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Die
Erfindung betrifft einen ersten Gasbrenner umfassend einen Mischraum
zum Erzeugen eines Brennstoff-Luft-Gemischs und eine Zündvorrichtung.
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Außerdem
betrifft die Erfindung einen zweiten Gasbrenner umfassend einen
Brennraum und eine Zündvorrichtung.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen
eines Zustandes einer Flamme in einem Gasbrenner.
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Darüber
hinaus betrifft die Erfindung eine Flammenüberwachungsvorrichtung.
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Außerdem
betrifft die Erfindung einen dritten Gasbrenner.
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Die
DE 199 24 329 A1 beschreibt
ein Heizgerät mit einem Brennraum, an den ein damit kommunizierender
Glühkerzenstutzen angrenzt. In dem Glühkerzenstutzen
ist eine Glühkerze angeordnet, die zum Starten des Heizgeräts
einen Brennstoff verdampft und auf Zündtemperatur bringt.
Der Brennstoff wird mittels einer Brennstoffpumpe im Bereich des
Glühkerzenstutzens zugeführt und so indirekt in den
Brennraum eingeleitet. In die Glühkerze ist ein Stutzentemperatursensor
integriert.
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Für
einen Gasbrenner ist ein Glühkerzenstutzen, wie er für
das konventionelle Heizgerät beschrieben ist, aufwändig
in der Herstellung, weil das Brennergehäuse eine räumlich
komplizierte Form aufweist. Außerdem führt der
Glühkerzenstutzen aufgrund Verwirbelungen an den Stutzenkanten
zu Strömungsenergieverlusten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner bereitzustellen,
der mit geringerem Aufwand herstellbar ist.
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Außerdem
ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Überwachen
eines Zustandes einer Flamme in einem Gasbrenner bereitzustellen, das
sich mit einem kostengünstig herstellbaren Gasbrenner durchführen
lässt.
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Des
Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige,
zuverlässige Flammenüberwachungsvorrichtung bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche
gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen ersten
Gasbrenner dadurch auf, dass die Zündvorrichtung im Wesentlichen
auf einer Hauptachse des Mischraums angeordnet ist. Dadurch kann
die Zündvorrichtung keine Wärmeenergie ungenutzt
an einen Bereich außerhalb des Gasbrenners abstrahlen.
Außerdem wird eine Beeinflussung der Gasströmungen
im Mischraum minimiert.
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Die
Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen zweiten
Gasbrenner dadurch auf, dass die Zündvorrichtung im Wesentlichen
auf einer Hauptachse des Brennraums angeordnet ist. Dadurch kann
die Zündvorrichtung keine Wärmeenergie ungenutzt
an einen Bereich außerhalb des Gasbrenners abstrahlen.
Außerdem wird eine Beeinflussung der Gasströmungen
im Brennraum minimiert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen,
dass die Zündvorrichtung eine Glühkerze, insbesondere
eine handelsübliche Glühkerze für einen
Dieselmotor, umfasst. Dadurch wird die Bauteilezahl und somit der
Montage- und Justieraufwand verringert. Außerdem kann so auf
intensivst durchgetestete, kostengünstige Großserienteile
zurückgegriffen werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
ist vorgesehen, dass ein Glühstift der Glühkerze
im Wesentlichen von einem Mischraum zum Mischen des Brennstoff-Luft-Gemisches
umfasst ist. Der zugeführte Brennstoff bzw. die zugeführte
Luft bzw. das im Mischer erzeugte Brennstoff-Luft-Gemisch schirmt
den Glühstift der Glühkerze gegenüber
einem Brennraum des Gasbrenners kühlend ab, so dass eine
thermische Belastung des Glühstifts der Glühkerze
außerhalb des Zündvorgangs verringert wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
ist ein Dichtsitz zwischen Glühkerze und einem Brennergehäuse
des Gasbrenners konisch und/oder gasdicht ausgeführt. Hierdurch wird
gewährleistet, dass ein Wirkungsgrad des Gasbrenners nicht
durch ein Leck im Bereich der Glühkerze beeinträchtigt
wird. Die Verbrennungsbedingungen bleiben reproduzierbar.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
ist der Dichtsitz der Glühkerze im Wesentlichen an einem Übergang
zwischen einem Mischraum zum Mischen des Brennstoff-Luft-Gemischs
und einem Brennraum zur Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs
angeordnet. Hierdurch ist das durch die Verbrennung thermisch belastete
Volumen auf ein Minimum begrenzt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
umfasst das Brennergehäuse des Gasbrenners ein Innengewinde
zur Verschraubung einer Glühkerze. Hierdurch kann bei minimaler Bauteilezahl
eine handelsübliche Glühkerze zuverlässig
in dem Gasbrenner befestigt werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
ist mindestens ein elektrischer Anschluss der Glühkerze über
eine elektrisch leitende Glühkerzenverschraubung an einer
Spannungs- oder Stromquelle angeschlossen. Auch dies trägt
zur Minimierung des Bauteile- und Montageaufwands bei.
