DE3311540A1

DE3311540A1 - Verfahren zum ueberwachen des brennerbetriebs unter anwendung des flammengleichrichteffekts und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens

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Publication number: DE3311540A1
Application number: DE19833311540
Authority: DE
Inventors: Paul 94160 Saint Mande Claeys; Michel 75020 Paris Guillaume; Jean-Claude Gérard 78000 Versailles Six
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1982-04-02
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1983-10-13
Also published as: FR2524614A1; GB2117951A; IT8320424A0; GB2117951B; JPS58198619A; IT1167653B; US4519771A

Description

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PHF 82.526 / 21.3.1983

Verfahren zum Überwachen des Brennerbetriebs unter Anwendung des Flammengleichrichteffekts und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs eines Brenners, insbesondere eines Gasbrenners,, bei dem der Flammengleichrichteffekt zur Anwendung gebracht wird, während ein Signal von einem Wechselspannungsgenerator zwischen einerseits einer Elektrode, die mit der Flamme in Kontakt steht, und andererseits dem Brenner als Gegenelektrode angelegt wird, bei welchem Verfahren der Schaltungsabschnitt mit dem Wechselspannungsgenerator vom Schaltungsabschnitt, der den Brenner und die Elektrode enthält, mit

ig Hilfe eines Isoliertransformators getrennt wird,

• Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zum Überwachen einer Flamme unter Anwendung des Flammengleichrichteffektes.

Ein Verfahren zum Überwachen einer Flamme des Brenners unter Anwendung des Flammengleichrichteffekts ist insbesondere aus der französischen Patentschrift 2 372 bekannt. In dieser Patentschrift ist beschrieben, dass der Flammengleichrichteffekt von einem Detektor für gleichgerichtete und gefilterte Gleichspannung benutzt wird, während eine Wechselspannung aus der 50 Hz Speisequelle dem Luftspalt Brenner-Elektrode zugeführt wird. In dieser Patentschrift ist weiter erwähnt, dass, ausgehend von der Sekundärwicklung eines Isoliertransformators, die Wechselspannung an den Luftspalt Brenner-Elektrode gelegt werden kann, wobei die Primärwicklung des Transformators mit dem Speisenetz verbunden ist. E3 muss dabei möglich sein, aus Sicherheitsgründen den Brenner mit der Masse des Geräts zu verbinden, das selbst an Erde liegt-,' insbesondere wenn sich der Brenner in Berührungsnähe von Benutzern befindet, wie z.B. bei Gasbrennern eines Küchenherds.

Eine andere technische Lösung, die ebenfalls in der herangezogenen Patentschrift beschrieben wurde, besteht in der Verwendung einer direkten Abzweigung von der Flammen-

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überwachungsschaltung zur Spannung des Speisenetzes, jedoch, die Schützmassnahme auf dem Niveau des Luftspalts Brenner-Elektrode mit Hilfe eines Serienwiderstands mit der Speisung zu verwirklichen, wobei dieser Widerstand einen sehr hohen Wert ha.t (z.B. 27 MOhm) . Diese Lösung, hat, obgleich der Betrieb sehr einfach ist, insbesondere derartige Nachteile, dass der Schutz durch höheren Widerstand nicht von allen Sicherheitsregeln gewährleistet wird, dass zum anderen zum Zeitpunkt der Inbetriebsetzung ein Unterschied zwischen den Leitern des Speisenetzes aufrechterhalten werden müsste (Leiter mit der Bezeichnung "Null" und Leiter einer "Phase") und dass schliesslich die sehr hohe Impedanz, bei der die Flammenüberwachungsschaltung gespeist wird, mittelmässige Leistungen des Systems liefert, wenn die Elektrode verschmutzt ist und ein Streuwiderstand den Luftspalt Brenner-Elektrode durch Nebenschluss überbrückt.

Weiter wird die Verwendung eines Isoliertransformators für die Speisung eines Schaltungsabschnitts mit Wechselspannung bevorzugt, der den Brenner und die Elektrode enthält, obgleich diese Lösung viel umständlicher ist und in der Praxis einen Isoliertransformator mit relativ höherer Leistung erfordert, um gleichzeitig die der Flammenüberwachung zugeordneten Schaltungen und Sicherheitseinrichtungen speisen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine technische bessere Lösung in bezug auf die Senkung der Kosten und auf die Verringerung der vom Isoliertransformator übertragenen elektrischen Leistung zu schaffen..

