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Zünder Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zünder, z. B. für kesselartige oder mit Einspritzung versehene Brenner, der aber auch für viele andere Zwecke, wie z. B. als Steuer- und Kontrollelement oder als Glühkerze für Dieselmotoren, verwendbar ist.
Der erfindungsgemässe Zünder ist gekennzeichnet durch eine Scheide aus dichtem wärmebeständigem Material, in welcher ein Widerstandsdraht angeordnet ist, der an Leitungen angeschlossen ist, die sich durch das Ende der Scheide erstrecken, das mit einem dieses Ende und diese Leitungen umschliessenden dichten Verschluss versehen ist.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt, Fig.2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 im grösseren Massstab eine Ansicht nach 3-3 in Fig. 2, Fig.4 im grösseren Massstab einen Schnitt der Spitze der Scheide, Fig. 5 einen Teil des Tragkörpers, Fig.6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 4, Fig.7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 4, Fig. 8 in grösserem Massstab einen Schnitt durch den Verschluss der Scheide, Fig. 9 einen Schnitt ähnlich Fig. 8 einer zweiten Ausführung,
Fig. 10 einen Schnitt ähnlich Fig. 4 dieser zweiten Ausführung, Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 9, Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie l2-12 in Fig. 1 und Fig. 13 einen Schnitt durch die Spitze der Scheide eines dritten Ausführungsbeispiels.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist ein Zünder für Brenner vom Kesseltyp. 10 bezeichnet eine Scheide, an deren Ende ein rohrförmiger Verschluss 12 aus Glas befestigt ist. Die Scheide 10 besteht aus Aluminiumoxyden, also aus einem hochwiderstandsfähigen keramischen Material, das ohne Schaden hohen Temperaturen und Drucken ausgesetzt werden kann. Der Verschluss 12 ist an der Scheide 10 angeschweisst, und sein Material wird derart gewählt, dass er ein Ausdehnungskoeffizient hat, der gleich dem Ausdehnungskoeffizient der Scheide 10 und der Leitungen 14, 16 aus 42%igem Nickelstahl ist. Das Glas ist erhitzt und an die Leitungen angeschmiegt, um einen hermetischen Verschluss zu gewährleisten.
Vor dieser Operation sind die Leitungen 14, 16, um den Verschluss zu verbessern, mit Glas 18 überzogen worden.
Diese Leitungen 20, 22 sind durch einen Isolator 24 aus Aluminiumoxyden geführt, der entsprechende Bohrungen aufweist. Man könnte auch die Leitungen 14, 16 bereits aus Molybdän herstellen, ohne den Verschluss weniger hermetisch zu haben. Am Ende des Isolators endet die Leitung 20 mit einem scharfen Bogen, an welchem das Ende eines Wolframwider- standsdrahtes 26 befestigt bzw. umwickelt ist. Die andere Leitung 22 erstreckt sich durch die Bohrung 28 eines Körpers 30. Sie ist innerhalb dieser Bohrung 28 zweimal bei 32 und 34 umgebogen (Fig. 4) und sitzt somit fest in dieser Bohrung 28.
An dem ausserhalb des Körpers 30 hinausragenden Ende der Leitung 22 ist das andere Ende des Drahtes 26 befestigt. Die Leitung 22 ist wie das Ende der Leitung 20 um-
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gebogen. Der Körper 30 weist eine schraubenlinienförmige Aussennute auf, in welcher der Draht 26 geführt ist. Wenn die Leitungen 20, 22 an eine Spannungsquelle angeschlossen werden, erwärmt sich dieser Draht 26. Das Material der verschiedenen Trägerelemente muss daher bei hohen Temperaturen gute elektrische Isolierfähigkeiten haben, ansonst der Draht 26 kurzgeschlossen werden könnte. Verschiedene Materialien, die bei normalen Temperaturen isolierend sind, verlieren diese Eigenschaft bei höheren Temperaturen. Ferner muss das hier angewendete Material wärmebeständig sein.