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Die
Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren
zum Überwachen eines Zustandes einer Flamme in einem Gasbrenner
dadurch auf, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: Überführen von
Wärmeenergie aus einer Flamme auf einen temperaturabhängigen
elektrischen Widerstand, Anlegen einer elektrischen Spannung oder
Einprägen eines elektrischen Stroms auf den temperaturabhängigen
elektrischen Widerstand und Erfassen eines Widerstandswerts des
temperaturabhängigen Widerstands.
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In
einer Ausführungsform des Verfahrens ist der temperaturabhängige
elektrische Widerstand ein Kaltleiter und/oder ein Teil eines Heizkreises
der Glühkerze, insbesondere ein Glühstift der
Glühkerze. Auch hierdurch können zumindest innerhalb
der Glühkerze weitere Bauteile vermieden werden und eine
Betriebsfähigkeitsüberwachung der Glühkerze erfolgen.
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In
einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird an den
temperaturabhängigen elektrischen Widerstand eine elektrische
Spannung angelegt bzw. in den temperaturabhängigen elektrischen Widerstand
ein elektrischer Strom eingeprägt, die bzw. der einen Wechselspannungsanteil,
insbesondere niederfrequenten Wechselspannungsanteil, aufweist.
Hierdurch kann in Zeiten niedriger Spannung bzw. niedrigen Stroms
ein thermischer Einfluss einer Flamme auf den temperaturabhängigen
elektrischen Widerstand erfasst werden, wobei derselbe temperaturabhängige
elektrische Widerstand in Zeiten hoher Spannung bzw. eines hohen
Stroms auch zum Beheizen der Glühkerze verwendet werden kann.
Also trägt auch diese Maßnahme zur Einsparung
von Bauteilen und Material bei.
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Das
Erfassen des Widerstandswerts des temperaturabhängigen
Widerstands kann insbesondere in denjenigen Zeiten erfolgen, in
denen die elektrische Spannung einen Spannungswert aufweist, der
kleiner ist als ein Mittelwert der elektrischen Spannung beziehungsweise
in denen der elektrische Strom eine Stromstärke aufweist,
die kleiner ist als ein Mittelwert des elektrischen Stroms. Durch
diese Zeitteilung zwischen Beheizen und Messen kann der Zustand
der Flamme mit höherer Zuverlässigkeit und/oder
Genauigkeit erfasst werden.
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In
einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
wird die Glühkerze nur dann mit ausreichender elektrischer
Leistung zum Zünden eines Brennstoff-Luftgemischs versorgt,
wenn der erfasste Widerstandswert anzeigt, dass keine Flamme vorhanden
ist. Hierdurch kann ein Verbrauch von elektrischer Energie verringert
und/oder eine Lebensdauer der Glühkerze verlängert
werden.