Die weitere erfindungsgeiuässe Aufgabe ist die Erleichterung der Isolierung des Schaltungsabschnitts mit dem Brenner und der Elektrode in bezug auf das Speisenetz. . Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zum Überwachen einer Brennerflamme., insbesondere bei einem Gasbrenner, bei dem der Flammengleichrichteffekt ausgenutzt.wird, während ein Wechselspannungsgenerator ein Signal erzeugt, zwischen einerseits einer Elektrode, die mit der Flamme in Berührung ist, und zum anderen dem als Gegenelektrode wirkenden Brenner angelegt, in welchem Verfahren der

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Schaltungsabschnitt mit dem Wechselspannungsgenerator mit Hilfe eines Isoliertransformators vom Schaltungsabschnitt isoliert wird, der den Brenner und die Elektrode enthält, und zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Information über die mögliche Anwesenheit der Flamme in Form einer Schwankung in der gleichgerichteten und gefilterten Spannung erhalten wird, die derart an den PrimäranSchlussen des Isoliertransformators abgegriffen wird, dass der Flammengleichrichteffekt zum Dämpfen der Sekundärechaltung des Transformators verwendet wird, während der Wechselspannungsgenerator mit der Primärwicklung verbunden ist, wobei die Impedanz an die Grosse der Dämpfung an der Primärwicklung dieses Transformators angepasst wird.

Entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren ist der Flammendetektor mit dem Schaltungsabschnitt verbunden, der den Wechselspannungsgenerator enthält, d.h. die primärseitige Schaltung des Isoliertransformators. Dies bietet den Vorteil einer einfachen Verbindung mit den Steuerorganen oder mit den Sicherheitsorganen, die selbst aus dem

*" Speisenetz versorgt werden. Ausserdem kann der Schaltungsabschnitt, der den Luftspalt Brenner-Elektrode enthält und vom Speisenetz isoliert ist, auf sehr wenige Teile beschränkt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird im er-

" findungsgemässen Verfahren ein Wechselspannungsgenerator verwendet, dessen Frequenz höher als die Netzfrequenz von 50 Hz ist. Unter höherer Frequenz sei ein Bereich verstanden, der sich beispielsweise von 10 kHz bis 1 MHz erstreckt, ohne dass trotzdem die herangezogenen höchsten Werte wesentliehe Grenzen an das Verfahren stellen. Durch diese höhere Frequenz kann der Isoliertransformator stark miniaturisiert werden und sein Preis entsprechend gesenkt.

Das erfindungsgemässe Verfahren ermögXicht gleichfalls den Betrieb mit einer relativ schwächeren Impedanz

als die der bekannten Einrichtungen. So ist es für eine Verschmutzung des Luftspalts Brenner-Elektrode wichtiger und also weniger wahrscheinlich, dass die erhaltene Information über das mögliche Vorhandensein der Flamme durch die

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von dem Streuwiderstand ausgelöste Betriebsstörung nicht mehr richtig ist, welcher Widerstand parallel zum Luftspalt Brenner-Elektrode auftritt.

In einer vorteilhaften erfindungsgemässen Betriebsart wird die Sekundärschaltung des Isoliertransformators im wesentlichen für die Dauer einer der zwei Halbperioden der angelegten Wechselspannung gedämpft, wodurch die Verwendung sehr einfacher Schaltungen möglich wird.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Flammenüberwachungsvorrichtung zur Durchführung des nachstehend näher erläuterten Verfahrens, gekennzeichnet dadurch, dass an die Sekundäranschlüsse des Isoliertransformators einerseits den Hauptstromkreis einer aktiven Halbleiteranordnung mit einer in Serie und in Durchlassrichtung des Hauptstromkreises geschalteten Diode und zum anderen in Serie mit dem Luftspalt Brenner-Elektrode, einer Kapazität und einem Widerstand verbunden ist, wobei der Belag der Kapazität mit einem Sekundäranschluss des Transformators, der andere Kapazitätsbelag mit dem Widerstand und gleichzeitig mit

^ einem Steueranschluss der Halbleiteranordnung verbunden ist. Diese Anordnung ermöglicht mit einfachen Mitteln die Dämpfung der Sekundärschaltung des Isoliertransformators unter gleichzeitiger Unterscheidung der ionischen Leitung der Flamme einer Streuleitung durch die Verschmutzung des Luft-

^⁵ spalts Brenner-Elektrode.

