlig indenfor en periode efter den mulige slukning af flammen, er denne melding ikke af betydning.10 At the flame guard of FIG. 2, the function of which is shown in FIG. 5, the cell voltage u by non-burning flame by means of the storage capacitor 16 is kept at the peak value of the positive half-wave of the supply voltage un · It decreases, after one of the burning flame caused ignition of the UV cell 13 to the value of 15 the burning voltage u thereby, a cell flow Ize is recorded which is registered as output current I_ by the flame guard 1 (Fig. 1). The voltage on the storage capacitor 16 remains at the value of the firing voltage U, when the cell in the positive half waves is constantly turned on. However, if at one of the next positive half waves 20, no event occurs, if there is no ignition of the UV cell 13, the storage capacitor 16 is recharged by this half wave and holds its voltage until the cell turns on again. The resulting charging current I_ is interpreted as output current I from the flame sensor 2 of the amplifier 4 (Fig. 1), as if an event had occurred in this positive half wave of the supply voltage un · If the events initially only fall in the positive half waves , these are reported individually, but in the next incidentless positive half wave, the recharging of the storage capacitor 16 is in principle still reported as an incident. Since this 30 incident occurs within a very short time, namely within a period of time after the possible extinguishing of the flame, this message is not relevant.

Ved lagringen af spidsværdien af forsyningsspændingen ufi i lager-35 kondensatoren 16 fås der også en forøgelse af tændberedskabstiden for denne flammeføler 2. Der bliver ikke kun som ved flammeføleren 2 i fig. 1 meldt de med mærkerne a og b betegnede hændelser i den positive halvbølge af forsyningsspændingen un til flammevagten 1, men også den ikke med en positiv halvbølge sammenfaldende med mærket DK 168340 B1 7 c betegnede hændelse, hvis blot lagerkondensatoren 13 da er opladet over tændspændingen uz· Meldingen af denne hændelse sker da på det tidspunkt, hvor den efter hændelsen følgende hændelsesløse positive halvbølge genoplader lagerkondensatoren 16.By storing the peak value of the supply voltage ufi in the storage capacitor 16, an increase of the ignition readiness time of this flame sensor 2 is also obtained. 1 reported the events denoted by the labels a and b in the positive half-wave of the supply voltage un to the flame guard 1, but also the not denoted by a positive half-wave coinciding with the mark DK 168340 B1 7 c, if only the storage capacitor 13 is then charged above the ignition voltage uz · The message of this event then occurs at the time the subsequent incidentless positive half wave recharges the storage capacitor 16.

55

Hvis hændelserne optræder så hyppigt, at der i hver positive halvbølge finder en tænding af UV-cellen 13 sted, er der med hensyn til udgangsstrømmen L praktisk taget ingen forskel mellem en flammefø- α ler 2 ifølge fig. 1 og en flammeføler ifølge fig. 2. Begge flamme-10 følere 2 befinder sig da i en mætningstilstand. Fordelene ved flammeføleren 2 ifølge fig. 2 bliver desto mere fremtrædende, jo sjældnere hændelserne falder i tændberedskabstiden for flammeføleren 2 ifølge fig. 1, men i stedet indtræffer i den tid, hvor forsyningsspændingen un er mindre end tændspændingen u£. Med anordningen 15 ifølge fig. 2 opnås en teoretisk tændberedskabstid på 100 %.If the events occur so frequently that in each positive half-wave an ignition of the UV cell 13 takes place, with respect to the output current L there is virtually no difference between a flame sensor 2 according to FIG. 1 and a flame sensor according to FIG. 2. Both flame-10 sensors 2 are then in a saturation state. The advantages of the flame sensor 2 according to FIG. 2 becomes all the more prominent, the less frequently the events fall in the ignition time of the flame sensor 2 of FIG. 1, but instead occurs during the time when the supply voltage un is less than the ignition voltage u £. With the device 15 of FIG. 2, a theoretical ignition response time of 100% is obtained.

