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Sicherung-un Zündvorrichtung für einen Brenner
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherungs-und Zündvorrichtung für einen Brenner, mit einer bei Erhitzung durch die Brennerflamme wirksamen Stromquelle, z. B. einem Thermoelement, mit welcher ein Elektromagnet verbunden ist, welcher direkt oder über einen Verstärkungs- oder Servo mechanismus indirekt in erregtem Zustande ein unter dauernder Schliesswirkung stehendes, z. B. durch eine Schliessfeder belastetes Abschlussorgan in der Brennstoffzuleitung zum Brenner entgegen der Schliesswirkung offenhält, und mit einer elektrischen Zündvorrichtung.
Alle bekannten Brennersicherungen dieser Art arbeiten mit einer bestimmten minimalen Trägheit, die es erforderlich macht, den die Schliessmittel der Sicherungseinrichtung unwirksam machenden Zustand, im allgemeinen den brennenden Zustand des Brenners, bei Inbetriebnahme des Brenners für eine bestimmte Zeit künstlich aufrechtzuerhalten bzw. nachzuahmen. Hiezu sind im wesentlichen zwei Möglichkeiten gegeben. Die eine besteht darin, das von der Sicherungseinrichtung überwachte Abschlussorgan zu öffnen, den Brenner zu entzünden und dann das Abschlussorgan in seiner Offenstellung festzuhalten, bis die Sicherungseinrichtung angesprochen hat. Die andere Möglichkeit besteht darin, bei einem Sicherungssystem, welches eine Einleitung der Brennstoffzufuhr zum Brenner nur gestattet, wenn bereits der Betriebszustand des Brenners nachgeahmt ist, z.
B. ein Zündholz für einige Zeit am Thermoelement wirken zu lassen, bis nach einiger Zeit die Sicherung die Einleitung des Brennstoffes gestattet, wobei dann durch das noch brennende Zündholz der nun gespeiste Brenner entzündet wird. Das erstgenannte Vorgehen hat den Nachteil, dass das Abschlussorgan einige Zeit willkürlich offengehalten werden muss, während das zweite Vorgehen den Nachteil mit sich bringt, dass das Zündholz längere Zeit in Brennernähe gehalten werden muss und dass bei Einleitung des Brennstoffes die Gefahr besteht, dass man sich die Finger verbrennt.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, eine Hilfs- oder Fremdstromquelle vorzusehen, welche entweder bei Betriebsaufnahme des Brenners vorübergehend oder durch Betätigung eines im Bereiche des Brenners befindlichen Thermoschalter dauernd einen Hilfs-oder Fremdstrom liefert, welcher dazu dient, die Schliessmittel der automatischen Brennersicherung zeitweise oder dauernd unwirksam zu machen.
Bei einer bekannten Brennersicherung dieser Art sind eine elektrische Zündvorrichtung für den Brenner und eine elektrische Einrichtung zur Aufhebung der Schliesswirkung des Sicherungssystems in Serie geschaltet und können entweder durch Druck auf einen Schalter willkürlich während beliebiger Zeit oder aber durch Schluss eines im Bereiche der Brennerflamme befindlichen Thermoschalter dauernd an die Hilfsstromquelle angeschaltet werden. Diese Anordnung hat den wesentlichen Nachteil, dass sowohl die Zündvorrichtung als auch die Einrichtung zum Aufheben der Schliesswirkung des Sicherungssystems während der vollen Betriebsdauer die Hilfsstromquelle belasten, was denn auch dazu geführt hat, dass man die Sicherungsvorrichtung vom Lichtnet her speist.
Das hat wiederum den erheblichen Nachteil, dass das gasbeheizte Gerät auf einen elektrischen Anschluss angewiesen ist.
Eine ähnliche Lösung wurde dadurch gefunden, dass die elektrische Zündvorrichtung und die Einrichtung zum Aufheben der Schliesswirkung von einem Wechselstromnetz über einen Sättigungstrans-
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formator gespeist werden, welcher vomThermostrom eines im Bereiche des Brenners befindlichen Thermoelementes gesteuert wird. Diese mit grossem Aufwand arbeitende Einrichtung gestattet lediglich, durch den Sättigungstransformator die elektrische Zündvorrichtung während der normalen Betriebsperioden praktisch auszuschalten und damit eine gewisse Energieeinsparung zu erzielen. Es lässt sich jedoch nicht die dauernde Abhängigkeit von einer Wechselstrom-Hilfsquelle und ein erheblicher Aufwand vermeiden.
Es sind weiterhin auch Schaltungen bekannt, bei welchen die Hilfs- oder Fremdstromquelle nur zur Inbetriebnahme des Brenners willkürlich eingeschaltet wird, und wobei ein stets geschlossener Sicherungstromkreis, bestehend aus einem Thermoelement und einem Haltemagneten, die Schliesswirkung während des normalen Betriebs des Brenners unwirksam macht. Hiebei sind jedoch stets getrennte Stromkreise für die der Hilfs- oder Fremdstromquelle entnommenen Ströme vorgesehen, was schaltungstechnisch einen erheblichen Aufwand und viel Raum erfordert.
