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Mittels Thermofühler gesicherter Brenner
Die- vorliegende Erfindung betrifft einen mittels Thermofühler gesicherten Brenner mit einem Regulierorgan zur kontinuierlichen Brennerregulierung, wobei auf das Regulierorgan eine Schliessfeder dauernd einwirkt und das Regulierorgan in seiner Schliesslage zu halten bzw. in seine Schliesslage zu versetzen trachtet und wobei eine vom Thermofühler gesteuerte Kupplung zum Aufheben der Schliesswirkung der Schliessfeder bei erhitztem Thermofühler vorgesehen ist. Daraus, dass zur Sicherung des Brenners das ohnehin vorhandene Regulierorgan des Brenners, z. B. ein Regulierhahn, benutzt wird, ergibt sich der besondere Vorteil, dass kein besonderes vom Thermofühler beeinflusstes Absperrventil erforderlich ist, wie dies bei vielen bekannten Sicherungssystemen der Fall war.
Eine der wesentlichsten Schwierigkeiten bei der Verwendung eines Regulierorganes des Brenners als Sicherungsorgan ergibt sich aus der Bedingung, dass beim Erlöschen des Brenners das Regulierorgan aus jeder beliebigen Regulierstellung in die Schliessstellung zurückversetzt werden und dass ausserdem das Regulierorgan unbehindert durch die der Sicherung dienenden Organe während des Betriebes in beliebigem Sinne regulierbar sein soll. Diese Bedingungen wurden bei bekannten gesicherten Brennern, bei welchen die Sicherungseinrichtung auf das übliche Regulierorgan wirkt, nur unbefriedigend erfüllt, oder es mussten weitere wesentliche Nachteile in Kauf genommen werden.
Bei einer bekannten Konstruktion ist die Schliessfeder zwischen dem Regulierorgan und einem festen Verankerungspunkt angeordnet und wirkt somit stets in schliessendem Sinne auf das Regulierorgan. Um normalerweise ein Schliessen zu verhindern, ist mit dem Regulierorgan ein Bremsbelag verbunden, welcher bei erhitztem Thermofühler gegen eine feststehende Bremsfläche gepresst wird und damit ein Schliessen des Regulierorgans unter der Wirkung der Schliessfedel verhindert. Diese dauernd wirkende Bremswirkung muss jedoch auch beim gewollten Regulieren stets überwunden werden, was sehr unangenehm ist. Ausserdem wird durch die dauernde starke Belastung der Bremsbelag rasch abgenützt, was einerseits zu ungewolltem Ansprechen der Sicherung führt und anderseits von Zeit zu Zeit ein Nachstellen. des Steuergestänges filr die Bremseinrichtung erfordert.
Es wurde auch vorgeschlagen, diese ständige Bremswirkung dadurch zu vermeiden dass man die Schliessfeder auf einen auf dem Regulierorgan frei verschiebbaren oder drehbaren Mitnehmer wirken lässt und bei Betriebsaufnahme des Brenners diesen Mitnehmer durch vollständiges Öffnen des. Brenners in eine Bereitschaftsstellung bringt, in welcher er durch den erhitzten Thermofühler verklinkt bleibt. Das Regulierorgan kann nun allerdings zur Regulierung des Brenners frei bewegt werden. Beim Erkalten des Thermofühsrs, was bei jeder normalen Betriebsunterbrechung stattfindet, wird der Mitnehmer von der Schliessfeder mit starkem Schlag gegen das Regulierorgan geschlagen, was zu starkem Geräusch und unerwünscht hoher Beanspruchung und Abnützung der Teile führt.
Es wurde ferner vorgeschlagen, einen Regulierhahn zugleich axial verschiebbar und drehbar anzuordnen, wobei die axiale Verschiebung der Brennersicherung und die Drehung der Brennerregulierung dient. Es ist keine Schliessfeder vorgesehen, sondern es wird als äquivalentes Mittel die Schwerkraft benützt, um den Hahnreiber aus der entsicherten Stellung in die gesicherte Stellung überzuführen. In seiner entsicherten Stellung wird der Hahn durch einen in einem feststehenden Teil verankerten Verriegelungsbolzen gehalten, solange der Thermofühler erhitzt ist. Diese Anordnung hat den grossen Nachteil, dass
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die Hahnkonstruktion sehr kompliziert ist, und es kaum möglich ist, den zugleich drehbaren und axial verschiebbaren Hahnreiber genügend dicht auszuführen.