Für die aktive Halbleiteranordnung ist vorteilhaft

ein Darlington-Verstärker vorgesehen, wobei der Steueranschluss die Basis des Eingangstransistors des Verstärkers ist. Dieser Verstärkertyp ist empfindlicher als ein einfächer bipolarer Transistor mit höherer Leistung, weil die erfindungsgemässe Vorrichtung auch einwandfrei arbeitet, wenn die Bedingungen besonders schwer sind: kleinere Flamme, relativ verschmutzte oder oxydierte Elektrode.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht auch eine Durchführung, bei der die Sekundärwicklung eines Zündtransformators ebenfalls mit der gleichen Elektrode (die für die Flammenüberwachung benutzte Elektrode) derart verbunden ist, dass diese Elektrode einen Funken zum Zünden

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des Brenners erzeugt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung versorgt also die Verbindung der Sekundärwicklung dieses Zündtransformators mit dem Luftspalt Brenner-Elektrode mit Hilfe eines Widerstandselements, dessen Widerstand mit der Spannung schwankt, z.B. mit einer Funkenstrecke, wobei das Ganze mit dem Luftspalt Brenner-Elektrode parallel zur Sekundärwicklung des Isoliertransformators verbunden ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Prinzipschema, zum Teil Blockschaltbild einer Flammenüberwachungsvorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Flammenüberwachungsvorrichtung eines Brenners, wobei die Zündung dieses Bren- ners gemeinsam für einen anderen Brenner ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist nachstehend an Hand der Fig. 1 beschrieben. Ein Brenner 1, beispielsweise ein Gasbrenner, ist auf an sich bekannte Weise mit einer in Flammenberührung befindlichen Elektrode 2 ausgerüstet, die unter Anwendung des Flammengleichrichteffekts in Verbindung mit einem elektrischen Wechselspannungssignal die Überwachung durchführt, welches Signal zwischen dem Brenner und der Elektrode 2 angelegt wird. Aus elektrischem Blickpunkt gesehen, arbeitet der Brenner als Gegenelektrode, aber aus mechanischem Blickpunkt gesehen ist er auf dem Gaszufuhrrohr befestigt und mit anderen Basiselementen des Geräts verbunden. Weiter ist es erwünscht, dass der Leiter elektrisch mit Erde verbunden ist, wie in der Figur angegeben. Da die Vorrichtung von den Anschlüssen k und 5 des Speisenetzes aus mit einer Netzfrequenz und einer Netzspannung, d.h. 220 V, 50 Hz, gespeist wird, ist die Trennung zwischen den zwei Schaltungsabschnitten durch einen Isoliertransformator 6 gewährleistet.

Es wird ein Wechselspannungsgenerator 7 verwendet, dessen Frequenz viel höher als 50 Hz ist, d.h. zwischen 10 kHz und 1 MHz. Im vorliegenden Beispiel liegt die Frequenz in der Nähe von 200 kHz. Der Generator 7 kann ein einfacher Multivibrator mit sehr schwacher Leistung sein.

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Er speist die Primärwicklung 6a des Isoliertransformators über einen Anpassungswiderstand 8, der eine verhältnismässige Entkopplung des Generators 7 vom Transformator 6 gewährleistet. Die Primärwicklung 6a des Transformators 6 wird mit Hilfe des Kondensators 9 in Parallelschaltung mit dieser Wicklung auf die Arbeitsfrequenz gebracht. Die kombinierten Auswirkungen des Anpassungswiderstands 8 und des Abstimmkondensators 9 lösen die Erzeugung eines praktischsinusförmigen Signals an den Anschlüssen der Primärwicklung des Transformators 6 aus, während das vom Generator 7 erzeugteSignal an seinem Ausgangsanschluss 11 ein rechteckförmiges Signal ist.