Alle Nachteile der erwähnten bekannten Sicherungs- und Zündvorrichtungen können nun gemäss der Erfindung dadurch vermieden werden, dass die Vorrichtung eine Hilfsstromquelle bzw. zumindest an eine Fremdstromquelle anschliessbare Kontaktstellen aufweist, wobei die Hilfs- bzw. Fremdstromquelle zwecks Einschaltung des Brenners bzw. Öffnens des erwähnten Abschlussorgans willkürlich, z. B. durch Schalterbetätigung, vorübergehend zur Einwirkung direkt auf den den Elektromagneten und die Stromquelle enthaltenden Sicherungskreis selbst gebracht werden kann, um im Elektromagneten und in einer Zündvorrichtung, z.
B. einer Zündspirale, einen Stromfluss zu erzeugen und damit ein Öffnen des Abschlussorgans zu bewirken bzw. zu gestatten und den Brenner zu zünden, worauf die durch die Brennerflamme erhitzte Stromquelle die Erregung des Elektromagneten übernimmt. Da also der ohnehin vorhandene
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vereinfacht werden. Thermoelektrische Sicherungsstromkreise sind stets äusserst niederohmig, und es war daher auch keinesfalls naheliegend, die erfindungsgemässe Massnahme zu treffen.
Es sind allerdings auch bereits einfache Zünd-und Sicherungsvorrichtungen bekannt, welche nur einen thermoelektrischen Sicherungsstromkreis der oben erwähnten Art aufweisen und bei welchen zur Betriebsaufnahme das Thermoelement mittels einer Zündflamme erhitzt wird, wobei der dadurch entwickelte Thermostrom den Haupthahn zum Hauptbrenner öffnen soll. Damit war jedoch nicht die erfindungsgemässe Massnahme nahegelegt, eine elektrische Hilfs- oder Fremdstromquelle direkt auf den niederohmigen Sicherungsstromkreis einwirken zu lassen.
Wird bei der letztgenannten bekannten Vorrichtung die Zündflamme nicht vorschriftsgemäss ausgeschaltet, wenn der Brenner in Betrieb ist, so kann bei einem gleichzeitigen Erlöschen des Brenners und der Zündflamme bei der letzteren genügend Gas unverbrannt ausströmen, um eine giftige oder explosive Atmosphäre zu erzeugen. Dieser erhebliche Nachteil ist beim Erfindungsgegenstand ganz vermieden, indem stets eine ungefährliche Hilfs- oder Fremdstromquelle verwendet wird, um den Brenner wieder in Betrieb zu setzen.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand schematisch dargestellter, thermisch gesicherter Brenner bzw. schematisch dargestellter Vorrichtungen zum Entzünden des Brenners näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Brenner mit seinem thermoelektrisch gesicherten Regulierorgan und ein Zündgerät gemäss der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Variante zu Fig. 1. Fig. 3 illustriert eine Sicherungeinrichtung und ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Zündgerätes in teilweise schematischer Darstellung. Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 5 ist eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels. Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante der Zündvorrichtung. Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Zündvorrichtung in einer ersten Betriebslage und Fig. 8 zeigt einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 7 in einer andern Betriebslage.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Gasbrenner, welcher z. B. als Herdbrenner geeignet ist, weist ein Mischrohr 1 und einen Brennerdeckel 2 auf. Die kranzartige Brennerflamme brennt in der angedeuteten Weise unter anderem in den Bereich eines Thermoelementes 3, welches über Leiter 4 und 5 an die Erregerspule 6 eines Hufeisen- oder Topfmagneten 7 angeschlossen ist. Der Magnet 7 ist zusammen mit einem Teller 8 auf dem Regulierbolzen 9 des Brennerventils befestigt. Das Brennerventil weist ein durch eine Membran 10 dicht verschlossenes Gehäuse 11 mit einer Gaseinlassöffnung 12 und einer derselben gegenüberliegenden Regulierdüse 13 auf. Die Gaseinlassöffnung 12 ist in nicht dargestellter Weise an eine Gasleitung angeschlossen und die Düse 13 ist in den Eingang des Mischrohres 1 gerichtet.
Am oberen Ende des Regulierbolzens 9 ist ein Regulierkegel 14 angebracht, welcher bei Axialbewegung des Regulierbolzens die Düse 13 mehr oder weniger öffnet und somit den in das Mischrohr austretenden Gasstrom reguliert. Am unteren Teil des Regulierbolzens 9 ist ein Ventilteller 15 axial verschiebbar gelagert,
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welcher unter der Wirkung einer zwischen ihm und dem Teller 8 angebrachten Druckfeder 16 gegen einen Ventilsitz 17 gepresst werden kann. Der Ventilteller 17 und der Magnet 7 bestehen aus hoch remanenzfreiem Material hoher magnetischer Permeabilität. Zwischen dem Ventilteller 15 und dem Ventilgehäuse 11 ist eine weitere Feder 18 vorgesehen, die schwächer ist als die Feder 16 und grundsätzlich die Tendenz hat, den Ventilteller 15 vom Ventilsitz 17 abzuheben.
