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Verfahren und Vorrichtung zum Anzünden und Sichern eines Brenners Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzünden und Sichern eines Brenners, wobei man bei Betriebsaufnahme des Brenners eine Zündvorrichtung in Funktion setzt und zugleich derart auf eine Brennersicherung einwirkt, dass man den Brennstoff einleiten kann.
Solche Verfahren sind grundsätzlich bekannt, bei welchen man mittels der Zündvorrichtung einen Stab erhitzt, durch dessen Wärmeausdehnung die Brennersicherung derart beeinflusst wird, dass die Einleitung des Brennstoffes bewirkt bzw. ermöglicht wird. Der eintretende Brennstoff wird dann durch die Zündvorrichtung gezündet, und die Brennerflamme sorgt nun für die weitere Erhitzung des Stabes oder Thermofühlers, welcher die Sicherungseinrichtung überwacht. Die Erhitzung des Stabes bzw. dessen Wärmeausdehnung geht aber, besonders wenn eine nicht allzu grosse Heizleistung der Zündvorrichtung vorgesehen sein soll, derart träge vor sich, dass vom Augenblick des Einschaltens der Zündvorrichtung bis zur eigentlichen Inbetriebnahme des Brenners erheblich Zeit verstreicht, was z. B. bei Brennern von Kochherden sehr unerwünscht ist.
Die mechanisch arbeitende Brennersicherung bietet sehr geringe Freiheit in der gegenseitigen Anordnung des Brenners und der Sicherungsorgane.
Diese Nachteile können beim erfindungsgemässen Verfahren zum Anzünden und Sichern eines Brenners vermieden werden, indem man eine thermoelektrische Brennersicherung vorsieht und zur Betriebsaufnahme mit einem elektrischen Strom auf deren Magnetsystem einwirkt, solange die Zündvorrichtung in Funktion ist, und dadurch die Einleitung des Brennstoffes nur bei wirksamer Zündvorrichtung ermöglicht.
Es ist dabei also möglich, anstelle des erwähnten Stabes, welcher eine grosse Wärmekapazität aufweist, ein die Brennersicherung überwachendes Thermoelement vorzusehen, welches sehr rasch anspricht oder aber die durch ein Thermoelement überwachte Brennersicherung kann bei Inbetriebnahme des Brenners gleichzeitig mit der Zündvorrichtung mit elektrischer Fremdenergie gespiesen werden, so dass sie unabhängig von der thermischen Trägheit des Thermo- elementes augenblicklich anspricht. In der gegenseitigen Anordnung des Brenners und der Sicherungsorgane ist man absolut frei.
Im folgenden sind anhand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Anzünden und Sichern eines Brenners sowie eine Detailvariante erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels, und Fig. 2 ist eine entsprechende Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels.
Fig. 3 zeigt die Detailvariante.
In Fig. 1 ist ein z. B. als Herdbrenner verwendbarer Gasbrenner 1 schematisch dargestellt, welcher über eine Gasleitung 2 und ein Sicherungsventil 3 ge- spiesen werden kann. Das Sicherungsventil 3, welches zugleich als Absperr- und Regulierorgan dienen kann, wird durch ein im Bereiche der Brennerflamme angeordnetes Thermoelement 4 in der Weise überwacht, dass eine Gaszufuhr zum Brenner nur möglich ist, wenn das Thermoelement erhitzt ist und demzufolge in der Wicklung 5 des Magneten 6 der Sicherungsvorrichtung ein Thermostrom von solcher Stärke fliesst,
dass der Magnet 6 einen Ventilteller 7 entgegen der Wirkung einer Schliessfeder 8 zu halten vermag. Thermoelektrisch überwachte Sicherungsventile 3, die zugleich auch als Absperr- und Regulierorgane dienen können, sind z. B. in den Schweizer Patenten Nrn. 344388 und 338804 der Anmelderin eingehend beschrieben. Im Bereiche der aus dem Brenner 1 ausströmenden Gase und zugleich im Bereiche des
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Thermoelementes 4 ist eine als Anzündvorrichtung dienende Heizspirale 9 angeordnet, welche durch Schliessen eines Schalters 10 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. 1 dargestellte Anzünd- und Sicherungsvorrichtung arbeitet wie folgt: Im dargestellten Betriebszustand wird das Thermoelement 4 durch die Brennerflamme erhitzt und liefert einen Thermostrom, durch welchen der Magnet 6 des Sicherungsventils 3 genügend erregt wird, um den Ventilteller 7 entgegen der Wirkung der Druckfeder 8 zu halten. Erlöscht die Brennerflamme aus irgendeinem Grunde, so erkaltet das Thermoelement und der Thermostrom sinkt ab, bis die Schliessfeder 8 den Ventilteller 7 vom Magneten 6 zu lösen vermag, denselben gegen den obern Rand der Gaszuleitung 2 presst und damit die Gaszufuhr zum Brenner unterbindet.