Das Innere der Scheide 10 ist mit einem in bezug auf die Scheide 10, die Leitungen 14, 16, 20, 22 und den Körper 30 inerten Gas, z. B. Wasserstoff, gefüllt. Dieses Gas ist sehr vorteilhaft, weil es mit dem während des Verschliessens des Glasverschlusses frei gewordenen Sauerstoff reagiert, so dass dieser Sauerstoff den Draht 26 nicht angreifen kann. Ferner ist Wasserstoff ein guter Wärmeleiter und ist inert in bezug auf den Draht 26, die Scheide 10 und die Leitungen. Man könnte wirkliche inerte Gase verwenden; sie sind aber schlechte Wärmeleiter im Vergleich zu Wasserstoff.
Der Körper 30 ist in einer Nickelhülse 38 eingesetzt, die dicht in der Scheide 10 angeordnet ist. Diese Hülse 38' dient als Wärmeverteiler und verhindert, dass die örtliche Temperatur stark variiert; sie dient ebenfalls, um Schmutzteile zu sammeln. Bei Verbesserung der Elimination der Schmutzteile, das heisst bei Erhöhung der Reinheit des Gases, könnte diese Hülse sogar weggelassen werden.
Das Spiel zwischen dem Draht 26 und seiner Nut, zwischen dem Körper 30 und der Hülse 38 und zwischen dieser und der Scheide 10 ist von Wichtigkeit und muss so klein wie möglich gewählt werden, um den Stromverbrauch klein zu halten. Nimmt dieses Spiel zu, so nimmt der Stromverbrauch auch zu, und der Draht ist rasch abgenützt.
Der Endteil des Zünders ist einer Arbeitstemperatur von etwa 900 C ausgesetzt. Das ist ohne Schaden für den Glasverschluss 12 möglich, weil die Scheide 10 lang genug ist, womit diese Temperatur sich nicht auf ihre ganze Länge erstrecken kann. Der Zünder ist in Fig. 1 in einem kesselartigen Brenner montiert. Das Befestigungsrohr 44 ist an der Wand des Brenners 46 angeschweisst und macht mit dieser einen Winkel, wobei die Spitze der Scheide 10 nach unten gerichtet ist. Dieses Rohr 44 weist eine Einbuchtung 48 auf, die mit einer Nut 50 eines Schutzrohres 52 zusammenwirkt. Dadurch wird dieses Rohr 52 in der richtigen Lage gehalten, bei welcher das aus rostfreiem Stahl bestehende Gewebe 54 nach unten und die Öffnung 56 des Rohres 52 nach oben gerichtet sind.
Das Rohr 52 wird in das Rohr 44 so weit hineingeschoben, bis sein Bund 58 eine Zwischenlage 60 gegen den Bund 62 des Rohres 44 anpresst. Eine Platte 64 (Fig.3) wird dann mittels Schrauben 66 an dem Bund 62 befestigt. Ferner ist ein ringförmiger Abstandhalter 67 aus Asbest im Rohr 52 bei der Öffnung 50 angeordnet. Ein weiterer Abstandhalter 68 ist im Rohr 52 am Ende der Nut eingesetzt. Der Zünder wird durch diese Abstandhalter in das Rohr 52 eingeführt, bis seine Spitze leicht ausserhalb des Rohres 52 sichtbar wird. Die Drähte 70, 72 vom Zufuhrkabel 74 sind an den Leitungen 14, 16 (Fig. 8) mittels Klemmen 76 angeschlossen. Eine Scheibe 78 schliesst das Rohr 52, durch welches das Kabel 74 geführt ist.
Eine Platte 80 ist über das Rohr 52 an der Wand 82 des Ofens mittels Schrauben 84 befestigt (Fig. 1).
