[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet von Brennstoff-Verbrennungsvorrichtungen,
die beispielsweise in der Heizungs- und/oder Warmwassertechnik eingesetzt werden und
die häufig als Feuerungsautomaten oder als Brenner bezeichnet werden. Die vorliegende
Erfindung betrifft insbesondere eine Überwachungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum
unabhängigen Überwachen des Vorhandenseins einer ersten Flamme und des Vorhandenseins
einer zweiten Flamme in einer derartigen Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung.
[0002] Brennstoff-Verbrennungsvorrichtungen kommen unter anderem in der Heizung- und/oder
Warmwassertechnik und in industriellen Thermoprozessanlagen, welche beispielsweise
zum Metallschmelzen oder zum Brennen von Keramiken verwendet werden, zum Einsatz.
In der Heizungs- und/oder Warmwassertechnik verwendete Brennstoff-Verbrennungsvorrichtungen,
welche beispielsweise in Heizkesseln oder Durchlauferhitzern enthalten sind, arbeiten
in der Regel nicht nur mit einer Hauptflamme, welche für die eigentliche Wärmeentwicklung
sorgt, sondern auch mit einer sog. Pilotflamme, welche auch als zündflamme bezeichnet
wird. Brennstoff-Verbrennungsvorrichtungen, welche in diesem Dokument auch als Feuerungsautomat,
als Brennstoffbrenner oder kurz als Brenner bezeichnet werden, können beispielsweise
Gasbrenner oder Ölbrenner sein.
[0003] Bei manchen Arten von Brennern kommt die Pilotflamme auch dann nicht zum Erlischen,
wenn keine Heizleistung erforderlich ist. Die Pilotflamme dient dann lediglich dazu,
beim Öffnen eines Brennstoffventils, welches der Hauptflamme zugeordnet ist, zügig
ein zünden der Hauptflamme zu gewährleisten. Bei anderen Arten von Brennern wird die
Pilotflamme zwischenzeitlich gelöscht und erst kurz vor dem Zünden der Hauptflamme,
beispielsweise mittels einer elektrischen Zündung, wieder gezündet. Bei dem Aktivieren
der Hauptflamme sorgt die brennende Pilotflamme dann dafür, dass der Zündvorgang der
Hauptflamme kontrolliert ohne größeren "Zündstoß" stattfinden kann.
[0004] Aus Gründen der Betriebssicherheit ist es durch entsprechende Normen vorgeschrieben,
das Vorhandensein von Haupt- und/oder Pilotflamme unabhängig voneinander detektieren
zu können.
[0006] Die UV-Zelle des UV-Detektors weist einen Glaskolben aus einem UV-durchlässigen Quarzglas
auf, der mit Edelgas gefüllt ist. In dem Glaskolben befinden sich zwei Elektroden.
Wenn zwischen den beiden Elektroden eine Spannung angelegt und diese Spannung erhöht
wird, so kommt es beim Erreichen einer kritischen Spannung zu einer Glimmentladung
(Zündung). Dabei treten Elektronen an der negativen Elektrode aus, werden zur positiven
Elektrode beschleunigt und ionisieren das Edelgas. Dies führt zu einem Stromfluss
durch die UV-Zelle. Die zur Flammenüberwachung eingesetzten UV-Zellen zeigen dieses
Verhalten der Selbstzündung typischerweise erst ab Spannungen von mehr als 700 V.
Anders verhält es sich, wenn die UV-Zelle von der zu überwachenden Flamme mit UV-Licht
von ca. 190 bis 260 nm Wellenlänge bestrahlt wird: In diesem Fall tritt der Zündeffekt
abhängig von der Intensität der UV-Strahlung bereits bei effektiven Spannungen von
ca. 200 V auf.
[0007] Die Diode des UV-Detektors dient zur Einweggleichrichtung, so dass bei einem Betrieb
des UV-Detektors mit einer Wechselspannung im Falle des Vorhandenseins einer Flamme
eine gepulste Gleichspannung auftritt. Im Falle eines Kurzschlusses der Anschlussleitungen
des UV-Detektors wird der UV-Detektor und damit auch die Diode überbrückt, so dass
beim Betrieb mit einer Wechselspannung auch an dem Eingang einer dem UV-Detektor nachgeschalteten
Verstärkerschaltung anstelle der gepulsten Gleichspannung eine Wechselspannung auftritt.
Somit wird das Vorhandensein einer Flamme durch eine gepulste Gleichspannung angezeigt
und ein Leitungskurzschluss wird durch eine Wechselspannung angezeigt.
[0008] Darüber hinaus offenbart Druckschrift
US 3548395 A1 den Oberbegriff des Anspruchs.
[0009] Die voneinander unabhängige Überwachung von Haupt- und Pilotflamme mittels jeweils
eines UV-Detektors hat den Nachteil, dass für jeden der beiden UV-Detektoren jeweils
(a) eine Anschlussleitung (mit jeweils zwei Anschlussdrähten) und (b) eine Verstärkerschaltung
benötigt wird. Somit ist für die Überwachung von Haupt- und Pilotflamme mittels jeweils
eines UV-Detektors ein vergleichsweise hoher apparativer Aufwand erforderlich.
[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine voneinander unabhängige Überwachung
von zwei räumlich voneinander getrennten Flammen mittels jeweils eines Flammendetektors
im Hinblick auf den dafür notwendigen apparativen Aufwand zu vereinfachen.
[0011] Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
beschrieben.
[0012] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Überwachungsvorrichtung zum unabhängigen
Überwachen des Vorhandenseins einer ersten Flamme und des Vorhandenseins einer zweiten
Flamme in einer Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung beschrieben. Die Überwachungsvorrichtung
weist auf (a) einen ersten Flammendetektor, eingerichtet und angeordnet zum Empfangen
von erster Strahlung, welche von der ersten Flamme emittiert wird, (b) einen zweiten
Flammendetektor, eingerichtet und angeordnet zum Empfangen von zweiter Strahlung,
welche von der zweiten Flamme emittiert wird, (c) eine Spannungsversorgungseinrichtung,
welche mit den beiden Flammendetektoren verbunden ist und welche eingerichtet ist,
eine Wechselspannung mit einer ersten Halbwelle und einer zweiten Halbwelle an die
beiden Flammendetektoren anzulegen, und (d) eine Auswerteschaltung, welche mit den
beiden Flammendetektoren über einen gemeinsamen Signaleingang verbunden ist. Die beiden
Flammendetektoren sind derart eingerichtet und in Bezug zu der Spannungsversorgungseinrichtung
und zu der Auswerteschaltung derart geschalten, dass ein während der ersten Halbwelle
vorhandenes erstes Messsignal an dem gemeinsamen Signaleingang für die Intensität
der ersten Strahlung indikativ ist und ein während der zweiten Halbwelle vorhandenes
zweites Messsignal auf dem gemeinsamen Signaleingang für die Intensität der zweiten
Strahlung indikativ ist. Ferner ist die Auswerteschaltung eingerichtet, das erste
Messsignal und das zweite Messsignal unabhängig voneinander auszuwerten.
[0013] Der beschriebenen Überwachungsvorrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei
einer geeigneten Schaltung der beiden Flammendetektoren trotz der Verwendung eines
gemeinsamen Signaleingangs beide Flammendetektoren unabhängig voneinander ausgelesen
werden können, sofern das erste Messsignal exklusiv dem ersten Flammendetektor und
das zweite Messsignal exklusiv dem zweiten Flammendetektor zugeordnet wird. Dabei
kann das erste Messsignal lediglich während der ersten Halbwelle der an beide Flammendetektoren
angelegten Wechselspannung auftreten. Entsprechend kann das zweite Messsignal lediglich
während der zweiten Halbwelle der Wechselspannung auftreten.
[0014] Anschaulich ausgedrückt bedeutet dies, dass eine Zuordnung der Messsignale der beiden
Flammendetektoren zu der ersten (Pilot-) Flamme oder zu der zweiten (Haupt-) Flamme
in der Auswerteschaltung durch eine Signaltrennung unter Berücksichtigung der positiven
und der negativen Halbwelle erfolgt. Dadurch ist auf einfache und trotzdem effektive
Weise eine separate Flammenintensitätsbewertung möglich.
[0015] Die Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung kann ein beliebiger Brenner sein, welcher
insbesondere in der Heizungs- und/oder Warmwassertechnik zum Einsatz kommt. Der zu
verbrennende Brennstoff kann ein bei Normalbedingungen fester, flüssiger oder gasförmiger
Brennstoff sein. Die beschriebene Überwachungsvorrichtung scheint derzeit insbesondere
für Brenner geeignet zu sein, welche Gas oder evtl. auch Öl verbrennen.
[0016] Die beschriebene Überwachungsvorrichtung hat gegenüber bekannten Flammenüberwachungsvorrichtungen
den Vorteil, dass bei Verwendung von lediglich einem Flammenwächter, an welchem die
beiden Flammendetektoren angeschlossen sind und welcher neben einer Anzeigeeinrichtung
die beschriebene Spannungsversorgungseinrichtung und die beschriebene Auswerteschaltung
aufweist, die beiden Flammen unabhängig voneinander auf ihr Vorhandensein überwacht
werden können. Somit kann ohne großen apparativen Aufwand eine effiziente Überwachung
einer Hauptflamme und einer Pilotflamme in einer Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung
realisiert werden. Eine zusätzliche Anschlussklemme an dem Flammenwächter für den
Anschluss des zweiten Flammendetektors ist dabei nicht erforderlich und zur Überbrückung
der Entfernung zwischen der eigentlichen Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung, in der
die beiden Flammen brennen, und einem Schaltschrank, in dem typischerweise der Flammenwächter
angeordnet ist, ist lediglich eine zweiadrige Flammendetektor-Anschlussleitung erforderlich.