Um den Brenner wieder in Betrieb zu nehmen, wird zuerst der Schalter 10 geschlossen, so dass die Heizspirale 9 erhitzt wird. Dieselbe erhitzt auch das Thermoelement 4, so dass dasselbe in kurzer Zeit einen genügenden Thermostrom liefert, um ein Öffnen des Sicherungsventils zu gestatten. Dieses Öffnen geschieht in der Weise, dass man den Magneten 6 zur Berührung mit dem Ventilteller bringt und den nun haftenden Ventilteller wieder in die in Fig. 1 dargestellte Lage anhebt. Dabei kann wieder Gas zum Brenner 1 strömen und wird bei seinem Austritt aus demselben von der Heizspirale 9 gezündet. Die Erwärmung des Thermoelementes 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 6 mit dem daran haftenden Ventilteller 7 nach unten gegen den Ventilsitz gepresst.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, zur Inbetriebnahme des Brenners zuerst den Schalter 10 zu schliessen, dann das Sicherungs- und Regulierventil 3 zu öffnen und schliesslich den Schalter 10 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 anstelle 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 Schliessen des Hilfsventils auch geschlossen wird. Wird bei einer derartigen Anordnung die Thermosäule durch die Heiz- und Zündspirale 9 erhitzt, so liefert sie einen Thermostrom, durch welchen das Hilfs- ventil direkt und folglich auch das Hauptventil indirekt geöffnet und der Brennstoff zum Brenner zu- ger führt wird. Ist der Brenner "e - zündet, so kann der Stromkreis zur Heizspirale 9 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 willkürlich betätigbare Mittel zum Schliessen des Hilfsventils 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.2 dargestellt, in welcher entsprechende Teile gleich bezeichnet sind wie in Fig. 1. Anstelle des Kochbrenners 1 ist ein Strahlbrenner 11 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 Heiz- spirale 9, welche über den Schalter 10 mit einer nicht dargestellten Gleichstromquelle verbunden werden kann, ist in Serie mit dem aus der Thermosäule oder dem Thermoelement 4 und der Wicklung 5 gebildeten Stromkreis geschaltet, so dass beim Schliessen des Schalters 10 ein relativ starker Gleichstrom durch die Wicklung 5 des Magneten 6 fliesst und denselben genügend erregt, damit dieser den Ventilteller 7 aus seiner Schliessstellung anzuziehen vermag.
Beim Schliessen des Schalters 10 wird also das Sicherungsventil 3 geöffnet und Gas zum Brenner 11 zugelassen. Zugleich wird das Thermoelement oder die Thermo- säule 4 durch die Heiz- und Zündspirale 9 geheizt, so dass bereits ein genügender Thermostrom geliefert wird, um den Ventilteller 7 am Magneten 6 festzuhalten, wenn der Brenner gezündet wird. Der Schalter kann nun geöffnet werden, und die Brennerflamme sorgt für die weitere genügende Erhitzung des Thermo- elementes oder der Thermosäule 4.