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Die
Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Flammenüberwachungsvorrichtung
dadurch auf, dass die Flammenüberwachungsvorrichtung dazu geeignet
und/oder vorgesehen ist, den Schritt des Anlegens der elektrischen
Spannung bzw. des Einprägens des elektrischen Stroms sowie
den Schritt des Erfassens des Widerstandswerts gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren zum Überwachen
eines Zustandes einer Flamme in einem Gasbrenner durchzuführen.
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Die
Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen dritten
Gasbrenner dadurch auf, dass der Gasbrenner zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen
eines Zustandes einer Flamme in dem Gasbrenner geeignet und/oder
vorgesehen ist.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand
besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es
zeigt:
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1 schematisch
in einem Längsquerschnitt den Aufbau eines Gasbrenners;
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2 ein
schematisches Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer
Schaltung zum Betrieb der Zündvorrichtung;
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3 ein
schematisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform
einer Schaltung zum Betrieb der Zündvorrichtung;
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4 ein schematisches Zeitdiagram über einen
möglichen zeitlichen Ablauf des Flammenüberwachungsverfahrens;
und
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5 ein
schematisches Flussdiagram eines Flammenüberwachungsverfahrens.
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Der
in 1 dargestellte Gasbrenner 10 umfasst
ein im Wesentlichen rohrförmiges Brennergehäuse 12 mit
einem Mischraum 14, der im Wesentlichen rohrförmig
ist, und einen zum Mischraum 14 stromabwärts angeordneten
Brennraum 16, der ebenfalls im Wesentlichen rohrförmig
ist. Der Übergang 66 zwischen Mischraum 14 und
Brennraum 16 kann mit oder ohne Flammensperre 18 zwischen Mischraum 14 und
Brennraum 16 ausgeführt sein. Eine Hauptachse 20 des
Mischraums 14 sowie eine Hauptachse 22 des Brennraums 16 sind
im Wesentlichen auf einer Hauptachse 24 des Brennergehäuses 12 angeordnet.
Eine erste Frontseite 25 des Brennergehäuses 12 weist
für eine Zuführung von Brennluft 26 und
Brenngas 28 im Bereich des Mischraums 14 auf der
ersten Fronseite 25 je einen exzentrisch zur Hauptachse 24 des
Brennergehäuses 12 angeordneten Anschlussstutzens 30 bzw. 32 auf.
Außerdem befindet sich in der Mitte 34 der ersten
Frontseite 25 des Brennergehäuses 12 eine
Kreisöffnung 38 mit einem ersten Durchmesser 40,
die brennergehäuse-innenseitig in eine im Wesentlichen
rohrförmige Glühkerzenaufnahme 42 übergeht.
Ein zur Kreisöffnung 38 hin angeordneter erster
Abschnitt 44 der Glühkerzenaufnahme 42 weist
ein Innengewinde 46 auf, das zum Einschrauben einer handelsüblichen Glühkerze 48 für
einen Dieselmotor geeignet ist. Die Glühkerze 48 wird
mittels deren Außengewinde 50 mit dem Innengewinde 46 (Glühkerzenverschraubung)
im Brennergehäuse 12 verbaut. Ein von der Kreisöffnung 38 abgewandter
zweiter Abschnitt 58 der Glühkerzenaufnahme 42 weist
einen Dichtsitz 54 und ein Durchsteckrohr 60 mit
einem zweiten Durchmesser 62 auf, wobei der zweite Durchmesser 62 kleiner
ist als der erste Durchmesser 40. Der konisch ausgeführte
Dichtsitz 54 dichtet den Brennraum 16 gasdicht
gegen die Umgebung 56 ab. Im eingebauten Zustand ragt eine
Wärmeabgabeoberfläche 64 der Glühkerze 48 zumindest
teilweise aus dem Durchsteckrohr 60 heraus und in den Brennraum 16 hinein,
wobei die Wärmeabgabeoberfläche 64 der Glühkerze 48 dazu
vorgesehen ist, zur Einleitung eines Zündvorgangs Wärmeenergie
Q an ein Fluid 72 abzugeben. Der Dichtsitz 54 und/oder
das Durchsteckrohr 60 befinden sich im Bereich des Übergangs 66 zwischen
dem Mischraum 14 und dem Brennraum 16. Der ersten
Frontseite 25 gegenüberliegend angeordnet ist
eine zweite Frontseite 68 des Brennergehäuses 12.