[0017] Es wird darauf hingewiesen, dass die beiden genannten Flammen auch zwei Teilflammen
eines sog. Flächenbrenners sein können, welcher typischerweise eine Vielzahl von Teilflammen
aufweist, wobei jeweils eine Teilflamme zumindest einer Öffnung einer Brennstoffleitung
zugeordnet ist. Beim Zünden von Flächenbrennern wird üblicherweise zunächst eine Teilflamme
entzündet, welche anschließend den Brennstoff, der aus benachbarten Öffnungen austritt,
entzündet. Auf diese Weise werden sukzessive alle Teilflammen entzündet. Die Brennstoffleitung
kann beispielsweise mäanderförmig eine vorgegebene Fläche abdecken.
[0018] Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Überwachungsvorrichtung ferner
auf (a) eine gemeinsame Spannungsversorgungsleitung, welche die Spannungsversorgungseinrichtung
sowohl mit dem ersten Flammendetektor als auch mit dem zweiten Flammendetektor verbindet
und/oder (b) eine gemeinsame Messsignalleitung, welche sowohl den ersten Flammendetektor
als auch den zweiten Flammendetektor mit dem gemeinsamen Signaleingang der Auswerteschaltung
verbindet.
[0019] Die Verwendung von einer gemeinsamen insbesondere einadrigen (Anschluss)Leitung für
die Spannungsversorgung der beiden Flammendetektoren und/oder einer gemeinsamen insbesondere
einadrigen (Anschluss)Leitung für die Weiterleitung von Messsignalen, die von den
beiden Flammendetektoren erzeugt wurden, an die Auswerteschaltung hat den Vorteil,
dass jeweils ein einziger Anschlussdraht ausreichend ist, um die beiden Flammendetektoren
an die Spannungsversorgung und/oder an die Auswerteschaltung anzuschließen. Damit
reduziert sich auf vorteilhafte Weise der Verkabelungsaufwand zwischen der Spannungsversorgungseinrichtung
und den beiden Flammendetektoren und/oder der Verkabelungsaufwand zwischen den beiden
Flammendetektoren und dem gemeinsamen Signaleingang.
[0020] Es wird darauf hingewiesen, dass die gemeinsame Spannungsversorgungsleitung jeweils
einen Anschluss der beiden Flammendetektoren mit der Spannungsversorgungseinrichtung
verbindet, wohingegen die gemeinsame Messsignalleitung die jeweils anderen Anschlüsse
der beiden Flammendetektoren mit dem gemeinsamen Signaleingang der Auswerteschaltung
verbindet.
[0021] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der erste Flammendetektor
ein erstes elektrisch gleichrichtendes Element auf und der zweite Flammendetektor
weist ein zweites elektrisch gleichrichtendes Element auf, wobei die beiden gleichrichtenden
Elemente in Bezug zu der Spannungsversorgungseinrichtung und zu dem gemeinsamen Signaleingang
antiparallel geschalten sind. Dies hat den Vorteil, dass die beiden Halbwellen der
Wechselspannung, welche beide an den beiden Flammendetektoren anliegen, auf einfache
und effektive Weise zwischen den beiden Flammendetektoren separiert werden können.
Bei beiden Flammendetektoren generiert damit jeweils nur eine Halbwelle der Wechselspannungsversorgung
ein Messsignal, welches als positives oder negatives Halbwellensignal von der Auswerteschaltung
unabhängig von dem jeweils anderen Halbwellensignal erfasst und ausgewertet werden
kann.
[0022] Eine separate Auswertung der beiden (Halbwellen)-Messsignale kann durch eine geringfügige
Anpassung einer bekannten Auswerteschaltung, wie z.B. dem Flammensignalverstärker
LME7 oder dem Flammensignalverstärker LMV der Fa. Siemens, erreicht werden. Dabei
kann beispielsweise eine weitere Verstärkerschaltung vorgesehen werden, so dass für
jede der beiden (Halbwellen)-Messsignale eine eigene Verstärkerschaltung zum Einsatz
kommt.
[0023] Das gleichrichtende Element kann beispielsweise eine Röhre sein. Bevorzugt ist das
gleichrichtende Element eine beispielsweise aus einem Halbleitermaterial hergestellte
Diode.
[0024] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der erste Flammendetektor
ferner einen ersten Strahlungsdetektor auf und der zweite Flammendetektor weist ferner
einen zweiten Strahlungsdetektor aufweist, wobei zumindest einer der beiden Strahlungsdetektoren
für elektromagnetische Strahlung im Bereich des ultravioletten Spektralbereichs sensitiv
ist. Dies hat den Vorteil, dass das Vorhandensein von zumindest einer Flamme anhand
des UV Anteils im elektromagnetischen Emissionsspektrum der Flamme detektiert wird.
Auf diese Weise können Störeinflüsse im Bereich des sichtbaren oder des infraroten
Spektralbereichs effektiv eliminiert werden.
[0025] Der im ultravioletten Spektralbereich sensitive Strahlungsdetektor kann beispielsweise
die o.g. UV-Zelle sein, welche einen Glaskolben aus einem UV-durchlässigen Quarzglas
aufweist, in dem sich zwei Elektroden befinden. In dem Glaskolben befindet sich ferner
ein Edelgas, welches durch auftreffende UV-Strahlung ionisiert wird, so dass die UV-Zelle
zumindest teilweise elektrisch leitfähig wird. Eine derartige UV-Zelle ist insbesondere
für Strahlung in dem elektromagnetischen Spektralbereich zwischen 200 nm und 260 nm
sensitiv.
[0026] Es wird darauf hingewiesen, dass bevorzugt beide Strahlungsdetektoren für elektromagnetische
Strahlung im ultravioletten Spektralbereich sensitiv sind. Es wird ferner darauf hingewiesen,
dass auch wenn derzeit bevorzugt gleiche Arten von Strahlungsdetektoren verwendet
werden, auch eine Kombination von verschiedenen Arten von Strahlungsdetektoren und
insbesondere von im ultravioletten Spektralbereich empfindliche Strahlungsdetektoren
verwendet werden können.
[0027] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Auswerteschaltung
eine Filterschaltung auf. Dies hat den Vorteil, dass die (Halbwellen)-Messsignale
der beiden Flammendetektoren derart geglättet werden, dass anstelle von jeweils einem
gepulsten Gleichspannungssignal ein geglättetes Gleichspannungssignal in der Auswerteschaltung
weiter verarbeitet werden kann. Die Filterschaltung kann bevorzugt unmittelbar dem
gemeinsamen Signaleingang nachgeschaltet sein.
[0028] Die Filterschaltung kann beispielsweise eine sog. RC-Filterschaltung sein, welche
eine oder mehrere sog. RC-Glieder aufweist, die jeweils einen Widerstand und einen
Kondensator aufweisen.
[0029] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Auswerteschaltung
auf (a) eine erste Verstärkerschaltung, welche zum Verstärken exklusiv des ersten
Messsignals eingerichtet ist, und (b) eine zweite Verstärkerschaltung, welche zum
Verstärken exklusiv des zweiten Messsignals eingerichtet ist. Dies hat den Vorteil,
dass die beiden Messsignale nicht nur unabhängig voneinander erfasst sondern auch
unabhängig voneinander verstärkt und ausgewertet werden können. Bevorzugt weist jede
der beiden Verstärkerschaltungen einen eigenen Ausgang auf, an dem ein Signal, insbesondere
ein Gleichspannungssignal, ausgegeben wird, welches für das Vorhandensein der jeweiligen
Flamme indikativ ist.
[0030] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Auswerteschaltung
eine Datenverarbeitungseinheit auf, welche eingerichtet ist, basierend auf einem ersten
Ausgangssignal der ersten Verstärkerschaltung und auf einem zweiten Ausgangssignal
der zweiten Verstärkerschaltung das Vorhandensein eine Fehlers eines elektronischen
Bauteils der Auswerteschaltung zu erkennen und insbesondere das fehlerhafte Bauteil
zu identifizieren. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Weise eine automatische
Fehlerdiagnose der Auswerteschaltung durchgeführt werden kann. Dadurch kann die Betriebssicherheit
der gesamten Überwachungsvorrichtung erheblich verbessert werden.
[0031] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die erste Verstärkerschaltung
eingangsseitig eine erste Diode auf und die zweite Verstärkerschaltung weist eingangsseitig
eine zweite Diode auf. Dabei ist eine der beiden Dioden anodenseitig mit dem gemeinsamen
Signaleingang verbunden und die andere der beiden Dioden ist kathodenseitig mit dem
gemeinsamen Signaleingang verbunden.
[0032] Durch die Verwendung von zwei entgegengesetzt geschalteten Dioden kann auf einfache
und effiziente Weise eine Trennung der beiden mit unterschiedlichen Halbwellen verknüpften
Messsignale erreicht werden, so dass das erste Messsignal ausschließlich der ersten
Verstärkerschaltung zugeführt wird und das zweite Messsignal ausschließlich der zweiten
Verstärkerschaltung zugeführt wird.
[0033] Es wird darauf hingewiesen, dass die beschriebene Verbindung der Anode bzw. der Kathode
mit dem gemeinsamen Signaleingang eine direkte oder eine indirekte Verbindung sein
kann. Im Falle einer indirekten Verbindung befindet sich zwischen der Anode bzw. der
Kathode und dem gemeinsamen Signaleingang zumindest ein weiteres elektronisches Bauteil.
Insbesondere kann sich die oben beschriebene Filterschaltung zwischen der Anode bzw.
der Kathode und dem gemeinsamen Signaleingang befinden.
[0034] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Diode eine erste
zenerdiode und/oder die zweite Diode ist eine zweite zenerdiode.