Der Regulierbolzen 9 ist mit dem einen Ende eines bei 19'am Ventilgehäuse drehbar gelagerten Hebels 19 gelenkig verbunden, dessen anderes Ende gegen die Membran 10 anliegt oder an derselben befestigt ist. Diesem Hebelende gegenüber liegt das innere Ende einer Betätigungsschraube 20 gegen die Membran an, die mit dem dem Brenner zugeordneten Betätigungsorgan in nicht näher dargestellter Weise gedreht und dabei in Axialrichtung verschoben werden kann.
Fig. 1 zeigt den Zustand, in welchem das schematisch dargestellte Gerät zum Zünden des Brenners vorschriftsgemäss angelegt wurde und den aus dem Brenner ausströmenden Brennstoff bereits gezündet hat. Dieses Gerät weist einen zylindrischen Teil 21 auf, in welchem eine aus einem oder mehreren Elementen bestehende elektrische Batterie oder gegebenenfalls ein geeigneter elektrischer Akkumulator untergebracht ist. Die Klemmen der Batterie sind mit zwei schematisch dargestellten Leitern 22 und 23 verbunden, deren äussere Enden so gestaltet sind, dass sie leicht mit ebenfalls schematisch dargestellten Kontaktstellen 24 bzw. 25 in der Nähe des Brenners in Berührung gebracht werden können. Im Leiter 22 ist ein Heizfaden 28 eingeschaltet, welcher durch den verfügbaren Batteriestrom zum Glühen gebracht werden kann.
Die feststehenden, voneinander elektrisch isolierten Kontaktstellen 24 und 25 sind über geeignete Leiter 26 bzw. 27 an die Klemmen der Erregerwicklung 6 des Magneten 7 angeschlossen.
Es ist aus Fig. 1 leicht ersichtlich, dass im dargestellten Betriebszustand von der Batterie des Gerätes 21 über dessen Leiter 22, den Heizfaden 28, die Kontaktstelle 24, den Leiter 26, die Erregerspule 6, den Leiter 27, die Kontaktstelle 25 und den Leiter 23 ein Stromkreis geschlossen ist, durch welchen ein Strom fliesst, welcher infolge des sehr niedrigen Widerstandes aller Leiter mit Ausnahme des Heizfadens 28 durch den Widerstand des letzteren bestimmt wird und dessen Leistung praktisch ausschliesslich zur Erhitzung des Heizfadens 28 dient. Der Erregerwicklung 6 ist dabei die aus den Leitern 4 und 5 und dem Thermoelement 3 gebildete Leiterschleife parallelgeschaltet, deren Widerstand in derselben Grössenordnung liegt wie der Widerstand der Erregerspule 6, so dass z. B. etwa die Hälfte des Batteriestromes durch die Erregerspule 6 fliesst.
Dieser Spulenstrom genügt, um den Magneten 7 so stark zu erregen, dass er den Ventilteller 15 entgegen dem Drucke der Feder 16 zu halten vermag. Dieser Betriebszustand ist in Fig. 1 dargestellt, wobei der Ventilteller bereits aus seiner Schliesslage entfernt ist, so dass eine bestimmte Gasmenge bei der Düse 13 in das Mischrohr 1 ausströmt. Das somit beim Brenner austretende Gas-Luftgemisch ist durch den glühenden Heizfaden bereits gezündet worden und beginnt nun, das Thermoelement 3 zu erhitzen, wodurch ein Thermostrom zu fliessen beginnt. Es ist darauf zu achten, dass dieser Thermostrom in derselben Richtung durch die Erregerspule 6 fliesst wie der Strom der immer noch angelegten Batterie des Gerätes 21.
Hat der Thermostrom eine genügende Stärke erreicht, um den Magneten 7 selbst genügend zu erregen, damit er den Ventilteller 15 entgegen der Wirkung der Feder 16 zu halten vermag, so kann das Gerät 21 entfernt werden. Der Batteriestrom setzt nun aus und die Vorrichtung bleibt dank dem Thermostrom im dargestellten Zustand. Erlöscht der Brenner während des Betriebes z. B. unter der Einwirkung überkochenden Gutes, so erkaltet das Thermoelement 3 und der Thermostrom sinkt entsprechend ab, bis die Haftkraft des Magneten 7 unter die durch die Druckkraft der Feder 18 verminderte Druckkraft der Feder 16 absinkt. In diesem Augenblick wird der Ventilteller 15 vom Magneten 7 abgerissen und durch die Feder 16 gegen seinen Sitz 17 gepresst, so dass jeder Gaszufluss zum Brenner unterbunden wird.
