SE469535B - Anordning vid en braennare foer automatisk aatertaendning av slocknad gaslaaga - Google Patents

Description

15. 20 25 30 35 469 555 2 säkerhetsventilen till öppet läge utan denna förflyttning får ske med hjälp av den omnämnda tryckknappen.

En känd anordning för avkänning av slocknad låga bygger på att en bana för elektrisk ström bildas mellan två elektroder som befinner sig i làgan. Strömmen möjliggörs genom att kolpartiklar från gasen upp- träder i lägan. En sådan anordning benäms ofta jonisationsdetektor och varnar för slocknad låga genom att avsaknaden av låga bryter strömmen i detektorn. Denna typ av detektor har dock visat sig ge felindikation i vissa fall och då indikerat brinnande låga när làgan i själva verket varit slocknad. Detta kan leda till samma förödande verkningar som i det fall säkerhetsventil saknas och som beskrivits ovan. Detektorn är nämligen känslig för beläggningar och fukt som under vissa förhållanden kan ge felindikation. Genom att en husvagn är försedd med ven- tilationsgaller som leder från området för kylskåpsbrännaren och mynnar pà husvagnens yttervägg kan exempelvis vid tvätt av husvagnen rengö- ringsmedel tränga in och bilda en beläggning på detektorns elektroder och denna kan i fuktig omgivning ge upphov till krypströmmar som ger den omtalade felindikationen.

Uppfinningen har till ändamål att undanröja den angivna olägenhe- ten och tillhandahålla en anordning för automatisk återtändning av en slocknad brännarlága som innefattar en detektor av ett slag som inte påverkas av beläggningar och fukt utan som alltid ger en felfri in- dikering av slocknad låga. Ändamålet uppnås genom att en anordning av det angivna slaget erhållit de i patentkravet l angivna särdragen.

Föredragna utföringsformer finns angivna i tillhörande underkrav. detalj i utföringsexempel och med hänvisning till tillhörande ritningar. På ett kylskåp med tillhörande komponenter för tillförsel av gas och tändning Uppfinningen skall nu beskrivas i anslutning till ett dessa visar fig. l schematiskt en gasbrännare för exempelvis av denna. Fig. 2 visar ett tidsdiagram över emk för ett i anordningen Fig 3, anordningen enligt fig. 1 ingående elektronisk enligt fig. l ingående termoelement. slutligen, visar ett kopplingsschema för en i styranordning.

I fig. l visas schematiskt en brännare 10 som medelst en gasled- ning ll är ansluten till ett utlopp 12 från en säkerhetsventil 13 vars inlopp 14 är anslutet till en icke visad gaskälla, t. ex. en gasolflas- ka. Säkerhetsventilen är av gängse slag och innefattar en ventilkägla 15 som tätar mot ett säte 16 mot vilket den pressas med hjälp av en fjäder 17. Ventilkäglan kan föras i riktning från sätet med hjälp av en 10 15 20 25 30 35 469 555 3 stång 18 som påverkas av en tryckknapp 19. Genom intryckning av knappen mot fjäderns 17 verkan kan sålunda ventilen påverkas till öppet läge. det be- skrivna utföringsexemplet innefattar ett tändstift 20. Detta är elekt- riskt förbundet med en en gnistalstrande anordning 21 som är styrd av en elektronisk styranordning 22. Den sistnämnda är via en ledare 23 ansluten till ena anslutningen på ett termoelement 25 som är beläget i För tändning av brännaren finns en tändanordning som i anslutning till brännaren för att uppvärmas av brännarlågan. Termo- elementets andra anslutning är liksom brännaren och gasledningen och övriga metalldelar i konstruktionen ansluten till en referenspoten- tíal, här kallad chassijord. Termoelementet är vidare anslutet till en solenoidspole 26 vars rörliga ankare utgörs Sole- inrättad att när termoelementet är uppvärmt av lågan och av ventilkäglan l5. noidspolen är sålunda genererar emk hålla ventilkäglan i ett läge där ventilen är öppen. En säkerhetsventil som på detta sätt samverkar med ett termo- element för att stänga gastillförseln om lågan slocknar är vanligt känd och utnyttjad i gasapplikationer, såsom gasdrivna kylskåp och gasspi- sar.