[0035] Eine Zenerdiode verhält sich in bekannter Weise in Durchlassrichtung wie eine normale
Diode. Bei der beschriebenen Überwachungsvorrichtung sorgt das übliche Dioden-Verhalten
dafür, dass die beiden Messsignale voneinander getrennt und jeweils einer der beiden
Verstärkerschaltungen zugeführt werden. Liegt jedoch in Sperrrichtung eine Spannung
an, welche größer ist als eine für die jeweilige zenerdiode spezifische Durchbruchsspannung,
dann wird die zenerdiode in Sperrrichtung niederohmig. Dieses Verhalten kann bei der
beschriebenen Überwachungsvorrichtung durch eine geeignete Dimensionierung der zenerdiode,
insbesondere durch eine geeignete Wahl der Durchbruchsspannung, dazu genutzt werden,
um einen Kurzschluss in der Anschlussleitung, insbesondere einen Kurzschluss zwischen
der oben beschriebenen Spannungsversorgungsleitung und der oben beschriebenen gemeinsamen
Messsignalleitung, zu erkennen.
[0036] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Durchbruchsspannung
von zumindest einer der beiden Zenerdioden derart dimensioniert, dass die zumindest
eine zenerdiode (a) bei einem fehlerfreien Anschluss der beiden Flammendetektoren
an die Spannungsversorgungseinrichtung und an den gemeinsamen Signaleingang in einem
Spannungsbereich betrieben wird, welcher kleiner ist als die Durchbruchsspannung,
und (b) bei einem Kurzschluss zwischen der Spannungsversorgungseinrichtung und dem
gemeinsamen Signaleingang in einem Spannungsbereich betrieben wird, welcher größer
ist als die Durchbruchsspannung.
[0037] Der genannte Spannungsbereich, welcher größer ist als die Sperrspannung, wird typischerweise
auch als Durchlassbereich bezeichnet. In diesem Durchlassbereich hat die zenerdiode
ihre gleichrichtende Wirkung verloren.
[0038] Bei der beschriebenen Überwachungsvorrichtung wird im Falle eines Kurzschlusses insbesondere
zwischen der oben beschriebenen gemeinsamen Spannungsversorgungsleitung und der oben
beschriebenen gemeinsamen Messsignalleitung an der zenerdiode die von der Spannungsversorgungseinrichtung
bereit gestellte Wechselspannung, ggf. nach einer Glättung durch die ebenfalls oben
beschriebene Filterschaltung, anliegen. Da bei einem Kurzschluss im Gegensatz zu einem
fehlerfreien Betriebszustand der Überwachungsvorrichtung, bei dem der betreffende
Flammendetektor selbst im Falle einer Detektion von Strahlung zumindest für einen
gewissen Spannungsabfall sorgt, an der zenerdiode eine höhere Wechselspannung anliegt,
kann dieser Kurzschluss durch eine ggf. durch die Zenerdioden-Charakteristik geringfügig
modifizierte Wechselspannung erkannt werden, welche in die betreffende Verstärkerschaltung
eingespeist und an einem Ausgang der Verstärkerschaltung ausgegeben wird. Das Vorhandensein
einer Ausgangs-Wechselspannung kann somit als ein zuverlässiges Indiz dafür angesehen
werden, dass ein Kurzschluss insbesondere zwischen der oben beschriebenen gemeinsamen
Spannungsversorgungsleitung und der oben beschriebenen gemeinsamen Messsignalleitung
vorliegt. Ein Kurzschluss kann somit auf einfache und zugleich effektive Weise zuverlässig
erkannt und damit die Betriebssicherheit der gesamten Überwachungsvorrichtung erheblich
erhöht werden.
[0039] Es wird darauf hingewiesen, dass die Stärke des Spannungsabfalls über dem Flammendetektor
maßgeblich von der Art des Strahlungsdetektors abhängt, welcher bei dem betreffenden
Flammendetektor zum Einsatz kommt. Im Falle einer derzeit als besonders geeignet angesehenen
UV-Zelle liegt der Spannungsabfall über der UV-Zelle, selbst wenn gerade eine vergleichsweise
hohe Intensität an UV-Strahlung nachgewiesen wird, in der Größenordnung von 100 Volt.
Im Falle eines Kurzschlusses liegt somit eine um ca. 100 Volt höhere Spannung an dem
gemeinsamen Signaleingang der Auswerteschaltung an. Diese erhöhte Spannung führt dann,
ggf. nach einer gewissen Dämpfung durch die oben beschriebene Filterschaltung, dazu,
dass sich die betreffende zenerdiode zumindest während einer der beiden Halbwellen
der Wechselspannung in ihrem Durchbruchsbereich befindet. Selbstverständlich muss
man, um die oben beschriebene Funktionalität der Kurzschlusserkennung anhand eines
Wechselspannungs-Ausgangssignals der betreffenden Verstärkerschaltung zu erkennen,
eine Zenerdiode mit einer geeigneten charakteristischen Durchbruchsspannung wählen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum unabhängigen Überwachen
des Vorhandenseins einer ersten Flamme und des Vorhandenseins einer zweiten Flamme
in einer Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung beschrieben. Das beschriebene Verfahren
weist auf (a) ein Anlegen einer von einer Spannungsversorgungseinrichtung bereitgestellten
Wechselspannung mit einer ersten Halbwelle und einer zweiten Halbwelle an einen ersten
Flammendetektor und an einen zweiten Flammendetektor, (b) ein Empfangen einer erster
Strahlung, welche von der ersten Flamme emittiert wird, mittels des ersten Flammendetektors,
(c) ein Empfangen einer zweiten Strahlung, welche von der zweiten Flamme emittiert
wird, mittels des zweiten Flammendetektors, (d) ein Zuführen eines während der ersten
Halbwelle vorhandenen ersten Messsignals von dem ersten Flammendetektor an einen gemeinsamen
Signaleingang einer Auswerteschaltung, wobei das erste Messsignal für die Intensität
der ersten Strahlung indikativ ist, (e) ein Zuführen eines während der zweiten Halbwelle
vorhandenen zweiten Messsignals von dem zweiten Flammendetektor an den gemeinsamen
Signaleingang der Auswerteschaltung, wobei das zweite Messsignal für die Intensität
der zweiten Strahlung indikativ ist, und (f) ein Überwachen des Vorhandenseins der
ersten Flamme und des Vorhandenseins der zweiten Flamme mittels der Auswerteschaltung
basierend auf dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal.
[0040] Auch dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer geeigneten
Schaltung der beiden Flammendetektoren trotz der Verwendung eines gemeinsamen Signaleingangs
beide Flammendetektoren unabhängig voneinander ausgelesen werden können, sofern das
erste Messsignal exklusiv dem ersten Flammendetektor und das zweite Messsignal exklusiv
dem zweiten Flammendetektor zugeordnet werden kann. Diese Zuordnung erfolgt erfindungsgemäß
anhand der beiden Halbwellen der Wechselspannung, welche von der Spannungsversorgungseinrichtung
für beide Flammendetektoren gemeinsam zur Verfügung gestellt wird. Dabei kann das
erste Messsignal lediglich während der ersten Halbwelle der an beide Flammendetektoren
angelegten Wechselspannung auftreten. Entsprechend kann das zweite Messsignal lediglich
während der zweiten Halbwelle der Wechselspannung auftreten.
[0041] Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (g)
ein Löschen der ersten Flamme, (h) ein Auswerten des ersten Messsignals, und (i) ein
Betrachten der Überwachungsvorrichtung als fehlerhaft, wenn die Auswertung des ersten
Messsignals fälschlicherweise ein Vorhandensein der ersten Flamme anzeigt.
[0042] Das zumindest vorrübergehende Löschen der ersten Flamme hat den Vorteil, dass auf
einfache Weise die Funktionsfähigkeit der Überwachungsvorrichtung überprüft werden
kann. Insbesondere kann ein Kurzschluss zwischen der o.g. gemeinsamen Spannungsversorgungsleitung
und der o.g. gemeinsamen Messsignalleitung erkannt werden, weil nur bei einem derartigen
Kurzschluss auch dann ein Wechselspannungssignal an dem gemeinsamen Signaleingang
anliegt, wenn der erste Flammendetektor gar keine Strahlung empfängt.
[0043] Das Löschen der ersten Flamme kann beispielsweise durch ein Schließen eines Ventils
für die Brennstoffzufuhr für die erste Flamme erfolgen. In diesem Fall sollte jedoch
mit dem Auswerten des ersten Messsignals zumindest eine gewisse Verzögerungszeit gewartet
werden, welche der zu erwartenden zeitdifferenz zwischen dem Schließen des Ventils
und dem tatsächlichen Erlöschen der ersten Flamme entspricht. Abhängig von der Konstruktion
der betreffenden Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung kann diese Verzögerungszeit beispielsweise
zwischen 1 Sekunde und 10 Sekunden liegen.
[0044] Das Löschen der ersten Flamme kann auf vorteilhafte Weise im Rahmen eines sog. intermittierenden
Betriebs der Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung erfolgen. Ein spezielles Ausschalten
der ersten Flamme lediglich zum Zwecke der Überprüfung der Funktionsfähigkeit der
Überwachungsvorrichtung ist damit auf vorteilhafte Weise nicht erforderlich.
[0045] Unter einem intermittierenden Betrieb ist in Übereinstimmung mit einschlägigen Produktnormen
für Brennstoff-Verbrennungsvorrichtungen, welche auch als Feuerungsautomaten bezeichnet
werden, ein Betriebsmodus zu verstehen, bei dem die Flammen im Laufe von 24 Stunden
mindestens ein mal (1x) abgeschaltet werden. Im Bereich normaler Heizungsanwendungen
für den Wohnbereich ist diese Anforderung meist erfüllt. Hier finden nämlich oft mehrere
Brennerstarts pro Stunde statt. Die beschriebene Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung
kann den Inbetriebsetzungsvorgang also dazu nutzen, um seine Funktionstüchtigkeit
zu prüfen und insbesondere das Flammenüberwachungssystem zu testen. Damit wird das
Flammenüberwachungssystem im intermittierenden Betrieb relativ häufig getestet.