Soll nun der Brenner wieder in Betrieb genommen werden, so muss durch Drehen der Betätigungsschraube 20 das Brennerventil in seine Schliessstellung gebracht werden. Die axiale Einwärtsbewegung der Schraube 20 wird dabei auf den Hebel 19 übertragen, welcher den Regulierbolzen 9 und damit den Magneten 7 nach unten schiebt, bis der Magnet auf den auf seinem Sitz befindlichen Ventilteller 15 auftrifft. In diesem Zustande wird nun das Gerät 21 wieder in der beschriebenen und dargestellten Weise angelegt, wobei der Magnet 7 in der erwähnten Weise durch Batteriestrom erregt und mit dem Ventilteller 15 gekuppelt wird, wobei die Schliessfeder 16 unwirksam gemacht wird.
Wird nun das Ventil durch Herausschrauben der Schraube 20 geöffnet, so nimmt der dabei angehobene Magnet 7 den Ventilteller 15 nach oben mit und gibt in der erwähnten Weise den Gaszufluss zum Brenner, welcher durch Verschieben des Ventilkegels 14 reguliert werden kann, frei. Sobald das Gas-Luftgemisch beim Brenner austritt, wird es vom Heizfaden 28 gezündet. Wie erwähnt, wird nun das Thermoelement du-ch die Brennerflamme erhitzt und nach einer kleinen Weile kann das Gerät 21 entfernt werden. Das Gerät liefert also bei der Inbetriebnahme des Brenners einerseits die zum Unwirksammachen der Schliessmittel
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zuziehen vermag, womit der Gaszufluss zum Brenner eingeleitet ist.
Es könnte also in diesem Falle zur
Inbetriebnahme des Brenners genügen, einfach das Gerät beim Brenner an der vorgeschriebenen Stelle anzulegen bzw. auf das Thermoelement aufzuschieben, was äusserst einfach ist und trotzdem eine absolute Sicherung ermöglicht.
L.. In Fig. 3 dargestellte Gerät kann natürlich sinngemäss auch bei Zündvorrichtungen gemäss Fig. l und 2 -wendet werden, wobei z. B. in Fig. 1 die beiden Kontaktstellen 24 und 25 als Platte bzw. von derselben isolierter, vorstehender Stift ausgebildet sein müssten, wobei beim Anzünden das Rohr 37 des in Fig. 3 dargestellten Zünders mit der plattenförmigen Kontaktstelle und der Stift 36 des Anzünders mit der stiftförmigen Kontaktstelle zusammenarbeiten würde. Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 würde der einzige Unterschied gegenüber der Zündeinrichtung nach Fig. 3 darin bestehen, dass das Thermoelement 3 nicht isoliert in seinem Träger angeordnet würde und dass keine hochohmige Erregerwicklung 40 vor- gesehen wurde.
Die hier beschriebenen Vorrichtungen zum Entzünden eines gesicherten Brenners können natürlich sinngemäss auch auf die eingangs erwähnten Anordnungen angewendet werden, bei welchen das Absperrorgan der thermoelektrischen Sicherungseinrichtung zuerst in die Offenlage gebracht werden muss, wobei es dann durch den Batteriestrom in dieser Offenlage gehalten wird.
Die Entzündung des Brenners und das Unwirksammachen der Schliessmittel der Sicherungsvorrichtung de, Brenners könnten natürlich auch mittels anderer geeigneter Stromquellen vorgenommen werden. Es wäre z. B. möglich. Netzstrom unter Zwischenschaltung eines geeigneten Transformators und Gleichrichters zu verwenden. Es wäre auch denkbar, die erforderliche elektrische Energie auf mechanischem
Wege zu erzeugen, wie es z. B. für Taschenlampen bekannt ist, indem im Gerät ein kleiner Generator vorgesehen ist, welcher durch Betätigung eines Hebels in Betrieb gesetzt wird, wenn das Gerät in der erwähnten Weise verwendet wird.
In Fig. 4 ist ein z. B. als Herdbrenner verwendbarer Gasbrenner 1 schematisch dargestellt, welcher über die Gasleitung 12 und das Sicherungsventil 11 gespeist werden kann. Entsprechende Teile sind gleich bezeichnet wie in den Fig. 1 - 3. Das Sicherungsventil, welches zugleich als Absperr- und Regulierorgan dienen kann, wird durch ein im Bereiche der Brennerflamme angeordnetes Thermoelement 3 in der an Hand der Fig. l beschriebenen Weise überwacht.
Im Bereiche der aus dem Brenner 1 ausströmenden Gase und zugleich im Bereiche des Thermoelementes 3 ist eine als Anzündvorrichtung dienende Heizspirale 49 angeordnet, welche durch Schliessen eines Schalters 55 mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden und damit auf eine zur Entzündung der aus dem Brenner ausströmenden Gase genügende Temperatur gebracht werden kann.
