DE102021110818A1 - Method and arrangement for increasing the charge carrier concentration in the vicinity of an ionization electrode in a heating device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Erhöhen der Ladungsträgerkonzentration in der Nähe einer Ionisationselektrode (5) zum Regeln eines Gas-Luft-Gemisches und/oder Überwachen von Flammen (4) in einem Verbrennungsraum (1) eines Heizgerätes, welches mit einem Gemisch (G) aus Luft (L) und einem Brennstoff, insbesondere Brenngas mit mehr als 50% Wasserstoffanteil, betrieben wird, wobei zumindest in der Umgebung (13) der Ionisationselektrode (5) mindestens ein eine Ionisation begünstigender Stoff bereitgestellt oder der Anteil dieses Stoffes erhöht wird. Die Erfindung erlaubt es, kostengünstige lonisationsmesssysteme auch bei Verwendung von Brennstoffen geringer Ladungsträgerkonzentration in einem Heizgerät zur Überwachung von Flammen (4) und/oder zur Regelung eines Verbrennungsvorganges einzusetzen.The invention relates to a method and an arrangement for increasing the charge carrier concentration in the vicinity of an ionization electrode (5) for controlling a gas-air mixture and/or monitoring flames (4) in a combustion chamber (1) of a heating device which is heated with a mixture (G) is operated from air (L) and a fuel, in particular fuel gas with more than 50% hydrogen content, with at least one substance promoting ionization being provided at least in the area (13) of the ionization electrode (5) or the proportion of this substance being increased becomes. The invention allows economical ionization measuring systems to be used in a heater for monitoring flames (4) and/or for controlling a combustion process, even when fuels with a low charge carrier concentration are used.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erhöhung der Ladungsträgerkonzentration in der Nähe einer lonisationselektrode, die in einem Heizgerät, das mit einem (festen, flüssigen und/oder gasförmigen) Brennstoff, wie z.B. Öl, Wasserstoff und/oder einem wasserstoffhaltigen Brenngas, betreibbar ist, und insbesondere zum Regeln eines Gas-Luft-Gemisches und/oder Überwachen von Flammen eingesetzt wird.The invention relates to a method and an arrangement for increasing the charge carrier concentration in the vicinity of an ionization electrode, which can be operated in a heating device that can be operated with a (solid, liquid and/or gaseous) fuel, such as oil, hydrogen and/or a fuel gas containing hydrogen and is used in particular for controlling a gas-air mixture and/or monitoring flames.
Wasserstoff als Brenngas oder als Beimischung zu Brenngasen wird immer wichtiger, und es werden große Anstrengen unternommen, neue oder auch existierende Heizgeräte für einen Betrieb damit zu ertüchtigen. Dabei geht es nicht nur um große Anlagen, sondern auch um Wandgeräte zur Erwärmung von Wasser und generell um Heizgeräte für die Beheizung von Gebäuden und/oder die Bereitstellung von warmem Wasser.Hydrogen as a fuel gas or as an admixture to fuel gases is becoming more and more important, and great efforts are being made to upgrade new or existing heating devices for operation with it. It is not only a question of large systems, but also of wall-mounted units for heating water and, in general, heaters for heating buildings and/or providing hot water.