[0046] Es wird darauf hingewiesen, dass das beschrieben Verfahren auf gleiche Weise auch
mit der zweiten Flamme durchgeführt werden kann.
[0047] Es wird ferner darauf hingewiesen, dass auch bei Brennstoff-Verbrennungsvorrichtungen
oder Brennern, bei denen zumindest eine Flamme (die Pilotflamme) immer an bleibt,
eine Erkennung eines Fehlers, insbesondere eines Kurzschlusses, möglich sein kann.
So kann beispielsweise bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung,
bei der geeignet dimensionierte Zenerdioden verwendet werden, um im Falle eines Spannungsdurchbruchs
bei einer Halbwelle (bei der anderen Halbwelle ist die zenerdiode ohnehin leitend)
und damit bei einer Zuführung einer Wechselspannung an die betreffende Verstärkerschaltung
der Auswerteschaltung auf einen Kurzschluss zwischen der gemeinsamen Spannungsversorgungsleitung
und der gemeinsamen Messsignalleitung geschlossen werden.
[0048] Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche
Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen
der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung
mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieses
Dokuments sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich
zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören,
auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen
Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
[0049] Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden
beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.
Figur 1 zeigt eine Überwachungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem zur Separation der von zwei Flammendetektoren bereitgestellten
Messsignale gleichrichtende Dioden verwendet werden.
Figur 2 zeigt eine Überwachungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem zur Separation der beiden Messsignale Zenerdioden verwendet
werden, so dass auch ein Fühlerkurzschluss erkannt werden kann.
Figur 3 zeigt für unterschiedliche Flammenkonstellationen die logischen Ausgangssignale,
welche an den beiden Ausgängen der in Figur 2 dargestellten Verstärkerschaltung anliegen.
Figur 4 zeigt für unterschiedliche Flammenkonstellationen und für den Fall eines Fühlerkurzschlusses
zwischen der in Figur 2 dargestellten gemeinsamen Spannungsversorgungsleitung und
der gemeinsamen Messsignalleitung die Ausgangssignale, welche an den beiden Ausgängen
der Auswerteschaltung anliegen.
Figur 5 zeigt ein Zeitdiagramm, wie im Rahmen eines intermittierenden Betriebs einer
Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung, welche eine Haupt- und eine Pilotflamme aufweist,
ein Fühlerkurzschluss zwischen der in Figur 2 dargestellten gemeinsamen Spannungsversorgungsleitung
und der gemeinsamen Messsignalleitung erkannt werden kann.
[0050] Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale bzw. Komponenten von unterschiedlichen
Ausführungsformen, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten der Ausführungsform
nach gleich oder zumindest funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder
mit einem Bezugszeichen versehen sind, welches sich lediglich in seiner ersten ziffer
von dem Bezugszeichen eines (funktional) entsprechenden Merkmals oder einer (funktional)
entsprechenden Komponente unterscheidet. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen
werden bereits anhand einer vorher beschriebenen Ausführungsform erläuterte Merkmale
bzw. Komponenten an späterer Stelle nicht mehr im Detail erläutert.
[0051] Ferner wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen
lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung
darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen
in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier
explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen
als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
[0052] Figur 1 zeigt eine Überwachungsvorrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die Überwachungsvorrichtung 100 weist zwei Flammendetektoren, einen
ersten Flammendetektor 110 und einen zweiten Flammendetektor 120, auf. Gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel dient der erste Flammendetektor 110 dem Überwachen
der Präsenz einer Hauptflamme einer Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung und der zweite
Flammendetektor 120 dient dem Überwachen der Präsenz einer Pilotflamme der Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, weist jeder der beiden Flammendetektoren 110, 120 jeweils
einen Widerstand 112 bzw. 122, eine UV-Zelle 114 bzw. 124 und eine gleichrichtende
Diode 116 bzw. 126 auf. Die beiden Dioden 116 und 126 sind in Bezug zueinander antiparallel
an eine gemeinsame Messsignalleitung 134 angeschlossen.
[0053] Die beiden UV-Zellen 114 und 124 weisen jeweils einen Glaskolben aus einem UV-durchlässigen
Quarzglas auf, der mit Edelgas gefüllt ist. In dem Glaskolben befinden sich zwei Elektroden.
Wenn zwischen den beiden Elektroden eine Spannung angelegt und zudem das Edelgas mit
UV-Licht, welches von der Hauptflamme bzw. von der Pilotflamme emittiert wird, bestrahlt
wird, dann wird die betreffende UV-Zelle zumindest teilweise elektrisch leitend und
es kann ein Strom durch den entsprechenden Flammendetektor 110, 120 fließen.
[0054] Die Überwachungsvorrichtung 100 weist ferner, in einem nicht dargestellten Gehäuse
angeordnet, eine als Transformator ausgebildete Spannungsversorgungseinrichtung 130
auf, welche über einen Widerstand R, einem gemeinsamen Spannungsausgang 131 und einer
gemeinsamen Spannungsversorgungsleitung 132 mit den beiden Flammendetektoren 110 und
120 verbunden ist. Der gemeinsame Spannungsausgang ist als Anschlusskontakt 131 in
dem (nicht dargestellten) Gehäuse der Überwachungsvorrichtung 100 ausgebildet. Gemäß
dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel führt der Transformator 130 eine Transformation
durch, bei der ein 50Hz Eingangssignal mit einer Netzspannung Unetz von 230V auf ein
50Hz Ausgangssignal mit einer Sensorspannung Usensor von ca. 300V hoch transformiert
wird. Es wird darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch Spannungstransformationen
mit anderen Frequenzen und/oder mit anderen Werten für die Primärspannung und/oder
die Sekundärspannung möglich sind. Beispielsweise wird in den USA in der Regel ein
Eingangssignal mit einer effektiven Spannung von 120V und einer Frequenz von 60 Hz
verwendet.
[0055] Die Überwachungsvorrichtung 100 weist ferner eine Auswerteschaltung 150 auf, welche
wiederum eine erste Verstärkerschaltung 152 und eine zweite Verstärkerschaltung 154
umfasst. Die erste Verstärkerschaltung 152 weist eingangsseitig eine Diode D10 auf,
die mit einem gemeinsamen Signaleingang 138 verbunden ist. Die zweite Verstärkerschaltung
154 weist eingangsseitig eine Diode D20 auf, die ebenfalls mit dem gemeinsamen Signaleingang
138 verbunden ist. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der gemeinsame
Signaleingang als Anschlusskontakt 138 in dem oben genannten (nicht dargestellten)
Gehäuse ausgebildet.
[0056] Wie aus Figur 1 ersichtlich, weisen in Bezug zu der gemeinsamen Messsignalleitung
134 die beiden Dioden 116 und D10 die gleiche "Polarität" auf. Dies bedeutet, dass
ein Strom, welcher durch den ersten Flammendetektor 110 fließt, ausschließlich von
der ersten Verstärkerschaltung 152 weiterverarbeitet wird. In entsprechender Weise
sind in Bezug zu der gemeinsamen Messsignalleitung 134 die beiden Dioden 126 und D20
mit der gleichen "Polarität" geschalten. Dies bedeutet, dass ein Strom, welcher durch
den zweiten Flammendetektor 120 fließt, ausschließlich von der zweiten Verstärkerschaltung
154 weiterverarbeitet wird.
[0057] Da die beiden Flammendetektoren 110 und 120 über die gemeinsame Spannungsversorgungsleitung
132 mit einer Wechselspannung beaufschlagt werden, kann der erste Flammendetektor
110 (bei brennender Hauptflamme) nur während der positiven Halbwelle der Wechselspannung
leitend werden, wohingegen der zweite Flammendetektor 120 (bei brennender Pilotflamme)
nur während der negativen Halbwelle der Wechselspannung leitend werden kann. Das über
die gemeinsame Messsignalleitung 134 an die Auswerteschaltung 150 übertragene Messsignal
von beiden Flammendetektoren 110 und 120 wird dann von den beiden Dioden D10 und D20
separiert, so dass, wie oben bereits beschrieben, die erste Verstärkerschaltung 152
mit einem ersten Ausgang A1 dem ersten Flammendetektor 110 zugeordnet ist und die
zweite Verstärkerschaltung 154 mit einem zweiten Ausgang A2 dem zweiten Flammendetektor
120 zugeordnet ist.