Til forbrændingsanlæg i kontinuerlig drift er den i fig. 6 viste flammeføler 2 egnet. Den har en UV-celle 13, en ensretter 14, en arbejdsmodstand 15 og en lagerkondensator 16, der er anbragt på 20 lignende måde som i fig. 2. Endvidere findes der i en ikke vist strålegang mellem flammen og UV-cellen 13 en blænde 20, som skiftevis åbner og lukker strålegangen. Frekvensen, med hvilken denne blænde 20 arbejder, er væsentligt mindre end frekvensen af forsyningsspændingen un· Mellem den som ladningslager tjenende lagerkon-25 densator 16 og UV-cellen 13 virker der som skifteorgan en tyristor 22, som ind- og udkobles af en på den ene side til en positiv spænding sluttet synkront af blænden 20 påvirket afbryder 21 over den af en formodstand 23 og en gateafslutningsmodstand 24 dannede spændingsdelerkæde. Lagerkondensatoren 16 bliver følgelig ved lukket 30 strålegang adskilt fra UV-cellen 13, så at UV-cellen 13 i denne tid kun står under indflydelse af den over ensretterdioden 14 leverede halvbølgespænding. En første diode 25 forbinder lagerkondensatoren 16 med indgangsklemmen 11 på flammeføleren 2.For combustion plants in continuous operation, the one shown in FIG. 6 flame sensor 2 suitable. It has a UV cell 13, a rectifier 14, a working resistor 15, and a storage capacitor 16 arranged in a similar manner to that of FIG. 2. In addition, in a beam path not shown between the flame and the UV cell 13, there is an aperture 20 which alternately opens and closes the beam path. The frequency with which this aperture 20 operates is substantially less than the frequency of the supply voltage. · Between the storage capacitor 16 and the UV cell 13, as a switching means, a thyristor 22 is actuated and switched off by a one side to a positive voltage connected synchronously by the aperture 20 actuated switch 21 over the voltage divider chain formed by a resistor 23 and a gate termination resistor 24. Accordingly, the storage capacitor 16 is separated at UV 30 by closed beam radiation from the UV cell 13, so that during this time the UV cell 13 is only influenced by the half-wave voltage supplied over the rectifier diode 14. A first diode 25 connects the storage capacitor 16 to the input terminal 11 of the flame sensor 2.

35 Kredsløbet arbejder på følgende måde: Lagerkondensatoren 16 bliver opladet over ensretterdioden 14 og den første diode 25. Hvis blænden 20 er åben, leder afbryderen 21 og derfor også tyristoren 22, og flammeføleren 2 arbejder over i det mindste flere perioder af forsyningsspændingen un som beskrevet i fig. 2 og 5. Hvis blænden 20 8 er lukket, får UV-cellen 13 ingen stråling, og der må derfor ikke afgives noget udgangssignal til flammevagten 1. Da tyristoren 22 da også er spærret, virker lagerkondensatoren 16 ikke mere som spændingskilde for UV-cellen 13, da også den første diode 25 forhindrer 5 afladningen af lagerkondensatoren 16. UV-cellen 13 er da kun, således som vist i fig. 4, tændparat i de væsentligt kortere tider, i hvilke forsyningsspændingen up ligger over tændspændingen u2-The circuit operates as follows: The storage capacitor 16 is charged across the rectifier diode 14 and the first diode 25. If the aperture 20 is open, the switch 21 and therefore also the thyristor 22, and the flame sensor 2 operate over at least several periods of the supply voltage as described. in FIG. 2 and 5. If the aperture 20 8 is closed, the UV cell 13 receives no radiation and therefore no output signal must be given to the flame guard 1. Since the thyristor 22 is then also blocked, the storage capacitor 16 no longer acts as a voltage source for the UV cell. 13, since also the first diode 25 prevents the discharge of the storage capacitor 16. The UV cell 13 is then only, as shown in FIG. 4, ignition device for the substantially shorter times during which the supply voltage up is above the ignition voltage u2-

Der kan nu foreligge følgende fejl, som i denne situation kan udløse 10 tændingen af UV-cellen 13, selv om flammeføleren 2 ved hjælp af blænden 20 er adskilt fra flammen: UV-cellen 13 får i mangel af absolut tæthed af blænden 20 ved spredning sporadisk UV-photoner.There may now be the following errors which in this situation can trigger the ignition of the UV cell 13, even though the flame sensor 2 is separated from the flame by means of the aperture 20: The UV cell 13 receives in the absence of absolute density of the aperture 20 by spreading. sporadic UV photons.

