Steuereinrichtung für Gasbrenner

Abstract

 Bei einer Steuereinrichtung für Hauptgasventil (MV) und Sicherheitsventil (PV) einer mit einem Zündbrenner (PB) ausgestatteten Gasbrenneranlage steht der Anker (PA) einer dem Sicherheitsventil zugeordneten Zündsicherungseinrichtung (PU) sowohl mit dem Schließkörper (PV) des Sicherheitsventils als auch mit einem ersten Magnetantrieb (PS) in Wirkverbindung, während der Schließkörper (MV) des Hauptgasventils direkt oder indirekt durch einen zweiten Magnetantrieb (MS) verstellbar ist. Die Reihenschaltung der Erregerwicklungen der beiden Magnetantriebe (MS,PS) ist in Reine mit einem Thermostat-kontakt (TH) an die Stromversorgungsquelle (L,N) ange-schlossen. Der Reihenschaltung von Thermostatkontakt (TH) und zweitem Magnetantrieb (MS) ist der Arbeitskontakt (BK) eines Zeitschalters (BS) parallelgeschaltet. Die Steuereinrichtung ermöglicht eine Fernbetätigung der Zündsicherungseinrichtung und somit ein Fern-Einschalten des Gasbrenners und gewähr-leistet gleichzeitig die Funktion einer Wiedereinschaltsperre.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für Hauptgasventil und Sicherheitsventil einer mit einem Zündbrenner ausgestatteten Gasbrenneranlage. Solche Gasbrenneranlagen weisen üblicherweise neben dem Hauptgasventil und dem im Gasweg stromaufwärts hiervon angeordneten Gassicherheitsventil eine elektromagnetische Zündsicherungseinrichtung mit Wiedereinschaltsperre sowie eine zwischen den beiden Ventilen aus dem Gasweg abzweigende Gasleitung zu einem Zündbrenner auf, dessen Flamme durch einen auf die Zündsicherungseinrichtung einwirkenden Flammenfühler, beispielsweise ein Thermoelement überwacht wird. Gasventile mit mechanischer oder elektromagnetischer Wiedereinschaltsperre sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt, beispielsweise aus DE-B 15 29 046, 15 29 049, 15 029 050, 19 54 159, 26 05 128, DE-C 31 33 075 sowie EP-B 0 159 393. Weiterhin ist es bekannt, das Hauptgasventil elektromagnetisch direkt oder über einen Servo-Druckregler zu betätigen, siehe EP-B 0 039 000. Die Betätigung der Zündsicherungseinrichtung erfolgt bislang von Hand, entweder durch Tastendruck oder durch Drehen und/oder Verschieben eines Einstellknopfes.

[0002] Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art die Möglichkeit einer Fernbetätigung der Zündsicherungseinrichtung zu schaffen und gleichzeitig eine Wiedereinschaltsperre vorzusehen, welche nach einem willkürlichen Schließen des Sicherheitsventils dessen Wiederöffnen während der Abkühlzeit eines die Zündsicherungseinrichtung speisenden Flammen- oder Temperaturfühlers, beispielsweise eines Thermoelements verhindert. Damit soll sichergestellt werden, daß nur bei brennender Zündflamme Gas zum Hauptbrenner strömen kann.

[0003] Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Sie zeichnet sich durch einen äußerst einfachen und übersichtlichen Schaltungsaufbau aus und vereinfacht darüber hinaus den Aufbau des Sicherheitsventils und der Zündsicherungseinrichtung insofern, als die Mittel für die bislang mechanisch bzw. elektromechanisch bewirkte Wiedereinschaltsperre entfallen und diese Wiedereinschaltsperre auf rein elektrischem Wege realisiert wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0004] Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen wiedergegebener Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1

schematisch die Anordnung von Sicherheitsventil, Zündsicherungseinrichtung, Zündbrenner und Hauptgasventil einer Brenneranlage;

Fig. 2

eine erste Ausführungsform der Steuereinrichtung, welche sich besonders zur Verwendung in Verbindung mit einer direkt oder indirekt von Hand betätigbaren Zündeinrichtung für den Zündbrenner eignet; sowie

Fig. 3

das Schaltbild einer Steuereinrichtung, bei der ein Zündfunkenerzeuger nach Betätigung einer Starttaste selbsttätig einschaltet sobald das Sicherheitsventil öffnet.