[0058] Wie aus Figur 1 ersichtlich, weist die erste Verstärkerschaltung 152 einen ersten
Tiefpassfilter auf, welcher von einem Widerstand R10 und einem Kondensator C10 gebildet
wird. In entsprechender Weise weist die zweite Verstärkerschaltung 154 einen zweiten
Tiefpassfilter auf, welcher von einem Widerstand R20 und einem Kondensator C20 gebildet
wird. Diese beiden Filterschaltungen 152 und 154 haben die Wirkung, dass die am Filtereingang
anliegende gepulste Gleichspannung geglättet wird, so dass am jeweiligen Filterausgang
in guter Näherung ein Gleichspannungssignal ausgegeben wird. Dieses Gleichspannungssignal
wird dann von der jeweiligen Verstärkerschaltung 152 oder 154 verstärkt. Wie aus Figur
1 ersichtlich, weist die erste Verstärkerschaltung 152 drei Widerstände R11, R12 und
R13 sowie einen bipolaren Transistor T10 auf. Die zweite Verstärkerschaltung 154 weist
vier Widerstände R21, R22, R23 und R24 sowie einen bipolaren Transistor T20 auf. Gemäß
dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel arbeiten die beiden Verstärkerschaltungen
152 und 154, wie aus Figur 1 ersichtlich, mit zwei Spannungspegeln von 5 Volt und
0 Volt (GND).
[0059] Da derartige Verstärkerschaltungen dem Fachmann geläufig sind, wird an dieser Stelle
deren Funktionsweise nicht im Detail erläutert. Dem Fachmann wird jedoch aus den beiden
in Figur 1 dargestellten Verstärkerschaltungen 152 und 154 sofort klar, dass sofern
der erste Flammendetektor 110 zumindest teilweise leitend wird (die Hauptflamme ist
an), an dem ersten Ausgang A1 ein logischer Pegel von ca. 0 Volt (Low) ausgegeben
wird. Falls der erste Flammendetektor 110 keine UV-Strahlung empfängt (die Hauptflamme
ist aus), sperrt der erste Flammendetektor 110 und am Ausgang A1 liegt ein logischer
Pegel von ca. 5 Volt (High) an. Aufgrund des Vorhandenseins des Widerstandes R24 wird,
sofern der zweite Flammendetektor 120 beim Empfang von UV-Strahlung (die Pilotflamme
ist an) zumindest teilweise leitend wird, an dem zweiten Ausgang A2 ein logischer
Pegel von ca. 5 Volt (High) ausgegeben. Falls der zweite Flammendetektor 120 keine
UV-Strahlung empfängt (die Pilotflamme ist aus), sperrt der zweite Flammendetektor
120 und am Ausgang A2 liegt ein logischer Pegel von ca. 0 Volt (Low) an. Durch eine
Auswertung der beiden Spannungspegel kann also das Vorhandensein der dem ersten Flammendetektor
110 zugeordneten Hauptflamme und das Vorhandensein der dem zweiten Flammendetektor
120 zugeordneten Pilotflamme überwacht werden. Trotz der Verwendung einer gemeinsamen
Spannungsversorgungsleitung 132 und einer gemeinsamen Messsignalleitung 134 können
aufgrund der antiparallelen Anordnung der beiden Flammendetektoren deren Messsignale
eindeutig den beiden Flammen zugeordnet werden und eine unabhängige Überwachung der
beiden Flammen ist möglich.
[0060] Figur 2 zeigt eine Überwachungsvorrichtung 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die Überwachungsvorrichtung 200 weist eine als Wechselspannungsquelle
ausgebildete Spannungsversorgungseinrichtung 230 und eine Gleichspannungsquelle 260
auf. Wie aus einem Vergleich zwischen den beiden Figuren 1 und 2 ersichtlich, unterscheidet
sich eine Auswerteschaltung 250 der Überwachungsvorrichtung 200 von der in Figur 1
dargestellten Auswerteschaltung 150 lediglich darin, dass (a) anstelle der gewöhnlichen
Dioden D10 und D20 jeweils eine Zenerdiode ZD10 bzw. ZD20 verwendet wird und dass
(b) zusätzlich eine zweistufige Tiefpass-Filterschaltung 240 vorgesehen ist, welche
zwei Widerstände R1 und R2 sowie zwei Kondensatoren C1 und C2 aufweist. Die Separation
zwischen (a) des Messsignals von dem ersten Flammendetektor 110 und (b) des Messsignals
von dem zweiten Flammendetektor 120 erfolgt auf gleiche Weise wie bei der in Figur
1 dargestellten Überwachungsvorrichtung 100 und wird deshalb nicht noch einmal im
Detail erläutert.
[0061] Bei der Überwachungsvorrichtung 200 sorgt die zweistufige Tiefpass-Filterschaltung
240 dafür, dass die Messsignale von beiden Flammendetektoren 110 und 120 unmittelbar
nach dem gemeinsamen Signaleingang 138 geglättet werden.
[0062] Die beiden Zenerdioden ZD10 und ZD20 tragen dazu bei, dass im Vergleich zu der Überwachungsvorrichtung
100 bei der Überwachungsvorrichtung 200 zusätzlich noch ein Fühlerkurzschluss zwischen
der gemeinsamen Spannungsversorgungsleitung 132 und der gemeinsamen Messsignalleitung
134 erkannt werden kann. Zu diesem Zweck sind die Durchbruchs- oder Zenerspannungen
der beiden Zenerdioden ZD10 und ZD20 so dimensioniert, dass bei einem Fühlerkurzschluss
die an dem gemeinsamen Signaleingang 138 anliegende Eingangsspannung größer ist als
die Zenerspannung der beiden Zenerdioden ZD10 und ZD20. Dabei ist zu bedenken, dass
bei einem Fühlerkurzschluss an dem gemeinsamen Signaleingang 138 die volle Wechselspannung
anliegt, welche von der Spannungsversorgungseinrichtung 130 bereitgestellt wird. Im
Gegensatz dazu fällt bei dem üblichen Betrieb der Überwachungsvorrichtung 200 bei
brennenden Flammen über den nicht dargestellten UV-Zellen der beiden Flammendetektoren
110 und 120 zumindest eine gewisse Spannung ab, so dass die an dem gemeinsamen Signaleingang
138 anliegende Spannung kleiner ist als die bei einem Fühlerkurzschluss anliegenden
Wechselspannung. Somit wird den beiden Transistoren T10 und T20 bei einem Fühlerkurzschluss
ein Wechselspannungssignal zugeführt. Damit ergeben sich folgende Ausgangssignale:
| Ausgang A1 : |
Low |
→ |
Hautflamme an |
| |
High |
→ |
Hautflamme aus |
| |
Wechselsp. |
→ |
Fühlerkurzschluss |
| Ausgang A1 : |
Low |
→ |
Pilotflamme an |
| |
High |
→ |
Pilotflamme aus |
| |
Wechselsp. |
→ |
Fühlerkurzschluss |
[0063] Es wird darauf hingewiesen, dass in Figur 2 ein für eine Simulationsprogramm geeignetes
Schaltbild der Überwachungsvorrichtung 200 dargestellt ist, mit dem folgende Betriebszustände
simuliert werden können:
| (A) |
Die Hauptflamme brennt |
→ |
Schalter S1 ist geschlossen |
| (B) |
Die Pilotflamme brennt |
→ |
Schalter S2 ist geschlossen |
| (C) |
Fühlerkurzschluss vor |
→ |
Schalter S3 ist geschlossen |
[0064] An dem schematisch als Oszilloskop dargestellten Auswerteeinheit 270 können die an
den beiden Ausgängen A1 und A2 anliegenden Spannungssignale für alle möglichen Betriebszustände
dargestellt werden.
[0065] Figur 3 zeigt für unterschiedliche Flammenkonstellationen die logischen Ausgangssignale,
welche an den beiden Ausgängen der in Figur 2 dargestellten Verstärkerschaltung anliegen.
Mit dem Bezugszeichen AA1 ist das Ausgangssignal gekennzeichnet, welches dem in Figur
2 dargestellten Ausgang A1 zugeordnet ist. Mit dem Bezugszeichen AA2 ist das Ausgangssignal
gekennzeichnet, welches dem in Figur 2 dargestellten Ausgang A2 zugeordnet ist. Aus
Gründen der Übersichtlichkeit ist das Ausgangssignal AA1 um -2 Volt verschoben dargestellt.
[0066] Wie bereits oben erläutert, ist der Pegel des Ausgangssignals AA2 "Low", wenn die
Pilotflamme aus ist. Wenn der Pegel des Ausgangssignals "High" ist, dann brennt die
Pilotflamme. Ferner ist der Pegel des Ausgangssignals AA1 "High", wenn die Hauptflamme
aus ist. Wenn der Pegel des Ausgangssignals AA1 bei "Low" ist, dann brennt die Hauptflamme.
[0067] Figur 4 zeigt für unterschiedliche Flammenkonstellationen und für den Fall eines
Fühlerkurzschlusses zwischen der in Figur 2 dargestellten gemeinsamen Spannungsversorgungsleitung
132 und der gemeinsamen Messsignalleitung 134 die Ausgangssignale AA1 und AA2, welche
an den beiden Ausgängen A1 und A2 der Auswerteschaltung 150 anliegen. Sofern kein
Fühlerkurzschlusses vorliegt, nehmen die Pegel der Ausgangssignale AA1 und AA2 die
Werte "Low" und "High" an, die bereits oben beschrieben wurden (AA1 ist auch in Figur
3 um -2 Volt verschoben dargestellt).
[0068] Bei dem in Figur 4 dargestellten beispielhaften Szenario liegt in zwei Zeitfenstern
ein Fühlerkurzschluss vor. Der erste Fühlerkurzschluss beginnt bei ta und endet bei
tb, der zweite Fühlerkurzschluss beginnt bei tc und endet bei td = 12,8 Sekunden.
Wie bereits oben beschrieben, ist in diesen beiden Fühlerkurzschluss-Zeitfenstern
sowohl das Ausgangssignal AA1 als auch das Ausgangssignal AA2 ein Wechselspannungssignal,
welches die gleiche Frequenz wie die Wechselspannungsquelle 230 (vgl. Figur 2) aufweist.
[0069] Figur 5 zeigt ein Zeitdiagramm, wie im Rahmen eines intermittierenden Betriebs einer
Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung, welche eine Haupt- und eine Pilotflamme aufweist,
ein Fühlerkurzschluss zwischen der in Figur 2 dargestellten gemeinsamen Spannungsversorgungsleitung
und der gemeinsamen Messsignalleitung erkannt werden kann. Dazu ist nicht zwingend
die in Figur 2 dargestellte Überwachungsvorrichtung 200 mit den beiden Zenerdioden
ZD10 und ZD20 erforderlich. Vielmehr kann, wie nachfolgend erläutert, ein Fühlerkurzschluss
auch mit der in Figur 1 dargestellten Überwachungsvorrichtung 100 anhand einer zeitlichen
Korrelation zwischen einem Schaltzyklus von geschalteten Brennstoff-Zufuhrventilen
und den resultierenden an den Ausgängen A1 und A2 ausgegebenen (Flammen)Signalen erkannt
werden.
