Stand der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit einer Flammenüberwachung aus einer Reihenschaltung
von lonisationselektrode, Flamme und Versorgungsspannung, wobei die lonisationselektrode
in die Flamme ragt, die Flammenüberwachung einen lonisationsstrom zur Kennzeichnung
des Betriebes des Gasbrenners abgibt und die Gaszufuhr über eine Gasarmatur einstellbar
ist.
[0002] Bei Gasbrennern werden lonisationselektroden zur Flammenüberwachung eingesetzt, die
meist stabförmig ausgebildet sind und so im Brennraum befestigt sind, dass sie mit
ihrer Spitze in den Flammenbereich ragen. Beim Betrieb des Brenners vervollständigt
die Flamme die Überwachungs-Reihenschaltung so, dass ein lonisationsstrom fließt.
Der lonisationsstrom wird in der Steuerelektronik des Gerätes selektiert und ohne
Aufbereitung als Eingangssignal der Steuerlogik zugeführt. Die Steuerlogik stellt
nur fest, ob ein Strom fließt oder nicht fließt.
[0003] Da sich die lonisationselektrode während des Betriebs dauernd in den Flammenbereich
befindet, zeigt sie starke Verschleißerscheinungen. Zum einen bildet sich auf der
Oberfläche eine Querdichte aus, die als elektrischer Isolator wirkt und den lonisationsstrom
stark verringert. Zum anderen führt der Abbrand des Elektrodenmaterials zu einer Verkleinerung
der im Flammenbereich liegenden Oberfläche und damit ebenfalls zur Verringerung des
lonisationsstromes. Erreicht der Verschleiß ein bestimmtes Stadium, dann kann der
lonisationsstrom nicht mehr sicher ausgewertet werden. Die Steuerelektronik erhält
kein Kennzeichen des Vorhandenseins der Flamme mehr und setzt das Gerät außer Betrieb.
[0004] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einem Gasbrenner der eingangs erwähnten Art
die verschleißbedingte Abschwächung des lonisationssignals so auszugleichen, dass
zeitlich länger eine sichere Auswertung des lonisationsstromes gewährleistet ist.
[0005] Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der lonisationsstrom als
Mess-Signal einer Signalaufbereitungseinheit mit einstellbarem Verstärkungsfaktor
zuführbar und an einen Mikrocontroller weiterleitbar ist, dass der Mikrocontroiier
in Abhängigkeit von der zeitlichen Abnahme des lonisationsstromes während der Betriebsdauer
den Verstärkungsfaktor der Signalverarbeitungseinheit zum sicheren Ansprechen der
Flammenüberwachung entsprechend erhöht und dass bei einem vorgegebenen, maximalen
Verstärkungsfaktor der Mikrocontroller ein Anzeige-Fehlersignal auslöst.
[0006] Die Signalaufbereitungseinheit mit dem verstellbaren Verstärkungsfaktor wird mit
Hilfe des Mikrocontrollers so verändert, dass der sich abschwächende lonisationsstrom
sicher ausgewertet und als Steuersingal an die Steuerlogik weitergeleitet werden kann.
Gibt man einen maximalen Verstärkungsfaktor für den Mikrocontroller vor, dann wird
die Betriebsdauer auch verlängert, aber sichergestellt, dass bei einem vorgegebenen,
maximalen Verschleiß der lonisationselektrode ein Anzeige-Fehlersignal abgeleitet,
das auf die notwendige Wartung der lonisationselektrode hinweist. Das Anzeige-Fehlersignal
ist als Kundendienst-Anforderung für den Kunden zu verstehen.
[0007] Eine derartige Flammenüberwachung hat verschiedene Vorteile. Es wird nicht nur die
Zuverlässigkeit der Flammenüberwachung erhöht, der wahrscheinliche Ausfallzeitpunkt
der lonisationselektrode ist bestimmbar. Durch die rechtzeitige Kundendienst-Anforderung
kann ein Ausfall des Brenners und der damit betriebenen Anlage verhindert werden.
Die Verfügbarkeit der Anlage wird erhöht und die Wartungsintervalle für die lonisationselektrode
orientieren sich am tatsächlichen Verschleißzustand der lonisationselektrode.
[0008] Aus Sicherheitsgründen kann zur Verhinderung der endgültigen Abschaltung der Anlage
beim Auftreten des Anzeige-Fehiersignais vorgesehen sein, dass der Mikrocontroller
bei vorgegebenem, maximalem Verstärkungsfaktor für die Signalaufbereitungseinrichtung
der Gasarmatur ein Stellsignal für einen Notbetrieb mit erhöhter Gaszufuhr zuführt.
[0009] Die Signalaufbereitungseinheit weist eine Messrichtung und einen im Verstärkungsfaktor
einstellbaren Verstärker auf.
[0010] Ist nach einer Ausgestaltung weiterhin vorgesehen, dass einer Steuerlogik des vom
Gasbrenner bedienten Gerätes, das über die Signalaufbereitungseinheit und den Mikrocontroller
veränderte Mess-Signal zuführbar ist, dann bleibt die Steuerung des vom Gasbrenner
bedienten Gerätes ohne Einfluss von dem Verschlusszustand der lonisationselektrode.