Die zweite Frontseite 68 weist ein Abgasrohr 70 auf,
das auf der Hauptachse 22 des Brennraums 16 axial
angeordnet ist.
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Im
Betrieb des Gasbrenners 10 vermischt sich das durch den
ersten Anschlussstutzen 32 in den Mischraum 14 eintretende
Brenngas 28 mit der durch den zweiten Anschlussstutzen 30 in
den Mischraum 14 eintretenden Brennluft 26. Infolgedessen
wird im Mischraum 14 ein Brennstoff-Luft-Gemisch 72 ausgebildet,
welches in den angrenzenden Brennraum 16 strömt.
Die Wärmeabgabeoberfläche 64 der Glühkerze 48 ist
so in dem Brennraum 16 angeordnet, dass eine Zündenergie
an das zündfähige Brennstoff-Luft-Gemisch 72 übertragen
wird, die zur Zündung des Brennstoff-Luft-Gemischs 72 erforderlich
ist. Während des Startvorgangs wird die Glühkerze 48 beheizt.
Aufgrund der – im Vergleich zu anderen Brennstoffen – deutlich
niedrigeren Zündtemperaturen von Flüssiggas reicht
eine von der Wärmeabgabeoberfläche 64 der
Glühkerze 48 ausgehende Wärmestrahlung
Q zur Initiierung einer Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches 72 aus.
Die über die Wärmeabgabeoberfläche 64 der
Glühkerze 48 abgegebene Wärmeenergie
Q kann der Glühkerze 48 mittels elektrischer Kontakte 74 und 76 in
Form einer Gleich- oder Effektivspannung U von beispielsweise 11
V von einer elektrischen Energiequelle 78 zur Verfügung
gestellt werden, die außerhalb des Gasbrenners 10 angeordnet
ist. Mittels einer elektrisch leitenden Glühkerzenverschraubung 46, 50 erfolgt
eine erste elektrische Kontaktierung 74 über einen
Gehäuseanschluss. Die zweite elektrische Kontaktierung 76 erfolgt
mittels einer Verschraubung an einem Gewindestift 80 der
Glühkerze 48.
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Der
als Kaltleiter ausgeführte Glühstift 82 der Glühkerze 48 kann
während des Startvorgangs mittels einer pulsweitenmodulierten
Spannung Uv mit einer Effektivspannung von
beispielsweise 11 V versorgt werden. Intermittierend kann ein elektrischer
Innenwiderstand der Glühkerze 48 ermittelt werden, welcher
als Signal für ein Vorhandensein einer Flamme 84 interpretiert
werden kann. Denn nach erfolgter Zündung, d. h. Ausbildung
einer stabilen Flamme 84 im Brennraum 16 erfolgt
eine Wärmeeinwirkung Q2 vom Brennraum 16 auf
die Wärmeabgabeoberflache 64 der Glühkerze 48.
Die dadurch bedingte Änderung des Innenwiderstands Rδ des Glühstifts 82 kann
als Signal für ein Vorhandensein (d. h. für den
Zustand) einer Flamme 84 gedeutet werden. Für
Glühkerzen 48 werden elektrische Kaltleiter benutzt,
um an deren Spitze Zündtemperaturen zu erreichen. Dadurch, dass
der elektrische Widerstand eines Kaltleiters – wie des
Glühstifts 82 – von einer Temperatur δ des Kaltleiters
abhängig ist, ist eine einfache Diagnose per Widerstandsmessung
möglich. So kann die Glühkerze 48 neben
dem Zünden der Flamme 84 auch zur Flammenerkennung
mittels Widerstandsmessung verwendet werden.
