AUTOMATIC GAS-FIRING DEVICE

Abstract: 1. Automatic gas lighter with a control unit (1), an ignition electrode (26) built into the gas burner and which, together with an adjacently disposed part (7) of the gas burner or a corresponding earth electrode forms a spark gap (8) which is connected in parallel with a secondary winding (4) of an ignition transformer (3), and with a cable connecting the spark gap (8) to the control unit (1), characterised in that the ignition transformer is disposed on the burner, the cable (2) has a plug (5) coupled to an electrical connection of the ignition electrode (6) while the ignition transformer (3) is disposed in the plug of the cable and comprises two mutually concentric windings which are disposed coaxially of a cylindrical part (31) of the plug housing.

Description: Gas-Feuerungsautomat Die Erfindung betrifft einen Gas-Feuerungsautomat mit einem Steuergerät, einer in den Gasbrenner eingebauten Ziindelektrode, welche zusammen mit einem benachbarten Teil des Gasbrenners oder einer entsrechenden Masseelektrode eine Funkenstrecke bildet, die zu der Sekundärwicklung eines Zündübertragers parallel geschaltet ist, und mit einem die Funkenstrecke mit dem Steuergerät verbindenden Kabel. Bei solchen Gas-Feuerungsautomaten, die in unterschiedlichen Ausfiihrungsformen bekannt sind, bereitet die Anordnung des die Zündelektrode mit dem Steuergerät verbindenden Kabels erhebliche Schwierigkeiten, weil es sich um ein hochspannungsfestes Kabel handeln muss, das in der Lage ist, die Zündspannung von dem im Steuergerät enthaltenen Zündübertrager auf die Funkenstrecke zu übertragen. Da flär ein sicheres Zünden des Gasbrenners ein kräftiger Zündfunke benötigt wird, iiberschreitet die Zündspannung in aller Regel 10kV erheblich. Die auftretenden Schwierigkeiten bestehen einerseits darin, einwandfrei zugentlastete Anschlüsse des Hochspannungskabels vorzusehen, wie sie fijr einen sicheren Betrieb erwünscht sind, und andererseits in den Energieverlusten, die insbesondere durch die K:abelkapazität bedingt sind und eine erhebliche Schwächung des Ziindfunkens verursachen können. Diese Schwierigkeiten nehmen mit zunehmender Länge des Kabels zu und haben zur Folge, dass das Steuergerät relativ nah zum Brenner angeordnet werden muss, obwohl insbesondere bei grösseren Anlagen die Anordnung des Steuergerätes in einer Zentrale erwninscht sein könnte, die relativ weit vom Brenner entfernt ist, so dass die Länge des Kabels einige zehn Meter betragen miisste, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gas Feuerungsautomat der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, dass die durch die Verwendung eines liochspan- nungskabels zwischen Steuergerät und Elektrode bedingten Schwierigkeiten vermieden werden. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Zündübertrager am Brenner angeordnet ist. Durch die erfindungsgemässe Herausnahme des Ziindiibertra- gers aus dem Steuergerät und seine Anordnung am Brenner entfällt die Notwendigkeit, den zur Erzeugung des Zündfunkens dienenden Hochspannungsimpuls über das das Steuergerät mit der Funkenstrecke verbindende Kabel zu übertragen, sondern es genügt die Übertragung des Impulses zur Primärwicklung des Ziindiibertragers, dessen Spannung einige 100V nicht überschreitet. Zur Über- tragung dieses Impulses kann ein normales Kabel verwendet werden, dessen Anschluss und Verlegung keinerlei Schwierigkeiten bereitet. Während, wie oben erwähnt, der eigentliche Ziindimpuls durch ein langes Kabel übermässig belastet und geschwächt werden könnte, ist die Belastung des