Es war auch bekannt, an Stelle einer Bremse der oben erwähnten Art einen Haltemagneten vorzusehen, von welchem der eine Teil mit dem Regulierhahn drehbar und der andere Teil fest angeordnet ist und wobei die Haftkraft des durch ein erhitztes Thermoelement erregten Haltemagneten die Schliesskraft der Schliessfeder aufhebt. Bei dieser Anordnung ist eine Regulierung während des Betriebes praktisch ausgeschlossen, denn einerseits bedarf es bekanntlich einer sehr grossen Kraft, um zwei haftende Magnete gegeneinander zu verschieben, und anderseits durfte der Luftspalt zwischen den haftenden Magneten bei jeder Relativverdrehung derart gross werden, dass die Magnete sich lösen und ein ungewolltes Schliessen des Regulierorgans gestatten.
Es war auch bekannt, als Bremse im oben erwähnten Sinne lediglich einen auf eine Bremsscheibe wirkenden, vom Thermofühler gesteuerten Stift zu verwenden. Es treten dabei die bereits erwähnten Nachteile auf.
Die Nachteile aller bekannten, mittels Thermofühler gesicherten Brennel, bei welchen die Schliessfeder dauernd auf das Regulierorgan wirkt und dieses in seine Schliesslage zu bringen bzw. in seiner Schliesslage zu halten trachtet, werden nun beim Erfindungsgegenstand dadurch vermieden, dass sowohl die Schliessfeder als auch die eingerückte Kupplung mit dem Regulierorgan verbunden sind und der Regulierbewegung des Regulierorganes in jeder Richtung reibungsfrei folgen können, und dass zwischen der beweglichen Kupplung und dem stationären Thermofühler eine reibungsarme Steuerverbindung vorgesehen ist.
Die wesentliche und keineswegs naheliegende Neuerung besteht dabei darin, dass die Schliessfeder sich nicht an einem festen Apparateteil, sondern bei eingerückter Kupplung, d. h. bei erhitztem Thermofühler, ausschliesslich an Teilen eines mit dem Regulierorgan fest verbundenen Schliesssystems abstützt, und dass daher im normalen Betriebszustande keine äusseren Kräfte am Regulierorgan angreifen. Die Schliessfeder wird erst wirksam, wenn sich die Kupplung infolge Erkalten des Thermofühler löst und damit die Schliesswirkung der Feder wirksam werden lässt. Mit ander ! l Worten ist also dem Regulierorgan ein bewegliches Federsystem zugeordnet, dessen Schliesswirkung unter dem Einfluss des ThermofUhlers aufgehoben werden kann.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung liegen vor allem darin, dass dank der reibungsarmen Steuerverbindung zwischen dem stationären Thermofühler und der beweglichen Kupplung die Betriebsregulierung stets praktisch ohI1e Reibungswiderstände erfolgen kann. Zugleich werden aber Schläge gegen das Regulierorgan bzw. mit demselben verbundene Teile praktisch vollkommen vermieden.
In der Zeichnung ist ein Gasbrenner gemäss der Erfindung mit Regulierhahn schematisch dargestellt.
Der strichpunktiert angedeutete Brenner 1 ist direkt über dem HahngehäuseS angeordnet, in welchem die Brennerdüse 3 vorgesehen ist. Am schematisch dargestellten Hahnküken 4 ist ein Ankerstab 5 aus remanenzfreiem magnetisierbarem Material befestigt. Auf einem halbkreisförmigen Stab 8 ist ein Hufeisenmagnet 6 aus remanenzfreiem Material mit einer Erregerwicklung 7 verschiebbar angeordnet. Die Erregerwicklung 7 ist an ein Thermoelement T angeschlossen, welches sich im Heiz- und Zündbereiche des Brenners 1 befindet. Zwischen dem Magnet 6 und dem Ankerstab 5 ist eine starke, auf dem Stab 8 verschiebbar gehaltene Druckfeder 9 vorgesehen. Der Magnet 6 und der Ankerstab 5 sind zwischen zwei Anschlägen 10 und 11 beweglich.
