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Einrichtung zum Zünden und Überwachen von Gasbrennern Es sind Einrichtungen zum Zünden und überwachen von Gasbrennern, insbesondere von grossen Industriebrennern, bekanntgeworden, bei denen mit Hilfe eines zugeordneten Nebenbrenners sowie mittels Elektroden die Brennerflamme elektrisch gezündet und überwacht wird; bei welchen also die Zündung durch einen elektrischen Funken erfolgt und zur Überwachung eine durch die Flamme gebildete Ionisationsstrecke herangezogen wird.
Die bekannten Einrichtungen dieser Art enthalten einen neben dem Hauptbrenner angebrachten Nebenbrenner, einen sog. Pilotbrenner, der mit separat angeordneten Zünd- und Fühlerelektrod'en versehen ist, die meistens durch eigene Öffnungen in der Ummauerung in den Feuerungsraum geführt werden. Es besteht dabei der Nachteil, dass verhältnismässig grosse Längen der Elektroden erforderlich sind, die der Hitzewirkung des. Feuerungsraumes. ausgesetzt sind. Die Isolierung der Elektroden bietet Schwierigkeiten, da diese durch die Hitze des Feuerungsraumes und durch Russansatz leidet.
Diese Umstände bewirken Betriebsstörungen durch elektrische Nebenschlüsse der Elektroden oder durch deren übermässigen Abbrand. Durch die Notwendigkeit besonderer Öffnungen für die Einführung der Elektroden in den Feuerungsraum werden die Feuerungen kompliziert, und es gibt viele Fälle, wo, aus baulichen Gründen oder um zusätzliche Betriebsstörungen zu vermeiden, auf die sonst vorteilhafte elektrische überwachung oder Zündung verzichtet werden muss. Es sind zwar schon Einrichtungen bekannt, bei denen die Zündelektrode im Brennerrohr des Pilotbrenners untergebracht ist.
Durch diese Massnahme werden jedoch die erwähnten Nachteile nur teilweise beseitigt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zünden und Überwachen von Gasbrennern, mit dem Gasbrenner zugeordnetem Nebenbrenner und Elektroden zur elektrischen Zündung und über- wachung der Flamme, bei der die erwähnten Nachteile dadurch beseitigt sind, dass mindestens eine Zündelektrode und eine Flammenfühlerelektrode in einem gemeinsamen Brennerrohr des Nebenbrenners. elektrisch isoliert untergebracht und von einem durch das Brennerrohr fliessenden brennbaren Gemisch gekühlt sind.
In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes sowie eine Detailvariante schematisch dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 eine Ansicht in der in der Fig. 1 eingezeichneten Pfeilrichtung S, Fig. 3 eine Detailvariante, Fig. 4 einen Querschnitt nach der in der Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie A-A und Fig. 5 einen Teilschnitt gemäss der in der Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie B-B.
Nach Fig. 1 ist ein Brennerrohr 1 eines dem nicht gezeigten Gas-Hauptbrenner zugeordneten Nebenbrenners mit einem Flansch 2 versehen, mit dem mittels Schrauben 3 ein Gehäuse 4 verbunden ist. Im Gehäuse 4 ist eine Mischkammer 5 und ein Hohlraum 6 vorgesehen, der mit einem, mittels Schrauben 7 befestigten Deckel 8 abgeschlossen ist. In der Nähe der Mündung des Brennerrohres 1 ist eine mit Lö- chern 9 versehene Querplatte 10 mit Bohrungen befestigt, in denen verjüngte Enden 11 von Elektrodenrohren 12 abgestützt sind.
