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Dokumentenidentifikation EP1215442 25.07.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 1215442
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen
Anmelder Siemens Building Technologies AG, Zürich, CH
Erfinder Lelle, Josef, 76532 Baden-Baden, DE
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 02.10.2001
EP-Aktenzeichen 011236106
EP-Offenlegungsdatum 19.06.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.07.2002
IPC-Hauptklasse F23N 5/26
IPC-Nebenklasse F23N 3/00   F23N 3/08   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 11 sowie eine Verwendung dieser Vorrichtung bzw. dieses Verfahrens nach dem Patentanspruch 15.

Die bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen bestehen aus einem Regelgerät, wie beispielsweise einem Feuerungsautomaten, und verschiedenen Stellantrieben für die Steuerung der Luftzufuhr oder der Brennstoffzufuhr von beispielsweise Gas- oder Ölbrennern. Die entsprechenden Regelgeräte sind für die Steuerung und Überwachung von Gebläsebrennern kleiner, mittlerer oder großer Leistung ausgelegt und universell einsetzbar für stufenweise oder modulierend betriebene Brennerausführungen, auch für Gas/Öl-Brenner sowie für die Brenner an ortsfesten Warmlufterzeugern (WLE nach DIN 4794).

Das Regelgerät steuert mittels Steuersignalen über Steuerleitungen die Stellantriebe, während die entsprechenden Stellantriebe aufgrund der Steuersignale beispielsweise Brennstoffregelventile oder Luftklappen ansteuern und stellen, um den jeweiligen Zufluß von Brennstoff und/oder Luft zum Brenner zu steuern.

Die Stellantriebe sind nach dem Stand der Technik reversierbare elektromotorische Stellantriebe mit Laufzeiten von beipielsweise 4 Sek. bis 30 Sek. Sie sind links- oder rechtsdrehend, besitzen interne elektronische Schaltungen und haben mit Vorteil ein auskuppelbares Getriebe, um Gas oder Luftklappen bzw. Brennstoffventile in Öl- oder Gasbrennern anzutreiben. Sie sind derart konzipiert, daß sie die Gas-, Öl- oder Verbrennungsluftmenge lastabhängig regeln können. Die Regelung erfolgt dabei durch das Regelgerät, wie beispielsweise einem Feuerungsautomaten, wobei einige Stellantriebsvarianten mit zusätzlichen elektronischen Schaltbausteinen ausgerüstet sind, um entsprechende Zusatzfunktionen in Verbindung mit externen Geräten wie beispielsweise dem Regelgerät realisieren zu können.

Bei der Steuerung bzw. Regelung von entsprechenden Gas- oder Ölbrennern sind dabei besondere Sicherheitsstandards einzuhalten. Beispielsweise muß vermieden werden, daß im Brenner Gas ausstömt oder Brennstoff eingespritzt wird, ohne daß eine Flamme vorhanden ist, da ansonsten Explosionsgefahr herrscht. Weiterhin ist für eine lastabhängige Luftzufuhr zu sorgen, so daß je nach eingespritzter Kraftstoffmenge bzw. Gasmenge ein entsprechender Luftstrom zur Versorgung der Flamme vorhanden ist. Vor der Zündung der Flamme erfolgt normalerweise eine Vorspülung, d.h. das brennereigene Gebläse versorgt den Brennraum bei voll geöffneter Luftklappe mit ausreichend Luft, um den Brennerraum von Brennrückständen zu befreien. Hierzu dient ein Gebläsemotor, der Luft durch einen Luftkanal ansaugt, der durch eine Luftklappe regelbar ist. Der entsprechende Luftklappenantrieb wird durch einen elektromotorischen Stellantrieb gesteuert, der verschiedene Positionen wie beispielsweise "AUF", "ZU", "ZL" (Zündlast) oder auch "KL" (Kleinlast) einnimmt. Die Brennstoffregelung erfolgt entsprechend lastabhängig über einen entsprechenden Brennstoff-Stellantrieb.