Erlöscht der Brenner, so erkaltet das Thermoelement 4, und der Ventilteller 7 wird durch die Schliessfeder 8 vom Magneten 6 getrennt und gegen den Ventilsitz gepresst, um die weitere Gaszufuhr zum Brenner _zu unterbinden. Anstatt den Stromkreis der Heiz- und Zündspirale 9 direkt an den Thermostromkreis anzuschliessen, könnte auf dem Magneten 6 eine separate, mit der Spirale 9 in Serie oder parallel zu derselben geschaltete Spule vorgesehen sein, welcher eine zum Öffnen des Sicherungsventils genügende elektrische Leistung zugeführt werden könnte.
Um auch ein betriebsmässiges Abstellen des Brenners durch elektrische Steuerung zu erzielen, könnte bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung ein weiterer, punktiert angedeuteter Schalter 12 vorgesehen sein, mittels welchem der Thermostromkreis kurzgeschlos-
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sen und damit der Ventilteller 7 zum Abfallen gebracht werden kann. Zur normalen Bedienung des Brenners würde es in diesem Falle genügen, zum Einschalten den Schalter 10 und zum Ausschalten den Schalter 12 zu betätigen.
Der Schalter 10 könnte auch gemäss Fig.3 als Umschalter mit neutraler Mittelstellung ausgebildet sein, welcher normalerweise geöffnet wäre und in einer Arbeitsstellung zum Anschliessen der Gleichstromquelle an die Teile 5 und 9, und in der andern Arbeitsstellung zum Kurzschliessen des Thermostrom- kreises benützt werden könnte. Die Schalterstellungen könnten dabei sinngemäss etwa mit Ein , Sicherung und Aus bezeichnet werden. Diese vollelektrische Steuerung hätte auch den Vorteil, dass das Siche- rungs- und Absperrventil 3 in einem vollständig geschlossenen, dichten Gehäuse untergebracht werden könnte.
Natürlich könnte auch bei der Schaltung gemäss Fig.2 oder der oben beschriebenen Ausführungsvariante hierzu nach Fig. 3 oder bei der Variante, bei welcher eine separate Einschaltwicklung auf dem Magneten 6 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, bei welchen die thermoelektrische Brennersicherung bei der Betriebsaufnahme des Brenners mit elektrischer Fremdenergie gespiesen 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 aufrechtzuerhalten. Dabei könnte anstelle einer Heizspirale eine andere geeignete Zündvorrichtung, z. B. ein Funkenzünder, vorgesehen sein, welcher weniger Energie benötigt.
Das erfindungsgemässe Zünd- und Sicherungsverfahren ermöglicht eine vollautomatische Brennersteue- rung und gestattet insbesondere ohne Zündflammen und ohne für dieselben erforderliche Zuleitungen und Überwachungsorgane auszukommen. Die für die Steuerung der Zünd- und Sicherungsvorrichtung benötigte elektrische Energie ist gering, und man kann daher mit Batteriebetrieb auskommen. Es ist daher kein Anschluss an das Lichtnetz erforderlich und die für Schwachstrom bemessenen Installationen verursachen keine wesentlichen Kosten.
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Method and device for lighting and securing a burner The present invention relates to a method for lighting and securing a burner, whereby when the burner starts to operate, an ignition device is activated and at the same time a burner safety device is acted on in such a way that the fuel can be introduced.
Such methods are known in principle in which a rod is heated by means of the ignition device, the thermal expansion of which influences the burner fuse in such a way that the introduction of the fuel is effected or enabled. The incoming fuel is then ignited by the ignition device, and the burner flame now ensures the further heating of the rod or thermal sensor, which monitors the safety device. The heating of the rod or its thermal expansion is so slow, especially if the ignition device is not to provide too high a heat output, that a considerable amount of time elapses from the moment the ignition device is switched on until the burner is actually put into operation. B. is very undesirable for burners of stoves.