Die Elektrodenrohre 12 sind am anderen Ende mit einer Verbindungsplatte 13 versehen, die im Gehäuse 4 befestigt ist. In den Elektrodenrohren 12 sind in Isolierrohren 14, 15 und 16 stabförmige Elektroden 17, 18 geführt. Die Iso-
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Tierrohre 15 haben einen kleineren Durchmesser als die Isolierrohre 16 und sind in abgesetzten Bohrungen 19 dieser Isolierrohre 16 gelagert. Die Iso- lierrohre 15, 16 sind abwechselnd, je nach der Länge des Brennerrohres, in derartiger Anzahl vorgesehen, dass sie die ganze, in den Elektrodenrohren 12 befindlichen Länge der Elektroden 17, 18 bedecken.
Die im Gehäuse 4 liegenden Enden der Elektroden 17, 18 sind mit denjenigen Isolierrohren 16 grösseren Durchmesser verbunden, die durch Bohrungen 20 im Gehäuse 4 in dessen Hohlraum 6 hineinragen. In diesen Isolierrohren sind Muffen 21 eingekittet, die an beiden Enden Längsbohrungen 22 enthalten, in denen einerseits mittels Schrauben 23 die Elektroden 17, 18 gehalten, anderseits durch Federn 24 abgefederte Kontaktteile 25 axial beweglich untergebracht sind. Die Elektrodenrohre 12 sind vorteilhafterweise in ihrem in der Mischkammer 5 befindlichen Teil mit Öffnungen 26 versehen, die das Rohrinnere mit der Mischkammer verbinden.
Im Deckel 8 ist ein Isolierteil 27 angebracht, der Stromzuleitungsbuchsen 28 enthält, die mittels Schrauben 29 (Fig.5) mit Zuleitungskabeln 30 in Verbindung stehen. Die abgefederten Kontaktteile 25 in den Muffen 21 stützen sich gegen die Stromzulei- tungsbuchsen 28 und schaffen dadurch eine elektrische Verbindung von den Zuleitungskabeln 30 zu den Elektroden 17, 18.
Die Mischkammer 5 des Gehäuses 4 ist mit Zuleitungen 31 für Gas und Luft und mit Regulierschrauben 32 versehen. Zum gasdichten Abschliessen der Mischkammer 5 dient ein Dichtungsring 33 und eine zwischen das Gehäuse 4 und eine mit nicht gezeichneten Schrauben befestigte Platte 34 eingeklemmte, die Isolierrohre 16 umfassende Dichtung 35.
Die Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführung eines Details. Im Brennerrohr 1 ist hinter der Querplatte 10 noch eine Zusatzplatte 36 angebracht, die den Löchern 9 der Querplatte 10 entsprechende Bohrun- gen 37 mit einem auf der von der Mündung des Brennerrohres abgewandten Seite befindlichen, ab- gesetzten Teil kleineren Durchmessers enthält.
Wird der Mischkammer 5 durch die Zuleitungen 31 Gas und Luft in geeignetem Verhältnis zuge- führt, so strömt das in dieser entstehende Gemisch durch das Brennerrohr 1 an den Elektrodenrohren 12 vorbei und durch die Löcher 9 der Querplatte 10 aus diesem heraus. Wird an die Elektrode 17 Hochspannung gelegt, so entstehen zwischen ihrem freien Ende und der Querplatte 10 Funken, die das heranströmende Gemisch entzünden. Die Elektrode 18, deren Länge so gewählt ist, dass sie in die sich bildende Flamme hineinragt, ist über eine an sich bekannte Flammen-Kontrolleinrichtung an eine niedrigere Spannung angeschlossen.
Bei Druckschwankungen in der Gas- oder Luftzuleitung verhindert die Querplatte 10 ein Überschlagen der Flamme in das Brennerrohr. Bei langsam brennenden Gasen, die grössere Querschnitte der Löcher 9 erfordern, hat sich die Ausführung nach Fig. 3 als vorteilhaft erwiesen. Dabei könnte grundsätzlich die Querplatte 10 mit der Zusatzplatte 36 aus einem Stück gefertigt sein, denn nur die Form der Löcher 9 bzw. 37 ist entscheidend. Die Verwendung von zwei Querplatten ist jedoch wirtschaftlicher, da nur die Querplatte 10 aus wärmebeständigem Material zu sein braucht.