I fig. 2 visas ett diagram som åskådliggör hur termoelementets avgivna emk sjunker med tiden när brännarlågan slocknat och ter- moelementet inte längre värms upp. I obelastat tillstånd kan genererad emk uppgå till ca 30 mV medan emk då termoelementet belastas av sole- noidspolen sjunker till ca 10 mV. Diagrammet gäller för belastat termoelement och då lågan slocknar sjunker spänningen på ca 30 sekunder ned till ca 2 mV. vid denna senare nivå räcker inte magnetiseringen av solenoidspolen för att hålla ventilen öppen utan fjädern 17 kan föra ventilkäglan 15 till anliggning mot sätet 16 och därmed stänga ven- tilen.

Om man nu skall upptäcka att lågan slocknat genom att studera termoelementspänningen kan man ju först studera nivån och agera när nivån sjunkit till ett lägre värde. Att sätta en fix nivå där tänd- anordningen skall aktiveras för àtertändning av lågan medför osäkerhet, då tiden som förflyter från det att lågan slocknat till dess den fixa nivån nås varierar i den mån att olika termoelement har något olika emk. Det är viktigt att vid minsta tecken på slocknad låga genast påbörja återtändningsförloppet så att inte dyrbar tid går förlorad och för detta ändamål föreslås enligt uppfinningen att man istället stude- rar förändringen i termoelementets spänning och när ändringshastigheten (kurvans lutning) är av en förutbestämd storlek detta blir ett krite- 10 15 20 25 30 35 469 535 4 rium på att làgan slocknat och att tändanordningen skall aktiveras. Pâ detta sätt kan gnistor börja genereras mycket kort efter det att spänningen börjat sjunka och man får gott om tid på sig att återtända innan säkerhetsventilen stänger och man tvingas till manuell återtänd- ning med användning av tryckknappen 19. Vid sådan manuell återtändning utnyttjas den i fig. 1 visade tändanordningen 20,21 på sätt som skall beskrivas närmare i det följande.

Den fortsatta beskrivningen sker i anslutning till fig. 3, som visar ett kopplingsschema för den elektroniska styranordningen 22 i fig. 1. Styranordningen innefattar ett ingångssteg 27 som utgörs av en OP-förstärkare 28. Ingàngssteget är kopplat till ett förstärkarsteg 29 som utgörs av en OP-förstärkare 30. Den sistnämnda är kopplad till ett komparatorsteg 31 som utgörs av en OP-förstärkare 32. OP-förstärkarna 28,30 och 32 ingår i med en plusingàng, en gemensam IC-krets och är på gängse sätt utförda en minusingång och en utgång. IC-kretsen strömför- sörjs från en likspänningskälla 47 med spänningen l2 volt. Positiva matningsspänningar till IC-kretsen är markerade VCC och VEE i figur 3 och dessa erhålles på vanligt sätt genom kretsar för likriktning och stabilisering. De därför nödvändiga komponenterna har visats i figuren men kommer inte att beröras närmare. IC-kretsens negativa referenspo- tential utgör motpol till de positiva spänningarna VCC och VEE och denna referenspotential uppträder även på en ingångsanslutning 34 pá ingàngssteget 27 till vilken ledaren 23 (fig. 1) är ansluten. Denna kretsjord avviker sålunda från den egentliga jordreferensen, kallad chassijord, som i övrigt förekommer i schemat. Kretsen är utförd på det beskrivna sättet för att ingàngssteget 27 skall kunna hantera negativa signaler utan att förutom positiva matningsspänning även negativ sådan behöver anordnas.

Styranordningen behöver information om termoelementets emk och för detta ändamål är ingàngssteget 27 förutom med ingángsanslutningen 34 utfört med en ytterligare ingångsanslutning 33 vilken är jordad. Denna anslutning är även kopplad till plusingàngen på OP-förstärkaren 28.