[0070] Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird zu einer Zeit t1 ein Ventil
zur Brennstoffzufuhr für die Hauptflamme geöffnet. Das geöffnete Hauptflammen-Ventil
ist in Figur 5 durch den Balken 581 dargestellt. Sofern die Überwachungsvorrichtung
korrekt arbeitet und die Hauptflamme daraufhin angeht, wovon im Folgenden ausgegangen
wird, wird zu einem Zeitpunkt t2 am Ausgang A1 das Vorhandensein der Hauptflamme angezeigt.
Das entsprechende Flammensignal ist in Figur 5 durch den Balken 581a dargestellt.
[0071] Die zeitliche Verzögerung t2-t1 hängt u.a. von der Zeitdauer ab, die für den Brennstofftransport
von dem Ventilausgang bis zu dem Ort der Hauptflamme benötigt wird. Für jede Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung
kann demzufolge eine von deren Konstruktion abhängige maximale Verzögerungszeit TSA1
ermittelt werden, innerhalb der die Hauptflamme spätestens angehen muss. Diese Verzögerungszeit
TSA1 kann je nach Konstruktion der betreffenden Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung
zwischen 1 Sekunde und 10 Sekunden liegen. Sollte jedoch innerhalb dieser Zeitspanne
TSA1 ab t1 das erste Flammensignal nicht angehen, dann kann davon ausgegangen werden,
dass die Flammen-Überwachungsvorrichtung defekt ist.
[0072] Wenn das Ventil für die Hauptflamme zu einem Zeitpunkt t5 geschlossen wird, dann
wird bei einer korrekt funktionierenden Überwachungsvorrichtung erwartet, dass das
Flammensignal 581a für die Hauptflamme innerhalb einer gewissen zeitlichen Verzögerung
zu einem Zeitpunkt t6 aus geht. Sollte dies nicht der Fall sein, dann kann davon ausgegangen
werden, dass ein Fühlerkurzschluss vorliegt.
[0073] Entsprechendes gilt für das Öffnen (zu einem Zeitpunkt t3) und Schließen (zu einem
Zeitpunkt t7) des Ventils für die Brennstoffzufuhr für die Pilotflamme. In Figur 5
ist das geöffnete Pilotflammen-Ventil durch den Balken 582 dargestellt. Bei einer
korrekt funktionierenden Überwachungsvorrichtung wird das Flammensignal 582a für die
Pilotflamme zu einem Zeitpunkt t4 erscheinen und zu einem Zeitpunkt t8 wieder verschwinden.
Sollte das Flammensignal 582a auch nach dem Schließen des Pilotflammen-Ventils noch
längere zeit vorhanden sein, dann kann ebenfalls davon ausgegangen werden, dass ein
Fühlerkurzschluss vorliegt. Auch in diesem Fall darf bei einer korrekt funktionierenden
Überwachungsvorrichtung die zeitdifferenz zwischen t3 und t4 nicht größer sein als
eine charakteristische Verzögerungszeit TSA2 für das Angehen der Pilotflamme.
[0074] Die in Figur 2 dargestellte Überwachungsvorrichtung 200 ermöglicht aufgrund ihrer
prinzipiell drei verschiedenen Ausgangssignale ("Low", "High" und "Wechselspannung"),
die an jedem der beiden Ausgänge A1 und A2 anliegen können, eine umfangreiche Fehlerbetrachtung.
Dabei können Bauteilfehler der Auswerteschaltung 150 zuverlässig erkannt und die betroffenen
Bauteile sogar identifiziert werden. Damit sind z.B. die Anforderungen durch die Normen
EN230/EN298 bezüglich des Verhaltens bei Bauteilefehlern erfüllt.
[0075] Die folgende Tabelle 1 zeigt verschiedene Bauteilefehler der Überwachungsvorrichtung
200 und die zugehörigen Ausgangssignale an den Ausgängen A1 und A2. Folgende Abkürzungen
sind in der Tabelle 1 verwendet:
| C: |
Kollektor |
| B: |
Basis |
| E: |
Emitter |
| L/H/W: |
Zustand bleibt trotz auftretenden Bauteilfehler un-verändert bei "Low", "High" oder
"Wechselspannungs-signal" |
| AC: |
Wechselspannungssignal |
| FKS: |
Fühlerkurzschluss |
| FS: |
Flammensignal |
[0076] Bei dem Ausgang A1 bedeutet "High", dass kein Flammensignal von der Hautflamme vorliegt,
und "Low", dass ein Flammensignal von der Hautflamme vorliegt.
[0077] Bei dem Ausgang A2 bedeutet "High", dass ein Flammensignal von der Hautflamme vorliegt,
und "Low", dass kein Flammensignal von der Hautflamme vorliegt.
Tabelle1:
| |
Fehlerart |
Ausgang A1 |
Ausgang A2 |
| R1 |
Unterbruch |
"High" |
"Low" |
| R2 |
Unterbruch |
"High" |
"Low" |
| R10 |
Unterbruch |
"High" |
L/H/W |
| R11 |
Unterbruch |
"High" |
L/H/W |
| R12 |
Unterbruch |
L/H/W |
L/H/W |
| R13 |
Unterbruch |
"Low" |
L/H/W |
| R20 |
Unterbruch |
L/H/W |
"Low" |
| R21 |
Unterbruch |
L/H/W |
"Low" |
| R22 |
Unterbruch |
L/H/W |
L/H/W |
| R23 |
Unterbruch |
L/H/W |
"Low" |
| R24 |
Unterbruch |
L/H/W |
"High" |
| C1 |
Unterbruch |
AC (FKS) |
AC (FKS) |
| |
Kurzschluss |
"High" |
"Low" |
| C2 |
Unterbruch |
AC (FKS) |
AC (FKS) |
| |
Kurzschluss |
"High" |
"Low" |
| C10 |
Unterbruch |
L/H/W |
L/H/W |
| |
|
kein FS wenn A2 aktiv |
|
| |
Kurzschluss |
"High" |
L/H/W |
| C20 |
Unterbruch |
L/H/W |
L/H/W |
| |
|
|
kein FS wenn A1 aktiv |
| |
Kurzschluss |
L/H/W |
"Low" |
| D10 |
Unterbruch |
"High" |
L/H/W |
| |
Kurzschluss |
L/H/W |
L/H/W |
| D20 |
Unterbruch |
L/H/W |
"Low" |
| |
Kurzschluss |
L/H/W |
L/H/W |
| T10 |
Unterbruch C |
"High" |
L/H/W |
| |
Unterbruch B |
"High" |
L/H/W |
| |
Unterbruch E |
"High" |
L/H/W |
| |
Kurzschluss CE |
"Low" |
L/H/W |
| |
Kurzschluss EB |
"High" |
L/H/W |
| |
Kurzschluss CB |
"Low" |
L/H/W |
| T20 |
Unterbruch C |
L/H/W |
"Low" |
| |
Unterbruch B |
L/H/W |
"High" |
| |
Unterbruch E |
L/H/W |
"High" |
| |
Kurzschluss CE |
L/H/W |
"Low" |
| |
Kurzschluss EB |
L/H/W |
"High" |
| |
Kurzschluss CB |
L/H/W |
"Low" |
Bezugszeichenliste
[0078]
- 100
- Überwachungsvorrichtung
- 110
- erster Flammendetektor
- 112
- Widerstand
- 114
- Strahlungsempfindliches Sensorelement (z.B. UV-Zelle, Fotoelement, ...)
- 116
- Diode
- 120
- zweiter Flammendetektor
- 122
- Widerstand
- 124
- Strahlungsempfindliches Sensorelement (z.B. UV-Zelle, Fotoelement, ...)
- 126
- Diode
- 130
- Spannungsversorgungseinrichtung / Transformator
- 131
- gemeinsamer Spannungsausgang / Anschlusskontakt
- 132
- gemeinsame Spannungsversorgungsleitung
- 134
- gemeinsame Messsignalleitung
- 138
- gemeinsamer Signaleingang / Anschlusskontakt
- 150
- Auswerteschaltung
- 152
- erste Verstärkerschaltung
- 154
- zweite Verstärkerschaltung
- R
- Widerstand
- D10,D20
- Diode
- R10,R20
- Widerstand
- R11,R21
- Widerstand
- C10,C20
- Kondensator
- R12,R22
- Widerstand
- T10,T20
- bipolarer Transistor
- R13,R23
- Widerstand
- R24
- Widerstand
- GND
- Masse
- A1
- erster Ausgang
- A2
- zweiter Ausgang
- Unetz
- Netzspannung
- Usensor
- Sensorspannung
- 200
- Überwachungsvorrichtung
- 230
- Spannungsversorgungseinrichtung / Wechselspannungsquelle
- 240
- Tiefpass-Filterschaltung (zweistufig)
- 250
- Auswerteschaltung
- 260
- Gleichspannungsquelle
- 270
- Oszilloskop
- S1,S2,S3
- Schalter
- R1,R2
- Widerstand
- C1,C2
- Kondensator
- ZD10,ZD20
- Zenerdiode
- AA1
- Ausgangssignal A1
- AA2
- Ausgangssignal A2
- 581
- Ventil für Pilotflamme (Flamme 1) geöffnet
- 581a
- Flammensignal für Hauptflamme (AA1 = "Low")
- 582
- Ventil für Hauptflamme (Flamme 2) geöffnet
- 582a
- Flammensignal für Pilotflamme (AA2 = "Low")
- TSA1
- Verzögerungszeit für Zünden der Hauptflamme
- TSA2
- Verzögerungszeit für Zünden der Pilotflamme
1. Überwachungsvorrichtung zum unabhängigen Überwachen des Vorhandenseins einer ersten
Flamme und des Vorhandenseins einer zweiten Flamme in einer Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung,
die Überwachungsvorrichtung (100, 200) aufweisend
einen ersten Flammendetektor (110), eingerichtet und angeordnet zum Empfangen von
erster Strahlung, welche von der ersten Flamme emittiert wird,
einen zweiten Flammendetektor (120), eingerichtet und angeordnet zum Empfangen von
zweiter Strahlung, welche von der zweiten Flamme emittiert wird,
eine Spannungsversorgungseinrichtung (130, 230), welche mit den beiden Flammendetektoren
(110, 120) verbunden ist und welche eingerichtet ist, eine Wechselspannung mit einer
ersten Halbwelle und einer zweiten Halbwelle an die beiden Flammendetektoren (110,
120) anzulegen, und
eine Auswerteschaltung (150, 250),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteschaltung (150, 160) mit den beiden Flammendetektoren (110, 120) über
einen gemeinsamen Signaleingang (138) verbunden ist,
die beiden Flammendetektoren (110, 120) derart eingerichtet und in Bezug zu der Spannungsversorgungseinrichtung
(130, 230) und zu der Auswerteschaltung (150, 250) derart geschalten sind, dass
- ein während der ersten Halbwelle vorhandenes erstes Messsignal an dem gemeinsamen
Signaleingang (138) für die Intensität der ersten Strahlung indikativ ist und
- ein während der zweiten Halbwelle vorhandenes zweites Messsignal auf dem gemeinsamen
Signaleingang (138) für die Intensität der zweiten Strahlung indikativ ist, und
die Auswerteschaltung (150, 250) eingerichtet ist, das erste Messsignal und das zweite
Messsignal unabhängig voneinander auszuwerten.