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Vorteile
der Verwendung einer Glühkerze 48 sind der geringe
Montageaufwand durch reduzierte Bauteileanzahl, sowie eine erhöhte
mechanische Festigkeit. Insbesondere sind keine keramischen Isolatoren
erforderlich, die mechanisch empfindlich sind. Die Glühkerze 48 braucht
nicht mit einer Hochspannung betrieben zu werden, so dass Bauteile
zur Erzeugung der Hochspannung entfallen und damit weitere genannte
Nachteile vermieden werden. Die Anordnung der Glühkerze 48 ist
so gewählt, dass Gasströmungen im Gasbrenner 10 von
der Glühkerze 48 kaum beeinflusst werden. Besonders
vorteilhaft ist die einfache und sichere Abdichtung der Glühkerze 48 mittels
des Einschraubgewindes 46, 50 sowie des Dichtkonus 54.
Die Glühkerze 48 dichtet sich beim Eindrehen in
das Innengewinde 46 und durch eine Metall-Metall-Berührung
zwischen dem Brennergehäuse 12 und dem Dichtkonus 54 selbst
ab. Dafür wird kein zusätzliches Material oder
zusätzliches Bauteil benötigt. Entsprechend einfach
gestalten sich Konstruktion und Montage. Jegliche Justage kann entfallen.
Im Servicefall ist eine Glühkerze 48 einfach und
schnell zu tauschen.
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Die
in 2 gezeigte Schaltung 210 umfasst einen
Beheizungsstromkreis 82, 98 für den Glühstift 82 der
Glühkerze 48 und einen Temperaturmesskreis 82, 85, 90, 94 zur
Erfassung einer Temperatur δ des Glühstifts 82.
Der Schalter 85 hat drei Schaltstellungen s1, s2, s3. Zur
Realisierung des Schalters 85 kann beispielsweise ein Relais,
ein motorbetriebener Drehschalter oder ein Halbleiterschalter verwendet werden.
Der Schalter 85 kann jede von folgenden drei Schaltstellungen
s1, s2, s3 einnehmen. Die erste Schaltstellung s1 ist eine Ruhestellung,
in der sowohl der Beheizungsstromkreis als auch der Temperaturmesskreis
geöffnet also stromlos sind. In der zweiten Schaltstellung
s2 verbindet der Schalter 85 den Kaltleiter 82 der
Glühkerze 48 mit einer Widerstandsmessvorrichtung 86.
Die Widerstandsmessvorrichtung 86 umfasst eine Strommessvorrichtung 88,
die einen Strommesswiderstand 90 und eine dazu parallel
geschaltete Spannungsmessvorrichtung 92 umfasst. Der Glühstift 82 ist
ein Kaltleiter. Deshalb ist dessen Widerstandswert Rδ von
der Temperatur δ des Kaltleiters 82 abhängig.
Bei bekannter Spannung Um der Spannungsquelle 94 zum
Messen der Temperatur δ stellt der Strom Im durch
die Reihenschaltung von Strommesswiderstand 90 und Glühstift 82 ein Maß für
eine Höhe der Temperatur δ des Glühstifts 82 dar.