Anslutningen 34 är via resistanser 35, 36 är kopplad till OP-förstär- karens plus- respektive minusingångar. På gängse sätt är minusingângen och utgången på OP-förstärkaren 28 sammankopplade medelst ett motstånd 37 som med motståndet 36 bestämmer förstärkningen i ingàngssteget. Mot- ståndet 37 är parallellkopplat med en gren bestående av en zenerdiod 38 i serie med ett motstånd 39. Denna gren har funktionen att vid hög inspänning på OP-förstärkarens plusingång minska förstärkningen och 10 15 20 25 30 35 469 535 5 därmed förhindra överstyrning av ingångssteget.

Utgången på OP-förstärkaren 28 är via ett motstånd 40 kopplad till plusingången på OP-förstärkaren 30. OP-förstärkarens 30 utgång är via ett motstånd 41 förbunden med förstärkarens minusingång som via ett motstånd 42 är ansluten till jord. Den av motstánden 41 och 42 bildade återkopplingsslingan bestämmer stegets likspänningsförstärkning. En ytterligare gren, bestående av ett motstånd 43 i serie med en konden- sator 44, är kopplad parallellt med motståndet 42. Detta ger steget en signalförstärkning som är ca 5 gånger högre än likspänningsförstärk- ningen. OP-förstärkarens 30 plusingång är slutligen via ett motstånd 45 parallellt med en kondensator 46 ansluten till jord. Dessa komponenter bildar ett filter som undertrycker de störningar som annars skulle uppträda på plusingången när tändanordningen arbetar och gnistor genereras.

Utgången på OP-förstärkaren 30 är direkt kopplad till minus- ingången på en OP-förstärkaren 32, verkande som komparator. Kom- paratorns plusingång och utgång är sammankopplade medelst ett motstånd 50. Plusingángen är vidare via ett motstånd 51 förbunden med kopp- lingspunkten mellan två motstånd 52,53, vilka bildar en spänningsdelare som är ansluten mellan spänningen VCC och jord. Motståndet 53 är parallellkopplat med en kondensator 62. Plusingángen erhåller därvid en referensnivâ som spänningen med. Kopp- lingspunkten mellan motstánden 52 och 53 är via två antiparallellt kopplade dioder 54,55 ansluten till minusingången på komparatorn. på minusingången jämförs Därigenom kan komparatorns referensspänning automatiskt anpassa sig till olika nivåer på dess minusingång, exempelvis orsakade av variatio- ner i termoelementets emk. Vid serietillverkning kan variationer i toleranserna mellan olika exemplar av termoelement ge upphov till de nämnda variationerna som sålunda härigenom kompenseras så att indivi- duell kalibrering inte erfordras.

Vid aktivering skall tändanordningen vara verksam så länge säker- hetsventilen är öppen för att under denna tid åstadkomma återtändning av brännarlågan. Denna tid uppgår till ca 30 sekunder och när tiden utlöpt skall tändanordningen kopplas ifrån. En tidskrets 56 är anordnad för att bestämma den nämnda tiden. Kretsen, som är av typen 555, har en ingång 57 och en utgång 58. Ingången 57 är förbunden med utgången på komparatorn 32 medan utgången 58 är kopplad till baskretsen på en transistor 59 som är kopplad i serie med en ytterligare transistor 60 till vars baskrets utgången på komparatorn även är ansluten. Kollek- 10 15 20 25 30 35 4-69 555 6 torkretsen på transistorn 60 är kopplad till baskretsen på en transis- tor 61 vars kollektor-emittersträcka överför spänning från spännings- källan 47 till den gnistalstrande anordningen 21. De kringkomponenter i form av motstånd och dylikt som erfordras för transistorernas 59-61 funktion har visats på ritningen men kommer inte att beröras närmare.

Styranordningen enligt figur 3 fungerar på följande sätt.