Die Luftklappensteuerung muß dabei kontrolliert erfolgen, um beispielsweise die Vorspülung mit einer Nennluftmenge sicherzutellen. Die entsprechenden kontrollierten Positionen der Luftklappensteuerung werden durch das Regelgerät angesteuert. Steuert der Stellantrieb beispielsweise die Luftklappe nicht in die vorgeschriebene Position, dann unterbleibt die weitere Inbetriebsetzung des Brenners oder der Brenner wird zur Sicherheit abgeschaltet.

Beim Stand der Technik werden entsprechende sicherheitsrelevante Stellungen dieser Brennstoff-Stellantriebe oder auch Luft-Stellantriebe bei Öl- oder Gasbrennern nicht eindeutig (lediglich ein 230 V-Signal) oder nur über die entsprechende Laufzeit des Stellantriebs an das Regelgerät, wie beispielsweise dem Feuerungsautomaten, zurückgemeldet. Weiterhin benötigen herkömmliche Vorrichtungen zur Steuerung dieser Stellantriebe mehrere Leitungen, um die jeweiligen Stellpositionen "AUF", "ZU", "Zündlast" (ZL), "Kleinlast" (KL) oder "Leistungsregelungs-Freigabe" (LR) jeweils einstellen zu können. Es befinden sich somit beim Stand der Technik zwischen 9 und 15 verschiedene Leitungen zwischen dem Regelgerät und dem Stellantrieb, um die entsprechenden Stellbefehle als einzelne 230 Vac-Signale auf den Stellantrieb zu schalten, da für jeden Stellbefehl eine separate 230 V-Steuerleitung erforderlich ist.

Die Stellungsrückmeldung eines Stellantriebs an das Regelgerät erfolgt entweder direkt als 230 Vac-Signal oder indirekt über entsprechende Kontrollleitungen, beispielsweise anhand einer Luftdruckmessung eines Luftdrucksensors im Brennraum, wenn ein Stellantrieb beispielsweise den Gebläsemotor einschaltet und ein anderer Stellantrieb die Luftklappe entsprechend öffnet.

Bei den herkömmlichen Stellantriebs-Regelungen sind daher für alle diese Funktionen separate 230 V-Steuer- und Rückmeldeleitungen bzw. Kontrollleitungen erforderlich, die einen hohen Verdrahtungsaufwand erfordern und insbesondere bei der Positionsrückmeldung der einzelnen Stellantriebe nicht ein- eindeutig die jeweilig angefahrene Position des Stellantriebes an das Regelgerät zurückmelden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Verdrahtungsaufwand zwischen Regelgerät und Stellantrieb zu vermindern und insbesondere bei sicherheitsrelevanten Stellantrieben die jeweilige Position des Stellantriebs eineindeutig zu erfassen.

Die Erfindung löst das ihr zugrunde liegende Problem durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und beansprucht. Eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus Patentanspruch 15.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen besteht aus einem Regelgerät und mindestens einem Stellantrieb, wobei das Regelgerät mittels Steuersignalen über Steuerleitungen den mindestens einen Stellantrieb ansteuert, der mindestens ein Stellantrieb aufgrund der Steuersignale insbesondere ein Brennstoffregelventil oder eine Luftklappe ansteuert und wobei das Regelgerät die Position des mindestens einen Stellantriebs aus Rückmeldesignalen des mindestens einen Stellantriebs über Rückmeldeleitungen und/oder Kontrollleitungen erhält, indem die Steuersignale zur Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs über nur eine Steuerleitung an das Regelgerät leitbar sind und die Position des mindestens einen Stellantriebs über nur eine Rückmeldeleitung an das Regelgerät leitbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet dabei anhand eines neuartigen Funktions- und Schaltungskonzepts den Vorteil, daß nur eine Steuerleitung für mindestens vier Stellpositionen des Stellantriebs benötigt wird und die entsprechende Stellposition des Stellantriebs über nur eine Rückmeldeleitung direkt an das Regelgerät rückgemeldet wird.