[0011] Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung als Blockschaltbild dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
[0012] Ein Gasbrenner 10 umschließt mit einem Gehäuse eine Brennkammer, der über eine Gasarmatur
13 ein Gas-Volumenstrom 15 zuführbar ist. Der Gas-Volumenstrom 15 wird mit einem Luftstrom
14 zu einem Gas-Luftgemisch aufbereitet, das dem Brenner 10 als Verbrennungsgas zugeführt
wird. Bei der Verbrennung bilden sich im Brennraum Flammen 11. Eine in der Brennkammer
befestigte lonisationselektrode 12 ragt mit der Spitze in den Flammenbereich und beim
Betrieb des Brenners 10 in die Flamme 11. Die lonisationselektrode 12 bildet mit der
Flamme 11 und einer Versorgungsspannung eine Überwachungs-Reihenschaltung, in der
ein ionisationsstrom fließt. Die Flamme 11 kann in dieser Reihenschaltung als Diode
mit Widerstand betrachtet werden. Aufgrund der Verschleißerscheinungen der lonisationselektrode
12 ändert sich während der Betriebsdauer des Gasbrenners 10 auch deren Widerstand.
Die Folge davon ist, dass mit zunehmender Betriebsdauer der lonisationsstrom in der
Überwachungs-Reihenschaltung mehr und mehr abnimmt.
[0013] Der lonisationsstrom wird als Mess-Signal einer Signalaufbereitungseinheit 21 zugeführt,
die eine Messeinrichtung und einen im Verstärkungsfaktor einstellbaren Verstärker
aufweist. Die Signalaufbereitungseinheit 21 arbeitet mit einem Mikrocontroller 22
so zusammen, dass der Verstärkungsfaktor des Verstärkers in der Signalaufbereitungseinheit
21 in Abhängigkeit der zeitlichen Abnahme des lonisationsstromes entsprechend so erhöht
wird, dass eine sichere Auswertung der Flammenüberwachung erreicht ist, d.h., die
vom Mikrocontroller 22 an ein annähernd gleiches Stellsignal 23 für die Gasarmatur
13 angibt, das vom abnehmenden lonisationsstrom nicht mehr beeinflusst wird und eine
sichere Auswertung - Betrieb oder Nichtbetrieb des Gasbrenners 10 - garantiert.
[0014] In dem Mikrocontroller 22 ist ein maximal zulässiger Verstärkungsfaktor vorgegeben.
Wird dieser erreicht, dann ist dies ein Kennzeichen dafür, dass der Verschleißzustand
der lonisationselektrode 12 einen kritischen Wert erreicht hat. Der Mikrocontroller
22 leitet daraus ein Anzeige-Fehlersignal 24 ab, das dem Kunden anzeigt, das eine
Wartung der lonisationselektrode 12 angebracht ist. Zum weiteren ungehinderten Notbetrieb
des Gasbrenners 10 wird jedoch über erhöhtes Stellsignal 23 auch die Gaszufuhr 15
über die Gasarmatur 13 erhöht.
1. Gasbrenner mit einer Flammenüberwachung aus einer Reihenschaltung von lonisationselektrode,
Flamme und Versorgungsspannung, wobei die lonisationselektrode in die Flamme ragt,
die Flammenüberwachung einen lonisationsstrom zur Kennzeichnung des Betriebes des
Gasbrenners abgibt und die Gaszufuhr über eine Gasarmatur einstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der lonisationsstrom als Mess-Signal einer Signalaufbereitungseinheit (21) mit einstellbarem
Verstärkungsfaktor zuführbar und an einen Mikrocontroller (22) weiterleitbar ist,
dass der Mikrocontroller (22) in Abhängigkeit von der zeitlichen Abnahme des lonisationsstromes
während der Betriebsdauer den Verstärkungsfaktor der Signalverarbeitungseinheit (21)
zum sicheren Ansprechen der Flammenüberwachung entsprechend erhöht und
dass bei einem vorgegebenen, maximalen Verstärkungsfaktor der Mikrocontroller (22) ein
Anzeige-Fehlersignal (24) auslöst.
2. Gasbrenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mikrocontroller (22) bei vorgegebenem, maximalem Verstärkungsfaktor für die Signalaufbereitungseinrichtung
(21) der Gasarmatur (13) ein Stellsignal (23) für einen Notbetrieb mit erhöhter Gaszufuhr
(15) zuführt.
3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Signalaufbereitungseinheit (21) eine Messeinrichtung für den lonisationsstrom
und einen im Verstärkungsfaktor einstellbaren Verstärker aufweist.
4. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass einer Steuerlogik des vom Gasbrenner bedienten Gerätes das über die Signalaufbereitungseinheit
(21) und den Mikrocontroller (22) veränderte Mess-Signal zuführbar ist.