der Primärwicklung des Zündübertrager zugeSiihrten Impulses durch das Kabel eher erwiinscht als schädlich, weil Induktivität und Kapazität des Kabels Anstieg und Abfall des der Primärwicklung zugefiihrten Impulses verzögern und auf diese Weise eine Verlängerung des Zündimpulses bewirken, die für ein sicheres Zünden des Gases erwünscht ist. Daher können auch ohne weiteres zwischen Steuergerät und Ziindelektrode sehr viel längere Kabel verwendet werden als es bisher möglich war. Es versteht sich, dass durch die Erfindung auch sonstige Probleme, die sich bisher aus der tlbertraglng von lloch- spannungs-Impulsen und der Verlegung von Hochspannungs Kabeln ergeben haben, bedeutend reduziert werden, wie beispielsweise der Aufwand für Entstörungsmassnahmen. Weiterhin kann das Steuergerät selbst erheblich kleiner ausgebildet werden als bisher, da es den Ziindtrafo nicht mehr enthält und auch keine Abschirmmassnahmen für den Zündtrafo im Steuergerät getroffen werden müssen. Andererseits steht am Brenner ausreichend Platz zur Unterbringung des Zündtrafos zur Verfügung, der im Hinblick auf den Fortfall von Energieverlusten im Kabel ggf. auch kleiner dimensioniert werden kann als bisher. Dabei bereitet es keine Schwierigkeiten, den Zündübertrager so auszubilden, dass er ohne weiteres der Wärme standhalt, der er nahe am Brenner ausgesetzt ist. Bei herkömmlichen Gas-Feuerungsautomaten weist das das Steuergerät mit der Elektrode verbindende Kabel an seinem mit der Elektrode verbundenen Ende einen Stecker auf, der im Betrieb mit einem elektrischen Anschluss der Zündelektrode gekuppelt ist. Eine entsprechende Bauweise kann auch bei dem erfindungsgemässen Gas-Feuerungsauto- mat angewendet werden. Dabei kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Zündübertrager im Stecker des Kabels angeordnet sein. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, ohne dass der den Ziindübertrager enthaltende Stecker erheblich grösser ausgebildet werden müsste als der bisher verwendete Hochspannungsstecker. Hierfür ist es besonders zweckmässig, wenn der Zündübertrager zwei zueinander konzentrische Wicklungen aufweist, die koaxial zum zylindrischen Steckergehäuse angeordnet sind. Gas-Feuerungsautomaten der eingangs genannten Art weisen gewöhnlich nicht nur Einrichtungen zum Zünden des Gasbrenners auf, sondern auch zur Flammeniiberwachung. Ein herkömmliches Mittel zur Flammenüberwachung ist die Einrichtung eines Stromkreises, der eine Plasma-Strecke enthält, in der das Plasma von dem ionisierten Gas der Flamme gebildet wird. Die erfindungsgemässe Ausbildung des Feuerungsautomaten gestattet es, als Plasma-Strecke nach abgeschlossenem Ziindvorgang die Strecke zwischen Zündelektrode und Gasbrenner zu verwenden. Zu diesem Zweck wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in dem die Funkenstrecke und die Sekundärwicklung des Zijndiiber- tragers enthaltenden Stromkreis ein gesteuerter Schalter angeordnet, der im wesentlichen fiir die Dauer eines Zündvorganges schliessbar ist, und diesem Schalter eine im Steuergerät angeordnete Überwachungsschaltung parallelgeschaltet, die auf den bei brennender Flamme flter die Funkenstrecke fliessenden Ionisationsstrom anspricht. Bei einem solchen Schalter kann es sich um beliebige elektromechanische oder elektronische Schalter handeln, denen vom Steuergerät Steuersignale zugefiihrt werden, welche vor Auslösen eines Ziindimpulses den Schalter schliessen und nach einem oder mehreren Ziindimpulsen wieder öffnen, damit geprLift werden kann, ob eine Plasma me entzündet worden ist oder nicht. Die Anwendung solcher