Der Generator 7 wird ausserdem mit Gleichspannung über eine Speiseschaltung 12 gespeist, die an die An-

^ Schlüsse h und 5 des Speisenetzes angeschlossen ist und auf sehr einfache Weise unter Berücksichtigung des geringen Verbrauchs aufgebaut sein kann. Im Beispiel ist diese Schaltung vom bekannten Typ mit kapazitiver Impedanz, der den gewünschten Spannungsabfall zwischen dem höheren Netzwerk und dem für die Speisung der verschiedenen elektronischen Funktionen gewünschten Wert verwirklicht. Der Flammengleichrichteffekt wird im erfindungsgemässen Verfahren zum Dämpfen der Schaltung der Sekundärwicklung 6b des Isoliertransformators 6 benutzt, wobei diese Dämpfung ihre Rückwirkung im Transformator auf die Schaltung der Primärwicklung 6a hat, in der die Schwankungen der gleichgerichteten und gefilterten Spannung zum Ableiten der Information über das mögliche Vorhandensein einer Flamme festgestellt wird.
Die betreffende Spannung liegt zwischen den Punkten 13 und 14 nach der Gleichrichtung durch die Diode 15 und ' der Filterung durch den Kondensator 16. Diese Spannung gelangt zum Eingang einer Kontrollschaltung 18, die hinter einem Spannungskomparator alle gewünschten Schaltungen für die Signalisierung, den Alarm, die erforderlichen Schutzvorrichtungen, beispielsweise die Auslösung eines Zünders, wie weiter unten näher beschrieben wird, und nach einer Verzögerung, die Unterbrechung der Zufuhr des Gases durch

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ein Magnetventil. Der Hinweis des möglichen Vorhandenseins der Flamme wird also in dem Schaltungsabschnitt festgestellt, der die Primärwicklung des Isoliertransformators 6 sowie den Wechselspannungsgenerator 7 enthält und direkt mit einem Anschluss des Speisenetzes (Anschluss 5 in Fig.i). Also können alle Betriebsfunktionen auf einfache Weise und direkt aus dem Speisenetz gespeist werden. Dagegen ist der Schaltungsabschnitt mit der Sekundärwicklung 6b des Isoliertransformators 6, mit dem Brenner 1 und mit der Elektrode 2, welcher Abschnitt vom Speisenetz getrennt ist und dessen Leiter 3 an Erde liegt, auf eine äusserst einfache Funktion beschränkt, die darin besteht, die Belastung an den Anschlüssen der Sekundärwicklung 6b des Isoliertransformators zu variieren. Ausserdem kann der Isoliertransformator 6 dadurch stark miniaturisiert werden, dass ein Wechselspannungssignal mit höherer Frequenz als 50 Hz benutzt wird. Bei der im Beispiel erwähnten Frequenz von 200 kHz hat sich ein Transformator mit einer Ferritkernschaltung mit einem Gesamtvolumen von höchstens 10 cm³ bewährt. Die Trennung

²^ der zwei Wicklungen 6a und 6b wird auf einfache Weise durch die Reduzierung der erforderlichen Windungen im Vergleich zu einem Isoliertransformator mit 50 Hz erzielt. Im Beispiel besitzt die Primärwicklung 6a 20 Windungen und die Sekundärwicklung 6b 80 Wicklungen. Es ist klar, dass ein derartiger Transformator besonders wirtschaftlich arbeitet. Das Schema der Fig. 1 zeigt, wie auf einfache Weise

der Flammengleichrichteffekt zur Dämpfung der Sekundärwicklung 6b des Isoliertransformators 6 verwendet werden kann. Tatsächlich hat die Ionenleitfähigkeit der Flamme selbst die Fähigkeit zum Dämpfen der Sekundässchaltung des Transformators 6 durch die direkte Verbindung des Luftspalts Brenner-Elektrode mit den Anschlüssen der Sekundärwicklung 6b, im Gegensatz zur Darstellung in Fig. 1. Jedoch wird eine Stromverstärkung bevorzugt, welchen Strom eine aktive Halbleiteranordnung zum Betrieb bei einer viel niedrigeren Impedanz und zur derartigen Förderung der spezifischen Vorteile erzeugt.