[0005] Fig. 1 läßt erkennen, daß bei geöffnetem Sicherheitsventil PV und geöffnetem Hauptgasventil MV Gas von einer nicht dargestellten Gasquelle über den Einlaß IN in die Ventilkammer VC und von dort über den Auslaß EX zu einem ebenfalls nicht dargestellten Brenner strömt. Von der Ventilkammer VC zweigt eine Zündbrennerleitung PL zu einem Zündbrenner PB ab, dessen Flamme durch einen Flammenfühler, beispielsweise ein Thermoelement TC überwacht wird. Das Thermoelement speist die aus einen Magnetkern PM aufgewickelte Haltewicklung PW einer an sich bekannten elektromagnetischen Zündsicherungseinrichtung PU, deren Anker PA mit dem Schließkörper PV des Sicherheitsventils verbunden ist. Diese Verbindung kann starr sein. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen wird es sich vielfach empfehlen, daß sich der Schließkörper PV in Schließrichtung vorgespannt und über eine kurze Wegstrecke längs der Ventilstange PR beweglich an dieser abstützt. Eine solche Ventilkörperlagerung mit Federvorspannung ist an sich bekannt. Der Schließkörper des Hauptbrennerventils MV steht über eine Ventilstange MR mit einem Magnetantrieb MS in Verbindung, mit dessen Hilfe das Hauptgasventil MV geöffnet und der freigegebene Durchlaßquerschnitt in Abhängigkeit vom Brennstoffbedarf des Brenners geregelt werden kann. Dies kann ein direkt wirkender Antrieb oder ein Antrieb mit Servodruckregler sein, wie er beispielsweise aus EP-00 39 000 bekannt ist. Sicherheitsventil PV und Hauptgasventil MV liegen in Reihe hintereinander im Gasweg zum Hauptbrenner.

[0006] Während bei herkömmlichen Steuereinrichtungen eine Handbetätigungsvorrichtung vorgesehen ist, um einerseits das Zündbrennerventil PV zu öffnen und andererseits den Anker PA der Zündsicherungseinrichtung solange gegen deren Magneten PM zu drücken, bis nach Zündung der Zündflamme am Zündbrenner PB der vom Thermoelement TC erzeugte Haltestrom ausreicht, um den Anker PA am Magneten PM festzuhalten, sieht die Erfindung eine elektromagnetische Betätigung der Zündsicherungseinrichtung mit Hilfe eines Magnetantriebs PS vor, der über die Ventilstange PR einerseits den Schließkörper PV des Sicherheitsventils von seinem Sitz abhebt und dabei gleichzeitig den Anker PA gegen den Magneten PM der Zündsicherungseinrichtung PU drückt. Hierzu steht der Magnetantrieb PS sowohl mit dem Anker PA der Zündsicherungseinrichtung als auch mit dem Schließkörper PV des Sicherheitsventils in Wirkverbindung.

[0007] Beim Erregen des Magnetantriebs PS wird das Sicherheitsventil PV geöffnet und der Anker PA gegen den Magneten PM der Zündsicherungseinrichtung PU gedrückt. Gas fließt zum Zündbrenner PB und wird dort von Hand oder auf beliebige andere Weise entzündet. Sobald sich das Thermoelement TC genügend erwärmt hat bzw. ein anderer thermoelektrischer oder elektronischer Flammenfühler einen ausreichenden Haltestrom durch die Haltewicklung PW der Zündsicherungseinrichtung PU schickt, hält diese den Anker PA fest, und der Erregerstrom durch den Magnetantrieb PS kann entfallen. Mit dem Zünden der Zündflamme ist zugleich die Bedingung für das öffnen des Hauptgasventils MV erfüllt und dieses kann in bekannter Weise in die Offenstellung überführt werden, damit Gas über den Auslaß EX zum Hauptbrenner gelangt.