Dadurch, dass die Zündelektrode 17 und die Flammenfühlerelektrode 18 in das Brennerrohr 1 verlegt werden, wird eine besonders zuverlässige Funktion der Einrichtung erreicht, da die Elektroden und deren Isolierung durch das vorbeiströmende Gemisch von den Rohren 12 aus gekühlt werden und praktisch nur das in die Flamme getauchte Ende der Flammenfühlerelektrode 18 der Hitzewirkung ausgesetzt ist. Durch Verrussung entstehende Nebenschlüsse werden vermieden. Gleichzeitig wird ein kompakter Aufbau der Einrichtung erzielt, da nur ein Rohr statt zwei oder drei Rohre in die Feuerung hineingeführt werden muss.
Das Brennerrohr 1 mit den darin untergebrachten Elektroden kann den verschiedensten Feuerungsräumen angepasst werden, was bei ausserhalb des Brennerrohres liegenden, der Hitzewirkung des Feuerungsraumes ausgesetzten Elektroden kaum durchführbar ist. Die erfindungsgemässe Einrichtung kann auch direkt im Zentrum grosser Wirbelbrenner angebracht werden, wodurch eine besonders geschützte Lage für die Einrichtung erzielt wird.
Der Aufbau der beschriebenen Einrichtung wird durch eine elektrische Isolierung der Elektroden ermöglicht, die im Falle der Zündelektrode eine hohe Spannungsfestigkeit gegen Durchschlag, im Falle der Flammenfühlerelektrode einen hohen Widerstand durch lange Kriechwege gewährleistet. Rohre aus Isoliermaterial grösserer Längen sind zu diesem Zweck nicht verwendbar, da in diesen leicht Risse auftreten, wodurch sie wirkungslos werden.
Durch die erläuterte Ausbildung der Isolierrohre wird auch dieses Problem gelöst, da schädliche Spannungen in den Isolierrohren vermieden werden. Grundsätzlich genügt es dabei, Isolierrohre grösseren und kleineren Durchmessers ineinanderzuschieben, wobei die Stossstellen der letzteren mindestens angenähert in die Mitte der ersteren zu liegen kommen. Die gezeichnete Ausführung der Isolierrohre und deren Anordnung in Elek- trodenrohren bietet jedoch weitere Vorteile in bezug auf einfache Konstruktion, leichte Montage und grö- ssere Betriebssicherheit.
Durch die Stromzuleitung zu den Elektroden über die abgefederten Kontaktteile 25 werden mechanische Spannungen von den Isolierrohren 15, 16 ferngehalten und die Verwendung von sprödem, aber hoch- wertigem Isoliermaterial ermöglicht.
Durch die öffnungen 26 strömt aus der Mischkammer 5 ein Teil des Gemisches in die Elektrodenrohre 12, schafft dort Überdruck und verhindert ein Verunreinigen der Isolierrohre 15, 16 vom Feue- rungsraum aus.
Die erläuterte erfindungsgemässe Einrichtung wäre ohne zuverlässigen Schutz, der durch die Querplatte
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10 bzw. die Zusatzplatte 36 gewährleistet ist, gegen ein Überschlagen der Flamme in das Innere des Bren- nerrohres unbrauchbar. Ein solches Überschlagen, von Beschädigungen des Brenners abgesehen, würde einen Unterbruch der Gaszufuhr durch die Flammen- Kontrolleinrichtung infolge Ausbleibens der Ionisie- rung im Bereich der Fühlerelektrode und dadurch Betriebsstörungen verursachen.
Das Auswechseln einer Elektrode geschieht bei der beschriebenen Einrichtung einfach in der Weise, dass bei entferntem Deckel 8 und aus der Feuerung herausgenommenem Brennerrohr die betreffende Schraube 23 gelöst und die Elektrode herausgezogen wird. Eine neue Elektrode kann in die Isolierrohre und die Muffe hineingeschoben und mit der Schraube 23 fixiert werden.