In der vom erfindungsgemässen Verfahren bevorzugten

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Betriebsart, bei dem die Dämpfung der Sekundärwicklung des Isoliertransformators im wesentlichen für die Dauer einer Halbperiode der angelegten Wechs el spannung erfolgt, werden einerseits an die Anschlüsse der Sekundärwicklung 6b der Hauptstromkreis einer aktiven Halbleiteranordnung 19, die in der Figur mit gestrichelten Linien angegeben ist, mit einer Diode 20 in Serienschaltung und in der Durchflussrichtung dieses HauptStromkreises, und andererseits in Serie mit dem Luftspalt Brenner 1 - Elektrode 2 eine Kapazitat '21 und ein Widerstand 22 angeschlossen.. Die Kapazität ist mit ihrem Belag an einen Anschluss der Sekundärwicklung 6b des Isoliertransformators 6 und mit dem anderen Belag, der mit dem Widerstand 22 verbunden ist, gleichfalls an den Steueranschluss 23 der Halbleiteranordnung 19 angeschlossen. Als Halbleiteranordnung 19 kann ein Bipolartransistor mit höherer Leistung auf niedrigem Strompegel durchaus genügen. In Fig. 1 ist eine vorteilhafte Ausführungsform dargestellt, bei der ein Darlington-Verstärker verwendet wird, der aus der Verbindung zweier pnp-Transistoren besteht. Es sei dabei bemerkt, dass die Steuerelektrode 23 der Anordnung I9 die Basis des Eingangstransistors des Verstärkers ist, während der Hauptstromkreis die Emitterstrecke des Ausgangstransistors zu den Kollektoren der zwei Transistoren darstellt.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung arbeitet wie folgt: Der Wechselspannungsgenerator 7 erzeugt eine Rechteckspannung mit einer Gesamtamplitude in der Grössenordnung von 12 V.

■ Ohne Flamme ist die Sekundärwicklung des Isoliertransformators 6 unbelastet. Die Sinusspannung an den Anschlüssen der Primärwicklung 6a liegt also in der Nähe von 5 V und an den Anschlüssen der Sekundärwicklung 6b in der GrössenOrdnung von 20 V (Effektivwerte) unter Berücksichtigung des Verhältnisses von ungefähr k zwischen der Anzahl von Windungen der Wicklungen. Wenn der Luftspalt Brenner 1 - Elektrode 2 nicht verschmutzt ist, führen die Anschlüsse dieses Luftspalts im wesentlichen die von der Sekundärwicklung des Transformators 6 gelieferte Spannung.

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Bei verschmutztem Luftspalt Brenner - Elektrode kann ein Streuwiderstand auftreten, der diesen Luftspalt nebenschliesst. Was jedoch auch der Wert dieses Streuwiderstands sein darf, der damit in Serie geschaltete Widerstand 22 bildet dafür eine Untergrenze, beispielsweise von 100 kOhm. Dieser Wert wird hoch genug gewählt, um die an der Sekundärwicklung 6b des Transformators 6 erzeugte Dämpfung vernachläss.igbar klein zu halten. Der Darlington-Verstärker leitet nicht, weil der Kondensator 21, dessen Wert derart

^ gewählt ist, dass seine Impedanz in bezug auf den Wert des Widerstands 22 niedrig ist, den Eingangsanschluss 23 ziemlich genau auf dem gleichen Potential hält, wie sie der Emitter des Ausgangstransistors führt (Anschluss 2k). Weiter verhindert die Diode 20 jeden leitenden Zustand des Ver— stärkers 19 während der Halbperiode, deren Richtung sich umgekehrt zur Stromrichtung des.Hauptstromkreises des genannten Verstärkers verhält. Ohne Flamme bleibt also die ,Sekundärwicklung 6b des Transformators 6 weitgehend unbelastet. Die gleichgerichtete Spannung zwischen den Punkten

^ 13 und 14 führt den hohen Nennwert von etwa 2 V, die von ■der Kontrollschaltung 18 als Hinweis auf die Abwesenheit einer Flamme erkannt wird.

Jetzt wird davon ausgegangen, dass am Brenner 1 eine Flamme vorhanden ist, Die Ionisationserscheinungen

des Gases in der Flamme führen einen geringen leitenden Zustand des Luftspalts Brenner 1 - Elektrode 2 herbei, welcher Zustand einen höheren Wert in der Richtung Elektrode - Brenner.bedeutet, als in der umgekehrten Richtung. Dieser .Gleichrichteffekt bewirkt die Aufladung des Kondensators

und den Abfall des Potentials am Steueranschluss 23 in bezug auf den Anschluss 2k, bis der Verstärker 19 leitend wird. Jedoch entsteht dieser leitende Zustand im Hauptstromkreis nur für die Dauer einer jeden Halbperiode des Signals, in der die Diode 20 selb.st aufgesteuert ist. Die Sekundärwicklung 6b des Transformators 6 ist also in dieser Halbperiode derart belastet, dass die Wechselspannung an den Anschlüssen abfällt. Aber dieser Abfall hat seine Auswirkung auf die Ladung des Kondensators 21 derart, dass