Das dargestellte Sicherungssystem arbeitet wie folgt :
Die dargestellte Lage der Teile entspricht voller Öffnung des Regulierorganes, was durch die strichpunktiert angedeuteten, zur Brennerdüse 3 führenden Gaskanäle angedeutet ist. Die Brennerflamme B erhitzt das Thermoelement. T, welches daher einen Thermostrom liefert, welcher den Magneten 6 so stark erregt, dass dieser den Ankerstab trotz des Druckes der Feder 9 zu halten vermag, also eine Verklinkung darstellt, die die Schliessfeder 9 unwirksam macht. Wird nun aus der dargestellten Lage, in welcher der Magnet 6 am Anschlag 10 anliegt, das Hahnküken 4 zum Kleinregeln der Flamme im Uhrzeigersinne gedreht, so nimmt der Ankerstab 5 den Magneten 7 mit der Feder 9 in jede beliebige Lage mit.
Erlöscht die Brennerflamme aus irgendeinem Grunde, so fällt der entwickelte Thermostrom ab, bis die Erregung des Magneten 6 nicht mehr genügt, um den Ankerstab 5 entgegen dem Drucke der Feder 9 festzuhalten.
Die Feder 9 ist nun stark genug, um den Ankerstab 5 in die punktiert dargestellte Lage an den Anschlag 11 zu verschwenken, während der Magnet 6 aus jeder vorher eingenommenen Lage bis an den Anschlag 10 verschoben wird. Diese Lage der Teile 5 und 6 entspricht der Schliessstellung des Hahns und auch dessen Ausgangsstellung bei normaler Betriebsunterbrechung des Brenners. Soll der Brenner wieder in Betrieb genommen werden, bestehen zwei Möglichkeiten. Entweder muss vorerst das Thermóelement mit einem Zündholz aufgeheizt werden. Nach einer gewissen Zeit von z. B. 5 bis 10 Sekunden ist dann der Regulierhahn gegen den Druck der Feder 9 ganz zu öffnen, so dass der Ankerstab 5 gegen die Pole des Magneten 6 geführt wird.
Ist der Magnet genügend erregt, so bleibt der Ankerstab 5 an demselben haften und es ist
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wieder die ausgezogen dargestellte Ausgangslage geschaffen, aus welcher der Brenner beliebig einreguliert werden kann.
Die zweite Möglichkeit zur Inbetriebsetzung des Brenners besteht darin, den Hahn entgegen der Wirkung der Feder 9 ganz zu öffnen, dann den Brenner mittels eines Anzünders oder eines Zündholzes zu entzünden und das Regulierorgan während einer bestimmten Zeit in Offenstellung zu halten, bis die Brennerflamme das Thermoelement so stark aufgeheizt hat, dass der entwickelte Thermostrom den Magneten 6 genügend erregt, um den Ankerstab 5 entgegen der Wirkung der Feder 9 festzuhalten. Damit ist die Wirkung der Schliessfeder 9 aufgehoben und das Regulierorgan kann in irgendeine Regulierstellung gebracht werden, aus welcher es jedoch sofort in die Schliessstellung gebracht wird, sobald der Brenner erlöscht und demzufolge der Magnet 6 entregt wird.
Diese zweite Art der Inbetriebsetzung des Brenners hat gegenüber der erstgenannten den Vorteil, dass das Thermoelement durch die grossgestellte Brennerflamme erhitzt wird, so dass die zur genügenden Erregung des Magneten 6 erforderliche Temperatur des Thermoelementes sehr rasch erreicht wird. Das Regulierorgan braucht daher nicht lange bewusst in Offenstellung festgehalten zu werden. Mit der beschriebenen und dargestellten Anordnung lässt sich dank der Verwendung des ohnehin vorhandenen Regulierorgans des Brenners auf einfache und billige Weise eine individuelle Brennersicherung schaffen, die alle eingangs erwähnten Nachteile bekannter Sicherungen nicht aufweist.