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Device for igniting and monitoring gas burners Devices for igniting and monitoring gas burners, especially large industrial burners, have become known in which the burner flame is electrically ignited and monitored with the aid of an associated auxiliary burner and electrodes; So in which the ignition takes place by an electrical spark and an ionization path formed by the flame is used for monitoring.
The known devices of this type contain a secondary burner attached to the main burner, a so-called pilot burner, which is provided with separately arranged ignition and sensor electrodes, which are usually led through their own openings in the wall into the furnace. The disadvantage here is that relatively large lengths of the electrodes are required to reduce the heat effect of the furnace. are exposed. The insulation of the electrodes presents difficulties, as this suffers from the heat of the furnace and from the build-up of soot.
These circumstances cause malfunctions due to electrical shunts of the electrodes or due to their excessive consumption. The need for special openings for the introduction of the electrodes into the furnace makes the furnace more complicated, and there are many cases where, for structural reasons or to avoid additional operational disruptions, the otherwise advantageous electrical monitoring or ignition has to be dispensed with. Devices are already known in which the ignition electrode is housed in the burner tube of the pilot burner.
However, this measure only partially eliminates the disadvantages mentioned.
The present invention relates to a device for igniting and monitoring gas burners, with the auxiliary burner assigned to the gas burner and electrodes for electrical ignition and monitoring of the flame, in which the disadvantages mentioned are eliminated by having at least one ignition electrode and one flame sensor electrode in a common burner tube of the afterburner. housed electrically insulated and cooled by a combustible mixture flowing through the burner tube.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention and a detailed variant are shown schematically in the drawing.
1 shows a longitudinal section through a device according to the present invention, FIG. 2 shows a view in the direction of the arrow S drawn in FIG. 1, FIG. 3 shows a detailed variant, FIG. 4 shows a cross section according to that in FIG. 1 section line AA and FIG. 5 shows a partial section according to section line BB shown in FIG.
According to FIG. 1, a burner tube 1 of a secondary burner assigned to the main gas burner (not shown) is provided with a flange 2 to which a housing 4 is connected by means of screws 3. In the housing 4, a mixing chamber 5 and a cavity 6 are provided, which is closed with a cover 8 fastened by means of screws 7. In the vicinity of the mouth of the burner tube 1, a transverse plate 10 provided with holes 9 is fastened with bores in which tapered ends 11 of electrode tubes 12 are supported.
The electrode tubes 12 are provided at the other end with a connecting plate 13 which is fastened in the housing 4. In the electrode tubes 12, rod-shaped electrodes 17, 18 are guided in insulating tubes 14, 15 and 16. The iso-
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Animal pipes 15 have a smaller diameter than the insulating pipes 16 and are mounted in offset bores 19 of these insulating pipes 16. The insulating tubes 15, 16 are provided alternately, depending on the length of the burner tube, in such a number that they cover the entire length of the electrodes 17, 18 located in the electrode tubes 12.
The ends of the electrodes 17, 18 lying in the housing 4 are connected to those insulating tubes 16 of larger diameter which protrude through bores 20 in the housing 4 into the cavity 6 thereof. In these insulating tubes, sleeves 21 are cemented, which contain longitudinal bores 22 at both ends, in which on the one hand the electrodes 17, 18 are held by means of screws 23 and on the other hand spring-loaded contact parts 25 are axially movably housed by springs 24. The electrode tubes 12 are advantageously provided in their part located in the mixing chamber 5 with openings 26 which connect the interior of the tube to the mixing chamber.
In the cover 8 an insulating part 27 is attached, which contains power supply sockets 28 which are connected to supply cables 30 by means of screws 29 (FIG. 5). The spring-loaded contact parts 25 in the sleeves 21 are supported against the power supply sockets 28 and thereby create an electrical connection from the supply cables 30 to the electrodes 17, 18.