Schalter und die Erzeugung der für ihre I3etätigung benötigten Steuersignale erfordert einen nicht unbeträchj lichen Aufwand. Dieser Aufwand kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch vermieden werden, dass als gesteuerter Schalter ein Überspannungsableiter verwendet wird. Solche Überspannungsableiter stehen in unterschied. lichen Ausführungsformen zur Verfugung, beispielsweise in Form eines Varistors oder von Gasentladungsstrecken. Dabei können die Betriebsdaten des Überspannungsablei- ters ohne weiteres so gewählt werden, dass er einerseits einen sicheren Betrieb des Blammenwächters mit den dort auftretenden Betriebsspannungen gewährleistet, die einige hundert Volt betragen können, und hierbei einen prak- tisch unendlich grossen Widerstand besitzt, während die Ansprechspannung noch so niedrig ist, dass der Überspannungsableiter einen vernachlässigbar kleinen Wider- stand annimmt, lange bevor die Zündspannung ihren Wert erreicht hat, bei dem der Zündfunke überschlägt. Die Anwendung eines Überspannungsableiters hat nicht nur den Vorteil, dass der gewünschte Schaltvorgang abhängig von der am Überspannungsschalter anliegenden Spannung selbsttätig erfolgt, so dass Steuereinrichtungen fiir diesen Schalter eingespart werden, sondern es besteht auch die Möglichkeit, einen solchen Überspannungsableiter unmittelbar am Ziindtrafo, also insbesondere innerhalb des den Zündtrafo enthaltenden Steckers anzuordnen. In diesem Falle entfällt auch die Übertragung des Ziindstromes durch das die Elektrode mit dem Steuergerät verbindende Kabel, auch wenn die Übertragung des Ziindstromes keine kritischen Probleme aufwirft, weil die beiden den Zündstrom führenden Leitungen für die Dauer des Zündfunkens durch den gesteuerten Schalter kurzgeschlossen sind und daher auf gleichem Potential liegen. Dabei versteht es sich, dass der Schalter in der Leitung angeordnet ist, welche die Sekundärwicklung des Zimdüber tragers mit der auf Massepotential liegenden Brennerdüse oder besonderen Masseelektrode verbindet, so dass in je- dem Fall das AuStreten hoher Spannungen im Kabel vermieden ist. Wie bereits erwähnt, besteht ein besonderer Vorteil der Erfindung darin, dass die Verwendung langer Kabel zwischen Brenner und Steuergerät möglich ist.Lange Kabel können Jedoch den Ionisationsstrom so weit schwächen, dass eine einwandfreie Funktion der Uberwachungsschaltung nicht mehr gewährleistet ist. Dem kann jedoch dadurch begegnet werden, dass auch Bauelemente der ttberwachungsschaltung, insbesondere Vorverstärker und/oder Filter,unmittelbar am Zündtrafo angeordnet werden. Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Aus führungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen Fig. 1 das Schaltbild der für die Erfindung wesentlichen Bestandteile eines Gas Feuerungsautomaten und Fig. 2 die Ansicht eines Kabels zur Verbindung des Steuergerätes eines Gas-Feuerungs automaten mit der am Brenner angeordneten Elektrode, welches einen den Zündübertrager enthaltenden Stecker aufweist. Der in Fig. 1 dargestellte Gas-Feuerungsautomat umfasst ein Steuergerät 1, das über ein Kabel 2 mit einem Zünd übertrager 3 verbunden ist, dessen Sekundärwicklung 4 über eine Steckverbindung 5 mit einer an einem Gasbrenner angeordneten Elektrode 6 elektrisch leitend verbunden ist, die der Düse 7 eines Gasbrenners oder, wenn es sich um eine nicht leitende Keramikdüse handeln sollte, einer entsprechenden Masseelektrode dicht gegenübersteht, so dass zwischen der Elektrode 6 und der Düse 7 eine Funkenstrecke 8 gebildet wird, die sich in dem aus der Düse 7 austretenden