Die in Fig. 4 dargestellte Anzünd-und Sicherungsvorrichtung arbeitet wie folgt :
Im dargestellten Betriebszustand wird das Thermoelement 3 durch die Brennerflamme erhitzt und liefert einen Thermostrom, durch welchen der Magnet 7 des Sicherungsventils 11 genügend erregt wird, um den Ventilteller 15 entgegen der Wirkung der Druckfeder 16 zu halten. Erlöscht die Brennerflamme aus irgendeinem Grunde, so erkaltet das Thermoelement und der Thermostrom sinkt ab, bis die Schliessfeder 1G den Ventiltaller 15 vom Magneten 7 zu lösen vermag, denselben gegen den oberen Rand der Gaszuleitung 12 presst und damit die Gaszufuhr zum Brenner unterbindet.
Um den Brenner wieder in Betrieb zu nehmen, wird zuerst der Schalter 55 geschlossen, so dass die Heizspirale 49 erhitzt wird. Dieselbe erhitzt auch das Thermoelement 3, so dass dasselbe in kurzer Zeit einen genügenden Thermostrom liefert, um ein Öffnen des Sicherungsventils zu gestatten. Dieses Öffnen geschieht in der an Hand von Fig. 1 beschriebenen Weise. Dabei kann wieder Gas zum Brenner 1 strömen und wird bei seinem Austritt aus demselben von der Heizspirale 49 gezündet. Die Erwärmung des Thermo- elementes wird nun wieder von der Brennerflamme übernommen und die Heizspirale muss, um die Brennersicherung wirksam werden zu lassen, ausgeschaltet werden. Zum betriebsmässigen Abstellen des Brenners wird der Magnet 7 mit dem daran haftenden Ventilteller 15 nach unten gegen den Ventilsitz gepresst.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, zur Inbetriebnahme des Brenners zuerst den Schalter 55 zu schliessen, dann das Sicherungs-und Regulierventil 11 zu öffnen und schliesslich den Schalter 55 wieder zu öffnen. Besonders bei Brennern, die keine Betriebsregulierung erfordern, sondern mit konstanter Leistung arbeiten, wäre es erwünscht, diese Manipulationen zu vereinfachen. Das ist möglich, wenn man an Stelle eines einfachen Thermoelementes eine Thermosäule verwendet, die genügend elektrische Energie liefert, um mindestens ein Hilfsventil zu öffnen. Durch Öffnen des Hilfsventils kann mit Hilfe des Gasdruckes ein Hauptventil geöffnet werden, welches den Hauptgasstrom zum Brenner freigibt.
Die Anordnung müsste ferner so getroffen sein, dass das Hauptventil beim
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Schliessen des Hilfsventils auch geschlossen wird. Wird bei einer derartigen Anordnung die Thermosäule durch die Heiz-und Zündspirale 49 erhitzt, so liefert sie einen Thermostrom, durch welchen das Hilfs- ventil und folglich auch das Hauptventil geöffnet und der Brennstoff zum Brenner zugeführt wird. Ist der Brenner gezündet, so kann der Stromkreis zur Heizspirale 49 unterbrochen werden und die weitere
Erwärmung der Thermosäule wird durch die Brennerflamme übernommen. Erlöscht der Brenner, so erkaltet die Thermosäule, das Hilfsventil schliesst sich und bewirkt auch die Schliessung des Hauptventils, wodurch die Gaszufuhr zum Brenner unterbrochen wird.
Zum betriebsmässigen Abstellen des Brenners können will- kürlich betätigbare Mittel zum Schliessen des Ventils vorgesehen sein.
Eine weitere Ausführungsform einer Anzünd- und Sicherungsvorrichtung, die gestattet, den Brenner lediglich durch Schliessen eines elektrischen Stromkreises in Betrieb zu nehmen, ist in Fig. 5 dargestellt, in welcher entsprechende Teile gleich bezeichnet sind wie in Fig. 4. An Stelle des Kochbrenners 1 ist ein
Strahlbrenner 51 vorgesehen, welcher z. B. als Grillbrenner in einem Gasherd verwendet werden kann.
Solche Strahlbrenner werden üblicherweise nicht geregelt und es ist daher nur ein Absperrventil, jedoch kein Regulierventil erforderlich. Die Heizspirale 49, welche über den Schalter 55 mit einer nicht dargestellten Gleichstromquelle verbunden werden kann, ist in Serie mit dem aus der Thermosäule oder dem Thermoelement 3 und der Wicklung 6 gebildeten Stromkreis geschaltet, so dass beim Schliessen des
Schalters 55 ein relativ starker Gleichstrom durch die Wicklung 6 des Magneten 7 fliesst und denselben genügend erregt, damit dieser den Ventilteller 15 aus seiner Schliessstellung anzuziehen vermag. Beim
Schliessen des Schalters 55 wird also das Sicherungsventil 11 geöffnet und Gas zum Brenner 51 zugelassen.