15 UV-cellen 13 er ældet og tænder spontant på grund af den tilførte spænding eller har en kortslutning.The UV cell 13 is aged and turns on spontaneously due to the applied voltage or has a short circuit.

Såfremt den første fejl optræder, bliver denne på‘ grund af den lille 20 tændberedskabstid ved udkoblet lagerkondensator 16 kun i reduceret grad meldt til flammevagten 1. Denne undertrykker sådanne meldinger, såfremt de ikke optræder for hyppigt og betragter således længe UV-cellen 13 og strålingstætheden af blænden 20 som fejlfrie, indtil hyppigheden af tændingerne ved lukket blænde 20 når det mål, som er 25 nødvendigt ved åben blænde for meldingen "flamme brænder". Først da bliver videredrift af flammevagten 1 forhindret. Dette gælder eksempelvis for den anden nævnte fejl samt for kortslutningen af lagerkondensatoren 16. Alle andre mulige fejl nedsætter kun tændbe-redskabstiden for flammeføleren 2.If the first error occurs, due to the small ignition time of switched-off capacitor 16, it is only reported to the flame guard to a reduced degree only 1. This suppresses such messages if they do not occur too frequently and thus consider the UV cell 13 and the radiation density for a long time. of the aperture 20 as error-free until the frequency of ignitions at closed aperture 20 reaches the target required by open aperture for the "flame burner" message. Only then is it prevented from being operated by the flame guard 1. This applies, for example, to the other mentioned fault and to the short-circuit of the storage capacitor 16. All other possible faults only reduce the ignition time of the flame sensor 2.

3030

Fig. 7 viser en tilsvarende flammeføler 2 i en ændret kobling. Ved denne bliver udkoblingen af lagerkondensatoren 16 bevirket af en HOS-FET-omskifter 26, hvis styrespænding direkte dannes af spændingsfaldet over den i UV-cellekredsen liggende anden arbejdsmod-35 stand 31. Styrespændingen bliver afgrenet efter ensretterdioden 14 og over en modstand 27 og en anden diode 28 ført til en mellem ledningen for styrespændingen og UV-cel lekredsen liggende anden lagerkondensator 29 og sluttet til gaten i MOS-FET omskifteren 26. Den anden diode 28 forhindrer en uønsket afladning af den anden DK 168340 B1 9 1 agerkondensator 29 gennem modstanden 27 og 31. Ved hjælp af en parallelt med den anden lagerkondensator liggende zenerdiode 30 er gaten beskyttet mod overspændinger. Anordningen bliver styret af en afbryder 21, som er tilsluttet mellem source og gate i MOS-FET-5 omskifteren 26. Afbryderen 21 kan være såvel en elektromekanisk som en elektronisk komponent, f.eks. en optokobler. Sourceelektroden i MOS-FET-omskifteren 26 er sluttet til en tilslutning på UV-cellen 13, medens drainelektroden er sluttet til lagerkondensatoren 16.FIG. 7 shows a corresponding flame sensor 2 in a modified coupling. In this, the switching off of the storage capacitor 16 is caused by an HOS-FET switch 26, whose control voltage is directly generated by the voltage drop across the other working resistor 35 in the UV cell circuit 31. The control voltage is branched by the rectifier diode 14 and over a resistor 27 and a second diode 28 leads to a second storage capacitor 29 located between the control voltage and the UV cell play circuit and connected to the gate in the MOS-FET switch 26. The second diode 28 prevents an unwanted discharge of the second DK 168340 B1 9 1 field capacitor 29 through the resistor 27 and 31. By means of a zener diode 30 located parallel to the second storage capacitor, the gate is protected against overvoltages. The device is controlled by a switch 21 which is connected between the source and gate of the MOS-FET-5 switch 26. The switch 21 can be both an electromechanical and an electronic component, e.g. an optocoupler. The source electrode in the MOS-FET switch 26 is connected to a connection on the UV cell 13, while the drain electrode is connected to the storage capacitor 16.