Gasstrom befindet. Die Düse 7 ist über im Kabel 2 enthaltene Leitungen 9, 10 und einem im Steuergerät 1 enthaltenen Vberspannungsableiter 11 mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung 4 des Zündüber- tragers 3 verbunden. Die zum Auslösen eines Ziindfunkens benötigte, elektrische Energie wird von einem Kondensator 12 geliefert, der über einen Gleichrichter 13 mit der Sekundärwicklung 14 eines Transformators 15 verbunden ist. Die Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators 15 beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 250V. Die Kapazität des Kondensators 12 beträgt 1/uF. Anstelle des in der Zeichnung dargestellten Einweg-Gleichrichters 13 kann selbstverständlich auch ein Zweiweg-Gleichrichter Verwendung finden. Der Kondensator 12 ist über die Leitung 16 des Kabels 2 mit dem einen Ende der Primärwicklung 17 des Ziindiibertragers 3 verbunden, deren anderes Ende über die Leitung 18 über einen Thyristor 19 mit dem anderen Anschluss des Kondensator8 12 verbunden ist, so dass der Kondensator 12 über die Primärwicklung 17 des Zündübertragers 3 entladen wird, sobald der Thyri- stor 19 in den leitenden Zustand versetzt wird. Hierzu kann der Steuerelektrode 20 des Thyristors 20 über eine Leitung 21 von einer nicht näher dargestellten Steuerschaltung ein Zündsignal zugeführt werden. Durch das Entladen des Kondensators 12 über die Primärwicklung 17 des Zündübertragers 3 wird dem Zündübertrager ein Zündimpuls mit relativ niedriger Spannung zugeführt, der von dem Zündübertrager in einen Hochspannungsimpuls umgesetzt wird. Der an der Sekundärwicklung 4 des Zündübertragers 3 erscheinende Hochspannungsimpuls führt zum Durchschalten des Vberspannungsableiters 11 und zur Ausbildung eines Zündfunkens zwischen Elektrode 6 und Düse 7, der ein Zünden des aud der Düse 7 austretenden Gases bewirken soll. Es versteht sich, dass bei Betrieb des Steuergerätes mit Gleichstrom anstelle des Transformators 15 mit Gleichrichter 13 ein Spannungswandler zum Aufladen des Kondensators 12 treten würde. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Zündübertrager 3 in unmittelbarer Nähe der Elektrode 6 angeordnet, so dass die an der Sekundärwicklung 4 des Zündübertragers 3 anstehende Zündspannung nicht über das Kabel 2 übertragen zu werden braucht. An den mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 4 und der Brennerdüse 7 verbundenen Leitungen 9 und 10 des Kabels 2 steht nur kurzzeitig die zum Durchschalten des überspannungsableiters 11 benötigte Spannung an, während nach dessen Durchschalten beide Leitungen praktisch auf Massepotential liegen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die kurzzeitig am Uberspannungs- ableiter 11 anstehende Spannung auf den Leitungen 9, 10 des Kabels 2 zu vermeiden, indem auch der Über- spannungsableiter 11 unmittelbar zwischen der Sekundärwicklung 4 des Zündübertragers 3 und der Düse 7 angeordnet wird, wie es in Fig. 1 bei 11' strichpunktiert angedeutet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Funkenstrecke 8 zwischen der Elektrode 6 und der Brennerdüse 7 zugleich zur Flammenüberwachung ausgenutzt. Bei brennender Flamme 22 ist der Raum zwischen Elektrode 6 und Düse 7 von einem ionisierten Gas, also von einem Plasma ausgefüllt, das eine gewisse Leitfähigkeit und darüber hinaus eine Gleichrichterwirkung besitzt. Die von der Sekundärwicklung 14 des Transformators 15 erzeugte Spannung wird einerseits über die Leitung 10 des Kabels 2 und die Sekundärwicklung 4 des Zündübertragers 3 an die Elektrode 6 und andererseits über einen Wider- stand 23, eine Diode 