När brännaren är i funktion brinner lågan och värmer upp termoelementet 25 och dess emk uppträder över anslutningarna 33 och 34. Detta får till följd att utgången på OP-förstärkaren 28 har hög nivå och detta gäller även för utgången på OP-förstärkaren 30. Referensspänningen för kom- paratorn 32, som härleds från kopplingspunkten mellan motstånden 52 och 53, antar därvid ett värde som med spänningsfallet över dioden 55 Villkoret härför är att spänningen på OP-förstärkarens 30 utgång är högre än summan av understiger spänningen i den nämnda kopplingspunkten. spänningsfallet över dioden 55 och den grundnivå för spänningen i kopplingspunkten mellan motstånden 52 och 53 som bestäms av dessa motstånd och av matningsspänningen VCC. Komparatorns 32 minusingång får därvid högre nivå än dess plusingång och komparatorns utgång antar låg nivå. Detta medför att transistorn 60 är strypt samtidigt som tidskret- sen 56 är inaktiverad och därmed även transistorn 59 strypt. Tändanord- ningen är sålunda frånkopplad.

Skulle nu brännarlågan blåsas ut så börjar termoelementet 25 att kylas av det nu kalla gasflödet och inom ett par sekunder sjunker spänningen över anslutningarna 33 och 34 så mycket att en ändring kan detekteras av styranordningen. Ändringen, som är negativ, förstärks i ingångssteget 27 och ytterligare i steget 29 så att nivån på utgången på OP-förstärkaren 30 snabbt och tillhörande parallellkopplade kondensator 62 är stor vilket medför sjunker. Tidskonstanten för motståndet 53 att spänningen i kopplingspunkten mellan motstånden 52 och 53 kommar att anta en nivå som med spänningsfallet över dioden 54 överstiger spänningen på utgången av OP-förstärkaren 30. Komparatorns 32 plus- ingång kommer därmed att erhålla högre nivå än dess minusingång så att utgången slår om till hög nivå. Den höga nivån på komparatorns utgång kommer samtidigt att trigga tidskretsen 56 som därvid ger hög nivå på utgången 58 så att transistorn 59 bringas i ledande tillstànd. Därmed kommer också transistorn 60 att börja leda och de nu ledande transi- storerna 59 och 60 aktiverar transistorn 61 så att spänning kopplas till den gnistalstrande anordningen 21 (fig. 1). Denna avger upprepat gnistor för återtändning av brännarlågan under en tid som bestäms av 10 15 20 25 30 469 535 7 tidskretsen 56. När denna tid utlöpt avger tidskretsen låg nivå på utgången 58 vilket medför att transistorn 59 stryps. När denna transis- tor stryps upphör förutsättningarna för att transistorn 60 skall leda och även denna stryps. Som en följd stryps även transistorn 61 och ifrån matningsspänningen till den gnistalstrande anordningen inte brännarlàgan ha tänts under den av tidskretsen 56 kopplar 21. Skulle bestämda tiden kan den inte längre återtändas automatiskt utan man får använda ett manuellt förfarande. Skälet härtill är att termoelementets emk efter ca 30 sekunder sjunkit till en så låg nivå att solenoidspolen 26 inte längre förmår hålla säkerhetsventilen öppen. Den visade tänd- anordningen utnyttjas även i detta manuella förfarande vid återtändning sedan säkerhetsventilen stängt liksom i samband med att brännarlàgan skall tändas, exempelvis i samband med att ett kylskåp där brännaren ingår skall sättas igång. Den av motstânden 52 och 53 och spänningskäl- lan VCC bestämda grundindställningen är därvid så vald att när ter- moelementet är kallt och matningsspänning kopplas in till styranord- ningen komparatorns plusingång har högre nivå än dess minusingáng och därmed dess utgång hög nivå så att tändanordningen aktiveras på det beskrivna sättet.

Skulle tändförsöket lyckas och brännarlàgan tändas värms ter- moelementet upp på beskrivet sätt och detta leder till låg nivå på komparatorns 32 utgång varför transistorn 60 stryps. Om tändning sker innan den av tidskretsen 56 bestämda tiden löpt ut är transistorn 59 fortfarande ledande men då transistorn 60 nu stryps blir följden att även transistorn 6l stryps så att tändanordningen 21 frånkopplas.

Tändanordningen blir därmed inkopplad endast till dess tändning skett eller den av tidskretsen 56 bestämda tiden utlöpt.