Manche Brennstoffe, wie z. B. Wasserstoff, unterscheiden sich bei der Verbrennung in mehreren Punkten von bisher verwendeten Brenngasen, insbesondere ist in der damit erzeugten Flamme die Ionisierung viel geringer. Es sind viel weniger Ladungsträger vorhanden, die für eine Ionisationsmessung genutzt werden können. Als Folge ist das bewährte Messprinzip der Ionisationsmessung zur Detektion von Flammen in einem Verbrennungsraum, welches bei herkömmlichen Brenngasen oft eingesetzt wird, nicht ohne weiteres für Heizgeräte einsetzbar, wenn diese mit Brennstoffen betrieben werden, die eine geringere Ladungskonzentration im Bereich der Ionisationselektrode bilden. Dies gilt beispielsweise für den Einsatz von reinem Wasserstoff oder mit einem Brenngas, das zu mehr als 50%, insbesondere mehr als 95% aus Wasserstoff besteht. Für die sichere Auswertung von lonisationsmessungen ist in allen Betriebszuständen eine Mindestkonzentration von Ladungsträgern (Ionen und Elektronen) in der Nähe der lonisationselektrode erforderlich, die durch Anlegen einer Spannung bewegt werden können und dann einen Ionisationsstrom erzeugen. In Wasserstoffflammen ist dies nicht immer der Fall.Some fuels, such as B. hydrogen, differ in the combustion in several respects from previously used fuel gases, in particular, the ionization is much lower in the flame generated with it. There are far fewer charge carriers that can be used for an ionization measurement. As a result, the proven measuring principle of ionization measurement for detecting flames in a combustion chamber, which is often used with conventional fuel gases, cannot be used without further ado for heaters if they are operated with fuels that form a lower charge concentration in the area of the ionization electrode. This applies, for example, to the use of pure hydrogen or with a fuel gas that consists of more than 50%, in particular more than 95%, hydrogen. For reliable evaluation of ionization measurements, a minimum concentration of charge carriers (ions and electrons) in the vicinity of the ionization electrode is required in all operating states, which can be moved by applying a voltage and then generate an ionization current. In hydrogen flames this is not always the case.
Eine wichtige Funktion von Ionisationsmessgeräten ist das Feststellen des Vorhandenseins einer stabilen Flamme (ein sogenannter Flammenwächter), eine andere die Einstellung eines für eine zuverlässige, stabile und umweltschonende Verbrennung geeigneten Verhältnisses von Verbrennungsluft zu Brenngas (Lambda-Wert-Regelung). Für beides sind gewisse Mindest-Ionenströme erforderlich, die bei Wasserstoff als Brenngas nicht immer zur Verfügung stehen.An important function of ionization measuring devices is the determination of the presence of a stable flame (a so-called flame monitor), another is the setting of a ratio of combustion air to fuel gas that is suitable for reliable, stable and environmentally friendly combustion (lambda value control). Certain minimum ion currents are required for both, which are not always available when hydrogen is used as the fuel gas.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, die die Ladungsträgerkonzentration in der Nähe einer Ionisationselektrode erhöhen, wenn Flammen in einem Verbrennungsraum beobachtet werden sollen, wobei die Anordnungen einfach und geeignet für einen Alltagsbetrieb eines Heizgerätes sein sollen.The object of the present invention is to at least partially solve the problems described with reference to the prior art and in particular to provide a method and an arrangement which increase the charge carrier concentration in the vicinity of an ionization electrode when flames are to be observed in a combustion chamber, wherein the arrangements should be simple and suitable for everyday operation of a heater.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Verfahren und eine Anordnung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, veranschaulicht die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.A method and an arrangement according to the independent claims are used to solve this problem. Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the respective dependent claims. The description, in particular in connection with the drawing, illustrates the invention and specifies further exemplary embodiments.
Hierzu trägt das nachfolgend erläuterte Verfahren zum Erhöhen der Ladungsträgerkonzentration in der Nähe einer Ionisationselektrode bei, welches insbesondere zum Regeln eines Gas-Luft-Gemisches und/oder Überwachen von Flammen in einem Verbrennungsraum eines Heizgerätes dient. Das Heizgerät wird dabei mit einem Gemisch aus Luft und einem Brennstoff, insbesondere mit einem Brenngas mit mehr als 50% Wasserstoffanteil, betrieben. Weiter ist vorgesehen, dass zumindest in der Umgebung der Ionisationselektrode mindestens ein eine Ionisation begünstigender Stoff bereitgestellt, ggf. hinzugefügt, und/oder der Anteil dieses Stoffes erhöht wird.The method explained below for increasing the charge carrier concentration in the vicinity of an ionization electrode contributes to this, which method is used in particular to regulate a gas-air mixture and/or monitor flames in a combustion chamber of a heating device. The heater is operated with a mixture of air and a fuel, in particular with a fuel gas with a hydrogen content of more than 50%. It is further provided that at least one substance promoting ionization is provided at least in the vicinity of the ionization electrode, possibly added, and/or the proportion of this substance is increased.