24, einen weiteren Widerstand 25 und die Leitung 9 des Kabels 2 an die Brennerdüse 7 angelegt. Bei einem Stromfluss über die gleichrichtende Strecke 8 zwischen Elektrode 6 und Düse 7 baut sich an einem zum Widerstand 25 und der Diode 24 parallel geschalteten Kondensator 26 eine Spannung auf, die über eine Leitung 27 einer nicht näher dargestellten über wachungseinrichtung zugeführt wird. Ggf. kann das zur Flammenüberwachung dienende Signal über einen Vorverstärker 28 geleitet werden, wenn die Länge der Leitungen 9, 10 eine solche Schwächung des Flammensignals befürchten lässt, dass eine einwandfreie Funktion der Flammenüberwachung ohne Vorverstärkung nicht mehr gewährleistet ist. In jedem Fall ist jedoch die an der Schaltungsanordnung zur Flammenüberwachung anstehende Spannung nicht so gross, dass der zwischen den Leitungen 9 und 10 angeordnete Überspannungsableiter 11 durchgeschaltet wird. Dagegen wird, wie oben beschrieben, bei Auftreten eines Zündfunkens 11 der Überspannungsableiter 11 durchgeschaltet, so dass einerseits die Erzeugung des Zündfunkens stattfinden kann und andererseits die zur Flammenüberwachung dienende Anordnung gegen Uberspannun- gen geschützt ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Zündübertrager 3 in unmittelbarer Nähe der Elektrode 6 angeordnet und iiber das Kabel 2 mit dem Steuergerät 1 verbunden, das ohne weiteres in grosser Entfernung vom Brenner installiert werden kann. Dabei kann das Kabel 2 eine iibliche Ausbildung haben, da es keine Hochspannungsimpulse führt. Der Anschluss und die Verlegung des Kabels 2 bedeutet daher keinerlei Schwierigkeiten. Daher ist es auch von untergeordneter Bedeutung, in welcher Weise der Ziindiibertrager 3 nahe der Elektrode 6 angeordnet und befestigt ist. Da ein Ziindiibertrager relativ temperaturunempfindlich ist, bestehen auch keine besonderen Probleme, den Ziindiibertrager ausreichend gegen die in Nähe des Brenners herrschende Wärme zu schlitzen. Bei einer besonders einfachen und daher bevorzugten Aus firhrungsform ist der Zijndübertrager 3 in dem Stecker angeordnet, der ohnehin vorhanden sein muss, um die elektrische Verbindung zur Elektrode 5 herzustellen. Fig. 2 veranschaulicht eine geeignete Ausbildung eines solchen Steckers. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht der Stecker aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper 31, der an seiner Stirnfläche 32 mit einer zylindrischen llochspannungs-Steckerbuchse 33 versehen ist, die mit Abstand von einer Schutzhülse 34 umweben ist. Die Ausbildung der Buchse 33 und der Schutz Hilse 34 entspricht iiblichen ilochspannungssteckern. Der zylindrische Körper 31 des Steckers weist an seinem anderen Ende eine kegelförmige Verjüngung 35 auf, an die sich wiederum ein zylindrischer Abschnitt 36 anschliesst, der das Kabel 2 aufnimmt. Innerhalb des zylindrischen Körpers 31 befindet sich der Zündübertrager 3, dessen Wicklungen von zueinander konzentrischen Spulen gebildet werden. Dabei kann die Primärwicklung aus einer einlagigen Spule mit 30 bis 40 Windungen bestehen, während die Sekundärwicklung 1500 bis 2000 Windungen aufweisen kann. Dabei ist eine Wicklungsart zu wählen, welche die notwendige Spannungsfestigkeit von 10 bis 15kV ergibt. Die beiden zueinander konzentrischen Spulen werden zweckmässig auf einem Ferritkern angeordnet. Ein solcher Zündübertrager nimmt keinen grossen Platz in Anspruch, so dass er in einem Stecker Platz findet, dessen zylindrischer Abschnitt 31 einen Durchmesser von etwa 30mm und eine Länge von etwa 25mm aufweist. Dabei ist die Se kundärwicklung des