Im montierten Zustand muss der unterste Punkt des Rohres 52 sich über dem höchsten möglichen Brennstoffspiegel im Brenner befinden. Dadurch ist ein Benetzen des Zünders bei einem allfälligen Ersäufen des Brenners nicht mehr möglich. Der Boden des Brenners ist normalerweise trocken, und wenn der Brennstoff, z. B. Öl, in den Brenner fliesst, so wird er vom Gewebe 54, das als Docht dient, aufgenommen. Die Aussenwand des Zünders ist gewöhnlich über eine dem Körper 30 entsprechende Länge glühend, so dass das Rohr 52 und der Docht 54 heiss genug sind, um eine Verdampfung des Öls zu verursachen. Die Öldämpfe steigen über den Docht und zünden sich am eigentlichen Zünder an, womit die Verbrennung eingeleitet wird.
Die Flammen, die dann entstehen, befinden sich im Brenner, heizen den Zünder nicht bzw. nur lediglich durch Strahlung. Die dadurch entstehende Erwärmung ist aber durch das Rohr 52 stark gedrosselt. Die Zunahme der Temperatur im Brenner verursacht aber eine Zunahme des elektrischen Widerstandes des Drahtes 26, das heisst eine Abnahme seiner Heizwirkung. Dadurch ist eine Überhitzung des Drahtes 26 verunmöglicht. Die Länge des Zünders einerseits, die Abstandhalter 67, 68 aus Asbest anderseits verhindern eine Überhitzung des Glasverschlusses 12.
Die Öffnung 56 des Rohres 52 dient der Bildung eines gewissen Zuges, durch welchen die Öldämpfe vom Gewebe 54 gegen die Spitze des Zünders geleitet werden. Der Abstand zwischen der Scheide 10 und dem Rohr 52 muss genau bemessen werden; er beträgt zweckmässig etwa 3,06 mm. Dieser Abstand darf nicht mehr als etwa 25% von der gegebenen Norm variieren, ansonst die Dämpfe einen nebelartigen Zustand annehmen und nicht mehr zündbar sind. Wird dieser Abstand doch um mehr als 25'3 oder 0,76 mm erhöht, so wäre ein so grosser Strom notwendig, dass der Zünder nicht mehr brauchbar wäre. Dieser Abstand muss also stets derart gewählt werden, dass ein Brenngemisch entstehen kann.
Der Docht 54 muss schnell wirksam und imstande sein, längere Zeit einer korrosiven Atmosphäre ausgesetzt zu werden. Verschiedene an sich bekannte Gewebe konnten mit Erfolg in der Praxis verwendet werden. Die ersten Resultate wurden jedoch mit dem sogenannten Twilled Dutch Weave , das ein Gewebe mit 30 Längsdrähten 53 und 250 Querdrähten 55 ist. Dieses Gewebe kann aus rostfreiem Stahl hergestellt werden und hat eine grosse Dochtwirkung.
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Die Drähte 53 verlaufen vertikal und die Drähte 55 horizontal (Fig.l, 12). Wenn das Ende des Gewebes 54 mit dem Öl in Berührung kommt, so steigt dieses sehr schnell längs des Dochtes. Diese Wirkung ist bei kesselartigen Brennern sehr wichtig.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 9 bis 11 dargestellt. In einer Scheide 11 ist ein Körper 90 vorgesehen (Fig. 10), der in einer Nickelhülse 88 liegt, wobei ein Draht 94 um den Körper 90 gewik- kelt ist. Das hintere Ende des Drahtes ist um das Ende der Molybdänleitung 96 gewickelt und mittels einer kleinen Hülse 98 befestigt. Das andere Ende des Drahtes 94 ist an der Leitung 100 mittels einer weiteren Hülse 102 befestigt. Die beiden Leitungen 96, 100 sind durch die Bohrung 104 des Körpers 90 geführt, um diesen Körper 90 in die richtige Lage zu bringen.
Eine zusätzliche Hülle 106 ist auf der Leitung 96 montiert, und ihr inneres Ende dient als Anschlag für den Körper 90, wodurch die Möglichkeiten einer Relativbewegung zwischen den Leitungen 96, 100 und dem Draht 94 reduziert werden. Eine Zwischenwand 108 aus keramischem Material weist Bohrungen für die Leitungen 96, 100 auf und dient ferner dazu, eine Gaszirkulation zu verhindern und als Isolator zwischen dem Glasverschluss 110 und der Spitze der Scheibe 11 zu dienen.