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in der Wirklichkeit ein Gleichgewicht entsteht, wobei bei einer der zwei Halbperioden die dem Transformator 6 zugeführte Wechselspannung gedämpft wird, und wieder erscheint, als wäre sie gleichgerichtet. Die so erhaltene gleichge-. richtete Spannung zwischen den Punkten 13 und 14 ist niedriger als im Nennzustand, d.h. es ist der niedrigste Zustand in der Grössenordnung von einem Volt, welcher Zustand von der Kontrollschaltung 18 als ein Hinweis auf das Vorhandensein einer Flamme bewertet wird.

Eine Verschmutzung des Luftspalts Brenner 1 - Elektrode 2 kann die Anordnung nur in einer für die Sicherheit vorteilhafte Richtung beeinflussen. Also wenn der Streuwiderstand im Nebenschluss am Luftspalt Brenner-Elektrode den höheren Wert beibehält, arbeitet die Anordnung ohne Störung. Es ist also tatsächlich nur der Gleichrichteffekt am Luftspalt Brenner-Elektrode, der den leitenden Zustand des Darlington-Verstärkers 19 bewirkt. Wenn die Verschmutzung derart ist, dass der Wert des Streuwiderstands niedriger als der des Widerstands 22 wird, beispielsweise auf 50 kOhm abfällt, lädt sich der Kondensator 21 nicht genügend auf, der Verstärker 19 wird nicht mehr leitend und die Prüfschaltung 18 bewertet den hohen Zustand der dabei an den Anschlüssen festgestellten Spannung als eine Abwesenheit der Flamme. Die Schutzmassnahmen werden also getroffen, als sei die Flamme ungewollt erloschen. Gleiches gilt, wenn die Elektrode 2 mit einer Oxydschicht bedeckt ist, die den Flammengleichrichteffekt verhindert. Der Darlington-Verstärker 19 wird in diesem Fall nicht mehr leitend. Schliesslich gibt es schwierige Bedingungen, bei denen die Uberwachungsanordnung die Abwesenheit einer Flamme feststellt, während die Flamme jedoch vorhanden ist, aber die umgekehrte Situation tritt nicht auf. ·

An Hand der Fig. 1 wird nachstehend ein Beispiel einer Flammenüberwachungsanordnung beschrieben, in der die Sekundärwicklung eines Zündtransformators ebenfalls mit der Elektrode 2 verbunden ist, um daran einen Zündfunken für den Brenner zu erzeugen. Mit der Bezugsziffer 25 ist in Form eines Blocks die an sich bekannte Zündvorrichtung

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dargestellt, die einerseits über die Anschlüsse k und 5 in Verbindung.mit dem Speisenetz gespeist und andererseits am Ausgang einen Zündtransformator enthält, dessen Sekundärwicklung an die Anschlüsse 26 und 27 angeschlossen ist.

Diese Anschlüsse sind mit dem Luftspalt Brenner 1 - Elektrode 2 über ein mit der Spannung variables Widerstandselement 28 verbunden, dessen Widerstandswert· bei Niederspannung nahezu unendlich ist. Das Element 28 kann beispielsweise eine Funkenstrecke sein. Auf diese Weise ist der Zünder 25 über die gestrichelten Linien mit dem Luftspalt Brenner-Elektrode zur vorbeschriebenen Überwachungsschaltung parallelgeschaltet, aber, abgesehen von den Zündimpulsen, ist er vom variablen Widerstandselement 28 elektrisch getrennt. Während der sehr kurzen Zeitintervalle,

:¹⁵ bei denen der Zündfunke erzeugt wird, schützt der Widerstand 22 den Darlington-Verstärker .19 vor hohen Spannungsimpulsen.

Selbstverständlich ist es vorteilhaft, das Auslösen

des.Zünders 25 ausgehend von der Kontrollschaltung 18 automatisch zu steuern, was durch die Verbindung 29 in Fig.1 mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist.

Empirisch wurde festgestellt, dass die Verwendung der gleichen Elektrode 2 sowohl für die Uberwachungsfunktion als auch für die Zündfunktion mehrere Vorteile bietet. Erstens ist der Geräte-Aufbau wirtschaftlicher.