Zugleich wird das Thermoelement oder die Thermosäule 3 durch die Heiz- und Zündspirale 49 geheizt, so dass bereits ein genügender Thermostrom geliefert wird, um den Ventilteller 15 am Magneten 7 festzuhalten, wenn der Brenner gezündet wird. Der Schalter kann nun geöffnet werden und die Brennerflamme sorgt für die weitere genügende Erhitzung des Thermoelementes oder der Thermosäule 3. Erlöscht der Brenner, so erkaltet das Thermoelement 3 und der Ventilteller 15 wird durch die Schliessfeder 16 vom Magneten 7 getrennt und gegen den Ventilsitz gepresst, um die weitere Gaszufuhr zum Brenner zu unterbinden.
Um auch ein betriebsmässiges Abstellen des Brenners durch elektrische Steuerung zu erzielen, könnte bei der in Fig. 5 dargestellten Schaltung ein weiterer, punktiert angedeuteter Schalter 55'vorgesehen sein, mittels welchem der Thermostromkreis kurzgeschlossen und damit der Ventilteller 15 zum Abfallen gebracht werden kann. Zur normalen Bedienung des Brenners würde es in diesem Falle genügen, zum Einschalten den Schalter 55 und zum Ausschalten den Schalter 55'zu betätigen.
Der Schalter 55 könnte auch gemäss Fig. 6 als Umschalter mit neutraler Mittelstellung ausgebildet sein, welcher normalerweise geöffnet wäre und in einer Arbeitsstellung zum Anschliessen der Gleichstromquelle und in der andern Arbeitsstellung zum Kurzschliessen des Thermostromkreises benützt werden könnte. Die Schalterstellungen könnten dabei sinngemäss etwa mit"EIN" (E),"SICHERUNG" (S) und "AUS" (A) bezeichnet werden. Diese vollelektrische Steuerung hätte auch den Vorteil, dass das Sicherungsund Absperrventil 11 in einem vollständig geschlossenen, dichten Gehäuse untergebracht werden könnte.
Natürlich könnte auch bei der Schaltung gemäss Fig. 5 oder der oben beschriebenen Ausführungvariante hiezu nach Fig. 6 oder der Variante, bei welcher eine separate Einschaltwicklung auf dem Magneten 7 vorgesehen ist, lediglich ein Hilfsventil mit sehr kleiner Steuerbewegung elektrisch gesteuert werden, während ein Hauptventil auf pneumatischem Wege mittels des Hilfsventils gesteuert würde.
Es wäre bei den Ausführungsarten der erfindungsgemässen Vorrichtung, bsi welchen die thermoelektrische Brennersicherung bei der Betriebsaufnahme des Brenners mit elektrischer Fremdenergie gespeist wird, nicht unbedingt erforderlich, das Thermoelement im Heizbereiche der Zündvorrichtung anzuordnen, wobei man aber die Brennersicherung so lange mit der Stromquelle verbunden halten müsste, bis das Thermoelement durch die gezündete Brennerflamme genügend erhitzt wäre, um die Gaszufuhr
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ung,z. B. ein Funkenzünder, vorgesehen sein, welcher weniger Energie benötigt.
Die Fig. 7 und 8 zeigen schematisch eine Zünd-und Sicherungsvorrichtung für einen Brenner, welche in besonderer Weise darauf hinzielt, das Ausströmen unverbrannten Brennstoffes mit Sicherheit zu 7er- hindern.
Der Brenner 51, die Gasleitung 42, das Sicherungsventil 43, die Zündspirale 49 und das Thermoelement bzw. die Thermosäule 44 entsprechen den Teilen 51,12, 11,49 und 3 der in Fig. 5 dargestellten Anordnung. In den das Thermoelement 44 und die Magnetwicklung 45 enthaltenden thermoelektrischen Sicherungsstromkreis ist eine Quecksilberwippe 53 eingeschaltet, in welcher bei der in Fig. 7 dargestellten
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kreis der Zündspirale 49 enthält einen durch eine Quecksilberwippe 55 gebildeten Einschalter, welcher beim dargestellten Betriebszustand den Zündstromkreis unterbricht. Der Quecksilberschalter. 55 weist in seinem Gefäss eine Trennwand 56 mit einer kleinen Öffnung 57 auf, durch welche das Quecksilber von der links der Trennwand 56 liegenden Kammer des Quecksilberschalters langsam in die rechts der Trenn- wand..
L legende Kammer überfliessen kann. Die beiden Quecksilberwippen 53 und 55 sind an einer ge- meinsa-en Achse befestigt, die in der Zeichnung schematisch durch eine punktierte Linie 58 bezeichnet ist und an welcher ein Betätigungskopf 59 befestigt ist.