Außer der einen Steuerleitung und der einen Rückmeldeleitung ist zur Ansteuerung des Stellantriebs lediglich eine Phasen-Leitung und eine Leistungsregelungsleitung erforderlich, so daß das Regelgerät zur Steuerung bzw. Regelung des mindestens einen Stellantriebs lediglich vier Leitungen benötigt. Dadurch verringert sich der Verdrahtungsaufwand herkömmlicher sicherheitsgerichtete Stellantriebssteuerungen mit Positionsrückmeldungen an das Regelgerät (bzw. Steuergerät) erheblich, und die jeweilig eingenommene Position des Stellantriebs ist eineindeutig erfaßbar, da die Position eineindeutig über die Rückmeldeleitung an das Regelgerät zurückgemeldet wird.

Je nach Stellwinkel eines Stellantriebs zur Luftklappenstellung oder zur Regelung eines Brennstoffventils ergeben sich unterschiedliche Signale auf der einen Rückmeldeleitung, die im Regelgerät entsprechend auswertbar sind, so daß sich eine eindeutige Zuordnung des Rückmeldesignals zum Stellwinkel ergibt. Die Position des Stellantriebs ist dadurch einfach und eineindeutig meßbar.

Zur Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Diodennetzwerk und mindestens zwei Relais auf, so daß mindestens vier unterscheidbare Steuersignale über die eine Steuerleitung von dem Regelgerät zu dem mindestens einen Stellantrieb leitbar sind.

Das Regelgerät, welches eine Wechselspannungs- oder Wechselstromquelle aufweist, besitzt mit Vorteil zwei erste Dioden, während der mindestens eine Stellantrieb zwei zweite Dioden und zwei Relais aufweist, so daß sich die eine Steuerleitung zwischen den zwei ersten Dioden des Regelgeräts und den zwei zweiten Dioden des Stellantriebs befindet. Die positiven und/oder die negativen Halbwellen eines Wechselspannungs- oder Wechselstromsignals der Wechselspannungs- oder Wechselstromquelle des Regelgeräts steuern dabei mittels der zwei ersten Dioden und der zwei zweiten Dioden die zwei Relais des Stellantriebs derart an, daß dadurch mindestens vier unterscheidbare Stellsignale an mindestens einen Motor des Stellantriebs anlegbar sind.

Das Diodennetzwerk, welches aus den zwei ersten Dioden und den zwei zweiten Dioden besteht, ist dabei derat gestaltet, daß beispielsweise die positive Halbwelle des Wechselspannungs- oder Wechselstromsignals des Regelgeräts das erste Relais und die negative Halbwelle des Wechselspannungs- oder Wechselstromsignals des Regelgeräts das zweite Relais ansteuert, so daß insgesamt vier Stellsignale an den mindestens einen Motor des Stellantriebs anlegbar sind. Durch die Positionierung zweier erster Dioden innerhalb des Regelgeräts und zweier zweiten Dioden innerhalb des Stellantriebs wird erreicht, daß über die eine Steuerleitung vier Stellsignale an den Stellantrieb leitbar sind.

Über das Diodennetzwerk wird dabei beispielsweise das erste Signal "keine Spannung", das zweite Signal "positive Halbwelle", das dritte Signal "negative Halbwelle" oder das vierte Signal "230 Vac-Wechselspannungs- und /oder Wechselstromsignal" übertragen. Durch einfaches Verschalten der beiden Relais des Stellantriebs lassen sich damit die Stellbefehle "AUF", "ZU", "Zündlast" oder "Kleinlast" direkt aus den Kontaktstellungen des Steuer- bzw. Regelgeräts ableiten und entsprechend auf den mindestens einen Motor des Stellantriebes schalten. Der Schaltungsaufwand ist dabei weitaus geringer als bei den herkömmlichen Funktions- bzw. Schaltungskonzepten, die für ihre verschiedenen Funktionen mehrere Relais und zum Teil verschiedene Trigger-Schaltungen benötigten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei mit Vorteil derart ausgelegt, daß mindestens vier unterscheidbare Rückmeldesignale zur Positionserkennung des mindestens einen Stellantriebs mittels eines Widerstandsnetzwerks über die eine Rückmeldeleitung an das Regelgerät leitbar sind. Die mindestens vier unterscheidbaren Rückmeldesignale sind dabei durch ein einziges Strom-/Spannungssignal, welches mindestens vier unterscheidbare Werte aufweist, darstellbar.