The mechanically operating burner safety device offers very little freedom in the mutual arrangement of the burner and the safety devices.
These disadvantages can be avoided in the method according to the invention for lighting and securing a burner by providing a thermoelectric burner fuse and applying an electric current to its magnet system to start operation, as long as the ignition device is in function, and thus the introduction of the fuel only when the ignition device is active enables.
It is therefore possible, instead of the mentioned rod, which has a large heat capacity, to provide a thermocouple monitoring the burner fuse, which responds very quickly or the burner fuse monitored by a thermocouple can be supplied with external electrical energy when the burner is started up at the same time as the ignition device so that it responds immediately regardless of the thermal inertia of the thermocouple. You are absolutely free in the mutual arrangement of the burner and the safety devices.
In the following, two exemplary embodiments of the device according to the invention for lighting and securing a burner and a detailed variant are explained with reference to the drawing.
Fig. 1 is a schematic illustration of the first embodiment, and Fig. 2 is a corresponding illustration of the second embodiment.
Fig. 3 shows the detailed variant.
In Fig. 1, a z. B. gas burner 1 which can be used as a stove burner and which can be fed via a gas line 2 and a safety valve 3. The safety valve 3, which can also serve as a shut-off and regulating element, is monitored by a thermocouple 4 arranged in the area of the burner flame in such a way that a gas supply to the burner is only possible when the thermocouple is heated and consequently in the winding 5 of the Magnet 6 of the safety device a thermal current of such strength flows,
that the magnet 6 is able to hold a valve disk 7 against the action of a closing spring 8. Thermoelectrically monitored safety valves 3, which can also serve as shut-off and regulating elements, are z. B. in the Swiss Patents Nos. 344388 and 338804 of the applicant described in detail. In the area of the gases flowing out of the burner 1 and at the same time in the area of the
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Thermocouple 4 is a heating coil 9 serving as an ignition device, which can be connected to a power source (not shown) by closing a switch 10 and thus brought to a temperature sufficient to ignite the gases flowing out of the burner.
The ignition and safety device shown in Fig. 1 works as follows: In the operating state shown, the thermocouple 4 is heated by the burner flame and provides a thermal current, by which the magnet 6 of the safety valve 3 is sufficiently excited to the valve plate 7 against the effect of Hold compression spring 8. If the burner flame goes out for any reason, the thermocouple cools down and the thermal current drops until the closing spring 8 is able to detach the valve disk 7 from the magnet 6, press it against the upper edge of the gas supply line 2 and thus cut off the gas supply to the burner.
To put the burner back into operation, the switch 10 is first closed, so that the heating coil 9 is heated. The same also heats the thermocouple 4, so that it supplies a sufficient thermal current in a short time to allow the safety valve to open. This opening takes place in such a way that the magnet 6 is brought into contact with the valve disk and the valve disk, which is now adhering, is raised again into the position shown in FIG. 1. Gas can flow to the burner 1 again and is ignited by the heating coil 9 when it emerges from the burner. The heating of the thermocouple is now taken over by the burner flame, and the heating coil must be switched off in order for the burner safety device to take effect.
To switch off the burner during operation, the magnet 6 with the valve disk 7 adhering to it is pressed down against the valve seat.
In the embodiment shown in FIG. 1, it is necessary to first close the switch 10, then to open the safety and regulating valve 3 and finally to open the switch 10 again to start up the burner. It would be desirable to simplify these manipulations, particularly in the case of burners that do not require operating regulation, but work with constant power. This is possible if, instead of a simple thermocouple, a thermopile is used that supplies enough electrical energy to open at least one auxiliary valve. By opening the auxiliary valve, the gas pressure can be used to open a main valve which releases the main gas flow to the burner.