Weiter wird, wenn eine wesentliche Oxydierung der Elektrode die ungenügende Wirkung des Gleichrichteffekts und dadurch die Zufuhr eines hohen Signalzustands an der Kontrollschaltung 18 verursacht, obgleich die Flamme vorhanden ist, der Zünder betätigt und entfernt der erzeugte Funken einen ausreichenden Teil des die Elektrode bedeckenden Oxyds derart, dass diese Elektrode ihre normalen Gleichrichteigenschaften wieder besitzt.

Die Anordnung nach Fig. 1 ist insbesondere zur Verwirklichung eines sequentiellen Betriebs des Brenners 1 ausgelegt. In dieser Anmeldung führt die Kontrollschaltung also die erforderlichen, elektronischen Funktionen sowie die Ein/Aussteuerung eines nicht dargestellten Magnetventils

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im Gaszufuhrrohr des Brenners 1 aus.

In Fig. 2 ist ein Kochherd mit zwei Brennern 30'und 31 dargestellt, von denen nur der Brenner 30 mit einer Überwachungsanordnung 32 verbunden ist, wie oben beschrieben, und wobei die zwei Brenner 30 und 3I dennoch beide mit einem gemeinsamen Zünder 35 verbunden sind. Die zwei Ausgangsanschlüsse dieses Zünders 35 sind mit je einer Elektrode 33 bzw. 3^ verbunden. Der Luftspalt Brenner 3I - Elektrode 3k dient hier als mit der Spannung in bezug auf die Überwachungsanordnung 32 variables Widerstandselement, in Fig. 1 mit "28" angedeutet. Es sei einerseits bemerkt, dass die Sekundärwicklung des Zündtransformators eine höhere Impedanz für das Vechselspannungssignal von 200 kHz darstellt, und zum anderen, dass der Luftspalt Brenner 3I Elektrode 3^ ebenfalls eine höhere Gleichspannungsimpedanz ist (Flamme vorhanden oder nicht), insbesondere wenn die Elektrode 3^ nicht mit der Flamme in Berührung ist, was hier nicht der Fall ist.

Es sei darauf hingewiesen, dass ausgehend von den

²^ beschriebenen Beispielen mehrere Abwandlungen vorstellbar sind, die dennoch nicht aus dem Rahmen der Erfindung heraustreten. Mit einem Kochgerät mit zwei Brennern, wie in Fig.2 dargestellt, ist der Fall beschrieben, bei der ein einziger Brenner mit einer Überwachungsanordnung nach der Erfindung verbunden ist. Nicht allein kann ebenfalls nach Bedarf der zweite Brenner mit einer zweiten, der ersten Überwachungsanordnung gleichen Anordnung verbunden werden, aber es ist auch möglich, nur den Abschnitt der Überwachungsschaltung entsprechend der Sekundärwicklung 6b des Isoliertransformators 6 zu verdoppeln (wobei diese Wicklung selbst verdoppelt ist), während der Abschnitt der Schaltung entsprechend der Primärwicklung 6a für die Überwachung der beiden Brenner gemeinsam ist. Es ist also auch möglich, die Kontrollschaltung 18 derart leicht zu ändern, dass die Bezugsschwelle für den Vergleich des gleichgerichteten Signals zwischen den Punkten 13 und Ik entsprechend dem Verwendungsfall des gleichzeitigen Betriebs■beider Brenner oder des Betriebs eines einzigen Brenners verschieden ist.

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Jedenfalls muss dabei die Erhöhung des Spannungswerts in bezug auf die Bezugsschwelle als die Abwesenheit zumindest einer Flamme erkannt werden und müssen die Sicherheitsmas snahmen ausgelöst werden können. Bei der Verwendung von zwei Sekundärwicklungen am Isoliertransformator ist es möglich, die Dämpfung der Schaltung für die Dauer einer Halbperiode für einen der Brenner und für die Dauer der anderen Halbperiode für den anderen Brenner zu verwenden. Veiter ist es noch möglich, mit Hilfe eines Widerstands in Serie mit dem HauptStromkreis des Verstärkers 19 die Höhe der Dämpfung . des Signals für jeden Brenner zu begrenzen und also eine einzige Sekundärwicklung in der Verbindung mit mehreren Brennern zu verwenden. Die Kontrollschaltung 18, die für mehrere Brenner gemeinsam ist, empfängt dabei eine gleichgerichtete Spannung, deren Vert von der Anzahl der Brenner abhängig ist, deren Betrieb zu diesem Zeitpunkt läuft. Die Kontrollschaltung kann also eine allgemeine Überwachung einer Einheit von Brennern ausführen, wobei sie die ¥irkung . der Zündschaltung oder der Zündschaltungen als Brenner

• gleichzeitig bei der Detektion der Abwesenheit einer Flamme auslösen. Es können andere Sicherheitsmassnahmen durchgeführt werden, falls die Abweichung nach einer vorgegebenen Verzögerung sich behauptet hat.