Dieses eine Strom-/Spannungssignal, welches über die Rückmeldeleitung an das Regelgerät geleitet wird, weist dabei mit Vorteil je nach erreichter Stellposition des Stellantriebs vier unterschiedlich hohe Spannungen bzw. Ströme auf. Zur Erzeugung dieser positionsabhängigen Spannungen bzw. Ströme weist der Stellantrieb mindestens vier Widerstände auf, die jeweils unterschiedliche Widerstandswerte besitzen. Die mindestens vier Widerstände sind dabei parallel mit der einen Rückmeldeleitung verbunden, wobei je nach Position des Stellantriebs das Strom-/Spannungssignal auf der einen Rückmeldeleitung erzeugt wird, dessen Wert, d.h. Spannungsabfall bzw. Stromfluß, von der Position des Stellantriebs abhängt. Das Strom-/Spannungssignal ist dann im Regelgerät mittels eines einfachen Meßwiderstandes auswertbar.

Die mindestens vier Widerstände des Stellantriebs werden in die 230 V-Rückmeldeleitungen der einzelnen Stellpositionen eingefügt und auf die eine Rückmeldeleitung parallel zusammengeschaltet. Damit ist das Strom- bzw. Spannungssignal auf der einen Rückmeldeleitung ein direkter Wert für die jeweils erreichte Stellposition und dem jeweils bekannten und zugehörigen Widerstandswert. Der Spannungsabfall an einem oder mehreren der mindestens vier Widerstände bzw. der jeweilige Stromfluß durch diese Widerstände ist somit ein Maß für die Position des Stellantriebs.

Das Strom-/Spannungssignal auf der einen Rückmeldeleitung setzt sich dann aus dem Stromfluß bzw. dem Spannungsabfall durch bzw. an einem oder mehreren dieser mindestens vier Widerstände zusammen und wird mittels einer Gleichrichterdiode auf der Rückmeldeleitung gleichgerichtet, um dann an dem mindestens einen Meßwiderstand im Regelgerät auswertbar zu sein. Der entsprechende Spannungsabfall über dem Meßwiderstand im Regelgerät bzw. der entsprechende Stromfluß durch diesen Meßwiderstand ist im Regelgerät meßbar und beispielsweise an einen Analog/Digitalwandler leitbar, der den Spannungsabfall bzw. den Stromfluß am Meßwiderstand der jeweiligen Stellposition des Stellantriebs zuordnet und darstellt.

Somit ist eine eineindeutige Positionsrückmeldung über die eine Rückmeldeleitung möglich, da mit einem nur sehr geringen Aufwand (vier Widerstände und eine Gleichrichterdiode) die jeweilige Position des Stellantriebs der jeweilig gemessenen Spannung an dem Meßwiderstand bzw. dem gemessenen Strom an dem Meßwiderstand zugeordnet und ausgewertet werden kann.

Mit Vorteil läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren für einen Gas- oder Ölbrenner verwenden, der einen als Regelgerät dienenden Feuerungsautomaten zur Ansteuerung eines Brennstoff-Stellantriebs und eines Luft-Stellantriebs aufweist. Über den Strom-/Spannungspegel der einen Rückmeldeleitung wird im Feuerungsautomat der Luftzufluß und der Brennstoffzufluß des Brenners überwacht, da die jeweilige Position des Stellantriebs einen direkten Rückschluß auf den entsprechenden Luft- bzw. Brennstoffzufluß zuläßt.