2. Überwachungsvorrichtung gemäß dem vorangehenden Anspruch, ferner aufweisend
eine gemeinsame Spannungsversorgungsleitung (132), welche die Spannungsversorgungseinrichtung
(130, 230) sowohl mit dem ersten Flammendetektor (110) als auch mit dem zweiten Flammendetektor
(120) verbindet und/oder
eine gemeinsame Messsignalleitung (134), welche sowohl den ersten Flammendetektor
(110) als auch den zweiten Flammendetektor (120) mit dem gemeinsamen Signaleingang
(138) der Auswerteschaltung (150, 250) verbindet.
3. Überwachungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
der erste Flammendetektor (110) ein erstes elektrisch gleichrichtendes Element (116)
aufweist und
der zweite Flammendetektor (120) ein zweites elektrisch gleichrichtendes Element (126)
aufweist, wobei die beiden gleichrichtenden Elemente (116, 126) in Bezug zu der Spannungsversorgungseinrichtung
(130) und zu dem gemeinsamen Signaleingang (138) antiparallel zueinander geschalten
sind.
4. Überwachungsvorrichtung gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei
der erste Flammendetektor (110) ferner einen ersten Strahlungsdetektor (114) aufweist
und
der zweite Flammendetektor (120) ferner einen zweiten Strahlungsdetektor (124) aufweist,
wobei zumindest einer der beiden Strahlungsdetektoren (114, 124) für elektromagnetische
Strahlung im Bereich des ultravioletten Spektralbereichs sensitiv ist.
5. Überwachungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
die Auswerteschaltung (150, 250) eine Filterschaltung (R20, C20; R10, C10; 240) aufweist.
6. Überwachungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
die Auswerteschaltung (150, 250) aufweist
eine erste Verstärkerschaltung (152), welche zum Verstärken exklusiv des ersten Messsignals
eingerichtet ist, und
eine zweite Verstärkerschaltung (154), welche zum Verstärken exklusiv des zweiten
Messsignals eingerichtet ist.
7. Überwachungsvorrichtung gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei
die Auswerteschaltung (250) eine Datenverarbeitungseinheit aufweist, welche eingerichtet
ist, basierend auf einem ersten Ausgangssignal (AA1) der ersten Verstärkerschaltung
(152) und auf einem zweiten Ausgangssignal (AA2) der zweiten Verstärkerschaltung (154)
das Vorhandensein eine Fehlers eines elektronischen Bauteils der Auswerteschaltung
(250) zu erkennen und insbesondere das fehlerhafte Bauteil zu identifizieren.
8. Überwachungsvorrichtung gemäß den beiden vorangehenden Ansprüche 6 und 7, wobei
die erste Verstärkerschaltung (152) eingangsseitig eine erste Diode (D10, ZD10) aufweist
und
die zweite Verstärkerschaltung (154) eingangsseitig eine zweite Diode (D20, ZD20)
aufweist,
wobei eine der beiden Dioden anodenseitig mit dem gemeinsamen Signaleingang (138)
verbunden ist und die andere der beiden Dioden kathodenseitig mit dem gemeinsamen
Signaleingang (138) verbunden ist.
9. Überwachungsvorrichtung gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei
die erste Diode eine erste Zenerdiode (ZD10) ist und/oder die zweite Diode eine zweite
Zenerdiode (ZD20) ist.
10. Überwachungsvorrichtung gemäß dem Anspruch 9 wobei
die Durchbruchsspannung von zumindest einer der beiden Zenerdioden (ZD10, ZD20) derart
dimensioniert ist, dass die zumindest eine Zenerdiode
(a) bei einem fehlerfreien Anschluss der beiden Flammendetektoren (110, 120) an die
Spannungsversorgungseinrichtung (230) und an den gemeinsamen Signaleingang (138) in
einem Spannungsbereich betrieben wird, welcher kleiner ist als die Durchbruchsspannung,
und
(b) bei einem Kurzschluss zwischen der Spannungsversorgungseinrichtung (230) und dem
gemeinsamen Signaleingang (138) in einem Spannungsbereich betrieben wird, welcher
größer ist als die Durchbruchsspannung.
11. Verfahren zum unabhängigen Überwachen des Vorhandenseins einer ersten Flamme und des
Vorhandenseins einer zweiten Flamme in einer Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung, das
Verfahren aufweisend
Anlegen einer von einer Spannungsversorgungseinrichtung (130, 230) bereitgestellten
Wechselspannung mit einer ersten Halbwelle und einer zweiten Halbwelle an einen ersten
Flammendetektor (110) und an einen zweiten Flammendetektor (120),
Empfangen einer erster Strahlung, welche von der ersten Flamme emittiert wird, mittels
des ersten Flammendetektors (110),
Empfangen einer zweiten Strahlung, welche von der zweiten Flamme emittiert wird, mittels
des zweiten Flammendetektors (120),
Zuführen eines während der ersten Halbwelle vorhandenen ersten Messsignals von dem
ersten Flammendetektor (110) an einen gemeinsamen Signaleingang (138) einer Auswerteschaltung
(150, 250), wobei das erste Messsignal für die Intensität der ersten Strahlung indikativ
ist,
Zuführen eines während der zweiten Halbwelle vorhandenen zweiten Messsignals von dem
zweiten Flammendetektor (120) an den gemeinsamen Signaleingang (138) der Auswerteschaltung
(150, 250), wobei das zweite Messsignal für die Intensität der zweiten Strahlung indikativ
ist, und
Überwachen des Vorhandenseins der ersten Flamme und des Vorhandenseins der zweiten
Flamme mittels der Auswerteschaltung (150, 250) basierend auf dem ersten Messsignal
und dem zweiten Messsignal.
12. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, ferner aufweisend
Löschen der ersten Flamme,
Auswerten des ersten Messsignals, und
wenn die Auswertung des ersten Messsignals fälschlicherweise ein Vorhandensein der
ersten Flamme anzeigt, Betrachten der Überwachungsvorrichtung (100, 200) als fehlerhaft.
1. Monitoring device for the independent monitoring of the presence of a first flame
and of a second flame in a fuel combustion device, said monitoring device (100, 200)
having
a first flame detector (110), configured and arranged to receive first radiation,
which is emitted by the first flame,
a second flame detector (120), configured and arranged to receive second radiation,
which is emitted by the second flame,
a voltage supply device (130, 230) that is connected to the two flame detectors (110,
120) and is configured to apply an alternating voltage with a first half wave and
a second half wave to the two flame detectors (110, 120), and
an evaluation circuit (150, 250),
characterised in that
the evaluation circuit (150, 250) is connected to the two flame detectors (110, 120)
via a common signal input (138),
the two flame detectors (110, 120) are configured in such way, and are wired in such
a way in relation to the voltage supplying device (130, 230) and to the evaluation
circuit (150, 250), that
- a first measurement signal that is present at the common signal input (138) during
the first half wave is indicative of the intensity of the first radiation and
- a second measurement signal that is present at the common signal input (138) during
the second half wave is indicative of the intensity of the second radiation, and
the evaluation circuit (150, 250) is configured to evaluate the first measurement
signal and the second measurement signal independently of one another.
2. Monitoring device according to the previous claim having, in addition,
a common voltage supply line (132) that connects the voltage supplying device (130,
230) to both the first flame detector (110) and the second flame detector (120) and/or
a common measurement signal line (134) that connects both the first flame detector
(110) and the second flame detector (120) to the common signal input (138) of the
evaluation circuit (150, 250).
3. Monitoring device according to one of the previous claims, wherein
the first flame detector (110) has a first electrically rectifying element (116) and
the second flame detector (120) has a second electrically rectifying element (126),
wherein
the two rectifying elements (116, 126) are wired antiparallel to one another in relation
to the voltage supplying device (130) and to the common signal input (138).
4. Monitoring device according to the previous claim, wherein
the first flame detector (110) also has a first radiation detector (114) and
the second flame detector (120) also has a second radiation detector (124),
wherein at least one of the two radiation detectors (114, 124) is sensitive to electromagnetic
radiation in the region of the ultraviolet spectral range.
5. Monitoring device according to one of the previous claims, wherein
the evaluation circuit (150, 250) has a filter circuit (R20, C20; R10, C10; 240).