Ziindübertragers einerseits mit der Buchse 33 und andererseits mit einer im Kabel 2 enthaltenen Leitung 10 verbunden. Die beiden Enden der Primärwicklung sind an im Kabel enthaltenen Leitungen 16 und 18 angeschlossen, während die vierte im Kabel 2 enthaltene Leitung 9 eine Masseleitung bildet, deren steckerseitiges Ende 37 aus einer Bohrung im kegelförmigen Abschnitt 35 des Steckers herausgeführt und mit einem Kabelschuh 38 versehen ist, der es ermöglicht, eine elektrisch leitende Verbindung zu den Metallteilen des Brenners und damit zu der Brennerdüse 7 herzustellen. Es versteht sich, dass die im Brenner angeordnete Elektrode 6 so ausgebildet ist, dass sie das Aufstecken des Steckers mit der Buchse 3 und der Schutzhülse 34 ermöglicht. Insofern besteht kein Unterschied zu der bekannten Anordnung von Elektroden an Brennern, die auch bisher schon das Aufstecken des Kabels mit ähnlichen Steckern ermöglicht haben. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass der Stecker auch so ausgebildet werden kann, dass er ausser dem Zündtrafo auch unmittelbar am Zündtrafo angeordnete Bauelemente aufnimmt, wie den oben erwähnten Überspannungsableiter 11' und/oder den Vorverstärker 28. Wenn die Flammenüberwachung anstatt auf die Gleichrichterwirkung der Flamme auf deren Flackerfrequenz anspricht, kann im Stecker auch ein entsprechender Filter vorgesehen bzw. mit dem Vorverstärker kombiniert sein.

Claims: Patentansprüche Gas-Feuerungsautomat mit einem Steuergerät, einer in den Gasbrenner eingebauten Zündelektrode, welche zusammen mit einem benachbarten Teil des Gasbrenners oder einer entsprechenden Masseelektrode eine Funken strecke bildet, die zu der Sekundärwicklung eines Zündübertragers parallel geschaltet ist, und mit einem die Funkenstrecke mit dem Steuergerät verbin denden Kabel, dadurch gekennzeichnet, dass der Zünd übertrager (3) am Brenner angeordnet ist. 2. Gas-Feuerungsautomat nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass das Kabel (2) einen mit einem elektri schen Anschluss der Zündelektrode (6) gekoppelten Stecker (5) aufweist und der Zündübertrager (3) im Stecker des Kabels angeordnet ist. 3. Gas-Feuerungsautomat nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Ziindübertrager (3) zwei zueinander konzentrische Wicklungen aufweist, die koaxial zu einem zylindrischen Teil (31) des Steckergehäuses an geordnet sind. 4. Gas-Feuerungsautomat nach einem der vorhergehenden AnsprTiche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem die Funkenstrecke (8) und die Sekundärwicklung (4) des Ziindiibertragers (3) enthaltenden Stromkreis ein ge steuerter Schalter (11) angeordnet ist, der im wesentlichen fbr die Dauer eines Zündvorganges schliessbar ist, und dass diesem Schalter (11) eine im Steuergerät (1) angeordnete tssberwachungsschaltunS parallel geschaltet ist, die auf den bei brennender Flamme über die Funkenstrecke fliessenden lonisations strom ansDricht. 5. Gas-Feuerungsautomat nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der gesteuerte Schalter (11) von einem Überspannungsableiter gebildet wird. 6. Gas-Feuerungsautomat nach Anspruch 5 dadurch gekenn zeichnet, dass der Überspannungsableiter (11µ) unmit telbar am Zündtrafo (3) angeordnet ist. 7. Gas-Feuerungsautomat nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Bauelemente der Über- wachungsschaltung, insbesondere ein Vorverstärker (28) und/oder ein Filter unmittelbar am Zündtrafo (3) angeordnet sind.

Inventors: DUNGS, KARL, SINNER, ALFRED
Applicants: KARL DUNGS GMBH & CO.
Application year: 1983
Main classification: F23Q3
IPC codes: F23Q3