[0008] Das Einschalten der Brenneranlage wird üblicherweise durch einen einen Wärmebedarf feststellenden Wärmebedarfsschalter oder Wärmebedarfsregler, im einfachsten Falle durch den Kontakt TH eines Thermostaten ausgelöst. Ein solcher Thermostatkontakt TH ist in Fig. 2 in Reihe mit dem Magnetantrieb MS des Hauptgasventils MV und dem Magnetantrieb PS des Sicherheitsventil PV an die Stromversorgungsleitungen L und N angeschlossen. Der Reihenschaltung von Thermostatkontakt TH und Magnetantrieb MS des Hauptgasventils ist der Arbeitskontakt BK eines Zeitschalters parallelgeschaltet. Es kann dies ein eigensicherer elektronischer Zeitschalter oder, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel, der Kontakt eines eigensicheren Bimetallzeitschalters BS sein. Der Heizwiderstand BH des Bimetall-schalters BS liegt in Reihe mit einem Start-Arbeitskontakt MT an der Versorgungsspannung L, N. Die Impedanz des Magnetan-triebs MS für das Hauptventil ist wesentlich höher als die Impedanz des Magnetantriebs PS für das Sicherheitsventil MV. Liegt beispielsweise an den Klemmen L und N eine Netzspannung von 240V, so steht am Sicherheitsventilantrieb PS eine Spannung von 25V und am Hauptventilantrieb MS eine Spannung von 215V. Der Sicherheits-ventilantrieb PS spricht jedoch erst an, wenn ihm die volle Netzspannung zugeführt wird. Hierzu muß der Zeitschalterkontakt BK geschlossen werden.

[0009] Bei abgeschalteter Anlage sind Hauptventil MV und Zündbrennerventil PV geschlossen und beide Magnetantriebe MS und PS stromlos. Wird Wärme angefordert, so schließt der Kontakt TH ohne daß sich hierdurch der Schaltzustand des Ventils PV ändert. Zum erstmaligen Ingangsetzen der Anlage ist es vielmehr erforderlich, den Startkontakt MT zu schließen, beispielsweise von Hand oder durch Fernbetätigung, damit über den Heizwiderstand BH des Bimetallschalters BS der Zeitschalter anläuft. Sobald das Bimetall aufgeheizt ist, schließt der Zeitschalterkontakt oder Bimetallkontakt BK und legt den Magnetantrieb PS des Sicherheitsventils PV an die Netzspannung L, N. Damit wird einerseits über den Magnetantrieb PS und die Ventilstange PR (vgl. Fig. 1) der Schließkörper PV des Sicherheitsventils vom Sitz abgehoben und andererseits der Anker PA gegen den Magneten PM der Zündsicherungseinrichtung gedrückt. Gas fließt durch die Leitung PL zum Zündbrenner PB und kann dort von Hand unmittelbar oder durch einen ggf. fernbedienbaren elektrischen Zündfunkenerzeuger entzündet werden. Sobald sich eine ausreichende Zündflamme gebildet hat, erzeugt das Thermoelement TC bzw. ein anderer Flammenwächter einen ausreichenden Haltestrom für die Zündsicherungseinrichtung PU und hält deren Anker PA am Magneten PM. Damit bleibt das Sicherheitsventil PV in der Offenstellung. Die Aufheizung des Bimetallschalters vom erstmaligen Schließen des Startschalters MT bis zum Schließen des Zeitschalterkontakts BK dauert beispielsweise 20 Sekunden. Mit dem Schließen des Zeitschalterkontakts BK wird zugleich der Magnetantrieb MS für das Hauptgasventil MV kurzgeschlossen. Somit kann während der Zündperiode das Hauptventil nicht öffnen.

[0010] Sobald die Zündflamme entstanden ist, kann wie üblich der Startkontakt MT losgelassen werden und kehrt in seine Offenstellung zurück. Der Heizer BH des Bimetallschalters BS kühlt ab und nach etwa 60 Sekunden öffnet sein Kontakt BK. Der Kurzschluß des Magnetantriebs MS ist damit aufgehoben. Er erhält nunmehr genügend Strom und öffnet direkt oder indirekt, beispielsweise über einen Servoantrieb das Hauptventil. Zugleich sinkt der Strom durch den Magnetantrieb PS des Sicherheitsventils soweit ab, daß er nicht mehr ausreicht, das Sicherheitsventil angesprochen zu halten. Dieses wird vielmehr nur noch durch den Thermostrom der Zündsicherungseinrichtung PU offengehalten.