6. Monitoring device according to one of the previous claims, wherein
the evaluation circuit (150, 250) has
a first amplifier circuit (152) that is configured to amplify the first measurement
signal exclusively and
a second amplifier circuit (154) that is configured to amplify the second measurement
signal exclusively.
7. Monitoring device according to the previous claim, wherein the evaluation circuit
(250) has a data processing unit that is configured to detect the presence of a fault
in an electronic component of the evaluation circuit (250) and, in particular, to
identify the faulty component, on the basis of a first output signal (AA1) from the
first amplifier circuit (152) and of a second output signal (AA2) from the second
amplifier circuit (154).
8. Monitoring device according to the two previous claims, 6 and 7, wherein
the first amplifier circuit (152) has a first diode (D10, ZD10) on the input side
and
the second amplifier circuit (154) has a second diode (D20, ZD20) on the input side,
wherein
one of the two diodes is connected to the common signal input (138) on the anode side
and the other is connected to the common signal input (138) on the cathode side.
9. Monitoring device according to the previous claim, wherein the first diode is a first
Zener diode (ZD10) and/or
the second diode is a second Zener diode (ZD20).
10. Monitoring device according to claim 9, wherein
the breakdown voltage of at least one of the two Zener diodes (ZD10, ZD20) is of such
a magnitude that the at least one Zener diode
(a) is operated within a voltage range that is lower than the breakdown voltage if
the connection of the two flame detectors (110, 120) to the voltage supplying device
(230) and to the common signal input (138) is fault-free and
(b) is operated within a voltage range that is higher than the breakdown voltage if
a short circuit occurs between the voltage supplying device (230) and the common signal
input (138).
11. Method for the independent monitoring of the presence of a first flame and of a second
flame in a fuel combustion device, said method consisting in
applying an alternating voltage supplied by a voltage supplying device (130, 230)
with a first half wave and a second half wave to a first flame detector (110) and
a second flame detector (120),
receiving first radiation, which is emitted by the first flame, by means of the first
flame detector (110),
receiving second radiation, which is emitted by the second flame, by means of the
second flame detector (120),
directing a first measurement signal present during the first half wave from the first
flame detector (110) to a common signal input (138) of an evaluation circuit (150,
250), wherein the first measurement signal is indicative of the intensity of the first
radiation,
directing a second measurement signal present during the second half wave from the
second flame detector (120) to the common signal input (138) of the evaluation circuit
(150, 250), wherein the second measurement signal is indicative of the intensity of
the second radiation, and
monitoring the presence of the first flame and of the second flame by means of the
evaluation circuit (150, 250), on the basis of the first measurement signal and the
second measurement signal.
12. Method according to the previous claim, said method also consisting in
extinguishing the first flame,
evaluating the first measurement signal and
considering the monitoring device (100, 200) to be faulty if the evaluation of the
first measurement signal incorrectly indicates the presence of the first flame.
1. Dispositif de surveillance pour surveiller de façon indépendante la présence d'une
première flamme et la présence d'une deuxième flamme dans un dispositif de combustion
de carburant, ledit dispositif de surveillance (100, 200) comprenant :
un premier détecteur de flamme (110), configuré et disposé pour recevoir un premier
rayonnement émis par la première flamme,
un deuxième détecteur de flamme (120), configuré et disposé pour recevoir un deuxième
rayonnement émis par la deuxième flamme,
un dispositif d'alimentation en tension (130, 230), relié aux deux détecteurs de flamme
(110, 120) et configuré pour appliquer une tension alternative avec une première demi-onde
et une deuxième demi-onde aux deux détecteurs de flamme (110, 120), et
un circuit d'évaluation (150, 250),
caractérisé en ce que
le circuit d'évaluation (150, 250) est relié aux deux détecteurs de flamme (110, 120)
via une entrée commune (138) de signal,
les deux détecteurs de flamme (110, 120) sont configurés et montés de telle sorte
par rapport au dispositif d'alimentation en tension (130, 230) et au circuit d'évaluation
(150, 250) de telle sorte que
- un premier signal de mesure, présent pendant la première demi-onde sur l'entrée
commune (138) de signal, est indicatif de l'intensité du premier rayonnement et
- un deuxième signal de mesure, présent pendant la deuxième demi-onde sur l'entrée
commune (138) de signal, est indicatif de l'intensité du deuxième rayonnement, et
le circuit d'évaluation (150, 250) est configuré pour évaluer le premier signal de
mesure et le deuxième signal de mesure indépendamment l'un de l'autre.
2. Dispositif de surveillance selon la revendication précédente, comprenant en outre
:
une ligne d'alimentation en tension commune (132), reliant le dispositif d'alimentation
en tension (130, 230) à la fois au premier détecteur de flamme (110) et au deuxième
détecteur de flamme (120), et/ou
une ligne de signaux de mesure (134), reliant à la fois le premier détecteur de flamme
(110) et le deuxième détecteur de flamme (120) à l'entrée commune (138) de signal
du circuit d'évaluation (150, 250).
3. Dispositif de surveillance selon l'une des revendications précédentes, dans lequel
le premier détecteur de flamme (110) comprend un premier élément électriquement redresseur
(116) et
le deuxième détecteur de flamme (120) comprend un deuxième élément électriquement
redresseur (126),
les deux éléments redresseur (116, 126) étant montés de façon antiparallèle par rapport
au dispositif d'alimentation en tension (130) et à l'entrée commune (138) de signal.
4. Dispositif de surveillance selon la revendication précédente, dans lequel
le premier détecteur de flamme (110) comprend en outre un premier détecteur de rayonnement
(114) et
le deuxième détecteur de flamme (120) comprend en outre un deuxième détecteur de rayonnement
(124),
au moins un des deux détecteurs de rayonnement (114, 124) étant sensible au rayonnement
électromagnétique dans la région du domaine spectral des ultraviolets.
5. Dispositif de surveillance selon l'une des revendications précédentes, dans lequel
le circuit d'évaluation (150, 250) comprend un circuit filtrant (R20, C20 ; R10, C10
; 240).
6. Dispositif de surveillance selon l'une des revendications précédentes, dans lequel
le circuit d'évaluation (150, 250) comprend
un premier circuit amplificateur (152), configuré pour amplifier exclusivement le
premier signal de mesure, et
un deuxième circuit amplificateur (154), configuré pour amplifier exclusivement le
deuxième signal de mesure.
7. Dispositif de surveillance selon la revendication précédente, dans lequel
le circuit d'évaluation (250) comprend une unité de traitement de données, configurée
pour détecter sur la base d'un premier signal de sortie (AA1) du premier circuit amplificateur
(152) et d'un deuxième signal de sortie (AA2) du deuxième circuit amplificateur (154)
la présence d'un défaut d'un composant électronique du circuit d'évaluation (250),
et en particulier pour identifier le composant défectueux.
8. Dispositif de surveillance selon les deux revendications précédentes 6 et 7, dans
lequel
le premier circuit amplificateur (152) comprend, côté entrée, une première diode (D10,
ZD10) et
le deuxième circuit amplificateur (154) comprend, côté entrée, une deuxième diode
(D20, ZD20),
l'une des deux diodes étant reliée, côté anode, à l'entrée commune (138) de signal
et l'autre des deux diodes étant reliée, côté cathode, à l'entrée commune (138) de
signal.
9. Dispositif de surveillance selon la revendication précédente, dans lequel
la première diode est une première diode de Zener (ZD10) et/ou la deuxième diode est
une deuxième diode de Zener (ZD20).
10. Dispositif de surveillance selon la revendication 9, dans lequel
la tension de claquage d'au moins une des deux diodes de Zener (ZD10, ZD20) est dimensionnée
de telle sorte que ladite au moins une diode de Zener,
(a) dans le cas d'un raccordement correct des deux détecteurs de flamme (110, 120)
au dispositif d'alimentation en tension (230) et à l'entrée commune (138) de signal,
fonctionne dans une plage de tension inférieure à la tension de claquage, et
(b) dans le cas d'un court-circuit entre le dispositif d'alimentation en tension (230)
et l'entrée commune (138) de signal, fonctionne dans une plage de tension supérieure
à la tension de claquage.
11. Procédé pour surveiller de façon indépendante la présence d'une première flamme et
la présence d'une deuxième flamme dans un dispositif de combustion de carburant, le
procédé comprenant :
l'application d'une tension alternative, fournie par un dispositif d'alimentation
en tension (130, 230), avec une première demi-onde et une deuxième demi-onde, à un
premier détecteur de flamme (110) et à un deuxième détecteur de flamme (120),
la réception d'un premier rayonnement, émis par la première flamme, au moyen du premier
détecteur de flamme (110),
la réception d'un deuxième rayonnement, émis par la deuxième flamme, au moyen du deuxième
détecteur de flamme (120),
l'envoi d'un premier signal de mesure, présent pendant la première demi-onde, du premier
détecteur de flamme (110) à une entrée commune (138) de signal d'un circuit d'évaluation
(150, 250), le premier signal de mesure étant indicatif de l'intensité du premier
rayonnement,
l'envoi d'un deuxième signal de mesure, présent pendant la deuxième demi-onde, du
deuxième détecteur de flamme (120) à l'entrée commune (138) de signal du circuit d'évaluation
(150, 250), le deuxième signal de mesure étant indicatif de l'intensité du deuxième
rayonnement, et
la surveillance de la présence de la première flamme et de la présence de la deuxième
flamme au moyen du circuit d'évaluation (150, 250) sur la base du premier signal de
mesure et du deuxième signal de mesure.
12. Procédé selon la revendication précédente, comprenant en outre les étapes suivantes
:
éteindre la première flamme,
évaluer le premier signal de mesure, et
si l'évaluation du premier signal de mesure indique à tort une présence de la première
flamme, considérer le dispositif de surveillance (110, 200) comme défectueux.