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Claims

• · 21.3.1983 PHF 82 526 jX 21.3.1983 Patentansprüche

1.J Verfahren zum Überwachen einer Brennerflamme, insbesondere eines Gasbrenners, wobei der Flammengleichrichteffekt ausgenutzt wird und ein Signal aus einem ¥echselspannungsgenerator zwischen einerseits einer Elektrode, die mit der Flamme in Berührung ist, und zum anderen dem Brenner als Gegenelektrode angelegt wird, bei welchem Verfahren der Schaltungsabschnitt mit dem Wechselspannungsgenerator vom Schaltungsabschnitt mit dem Brenner und der Elektrode mit Hilfe eines Isoliertransformators voneinander getrennt werden, dessen Primärwicklung (6a) mit dem Wechselspannungsgenerator über einen Widerstand (8) verbunden ist, und das Vorhandensein einer Flamme einen gleichgerichteten Strom in der Sekundärschaltung auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass der gleichgerichtete Strom an der Sekundärschaltung zum Dämpfen dieser Schaltung dient, welche Dämpfung sieh im Transformator an der Primärwicklung (6a) wiederholt, und dass an den Anschlüssen dieser Primärwicklung die Information über das mögliche Vorhandensein der Flamme in Form einer Schwankung in der gleichgerichteten und gefilterten Spannung gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselspannungsgenerator (7) verwendet wird, dessen Frequenz zwischen 10 kHz und 1 MHz liegt. 3· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung der Sekundärschaltung des Transformators (6) im wesentlichen für die Dauer einer Halbperiode von zwei Halbperioden der angelegten Wechselspannung erfolgt.
k. Flammenüberwachungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die Anschlüsse der Sekundärwicklung (6b) des Isoliertransformators (6) einerseits der Hauptstromkreis einer aktiven Halbleiteranordnung (19) mit

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einer in Serie geschalteten Diode (20) in der Durchflussrichtung des Hauptstromkreises und zum anderen in Serienschaltung mit dem Luftspalt Brenner (i) - Elektrode (2) eine Kapazität (27) und ein Widerstand (22) angeschlossen sind, wobei der Belag der Kapazität (21) mit einem Anschluss (24) der Sekundärschaltung (66) des Transformators und der andere Belag der Kapazität mit dem Widerstand (22) verbunden ist, der gleichfalls an einen Steueranschluss (23) der Halbleiteranordnung angeschlossen ist.

5« Anordnung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Halbleiteranordnung (18) ein Darlington-Verstärker ist, wobei der Steueranschluss mit der Basis des Eingangstransistors dieses Verstärkers verbunden ist. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, in der die Sekundärwicklung eines Zündtransformators ebenfalls mit der Elektrode (2) zum Überwachen der Flamme derart verbunden ist, dass, ausgehend von dieser Elektrode, ein Funken für die Zündung des Brenners (1) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet j dass die Sekundärwicklung des Zündtransformators mit dem Luftspalt Brenner (1) - Elektrode (2) über ein . mit der Spannung variierendes Widerstandselement (28) verbunden ist, wobei diese Einheit mit dem Luftspalt Brenner (1 ) - Elektrode (2) in Parallelschaltung mit der Sekundärschal tung des Isoliertransformators (6) verbunden ist.

7· Anordnung nach Anspruch 6 zum Überwachen der Flamme eines ersten Brenners (3O)» wobei.die Sekundärwicklung des Zündtransformators ebenfalls mit der Elektrode (3^) eines, zweiten Brenners (31) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt Brenner (3I) - Elektrode (3^) dieses zweiten Brenners (31) als mit der Spannung variierendes

*a

Widerstandselement (28) in bezug auf die Uberwachungsanord-" nung (32) des ersten Brenners (30) dient.