Mit Vorteil läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur sicheren Regelung von Stellantrieben von Feuerungsanlagen verwenden, indem die Stellantriebe mittels der entsprechenden Steuersignale angesteuert und gestellt werden und die Positionen der Stellantriebe mittels des Rückmeldesignals über die eine Rückmeldeleitung überwacht und geregelt werden. Werden, wie beispielsweise bei mehrstufigen Ölbrennern üblich, die Ventile für die Leistungsstufen vom Brennstoff-Stellantrieb angesteuert, kann der Feuerungsautomat über den Spannungspegel der Rückmeldeleitung auch diese Ventile überwachen und ggf. die Ventilstellung einem weiteren Betriebsstundenzähler zuordnen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Dabei zeigen:

Figur 1
eine schematische Darstellung eines Gas- oder Ölbrenners;
Figur 2
eine schematische Darstellung der Luftklappensteuerung;
Figur 3
ein schematisches Schaltungskonzept des Regelgeräts und des Stellantriebs, und
Figur 4
die Zuordnung der Widerstandwerte zur Stellungsposition des Stellantriebs.

Figur 1 zeigt die schematische Darstellung eines Gas- oder Ölbrenners mit Gebläse 1, Regelgerät 2, Brennstoff-Stellantrieb 3 und Luft-Stellantrieb 4. Das Regelgerät 2, welches beispielsweise ein Feuerungsautomat ist, steuert dabei über Steuerleitungen 5a den Brennstoff-Stellantrieb 3 bzw. den Luft-Stellantrieb 4. Über entsprechende Rückmeldeleitungen 5b wird die Position des Brennstoff-Stellantriebs 3 oder auch Luft-Stellantriebs 4 an das Regelgerät 2 rückgemeldet.

Über eine Brennstoffleitung 6 wird Brennstoff über ein Brennstoffregelventil 7 in die Brennkammer des Brenners mittels einer Brennstoffdüse 9 eingeleitet. Über eine Luftöffnung 11 wird Luft von dem Gebläse 1 in die Brennkammer geblasen, wobei die Menge der einströmenden Luft über eine Luftklappe 8 gesteuert wird. Die Luftklappe 8 wird über den Luft-Stellantrieb 4 gesteuert. Mittels einer nicht dargestellten Zündvorrichtung wird der Brennstoff an der Brennstoffdüse 9 entzündet und von der einströmenden Luft versorgt. Dadurch ergibt sich eine Flamme 10. Mittels einen Luftdrucksensors 15 wird der bestehende Luftdruck in der Brennkammer gemessen und mittels einer Flammensonde 13 wird festgestellt, ob die Flamme 10 existiert. Entsprechende Rückmelde- bzw. Kontrollsignale werden über Kontrollleitungen 14 an das Regelgerät 2 geleitet.

Figur 2 zeigt die schematische Darstellung der Luftregelung mit dem Luft-Stellantrieb 4 und einer Luftklappe 8. Die Luftklappe 8 besteht aus einem Drehteller 12, der zwischen einer ZU-Position A und einer AUF-Position B verschiedene Öffnungswinkel → einnehmen kann. Die jeweilige Position des Drehtellers 12 wird durch den Luft-Stellantrieb 4 eingestellt. Der Luft-Stellantrieb 4 erhält entsprechende Steuersignale über Steuerleitungen 5a und sendet entsprechende Rückmeldesignale über Rückmeldeleitungen 5b an das Regelgerät 2. Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren bestehen diese Steuer-/Rückmeldeleitungen 5a, b aus einer Phasenleitung A1, einer Rückmeldeleitung A2, einer Steuerleitung A3 und einer Leistungsregelungsleitung A4.

Ein bevorzugtes Funktions- und Schaltungskonzept wird anhand der Figur 3 dargestellt, die im oberen Teil die Schaltungsanordnung innerhalb des Regelgeräts 2 und im unteren Teil die Schaltungsanordnung im Luft-Stellantrieb 4 darstellt. Zwischen dem Regelgerät 2 und dem Luft-Stellantrieb 4 sind lediglich vier Leitungen A1 bis A4 zur Ansteuerung und Leistungsversorgung des Stellantriebs 4 sowie zur Positionsrückmeldung der eingenommenen Stellposition des Stellantriebs 4 notwendig.

Das Regelgerät 2 weist unter anderem eine Wechselspannungs-/Wechselstromquelle 16 auf, die unter anderem über die Phasenleitung A1 die Stromversorgung des Regelgeräts 2 sowie des Luft-Stellantriebs 4 übernimmt. Die an der Phasenleitung A1 anliegende Dauerphase ist für den Luft-Stellantriebszulauf bei ausgeschaltetem Regler 2 zuständig. Weiterhin weist das Regelgerät 2 verschiedene Schalter auf, die beispielsweise über ein entsprechendes Regelprogramm ein- und ausgeschaltet werden können.