Eine Ertüchtigung bekannter lonisationsmesssysteme für Brennstoffe mit geringer Ladungsträgerkonzentration im Bereich der Flamme, wie z. B. bei Wasserstoff als Brenngas, ist möglich, wenn während des Betriebes zumindest in der Umgebung der Ionisationselektrode genügend Ladungsträger (permanent oder zeitlich begrenzt) bereitgestellt und/oder erzeugt werden können, die nicht (unmittelbar) bei bzw. aus der Verbrennung des eigentlichen Luft-Brenngas-Gemisches entstehen. Es wird hier vorgeschlagen, einen zusätzlichen Stoff bereit zu stellen, der unter den in der Umgebung der Ionisationselektrode herrschenden Bedingungen (Flammen von mehr als 1.000 K [Kelvin]) (zusätzliche bzw. verbrennungsexterne) Ladungsträger zur Verfügung stellt. Für eine höhere Ausbeute an Ladungsträgern und damit einen größeren, besser auswertbaren Ionenstrom reicht es aus, wenn eine Erhöhung der Ladungsträger in der Umgebung der Ionisationselektrode erreicht wird, aber es kann auch die Dichte an Ladungsträgern überall in den Flammen erhöht werden, wenn dies technisch einfacher zu erreichen ist.Upgrading of known ionization measurement systems for fuels with low charge carrier concentration in the area of the flame, such as e.g. B. with hydrogen as the fuel gas, is possible if during operation at least in the vicinity of the ionization electrode sufficient charge carriers (permanent or temporary) can be provided and/or generated that are not (immediately) during or from the combustion of the actual air -Combustible gas mixtures are formed. It is proposed here to provide an additional substance that makes (additional or non-combustion) charge carriers available under the conditions prevailing in the vicinity of the ionization electrode (flames of more than 1,000 K [Kelvin]). For a higher yield of charge carriers and thus a larger ion current that can be better evaluated, it is sufficient if an increase in the charge carriers is achieved in the vicinity of the ionization electrode, but the density of charge carriers can also be increased everywhere in the flames if this is technically easier can be reached.
In der Nähe bzw. Umgebung einer Ionisationselektrode bedeutet im hier vorliegenden Zusammenhang nicht notwendigerweise im ganzen Verbrennungsraum bzw. im gesamten von Flammen erfüllten Bereich des Verbrennungsraumes, sondern meint insbesondere den Bereich, der von einer Ionisationselektrode und einer an dieser anliegenden Spannung beeinflussbar ist. Das ist insbesondere ein Bereich zwischen Ionisationselektrode und Gegenelektrode (z. B. ein poröser Brennerkörper, ggf. gebildet mit einem metallischen oder keramischen Material) und/oder ein (insbesondere zylindrischer) Bereich von bis zu 10 cm [Zentimeter], insbesondere bis zu 5 cm, um die Ionisationselektrode. Die Umgebung kann grundsätzlich auch die Oberfläche der Ionisationselektrode umfassen.In the context of the present context, in the vicinity of or in the vicinity of an ionization electrode does not necessarily apply to the entire combustion chamber or to the entire area of the combustion chamber filled with flames, but in particular means the area that can be influenced by an ionization electrode and a voltage applied to it. This is in particular an area between the ionization electrode and counter-electrode (e.g. a porous burner body, possibly formed with a metallic or ceramic material) and/or a (in particular cylindrical) area of up to 10 cm [centimetres], in particular up to 5 cm to the ionization electrode. In principle, the environment can also include the surface of the ionization electrode.