Bei der beschriebenen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind Betätigungselement (nicht dargestellt)'md Regulierelement (HahnkSken 4) des Regulierorganes fest verbunden, wobei die Schliessfeder mit dem Regulierorgan verbunden ist. Die Schliessfeder könnte aber in einer andern Ausführungform des erfindungsgemässen gesicherten Brenners auch zwischen zwei mit dem Regulierelement bzw. dem Betätigungselement des Regulierorganes verbundenen Kupplungshälften einer durch den Thermofühler überwachten Kupplung angeordnet sein, wobei die Feder die Kupplung stets in dem Sinne zu trennen sucht, dass das Regulierelement in die Schliesslage gebracht wird.
Bei eingerückter Kupplung, d. h. bei erhitztem Thermoelement, kann daher die Regulierbewegung beliebig ausgeführt werden, während das Regulierelement bei ausgerückter Kupplung sich stets in der Schliessstellung befindet und nur geöffnet werden kann, wenn der Thermofühler, z. B. das Thermoelement, bereits erhitzt worden ist. Diese Erhitzung erfolgt vorzugsweise mittels eines Zündholzes, welches auch den aus dem Brenner austretenden Brennstoff zündet, sobald derselbe nach genügender Erhitzung des Thermoelementes und der damit erfolgenden Einrückung der Kupplung zugeleitet werden kann. Diese Anordnung hat gegenüber der im dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigten den Vorteil, dass unter keinen Umständen Brennstoff zum Brenner zugeleitet werden kann, wenn nicht bereits für eine Zündung des Brenners in vorgeschriebener Weise gesorgt ist.
Um die richtige gegenseitige Lage des Thermofühler und des Brenners sicherzustellen, ist es von Vorteil, für den Brenner und den Thermofühler einen gemeinsamen Träger vorzusehen. Dieser gemeinsame Träger kann vorzugsweise auch aus einem Stück mit dem Gehäuse des Regulierhahns oder dergleichen Regulierorgans bestehen.
Im Ausführungsbeispiel ist eine Sicherung mittels Thermoelement und Verklinkungsmagnet angedeutet, weil diese Lösung mit den heute verfügbaren Miueln am einfachsten erscheint. Es ist aber durchaus möglich, eine analoge Sicherung auch durch rein mechanische, hydraulische oder pneumatische Mittel vorzunehmen, wobei als Thermofühler ein Bimetallelement bzw. ein fester, flüssiger oder gasförmiger Ausdehnungskörper verwendet würde und wobei eine rein mechanische Verklinkung vorgesehen wäre.
Ferner ist im Ausführungsbeispiel auf einen Herdbrenner Bezug genommen. Selbstverständlich lässt sich jedoch die erfindungsgemässe Brennersicherung auf irgendwelche Brenner, z. B. Grossbrenner für die Industrie u. dgl., sowie auf Brenner für jede Art von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff anwenden. Dabei kann bei mit flüssigem Brennstoff betriebenen Brennern nach Belieben auf ein den flüssigen oder bereits dampfförmigen Brennstoffstrom regelndes Organ eingewirkt werden.
Bei Grossbrennern kann das Regulierorgan auch von einem Servomotor über eine elektromagnetische, vom Thermofühler überwachte Kupplung gegen die Wirkung einer Schliessfeder geöffnet werden, in welchem Falle die Einwirkung der Fremdwärmequelle genügt, um den Brenner vollautomatisch in Betrieb zu setzen. Es könnte auch ein mit dem Regulierorgan direkt gekuppelter, z. B. elektrischer oder hydraulischer Servomotor vorgesehen sein, der von einem vom Thermofühler überwachten Kontakt- und Relaissatz bzw. von einem Steuerventil gesteuert würde.