Je nach den entsprechenden Schaltstellungen wird das Wechselstrom- bzw. Wechselspannungssignal über die Diode D1 bzw. über die Diode D2 und über die eine Steuerleitung A3 an den Luftstellantrieb 4 geleitet. Die Steuerleitung A3 ist über eine Diode D3 mit einem ersten Relais RL1 und über die Diode D4 mit einem zweiten Relais RL2 verbunden. Dabei ergeben sich je nach den Schalterstellungen des Regelgeräts 2 entsprechende Signale an den Dioden D1 und D2, so daß innerhalb des Luft-Stellantriebs 4 insgesamt vier Schaltzustände nach folgender Tabelle einstellbar sind: A3 keine Spannung RL1 und RL2 abgefallen A3 positive Halbwelle RL1 angezogen, RL2 abgefallen A3 negative Halbwelle RL1 abgefallen, RL2 angezogen A3 230 Vac RL1 und RL2 angezogen

Durch die einfache Verschaltung der beiden Relais RL1 und RL2 sowie durch die Übertragung entsprechender positiver bzw. negativer Netzhalbwellen über die Dioden D1 und D3 bzw. D2 und D4 lassen sich die Stellbefehle "AUF", "ZU", "Zündlast" (ZL) und "Kleinlast" (KL) aus den jeweiligen Kontaktstellungen der Schalter des Regelgeräts 2 ableiten.

Über die Leistungsregelungsleitung A4 läßt sich ein Leistungsregelungs-Freigabesignal (BV2-Anschluß des Regelgeräts 2) an den Luft-Stellantrieb 4 leiten. Die Leistungsregelungleitung A4 ist mit einem entsprechechenden Leistungsregler 17 verbunden, der die Motoren 18 des Luft-Stellantriebs 4 regelt. Diese Motoren sind beispielsweise für die Stellungen "AUF" bzw. "ZU" verantwortlich.

Die Schaltung des Luft-Stellantriebs 4 weist darüber hinaus vier Widerstände R1, R2, R3 und R4 auf, die über entsprechende Schalter die jeweilige Position des Stellantriebs 4, die von der Ansteuerung der beiden Relais RL1 und RL2 abhängt, auf die Rückmeldeleitung A2 legen. Die vier Widerstände werden in die 230 V-Rückmeldeleitungen der einzelnen Stellpositionen (beispielsweise "AUF", "ZU" und "ZL") geschaltet, so daß das Stromsignal auf der Rückmeldeleitung A2 einen direkten Wert für die erreichte Stellposition des Luft-Stellantriebs 4, d.h. der Motoren 18 darstellt. Das Stromsignal wird auf der Rückmeldeleitung A2 durch eine Gleichrichterdiode DR gleichgerichtet und auf einen Meßwiderstand Rm im Regelgerät 2 gelegt. Der Spannungsabfall über dem Meßwiderstand Rm wird beispielsweise an einen Analog/Digital-Wandler weitergeleitet, der die Pegelunterschiede des Spannungspegels am Meßwiderstand Rm mit beispielsweise einer 8 bit-Auflösung darstellt.

Figur 4 zeigt die entsprechende Zuordnung der einzelnen Stellpositionen des Brennstoff-Stellantriebs 3 oder auch des Luft-Stellantriebs 4 zu der an dem Meßwiderstand Rm gemessenen Spannung URm. Als Beispiel für die entsprechende Widerstandsdimensionierung der vier Widerstände R1, R2, R3 und R4 im Luft-Stellantrieb 4 wird nachfolgende Tabelle angegeben:

Beispiel für Widerstandsdimensionierung:

  • Rm = 10 kΩ
  • R1 = 100 kΩ
  • R2 = 200 kQ
  • R3 = 270 kΩ
  • R4 = 330 kΩ
URm = 230V sqrt(2) / (π)Rm / (R1 + Rm)=9,4V URm = 230V sqrt(2) / (π)Rm / (R2+Rm)= 4,9V URm= 230V sqrt(2) / (π)Rm / (R3+Rm)=3,7V URm = 230V sqrt(2) / (π)Rm / (R4+Rm)= 3,0V URm= 230V sqrt(2) / (π)Rm / (R3/ /R4+Rm)=6,5V

Als Bedingung für die Dimensionierung der Widerstände R1, R2, R3, und R4 für die Stellantriebsrückmeldung gilt:

  • R1 > R2 > R3 > R4, oder
  • R1 < R2 < R3 < R4, bzw.
  • R3//R4 < R1 < R2, oder
  • R3//R4 > R1 > R2

Die Dimensionierung der Widerstände R1 bis R4 sollte derart gewählt werden, daß am Meßwiderstand Rm im Regelgerät 2 die Pegelunterschiede mit einer Auflösung von 8 bit erkannt werden, um so mittels eines Analog/Digital-Wandlers weiter verarbeitet zu werden.

In der Figur 4 sind die entsprechenden Positionen "AUF", "ZU", "ZL" (Zündlast) und "LRmax" bzw. "LRmin" (maximale Leistungsregelung bzw. minimale Leistungsregelung) gegenüber der jeweiligen am Meßwiderstand Rm anliegenden Spannung URm dargestellt, die vom jeweiligen Widerstand R1 bis R4 innerhalb des Stellantriebs 3 bzw. 4 abhängt.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen, mit einem Regelgerät (2) und mindestens einem Stellantrieb (3, 4), wobei das Regelgerät (2) mittels Steuersignalen über Steuerleitungen (5a) den mindestens einen Stellantrieb (3, 4) ansteuert, der mindestens eine Stellantrieb (3, 4) aufgrund der Steuersignale insbesondere ein Brennstoffregelventil (7) oder eine Luftklappe (8) ansteuert, und wobei das Regelgerät (2) die Position des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) aus Rückmeldesignalen über Rückmeldeleitungen (5b) und/oder Kontrollleitungen (14) ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale zur Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) über eine Steuerleitung (A3) an das Regelgerät (2) leitbar sind, und daß die Position des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) über eine Rückmeldeleitung (A2) an das Regelgerät (2) leitbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Stellantrieb (3, 4) über eine Steuerleitung (A3), eine Rückmeldeleitung (A2), eine Phase (A1) und eine Leistungsregelungsleitung (A4) durch das Regelgerät (2) steuer-/regelbar ist.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens vier unterscheidbare Steuersignale zur Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) mittels eines Diodennetzwerks (D1,..D4) und mindestens zweier Relais (RL1, RL2) über die eine Steuerleitung (A3) leitbar sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgerät (2) eine Wechselspannungs- oder Wechselstromquelle (16) und zwei erste Dioden (D1, D2) und der mindestens eine Stellantrieb (3, 4) zwei zweite Dioden (D3, D4) und zwei Relais (RL1, RL2) aufweist, daß sich die eine Steuerleitung (A3) zwischen den zwei ersten Dioden (D1, D2) und den zwei zweiten Dioden (D3, D4) befindet, und daß die positive und/oder die negative Halbwelle eines Wechselspannungs- oder Wechselstromsignals des Regelgeräts (2) die zwei Relais (RL1, RL2) über das Diodennetzwerk (D1,..D4) und die eine Steuerleitung (A3) derart ansteuern, daß mindestens vier unterscheidbare Stellsignale an mindestens einen Motor (18) des Stellantriebs (3, 4) legbar sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Diodennetzwerk (D1,..D4) derart geschaltet ist, daß die positive Halbwelle des Wechselspannungs- oder Wechselstromsignals des Regelgeräts (2) das erste Relais (LR1) und die negative Halbwelle des Wechselspannungs- oder Wechselstromsignals des Regelgeräts (2) das zweite Relais (LR2) ansteuert, so daß vier Stellsignale "AUF", "ZU", "Zündlast" und "Kleinlast" an den mindestens einen Motor (18) des Stellantriebs (3, 4) legbar sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens vier unterscheidbare Rückmeldesignale zur Positionserkennung des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) mittels eines Widerstandsnetzwerks (R1,..R4) über die eine Rückmeldeleitung (A2) an das Regelgerät (2) leitbar sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens vier unterscheidbaren