Bei der in Fig. 7 dargestellten, dem ausgeschalteten Brenner entsprechenden Lage der Teile ist der als Magnetanker ausgebildete Ventilteller 47 vom Magneten 46 abgefallen und schliesst die Gasleitung 42 ab, so dass kein Gas zum Brenner 51 strömen kann. Der bei der Quecksilberwippe 53 unterbrochene Thermostromkreis ist unwirksam. Auch der an der Quecksilberwippe 55 unterbrochene Zündstromkreis ist unwirksam. Werden nun die beiden Quecksilberwippen 53 und 55 durch Drehen des Betätigungknopfes 59 aus der in Fig. 7 dargestellten Lage in die in Fig. 8 dargestellte Lage verschwenkt, so wird der thermoelektrische Sicherungsstromkreis durch die Quecksilberwippe 53 augenblicklich geschlossen und die Sicherung wird wirksam.
Die Quecksilbermenge der Quecksilberwippe 55 fliesst unter die Trennwar 56 und schliesst daher den Zündstromkreis, so dass die Zündspirale 49 auf Zündtemperatur erhitzt wild. Durch die Zündspirale 49 wird die Thermosäule 44 erhitzt, bis ihr Thermostrom den Magneten 46 g'igend zu erregen vermag, um den Ventilsitz 47 des Brennstoffventils 43 nach oben zu ziehen und somit Brennstoff zum Brenner 51 einzuleiten. Inzwischen ist nun die Quecksilbermenge der Quecksilberwippe 55 durch die Öffnung 57 der Trennwand 56 in den rechten Teil der Quecksilberwippe 55 abgeflossen, so dass der Zündstromkreis erneut unterbrochen wurde.
Die Schaltverzögerung der Quecksilberwippe 55 ist so bemessen, dass während der Verzögerungszeit das Thermoelement 44 genügend erhitzt wird, um die Brennstoffzufuhr zum Brenner 51 zu bewirken, und dass in dieser Zeit auch die Zündung des ausströmenden Brennstoffes sicher erfolgt.
Damit befindet sich der Brenner 51 im Betrieb und die Brennersicherung ist in der beschriebenen Weise wirksam. Soll der Brenner wieder abgestellt werden, so werden die beiden Quecksilberwippen 53 und 55 in die in Fig. 7 dargestellte Lage zurückgeschwenkt, wobei der thermoelektrische Sicherungsstromkreis bei der Quecksilberwippe 53 sofort unterbrochen wird. Damit wird der Elektromagnet 46,45 stromlos, der Ventilteller 47 fällt unter der Wirkung der Feder 48 ab und sperrt die Brennstoffzufuhr zum Brenner 51 augenblicklich. Die Quecksilbermenge der Quecksilberwippe 55 fliesst bei dieser Ausschaltbewegung über die Trennwand 56 sofort in den links derselben liegenden Raum zurück und befindet sich hernach in der in Fig. 7 dargestellten Lage, in welcher der Zündstromkreis unterbrochen ist.
Damit ist die in Fig. 7 dargestellte Ausschaltlage erreicht, in welcher ein ungewolltes Öffnen des Brennstoffventils ausgeschlossen ist, weil der Sicherungsstromkreis am Quecksilberschalter 53 dauernd unterbrochen ist.
Natürlich wäre es möglich, die Quecksilberwippen durch irgendwelche geeignete mechanische Schalter zu ersetzen, wovon der eine z. B. mit einem Verzögerungswerk ausgerüstet sein könnte. Quecksilberwippen haben jedoch im vorliegenden Zusammenhange den wesentlichen Vorteil, dass sie stets zuverlässige Kontakte ergeben, was vor allem im niederohmigen thermoelektrischen Sicherungsstromkreis wesentlich ist.
Es wäre an sich möglich, an Stelle zweier Quecksilberwippen eine einzige speziell konstruierte Quecksilberwippe zu verwenden. Wie in Fig. 8 angedeutet, kann die Quecksilberwippe 55 ein weiteres Kontaktpaar 60 und 61 aufweisen, an welches der Sicherungsstromkreis angeschlossen werden könnte. Bei der in Fig. 8 dargestellten Situation kurz nach erfolgter Einschaltung wäre dann beispielsweise der Sicherungsstromkreis noch unterbrochen, was aber ohne Bedeutung ist, da in diesem Augenblick das Thermoelement 44 ohnehin noch nicht genügend erwärmt wäre, um das Ventil 43 zu öffnen. Etwas später würden aber dann die beiden Kontakte 60 und 61 durch die herabfliessende Quecksilbermenge verbunden, wodurch der Sicherungsstromkreis geschlossen würde.
Beim Ausschalten würde die Quecksilbermenge in der Quecksilberwippe 55 in der beschriebenen Weise sofort nach links fliessen und somit eine sofortige Unterbrechung des Sicherungsstromkreises bewirken.