10 MOS-FET-omskifteren 26 spærrer, når blænden 20 er lukket, og afbryderen 21 leder. Der opstår da de samme forhold som i det ovenfor for fig. 6 beskrevne tilfælde, når afbryderen 21 er åben deri.10 MOS-FET switch 26 locks when aperture 20 is closed and switch 21 is conducting. Then the same conditions as in the above for FIG. 6 when the switch 21 is open therein.

Der kan også tilvejebringes flammefølere, hvor en bevægelig blænde 15 20 og en spændingsmultiplikatorkreds, således som beskrevet i fig.Flame sensors may also be provided, in which a movable aperture 15 and a voltage multiplier circuit, as described in FIG.

3, anvendes sammen.3, used together.

De beskrevne flammefølere 2 bliver drevet med vekselspænding og har en beredskabstid på 100 % af den tid, i hvilken de ikke er afdækket 20 mod flammen af en eventuelt tilstedeværende blænde 20. De lader sig teste for fejl, som foregøgler tilstedeværelsen af en flamme, i brændpauserne eller ved bevægelsen af blænden 20 ved de til forbrændingsanlæg for kontinuerlig drift egnede udførelser. Ved udførelsen til kontinuerlig drift fører imidlertid enhver afvigelse fra 25 det ønskede udgangssignal, også fejl i bl ændebe vægel sen, til signalet "ingen flamme til stede" på udgangen af flammevagten, hvilket fører til udkobling af brændstoftilførslen. De er derfor fejl sikre.The described flame sensors 2 are operated with alternating voltage and have a readiness time of 100% of the time in which they are not shielded 20 against the flame by any aperture present 20. They can be tested for faults which prejudice the presence of a flame. in the firing breaks or in the movement of the aperture 20, in the designs suitable for continuous operation incinerators. However, in the case of continuous operation, any deviation from the desired output signal, including aperture error, leads to the signal "no flame present" at the output of the flame guard, which leads to the fuel supply being switched off. They are therefore error-proof.

30 3530 35

Claims

1. UV flame foil is for monitoring a flame at a combustion plant which can be electrically connected to a flame guard and supplied by it with an alternating voltage and containing a UV cell which can be ignited by a UV radiation from a flame , characterized in that it contains a charging source (16) serving as a voltage source for the UV cell (13) with a one-way charging means (14), by means of which the charge storage (16) can be charged to the peak value of the alternating voltage where the voltage of the charge storage (16) at an ignition of the UV cell (13) can be lowered to the firing voltage (u ^) of the UV cell (13) and the charge current (Ic) of the charge storage (16) emerges as output current (I.) from the flame sensor ( 2). d

UV flame sensor according to claim 1, characterized in that the charge storage consists of a storage capacitor (16) which is connected in parallel with the UV cell (13) and which contains at least one rectifier diode (14) as a one-directional charging device, which contains a rectifier diode. in an electrical supply to the junction between the storage capacitor (16) and the UV cell (13).

UV flame sensor according to claim log2, characterized in that the storage capacitor (16) can be charged by means of the charging means to a voltage which is above the supply voltage (un) of the flame sensor (2).

UV flame sensor according to claim 3, characterized in that it contains a first auxiliary diode (17) which shunts a cascade capacitor (18) connected between an input terminal (11) and the rectifier diode (14). auxiliary diode (19) located between an output terminal (12) and a point between the cascade capacitor (18) and the rectifier diode (14).

UV flame sensor according to at least one of claims 1-4, with an aperture located in a beam between the flame and the UV cell, which alternately opens and closes the beam passage, characterized in that there is a switching means between the charge storage (16) and The UV cell (13), by means of which the charge storage (16) and the UV cell (13) can be separated by closed aperture (20). DK 168340 Bl

UV flame sensor according to claim 5, characterized in that the switching means consists essentially of a switch (21) and a thyristor (22).

UV flame sensor according to claim 5, characterized in that the switching means consists essentially of a switch (21) and a MOS-FET switch (26).