Aufgrund des ohmschen Gesetzes gilt dies auch für die an
dem Strommesswiderstand 90 abfallende Messspannung Us, welche von der Spannungsmessvorrichtung 92 erfasst
wird. Die Spannungsmessvorrichtung 92 stellt einer Steuerung 96 ein
Signal 97 mit einer Information über die Höhe
der gemessenen Spannung Us bereit. Die Spannungsmessvorrichtung 92 ermittelt
anhand des gemessenen Spannungswerts Us (beispielsweise
durch Vergleich mit einem Spannungsschwellenwert Uth),
ob in dem Brennraum 16 eine Flamme 84 vorhanden
ist oder nicht. Wenn die Spannung Us oberhalb
des vorgegebenen Schwellenwerts Uth liegt,
ist die Stromstärke Im durch den
Temperaturmesskreis 82, 85, 90, 94 groß,
also der Widerstand Rδ des Kaltleiters 82 klein,
so dass daraus die Steuerung 96 die Entscheidung ableiten
kann, dass in dem Brennraum 16 keine Flamme 84 vorhanden
ist, die den Glühstift 82 erwartungsgemäß auf
Temperatur hält. Wenn die Spannung Us unterhalb
des vorgegebenen Schwellenwerts Uth liegt,
ist die Stromstärke Im durch den
Temperaturmesskreis klein, also der Widerstand Rδ des Kaltleiters 82 groß,
so dass daraus die Entscheidung abgeleitet wird, dass in dem Brennraum 16 eine Flamme 84 vorhanden
ist, die den Glühstift 82 erwartungsgemäß auf
Temperatur hält. Außerdem kann die Steuerung 96 mittels
Vergleich mit Spannungstoleranzbereichen für bestimmte
Betriebszustände auch eine Funktionsprüfung des
Glühstifts 82 durchführen. Wenn beispielsweise
der Spannungsmesswert Us generell zu hohe
Werte annimmt, kann die Steuerung 96 daraus schließen,
dass ein Kurzschluss vorliegt. Wenn beispielsweise der Spannungsmesswert
Us generell zu niedrige Werte annimmt, kann
die Steuerung 96 daraus schließen, dass eine Unterbrechung
vorliegt. In der dritten Schaltstellung s3, welche für
den Zündvorgang vorgesehen ist, verbindet der Schalter 85 eine
Betriebsspannungsquelle 98 mit dem Glühstift 82.
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3 zeigt
ein schematisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform 220 einer
Schaltung zum Betrieb der Zündvorrichtung. Hierbei wird
zum Messen keine Spannungsquelle 94 benötigt.
Statt des Strommesswiderstands 90 ist eine Messstromquelle 91 vorgesehen.
Da die Messstromquelle 91 in der zweiten Schalterstellung
s2 einen Strom Im durch den Glühstift 82 mit
einer vorbestimmten Stromstärke Im einprägt,
und der Widerstand Rδ des Kaltleiters 82 von
dessen Temperatur δ abhängig ist, ist die an dem Glühstift 82 und
somit auch an der Stromquelle 91 abfallende Spannung Us ein Maß für die Temperatur δ des
Glühstifts 82.
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Typischerweise
werden in den Schaltungen 210, 220 der 2 und 3 die
Spannungsquelle 94, der Strommesswiderstand 90 bzw.
die Stromquelle 91 so ausgelegt, dass für die
Temperaturmessung ein im Verhältnis zu dessen Nennstrom
kleiner (zusätzlicher) Strom Im durch
den Kaltleiter 82 fließt. Damit wird eine Verfälschung
des Temperaturmessergebnisses durch Aufheizen des Kaltleiters 82 infolge
des Messstroms Im vermieden.
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Die
Steuerung 96 kann auch dazu vorgesehen sein, den Schalter 85 selbsttätig
zu steuern. Dies wird nun anhand der in 4 als
Beispiel gezeigten Zeitverläufe von Betriebszuständen
S, Uv, δ, Iv und
F erläutert. Die 4a zeigt
einen möglichen zeitlichen Verlauf der Stellungen s1, s2,
s3 des Schalters 85. 4b zeigt
dazu einen zeitlichen Verlauf der an dem Glühstift 82 anliegenden
Spannung Uv. 4c zeigt
dazu einen möglichen zeitlichen Verlauf der Temperatur δ des
Glühstifts 82. 4d zeigt
einen zeitlichen Verlauf des Stroms Iv durch
den Glühstift 82. 4e zeigt
Aussagen über das Vorhandensein einer Flamme 84 in
dem Brennraum 16, die von der Steuerung 96 aus
den Messungen abgeleitet werden. Im Folgenden wird der zeitliche
Ablauf der Betriebszustände erläutert. Dabei sind
die Betriebsgrößen Uv, δ und
Im als auf ihren jeweiligen Maximal oder Nennwert
bezogene Größen über der Zeit t aufgetragen.