Das hier vorgeschlagene Verfahren, insbesondere die Erhöhung des Anteils des Stoffes, kann auch (nur) dann ausgeführt werden, wenn das Heizgerät (vorübergehend) in vorbestimmten (hinsichtlich der Ionisierung ungünstigen) Zuständen betrieben wird, beispielsweise bei (a) niedrigen Wärmelasten (z.B. < 20% Qn, wobei Qn die Normal-Wärmelast bzw. der primäre Betriebspunkt des Heizgerätes darstellt) und/oder (b) mageren Gas-Luft-Gemisch (z.B. Lambda > 1,6). Werden diese Betriebsbereiche wieder verlassen, kann ggf. eine Zugabe des Stoffes wieder reduziert bzw. eingestellt werden.The method proposed here, in particular increasing the proportion of the substance, can also (only) be carried out if the heater is (temporarily) operated in predetermined conditions (unfavorable in terms of ionization), for example at (a) low heat loads (e.g. < 20% Qn, where Qn represents the normal heat load or the primary operating point of the heater) and/or (b) lean gas-air mixture (e.g. lambda > 1.6). If these operating ranges are left again, addition of the substance can be reduced or stopped again if necessary.
Tatsächlich ist auch Luft ein solcher Stoff, insbesondere ihre Anteile an Stickstoff und Kohlendioxid. Das gilt insbesondere für Wasserstoff bzw. Brenngas mit mehr als 50% Wasserstoffanteil, weil ein höherer Anteil an Kohlendioxid und Stickstoff die Ionisation erhöht, was eine Temperaturerhöhung nicht bewirken würde. Eine zusätzliche Zufuhr von Luft z. B. durch nur mit Luft gespeiste Öffnungen in einem Brennerkörper ist daher vorteilhaft. Dadurch verändert sich lokal der Lambda-Wert, was aber auf die gesamte Verbrennung nur einen geringen Einfluss hat. Auch die Verwendung von zusätzlichem Kohlendioxid (ggf. statt Luft) ist sehr wirkungsvoll, weil dieser Stoff gerade viele Ladungsträger bereitstellen kann. Wenn genügend Kohlendioxid zur Verfügung steht, kann dieses einfach der Luft und/oder dem Brennstoff beigemischt werden. Für einen geringeren Verbrauch kann es sinnvoll sein, eine zusätzliche Zufuhr nur in der Umgebung der Ionisationselektrode vorzusehen. Es können entsprechend wirksame Stoffe bei anderen Brennstoffen eingesetzt werden, wie beispielsweise geeignete Petrol-Gase (Propan, Butan, etc.).In fact, air is also such a substance, especially its nitrogen and carbon dioxide components. This applies in particular to hydrogen or fuel gas with more than 50% hydrogen content, because a higher proportion of carbon dioxide and nitrogen increases ionization, which an increase in temperature would not cause. An additional supply of air z. B. fed only with air openings in a burner body is therefore advantageous. As a result, the lambda value changes locally, but this only has a minor effect on the entire combustion process. The use of additional carbon dioxide (possibly instead of air) is also very effective because this substance can provide many charge carriers. If enough carbon dioxide is available, it can simply be mixed with the air and/or the fuel. To reduce consumption, it can make sense to only provide an additional supply in the vicinity of the ionization electrode. Correspondingly effective substances can be used with other fuels, such as suitable petroleum gases (propane, butane, etc.).
Eine andere Möglichkeit ist, dass der eine Ionisation begünstigende Stoff ein unter Ultraviolettstrahlung ionisierbarer Stoff ist, der in der Umgebung der Ionisationselektrode angeordnet wird. Wasserstoffflammen erzeugen starke Ultraviolettstrahlung, die zur Erzeugung von Ladungsträgern genutzt werden kann, wenn ein Stoff davon bestrahlt wird, der unter dieser Bestrahlung Elektronen freisetzt. Dieser Stoff verbraucht sich dabei nicht bzw. nur sehr langsam, und fängt irgendwann wieder Elektronen ein und steht somit dauerhaft für eine Emission von Ladungsträgern zur Verfügung. Geeignet sind insbesondere bestimmte Metalloxide, die unter den in einem Verbrennungsraum herrschenden Bedingungen stabil sind.Another possibility is that the substance promoting ionization is a substance ionizable under ultraviolet radiation, which is placed in the vicinity of the ionization electrode. Hydrogen flames produce strong ultraviolet radiation that can be used to generate charge carriers when a substance is irradiated by it, which releases electrons under this irradiation. This substance is not used up, or only very slowly, and eventually captures electrons again and is therefore permanently available for the emission of charge carriers. Certain metal oxides that are stable under the conditions prevailing in a combustion chamber are particularly suitable.