[0011] Solange der Zeitschalterkontakt BK geschlossen ist, ist der Hauptventilantrieb MS überbrückt und damit stromlos. Das Hauptventil kann nicht öffnen. Das Sicherheitsventil kann dadurch in Schließstellung überführt werden, daß der im Erregerstromkreis der Zündsicherungseinrichtung PU liegende Ruhekontaktschalter MP geöffnet wird. Hierdurch wird die Zündsicherungseinrichtung PU stromlos und eine nicht dargestellte Rückstellfeder hebt einerseits den Anker PA vom Magneten PM ab und schließt andererseits das Sicherheitsventil PV. Damit erlischt die Zündflamme. Ein erneuter Gasstrom zum Hauptbrenner darf erst fließen, wenn das Thermoelement zuvor soweit abgekühlt war, daß sein Thermostrom durch die Wicklung PW nicht mehr ausreicht, den Anker PA festzuhalten. Die gesamte Verzögerungszeit des Zeitschalters BS, d.h. die Summe von Aufheizzeit und Abkühlzeit muß also länger sein als die Abkühlzeit des Thermoelements TC bzw. die Abfallzeit eines anderen, die Zündflamme überwachenden Flammenfühlers. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß ohne Zündflamme das Hauptventil MV nicht geöffnet werden und kein Gas zum Hauptbrenner gelangen kann.

[0012] öffnet während des Normalbetriebs der Thermostatkontakt TH, weil keine Wärme mehr benötigt wird, so wird der Magnetantrieb MS des Hauptventils MV stromlos und das Hauptventil MV schließt unter der Kraft seiner nicht dargestellten Schließfeder. Das Sicherheitsventil PV hingegen bleib offen, weil die Zündflamme die Zündsicherungseinrichtung PU weiterhin mit Strom versorgt. Erst beim öffnen des Schalters MP wird der Erregerstrom für die Zündsicherungseinrichtung unterbrochen und das Sicherheitsventil PV schließt ebenfalls unter der Kraft seiner nicht dargestellten Schließfeder. Da kein mechanisches öffnen des Sicherheitsventils PV erfolgt sondern hierfür ein Magnetantrieb PS vorgesehen ist, kann die Anlage von einem beliebigen Ort aus in Gang gesetzt werden, indem die Zuleitungen zum Startschalter MT an diesen ggf. fern von der Brenneranlage befindlichen Ort verlegt werden. Es ist nur ein zweiadriges Kabel erforderlich, dessen Polung unerheblich ist.

[0013] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist dem Magnetantrieb PS des Sicherheitsventils eine elektronische Zündfunkenquelle parallel-geschaltet. Sie wird somit gleichzeitig mit dem öffnen des Sicherheitsventils in Gang gesetzt und abgeschaltet, wenn der Zeitschalterkontakt BK öffnet. Außerdem ist in Fig. 3 abweichend von Fig. 2 die Reihenschaltung von Heizelement BH des Zeitschalters BS und Startkontakt MT dem Zeitschalterkontakt BK unmittelbar parallelgeschaltet. Dies bedeutet, daß sofort beim Schließen des Zeitschalterkontakts BK, dessen Heizer BH unabhängig von der Stellung des Startschalters MT überbrückt wird und die Abkühlung des Bimetallschaters beginnt. Damit kann man dem Heizer BH ohne überhitzung einen höheren Strom zuführen, als bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2, wodurch sich die Aufheizzeit auf etwa 10 Sekunden verkürzen läßt. Die Abkühlzeit des Bimetallschalters beträgt etwa 60 Sekunden. Der Widerstandswert des Heizelements BH ist groß im Vergleich zur Impedanz des Magnetantriebs PS für das Sicherheitsventil. Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 ist praktisch die gleiche wie zuvor anhand von Fig. 2 beschrieben. Unterschiedlich ist lediglich, daß gleichzeitig mit dem Erregen des Magnetantriebs PS für das Sicherheitsventil V auch der Zündfunkenerzeuger IG eingeschaltet bzw. bei Unterschreiten des Haltestroms für den Magnetantrieb PS auch wieder abgeschaltet wird. Wenn die Flamme am Zündbrenner PB brennt, kann sowohl der Erregerstrom für den Magnetantrieb PS als auch die Erzeugung weiterer Zündfunken entfallen.