Wird das Öffnen des Ventils 43 durch den Thermostrom einer Thermosäule 44 bewirkt, so erfolgt die Einschaltung des Brenners mit ziemlicher Verzögerung und ausserdem wird während dieser Verzögerungszeit von der Zündspirale 49 ziemlich viel elektrische Energie konsumiert. Die Inbetriebnahme des Brenners kann erheblich beschleunigt und der Verbrauch elektrischer Energie durch die Zündspirale 49 erheblich herabgesetzt werden, wenn das Öffnen des Ventils 43 mittels Fremdstrom aus der Batterie 54 vorgenommen wird. Zu diesem Zweck kann die in Fig. 7 in strichpunktierten Linien angedeutete Schaltung verwendet werden, bei welcher der Thermostromkreis in Serie in den Zündstromkreis ge-
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schaltet ist.
Die Anschlüsse des Zündstromkreises am Thermostromkreis sollen dabei möglichst nahe bei der Spule 45 liegen, damit der grösste Teil des Zündstromes durch die Spule 45 fliesst. Diese Schaltungs- anordnung kann mit besonderem Vorteil mit der oben beschriebenen Ausführungsvariante verbunden werden, bei welcher der Sicherungsstromkreis an die Kontakte 60 und 61 der Quecksilberwippe 55 an- geschlossen ist. In diesem Falle ist nämlich beim Einschalten des Zündstromkreises der über das Thermo- element 44 und die Quecksilberwippe 55 (Kontakte 60,61) führende Zweig des Sicherungsstromkreises noch offen, und es fliesst daher der gesamte Zündstrom über die Wicklung 45 und bewirkt somit eine sehr intensive Erregung des Magneten 46. Dabei ergibt sich noch der weitere wesentliche Vorteil, dass bei einer eventuellen Unterbrechung des Zündstromkreises, z.
B. infolge Durchbrennens der Zündspirale, jede Gaszufuhr zum Brenner ausgeschlossen wäre, so dass derartige Defekte sofort angezeigt und Unfälle ver- hütet würden.
Es wäre schliesslich auch möglich, den Zündstromkreis durch einen wärmeempfindlichen Schalter zu unterbrechen, wenn der Schalter durch den in Betrieb gesetzten Brenner genügend erhitzt ist. Ein solcher
Schalter 62 ist bei der Zündspirale 49 in Fig. 7 schematisch dargestellt. Dieser Schalter würde den Zünd- stromkreis sofort nach dem Einsetzen der Verbrennung unterbrechen und es könnte in diesem Falle auf die Anordnung eines Verzögerungsschalters verzichtet werden. Es wäre in diesem Falle besonders leicht möglich, an Stelle von Quecksilberschaltem einfache mechanische Schalter vorzusehen, da keine Schaltverzögerungen erforderlich sind.
Es wäre auch möglich, den Sicherungsstromkreis kurzzuschliessen anstatt zu unterbrechen, zu welchem Zwecke die Quecksilberwippe 53 parallel an den stets geschlossenen Sicherungsstromkreis an- geschlossen werden müsste und wobei die Kontakte auf die andere Seite des Schalters verlegt sein müssten.
Für die Zündspirale 49 wird vorzugsweise ein hitzebeständiger Träger vorgesehen, in welchem die Zündspirale mindestens teilweise eingebettet ist. Es kann z. B. ein Träger mit einer halboffenen Nute zur Aufnahme der Heizspirale aus einem keramischen Material vorgesehen werden. Diese Massnahme bewirkt nicht nur einen Schutz der Zündspirale gegen mechanische Beschädigung, sondern dient auch als Wärmespeicher und Isolator, welcher die Zündspirale bei Betriebsunterbrechungen relativ lange auf einer hohen Temperatur hält, so dass die Zündspirale bei der Wiederaufnahme des Betriebs rasch die erforderliche Zündtemperatur erreicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sicherungs-und Zündvorrichtung für einen Brenner, mit einer bei Erhitzung durch die Brennerflamme wirksamen Stromquelle, z. B. einem Thermoelement, mit welcher ein Elektromagnet verbunden ist, welcher direkt oder über einen Verstärkungs- oder Servomechanismus indirekt in erregtem Zustande ein unter dauernder Schliesswirkung stehendes, z. B. durch eine Schliessfeder belastetes Abschlussorgan in der Brennstoffzuleitung zum Brenner entgegen der Schliesswirkung offenhält, und mit einer elektrischen Zündvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Hilfsstromquelle (21,29, 35,54) bzw. zumindest an eine Fremdstromquelle anschliessbare Kontaktstellen (24, 25 ; 3, 34 ; 55) aufweist, wobei die Hilfs-bzw.
Fremdstromquelle zwecks Einschaltung des Brenners bzw. Öffnens des erwähnten Abschlussorgans willkürlich, z. B. durch Schalterbetätigung, vorübergehend zur Einwirkung direkt auf den
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spirale (28,32, 38 bzw. 49), einen Stromfluss zu erzeugen und damit ein Öffnen des Abschluss- organs (15, 47) zu bewirken bzw. zu gestatten und den Brenner zu zünden, worauf die durch die Brennerflamme erhitzte Stromquelle die Erregung des Elektromagneten übernimmt.