The arrangement would also have to be made such that the main valve is also closed when the auxiliary valve is closed. If, with such an arrangement, the thermopile is heated by the heating and ignition coil 9, it supplies a thermal current through which the auxiliary valve is opened directly and consequently also the main valve is opened indirectly and the fuel is supplied to the burner. If the burner "e" ignites, the circuit to the heating coil 9 can be interrupted, and the further heating of the thermopile is taken over by the burner flame.
If the burner goes out, the thermopile cools down, the auxiliary valve closes and also causes the main valve to close, which interrupts the gas supply to the burner. For operational shutdown of the burner, arbitrarily actuatable means for closing the auxiliary valve can be provided. A further embodiment of an ignition and safety device, which allows the burner to be put into operation only by closing an electrical circuit, is shown in FIG. 2, in which corresponding parts are identified in the same way as in FIG. 1. Instead of the cooking burner 1 is a jet burner 11 is provided, which z.
B. can be used as a grill burner in a gas stove. Such jet burners are usually not regulated and therefore only a shut-off valve, but not a regulating valve, is required. The heating coil 9, which can be connected to a direct current source (not shown) via the switch 10, is connected in series with the circuit formed by the thermopile or the thermocouple 4 and the winding 5, so that when the switch 10 is closed a relatively strong Direct current flows through the winding 5 of the magnet 6 and excites the same enough so that it can attract the valve disk 7 from its closed position.
When the switch 10 is closed, the safety valve 3 is opened and gas is admitted to the burner 11. At the same time, the thermocouple or the thermopile 4 is heated by the heating and ignition coil 9, so that a sufficient thermal current is supplied to hold the valve disk 7 on the magnet 6 when the burner is ignited. The switch can now be opened and the burner flame ensures that the thermocouple or thermopile 4 is heated sufficiently.
If the burner goes out, the thermocouple 4 cools down, and the valve plate 7 is separated from the magnet 6 by the closing spring 8 and pressed against the valve seat in order to prevent further gas supply to the burner. Instead of connecting the circuit of the heating and ignition spiral 9 directly to the thermal circuit, a separate coil connected in series or in parallel with the spiral 9 could be provided on the magnet 6, which could be supplied with sufficient electrical power to open the safety valve .
In order to also achieve an operational shutdown of the burner by electrical control, another switch 12, indicated by dotted lines, could be provided in the circuit shown in FIG. 2, by means of which the thermal circuit is short-circuited.
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sen and thus the valve disk 7 can be made to fall off. For normal operation of the burner it would be sufficient in this case to actuate switch 10 to switch on and switch 12 to switch off.
The switch 10 could also be designed as a changeover switch with a neutral central position, which would normally be open and in one working position to connect the direct current source to parts 5 and 9 and in the other working position to short-circuit the thermal circuit . The switch positions could be designated as on, fuse and off. This fully electric control would also have the advantage that the safety and shut-off valve 3 could be accommodated in a completely closed, sealed housing.
Of course, with the circuit according to FIG. 2 or the embodiment variant described above according to FIG. 3 or with the variant in which a separate switch-on winding is provided on the magnet 6, only an auxiliary valve could be electrically controlled with a very small control movement, while a Main valve would be pneumatically controlled by means of the auxiliary valve.
In the embodiments of the device according to the invention in which the thermoelectric burner fuse is fed with external electrical energy when the burner starts operating, it would not be absolutely necessary to arrange the thermocouple in the heating area of the ignition device, but the burner fuse would have to be kept connected to the power source for so long until the thermocouple has been heated sufficiently by the ignited burner flame to maintain the gas supply. Instead of a heating coil, another suitable ignition device, e.g. B. a spark igniter, which requires less energy.
The ignition and safety method according to the invention enables fully automatic burner control and, in particular, makes it possible to manage without pilot flames and without the supply lines and monitoring devices required for them. The electrical energy required to control the ignition and safety device is low, and battery operation can therefore be used. There is therefore no need to connect to the lighting network and the installations designed for low-voltage currents do not cause any significant costs.