Ausgegangen wird von einem Ruhezustand, in welchem sich der Schalter 85 in
der Schalterstellung s1 für einen Zeitraum befunden hat,
der lang ist im Verhältnis zu einer thermischen Zeitkonstante
Tδ der Glühkerze 48.
Zu einem Zeitpunkt t0 wird der Schalter 85 in
die Schalterstellung s2 versetzt. Infolgedessen fließt
ein kleiner Messstrom Im durch den Glühstift 82, wobei
in diesem Beispiel davon ausgegangen wird, das der Messstrom Im so klein ist, dass er höchstens unwesentlich
zu einer Erhöhung des Widerstands Rδ des
Glühstifts 82 beiträgt. Da der Strom
Im – und infolgedessen auch die
Messspannung Us – einen Schwellenwert
Uth überschreitet, veranlasst die
Steuerung 96 mittels eines Schaltsignals 83 zum
Zeitpunkt t1 eine Umschaltung des Schalters 85 in
Schaltstellung s3. Infolgedessen fließt durch den Glühstift 82 ein
Betriebsstrom Ib, der deutlich stärker
als der Messstrom Im ist und zu einem Aufheizen
des Glühstifts 82 führt. Durch das Aufheizen
erhöht sich der elektrische Widerstand Rδ und
die Stärke des Betriebsstroms Ib nimmt
ab. Zu dem Zeitpunkt t2 veranlasst die Steuerung 96 eine
Umschaltung des Schalters 85 in die Ruhestellung s1. In
diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Steuerung 96 unterstellt,
dass der Glühstift 82 ausreichend aufgeheizt wurde
und eine Zündung des Brennstoffgemischs 72 erfolgt
ist. (Alternativ ist auch ein zeitlicher Ablauf möglich,
in dem dies sicherheitshalber mittels Übergang zur Schalterstellung
s2 sofort überprüft wird.) Aufgrund der Flamme 84 in
dem Brennraum 16 heizt sich der Glühstift 82 weiter
auf. Zum Zeitpunkt t3 veranlasst die Steuerung 76 eine
Umschaltung des Schalters 85 in Schaltstellung s2. Infolgedessen fließt
durch den Glühstift 82 ein Messstrom Im. Daraus, dass der Messstrom Im dieses
Mal kleiner als der Schwellenwert Ith ist,
kann die Steuerung 96 schließen, dass der Glühstift 82 noch
aufgeheizt ist, also in dem Brennraum noch eine Flamme 84 vorhanden
ist. In dem in der Figur gezeigten Beispiel erlischt die Flamme 84 in
dem Zeitraum t3 bis t4.
Die beschriebene Flammenüberwachung stellt dies aber erst
in einem später folgenden Messzyklus t5 bis
t6 fest. Aufgrund des Fehlens einer Wärmeeinwirkung
Q2 durch eine Flamme 84 sinkt die
Temperatur δ des Glühstifts 82, und folglich
seines elektrischen Widerstands Rδ, so
stark ab, dass der Messstrom Im bzw. die
Messspannung Us im Zeitraum t5 bis
t6 den Schwellenwert Ith bzw.
Uth überschreitet, Die Steuerung 76 kann dann
eine Umschaltung des Schalters 85 in die Schalterstellung
s3 und folglich eine erneute Aufheizung des Glühstifts 82 und
Zündung des Brennstoff-Luft-Gemischs 72 veranlassen.
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5 zeigt
ein schematisches Flussdiagram eines Flammenüberwachungsverfahrens 100.
In dem Verfahren 100 wird in einem ersten Schritt 110 Wärmeenergie
Q2 aus der Flamme 84 auf den Kaltleiter 82 übertragen.
In einem zweiten Schritt 120 wird eine elektrische Spannung
Uv an den Kaltleiter 82 angelegt
oder ein elektrischer Strom Im in ihn eingeprägt.