Uppfinningen är inte begränsad till det ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsexemplet utan modifieringar är möjliga inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 469 535 8 P a t e n t k r a v

1. Anordning vid en brännare för automatisk återtändning av en slocknad gaslåga, varvid brännaren (10) är ansluten till en gaskälla via en ventilanordning (13) och en tändanordning (20,2l) för lågan är anordnad, (25) anordnat att uppvärmas av gaslågan och en elektronisk styranord- ning (22) är inrättad att avkänna termoelementets emk och vid varjämte ett termoelement är förändringar i denna som uppvisar förutbestämd ändringshastighet aktivera tändanordningen (20,2l), kännetecknad därav, att den elektroniska (22) är så utformad att den automatiskt anpassar sig till emk-nivån för aktuellt termoelement (25).

2. Anordning enligt patentkravet l, kännetecknad därav, att ventilorganet utgörs av en säkerhetsventil (13) som är så utförd att den genom fjäderverkan påverkas till stängt läge men på magnetisk väg kan kvarhållas i öppet läge under inverkan av den emk som genereras av termoelementet (25), varjämte ventilen kan påverkas till öppet läge med hjälp av ett manuellt påverknings- styranordningen organ (18,19).

3. Anordning enligt patentkravet 2, kännetecknad därav, att den förutbestämda ändringshastigheten är så vald att den tid som förflyter innan 'tändanordningen (20,2l) förhållande till den tid som vid slocknad låga förflyter innan säkerhetsventilen (13) stängs.

4. Anordning enligt patentkravet 1, 2 eller 3, kännetecknad därav, attt den' elektroniska (22) har ett ingångssteg (27) till vilket termoelementet (25) är kopplat, varvid ingångssteget är så utfört att det kan hantera negativ aktiveras är kort i styranordningen signal från termoelementet.

5. Anordning enligt patentkravet 4, kännetecknad därav, att (27) innefattar en OP-förstärkare (28) som spänningsmatas via en positiv anslutning (VCC,VEE) och en kretsjord, varvid OP-förstärkaren har en plus- och en.minusingång och termoelementet (25) med sin icke jordade anslutning (23) är förbunden med kretsjorden, som via en resistans (36) är kopplad ingångssteget till minusingången på OP-förstärkaren.

6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, känneteck- nad därav, att den elektroniska styranordningen (22) innefattar 10 15 20 25 30 469 535 9 en komparator (32) med två ingångar, av vilka den ena (-) är inrättad att mottaga en signal vars storlek representerar ändringshastigheten för termoelementets (25) emk och den andra (+) är inrättad att mottaga en referenssignal, varvid när ändringshastigheten uppnått en förutbestämd storlek en signal avges på en utgång på komparatorn för aktivering av tändanord- ningen (20,2l).

7. Anordning enligt patentkravet 6, kännetecknad därav, att tändanordningen (20,2l) aktiveras under en förutbestämd, av en tidskrets (56) bestämd tid som i huvudsak motsvarar den tid säkerhetsventilen (13) förblir öppen efter det att lågan slocknat.

8. Anordning enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, att tändanordningen (20,21) är kopplad till en aktiveringskrets som innefattar två seriekopplade transistorer( 59,60), av vilka den ena (60) styrs av komparatorns utsignal medan den andra (59) styrs av en utsignal från tidskretsen (56), varvid utsignalen från komparatorn (32) även påverkar tidskretsen (56) att avge sin utsignal.

9. Anordning enligt något av patentkraven 6-8, kännetecknad därav, att referenssignalen till komparatorn (32) har en grundnivå så vald att för manuell tändning av brännarlågan då termoelementet är kallt och säkerhetsventilen varit stängd tändanordningen träder i funktion så snart matningsspänning anbringas.

10. Anordning enligt något av patentkraven 6-9, kännetecknad därav, att referensspänningen till komparatorn genereras medelst en av två nmüstånd (52,53) bestående spänningsdelare, varvid kopplingspunkten mellan motstånden via två antiparallellt kopplade dioder (54,55) är ansluten till signalingången (-) på komparatorn (32) samt via ett motstånd (51) till referensingången (+) på komparatorn.