[0014] Im Rahmen der Erfindung kann der Zeitschalter BS nicht nur als eigensicherer Bimetallschalter, sondern auch als eigensicherer elektronischer Zeitschalter ausgebildet sein, sofern seine Zeitverzögerung den oben erwähnten Bedingungen entspricht. Die Überwachung der Zündflamme kann nicht nur durch ein Thermoelement TC, sondern auch durch einen beliebigen anderen, z. B. einen eigensicheren optischen Flammenfühler erfolgen, der ein entsprechendes Ausgangssignal an die Zündsicherungseinrichtung PU liefert. Anstelle eines elektronischen Zündfunkenerzeugers IF kann auch eine beliebige andere elektrisch ein- und abschaltbare Zündfunkenquelle zum Einsatz kommen.

Ansprüche

1. Steuereinrichtung für Hauptgasventil und Sicherheitsventil einer mit einem Zündbrenner ausgestatteten Gasbrenneranlage, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der Anker (PA) einer dem Sicherheitsventil (PV) zugeordneten Zündsicherungseinrichtung (PU) sowohl mit dem Schließkörper (PV) des Sicherheitsventils als auch mit einem ersten Magnetantrieb (PS) in Wirkverbindung steht;

b) ein zweiter Magnetantrieb (MS) auf den Schließkörper (MV) des Hauptgasventils (MS, MV) einwirkt;

c) die Reihenschaltung der Erregerwicklungen der beiden Magnetantriebe(MS,PS) in Reihe mit einem Arbeitskontakt (TH) eines Wärmebedarfsschalters an eine Stromversorgungsquelle (L,N) angeschlossen ist;

d) der Reihenschaltung von Wärmebedarfskontakt (TH) und zweitem Magnetantrieb (MS) der Arbeitskontakt (BK) eines eigensicheren Zeitschalters (BS) parallelgeschaltet ist;

e) die elektrische Impedanz des zweiten Magnetantriebs (MS) wesentlich höher ist als die des ersten Magnetantriebs (PS) und letzterer bei geöffnetem Zeitschalterkontakt (BK) sowie geschlossenem Wärmebedarfskontakt (TH) nicht anspricht.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, mit einer von Hand direkt oder indirekt betätigbaren Zündeinrichtung für den Zündbrenner, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (BH) eines Bimetallzeitschalters (BS) in Reihe mit einem Startkontakt (MT) der Reihenschaltung von Wärmebedarfskontakt (TH), zweitem Magnetantrieb (MS) und erstem Magnetantrieb (PS) parallelgeschaltet ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den ersten Magnetantrieb (PS) der Eingang eines elektrischen Zündfunkenerzeugers (IG) angeschlossen ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (BH) eines Bimetallzeitschalters (BS) in Reihe mit einem Startkontakt (MT) dem Zeitgeberkontakt (BK) parallelgeschaltet ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Impedanz des Heizwiderstandes (BH) hoch ist im Vergleich zu elektrischen Impedanz des ersten Magnetantriebs (PS).

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem die Flamme des Zündbrenners (PB) überwachenden, den Haltemagneten (PW) dere Zündsicherungseinrichtung (PU) speisenden Flammenfühler (TC), dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromweg zwischen Flammenfühler (TC) und Haltemagnet (PW) ein von Hand oder fernbetätigbarer Ruhekontaktschalter (MP) eingeschaltet ist.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenfühler ein Thermoelement (TC) ist.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit des Zeitschalters (BS) länger ist als die Abfallzeit des Flammenfühlers (TC).

Zeichnung