Die Leitungen 96, 100 sind mit Hüllen 112, 114 (Fig. 11) versehen, die durch eine weitere Zwischenwand 116 geführt sind. Die Leitungen 96, 100 trennen sich voneinander, um durch den Glasverschluss 110 geführt zu werden, wobei dieser Glasverschluss mit den Überzügen 118 der Leitungen 96, 100 in Kontakt steht. Die Leitungen 96, 100 sind dann mittels Klemmen 122 mit Zufuhrdrähten 120 verbunden. Diese Ausführung ist billiger als die in Fig. 1 bis 10 dargestellte Ausführung, wobei die Leitung noch kühler bleibt. Ferner wird dank Verminderung der Gaszirkulation durch die Zwischenwände 108, 116 eine Verminderung der Defekte wegen den Unreinig- keiten ebenfalls erzielt.
Nach der Ausführung gemäss Fig. 13 weist der Körper 130 eine Form auf, die ihm erlaubt, bis Ende der Scheide 212 zu gelangen, wobei die dazwischen eingelegte Nickelhülse 132 jetzt die Form einer Kalotte hat. Die Leitungen 134, 136 sind verhältnismässig dünn und biegsam. Die Leitung 134 ist durch ein Rohr 138 aus keramischem Material geführt, das als Isolator dient und in der Bohrung des Körpers 130 genau passt. Diese Leitung 134 ist am Ende des Körpers 130 an einem sehr dünnen Wolframwider- standsdraht 135 befestigt. Dieser Draht 135 ist schraubenlinienförmig gewunden und in der ebenfalls schraubenlinienförmigen Nut des Körpers 130 eingelegt, wobei sein anderes Ende mit der Leitung 136 verbunden ist.
Beide Leitungen 134, 136 sind dann durch den Glasverschluss in bereits beschrie- bener Weise geführt. Der Draht 135, der hier verwendet wird, hat einen Durchmesser von etwa 0,0432 mm, wogegen der Draht für die übrigen Ausführungen bis 2,54 mm haben kann. Der dargestellte Zünder kann auch bei Brennern verwendet werden, bei welchen der Brennstoff eingespritzt wird. Der Zünder wird dann in dem Brennstoffstrahl angeordnet, wird jedoch von diesem durch ein Drahtgewebe getrennt, welches durch den Zünder erhitzt wird, wodurch der Brennstoff verdampft wird und ein Brenngemisch bilden kann. Ferner kann dieser Zünder bei Gasbrennern verwendet werden.
Wenn der Zünder als Steuer- oder als Kontroll- element gebraucht wird, ist er mit einem sehr schwachen Strom gespiesen, der eine sehr kleine Erwärmung des Widerstandsdrahtes verursacht. Wenn die Temperatur in der Umgebung des Zünders variiert, entsteht eine Variation des Widerstandswertes des Drahtes und somit des Stromes, welcher dann als Steuer- oder Kontrollstrom dienen kann. Schliesslich kann dieser Zünder als Glühkerze bei Dieselmotoren dienen.
Die Scheide und ihr Körper sind vorzugsweise aus dem gleichen Material, z. B. Aluminiumoxyden, um einen Zustand analog zur Elektrolyse zu vermeiden. Dieses Material muss hohen Temperaturen widerstehen können und dabei nichtleitend werden. Keramische Materialien sind hierzu sehr geeignet. Aluminiumoxyde werden bei 1674-1772 C gebrannt, um eine Verglasung zu vermeiden. Das verwendete Material muss bei mindestens 1487 C gebrannt werden.
Es sei noch erwähnt, dass die Temperatur im Betrieb innerhalb der Scheide etwa 1095 C ist und dass ihre äussere Oberfläche eine Temperatur von etwa 850 C hat.