In einem dritten Schritt 130 wird ein Widerstandswerts
Rδ des temperaturabhängigen
elektrischen Widerstands 82 erfasst. Das Erfassen des Widerstandswerts
Rδ des temperaturabhängigen
Widerstands 82 erfolgt vorzugsweise insbesondere in Zeiten
t0 bis t1, t3 bis t4, t5 bis t6 ..., in
denen die elektrische Spannung Uv einen
Spannungswert Uv aufweist, der kleiner ist
als ein Mittelwert der elektrischen Spannung Uv beziehungsweise
in denen der elektrische Strom Im eine Stromstärke
Im aufweist, die kleiner ist als ein Mittelwert
des elektrischen Stroms Im. Vorzugsweise
wird die Glühkerze 48 nur dann mit ausreichender
elektrischer Leistung zum Zünden eines Brennstoff-Luftgemischs 72 versorgt,
wenn der erfasste Widerstandswert Rδ anzeigt,
dass keine Flamme 84 vorhanden ist.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die
Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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- 10
- Gasbrenner
- 12
- Brennergehäuse
- 14
- Mischraum
- 16
- Brennraum
- 18
- Flammensperre
- 20
- Hauptachse
des Mischraums 14
- 22
- Hauptachse
des Brennraums 16
- 24
- Hauptachse
des Brennergehäuses 12
- 25
- erste
Frontseite
- 26
- Brennluft
- 28
- Brenngas
- 30
- zweiter
Anschlussstutzen für Zuführung von Brennluft 26
- 32
- erster
Anschlussstutzen für Zuführung von Brenngas 28
- 34
- Mitte
der ersten Frontseite 25
- 38
- Kreisöffnung
- 40
- erster
Durchmesser
- 42
- Glühkerzenaufnahme
- 44
- erster
Abschnitt der Glühkerzenaufnahme 42
- 46
- Innengewinde
in Brennergehäuse 12 für Glühkerze 48
- 48
- Zündvorrichtung;
Glühkerze
- 50
- Außengewinde
der Glühkerze 48
- 54
- Dichtsitz;
Dichtkonus
- 56
- Umgebung
- 58
- zweiter
Abschnitt der Glühkerzenaufnahme 42
- 60
- Durchsteckrohr
- 62
- zweiter
Durchmesser
- 64
- Wärmeabgabeoberfläche
- 66
- Übergang
zwischen Mischraum 14 und Brennraum 16
- 68
- zweite
Frontseite des Brennergehäuses 12
- 70
- Abgasrohr
- 72
- Brennstoff-Luft-Gemisch;
Fluid
- 74
- erste
elektrische Kontaktierung
- 76
- zweite
elektrische Kontaktierung
- 78
- elektrische
Energiequelle
- 80
- Gewindestift
der Glühkerze 48
- 82
- Kaltleiter;
Glühstift der Glühkerze der Glühkerze 48
- 83
- Schaltsignal
- 84
- Flamme
- 85
- Schalter
- 86
- Widerstandsmessvorrichtung
- 88
- Strommessvorrichtung
- 90
- Strommesswiderstand
- 91
- Messstromquelle
- 92
- Spannungsmessvorrichtung
- 94
- Spannungsquelle
für Widerstandsmessung
- 96
- Steuerung
- 97
- Signal
mit Information über Höhe der Messspannung Us
- 98
- Betriebsspannungsquelle
- 100
- Flammenüberwachungsverfahren
- 110
- erste
Schaltung zur Flammenüberwachung
- 120
- zweite
Schaltung zur Flammenüberwachung
- Ith
- Schwellenstrom
- Q1
- Wärmeenergie;
Wärmestrahlung von der Wärmeabgabeoberfläche
- Q2
- Wärmeübertragung
von Flamme an Zündvorrichtung/Glühkerze 48
- Rδ
- temperaturabhängiger
Widerstandswert des Kaltleiters
- s1
- erste
Schaltstellung
- s2
- zweite
Schaltstellung
- s3
- dritte
Schaltstellung
- S
- Schaltzustand
- Tδ
- thermische
Zeitkonstante der Glühkerze 48
- Uv
- Spannungsabfall
an Glühstift 82
- Us
- Messspannung
- Uth
- Schwellenspannung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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