The mixing chamber 5 of the housing 4 is provided with feed lines 31 for gas and air and with regulating screws 32. A sealing ring 33 and a plate 34, which is clamped between the housing 4 and a plate 34 and encompasses the insulating tubes 16 and which is fastened with screws (not shown), serve to seal off the mixing chamber 5 in a gas-tight manner.
3 shows an alternative embodiment of a detail. In the burner tube 1, behind the transverse plate 10, there is also an additional plate 36 which contains bores 37 corresponding to the holes 9 in the transverse plate 10 with a smaller diameter offset part on the side facing away from the mouth of the burner tube.
If the mixing chamber 5 is supplied with gas and air in a suitable ratio through the supply lines 31, the mixture produced in this flows through the burner tube 1 past the electrode tubes 12 and out through the holes 9 of the transverse plate 10. If high voltage is applied to the electrode 17, sparks are created between its free end and the transverse plate 10, which ignite the mixture flowing towards it. The electrode 18, the length of which is selected so that it protrudes into the flame that is being formed, is connected to a lower voltage via a flame control device known per se.
In the event of pressure fluctuations in the gas or air supply line, the transverse plate 10 prevents the flame from flashing over into the burner tube. In the case of slowly burning gases which require larger cross sections of the holes 9, the embodiment according to FIG. 3 has proven to be advantageous. In principle, the transverse plate 10 could be manufactured in one piece with the additional plate 36, because only the shape of the holes 9 or 37 is decisive. The use of two transverse plates is more economical, however, since only the transverse plate 10 needs to be made of heat-resistant material.
The fact that the ignition electrode 17 and the flame sensor electrode 18 are laid in the burner tube 1 achieves a particularly reliable function of the device, since the electrodes and their insulation are cooled by the mixture flowing past from the tubes 12 and practically only that into the flame immersed end of the flame sensor electrode 18 is exposed to the effect of heat. Shunts caused by soot are avoided. At the same time, a compact construction of the device is achieved, since only one pipe instead of two or three pipes has to be led into the furnace.
The burner tube 1 with the electrodes housed in it can be adapted to the most varied of combustion chambers, which is hardly feasible with electrodes located outside the burner tube and exposed to the heat of the combustion chamber. The device according to the invention can also be attached directly in the center of large vortex burners, whereby a particularly protected position for the device is achieved.
The construction of the device described is made possible by electrical insulation of the electrodes, which in the case of the ignition electrode ensures a high dielectric strength against breakdown, in the case of the flame sensor electrode a high resistance through long creepage distances. Pipes made of insulating material of greater lengths cannot be used for this purpose, as cracks easily occur in these, making them ineffective.
The above-mentioned design of the insulating tubes also solves this problem, since damaging stresses in the insulating tubes are avoided. Basically, it is sufficient to push insulating pipes of larger and smaller diameters into one another, with the joints of the latter coming to lie at least approximately in the middle of the former. The drawn design of the insulating tubes and their arrangement in electrode tubes, however, offer further advantages with regard to simple construction, easy assembly and greater operational reliability.
The power supply to the electrodes via the spring-loaded contact parts 25 keeps mechanical stresses away from the insulating tubes 15, 16 and enables the use of brittle, but high-quality insulating material.
Part of the mixture flows through the openings 26 from the mixing chamber 5 into the electrode tubes 12, creates overpressure there and prevents contamination of the insulating tubes 15, 16 from the combustion chamber.
The explained device according to the invention would be without reliable protection provided by the transverse plate
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10 or the additional plate 36 is guaranteed, unusable against a flashover of the flame into the interior of the burner tube. Such a flashover, apart from damage to the burner, would cause an interruption of the gas supply through the flame control device as a result of the absence of ionization in the area of the sensor electrode and thereby cause malfunctions.
In the device described, an electrode is exchanged simply in such a way that, with the cover 8 removed and the burner tube removed from the furnace, the relevant screw 23 is loosened and the electrode is pulled out. A new electrode can be pushed into the insulating tube and the sleeve and fixed with the screw 23.