Rückmeldesignale durch ein Strom-/Spannungsignal mit mindestens vier unterscheidbaren Werten darstellbar sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (3, 4) mindestens vier Widerstände (R1,..R4) mit jeweils unterschiedlichen Widerstandswerten aufweist, daß die mindestens vier Widerstände (R1,..R4) parallel mit der einen Rückmeldeleitung (A2) verbunden sind, wobei je nach Position des Stellantriebs (3, 4) ein Strom-/Spannungssignal auf der einen Rückmeldeleitung (A2) erzeugt wird, dessen Wert von der Position des Stellantriebs (3, 4) abhängt, und daß das Strom-/Spannungssignal im Regelgerät (2) mittels mindestens eines Meßwiderstands (Rm) auswertbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall an einem oder mehreren der mindestens vier Widerstände (R1,..R4) ein Maß für die Position des Stellantriebs (3, 4) darstellt, daß sich das Strom-/Spannungssignal auf der einen Rückmeldeleitung (A2) aus dem Stromfluß bzw. Spannungsabfall durch bzw. an einem oder mehreren der mindestens vier Widerstände (R1,..R4) zusammensetzt, und daß eine Gleichrichterdiode (DR) das Strom-/Spannungssignal auf der Rückmeldeleitung (A2) gleichrichtet.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Strom-/Spannungssignal über die eine Rückmeldeleitung (A2) an mindestens einen Meßwiderstand (Rm) im Regelgerät (2) leitbar ist, und daß der Spannungsabfall über dem Meßwiderstand (Rm) meßbar und an einen Analog/Digitalwandler legbar ist.
  11. Verfahren zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen, mit einem Regelgerät (2) und mindestens einem Stellantrieb (3, 4), wobei der mindestens eine Stellantrieb (3, 4) mittels Steuersignalen des Regelgeräts (2) über Steuerleitungen (5a) angesteuert wird, aufgrund der Steuersignale insbesondere ein Brennstoffregelventil (7) oder eine Luftklappe (8) angesteuert wird, und wobei die Position des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) aus Rückmeldesignalen über Rückmeldeleitungen (5b) und/oder Kontrollleitungen (14) abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale zur Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) über eine Steuerleitung (A3) an das Regelgerät (2) und die Position des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) über eine Rückmeldeleitung (A2) an das Regelgerät (2) geleitet werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß über die eine Steuerleitung (A3) mindestens vier unterscheidbare Signale zur Ansteuerung von mindestens vier unterschiedlichen Stellpositionen des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) geleitet werden, und daß über die eine Rückmeldeleitung (A2) mindestens vier unterscheidbare Signale geleitet werden, die die jeweilige Position des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) an das Regelgerät (2) leiten.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß vier unterscheidbare Steuersignale zur Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) mittels eines Diodennetzwerks (D1,..D4) und mindestens zweier Relais (RL1, RL2) über die eine Steuerleitung (A3) geleitet werden, und daß vier unterscheidbare Rückmeldesignale zur Positionserkennung des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) mittels eines Widerstandsnetzwerks (R1,..R4) über die eine Rückmeldeleitung (A2) an das Regelgerät (2) geleitet werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brennstoff-Stellantrieb (3) und ein Luft-Stellantrieb (4) eines Gas- oder Ölbrenners durch das als Feuerungsautomat dienende Regelgerät (2) angesteuert werden, wobei über den Strom-/Spannungspegel der einen Rückmeldeleitung (A2) der Luftzufluß und der Brennstoffzufluß des Brenners überwacht werden.
  15. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10 oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 - 14 zur sicheren Regelung von Stellantrieben von Feuerungsanlagen, indem die Stellantriebe mittels Steuersignalen angesteuert und gestellt und die Positionen der Stellantriebe mittels Rückmeldesignalen überwacht und geregelt werden.






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