Bevorzugt wird in der Umgebung der Ionisationselektrode eine Beschichtung mit Titandioxid (als ein eine Ionisation begünstigender Stoff) auf vorhandenen Komponenten oder eine zusätzliche Komponente mit Titandioxid angebracht. Bevorzugt wird (alternativ oder kumulativ) in der Umgebung der Ionisationselektrode eine Beschichtung mit Aluminiumoxid (als ein eine Ionisation begünstigender Stoff) auf vorhandenen Komponenten oder eine zusätzliche Komponente mit Aluminiumoxid angebracht. Titandioxid bzw. Aluminiumoxid hat die gewünschte Eigenschaft, unter Ultraviolettstrahlung Elektronen freizusetzen, und eignet sich als Beschichtung von metallischen Bauteilen. Es kann daher in der Nähe der Ionisationselektrode auf vorhandene Komponenten aufgebracht werden und/oder es kann eine zusätzliche Komponente, z. B. ein Stab oder Blech, angebracht werden.A coating with titanium dioxide (as a substance promoting ionization) is preferably applied to existing components in the vicinity of the ionization electrode, or an additional component with titanium dioxide is applied. Preferably (alternatively or cumulatively) in the vicinity of the ionization electrode a coating with aluminum oxide (as a substance promoting ionization) is applied to existing components or an additional component with aluminum oxide. Titanium dioxide or aluminum oxide has the desired property of releasing electrons under ultraviolet radiation and is suitable as a coating for metallic components. It can therefore be applied to existing components in the vicinity of the ionization electrode and/or an additional component, e.g. B. a rod or sheet metal attached.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Stoff mit niedriger Ionisationsenergie, der bei Flammentemperatur Valenzelektroden freisetzt, in der Umgebung der Ionisationselektrode zuzuführen. Geeignete eine Ionisation begünstigende Stoffe dieser Art sind beispielsweise einige Salze, die bei den hier auftretenden Temperaturen in fester Form (als Kristalle) vorliegen. Sie zersetzen sich dabei (allerdings sehr langsam) unter dem Einfluss von Flammen, so dass eine Nachfüllung in gewissen Abständen oder eine kontinuierliche Zuführung erforderlich sind.Another possibility is to supply a substance with low ionization energy, which releases valence electrodes at flame temperature, in the vicinity of the ionization electrode. Suitable substances of this type that promote ionization are, for example, some salts which are present in solid form (as crystals) at the temperatures occurring here. They decompose (albeit very slowly) under the influence of flame, requiring periodic refilling or continuous feeding.
Insbesondere eignet sich als Stoff mit niedriger Ionisationsenergie Natriumchlorid (NaCl). Dieses ist kostengünstig verfügbar und seine Kristalle können in beliebige Form gebracht und daher leicht zugeführt werden.Sodium chloride (NaCl) is particularly suitable as a substance with a low ionization energy. This is available inexpensively and its crystals can be shaped into any shape and are therefore easy to supply.
Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Stoff mit niedriger Ionisationsenergie in fester Form über einen Zuführmechanismus (kontinuierlich, zumindest über einen vorgebbaren Betriebszeitraum) zugeführt wird. Der Mechanismus kann sehr einfach aufgebaut sein und beispielsweise an einer Spitze eines Stabes verbrauchtes Material durch Nachschieben mittels einer Feder ersetzen.To this end, it is advantageous if the substance with low ionization energy is supplied in solid form via a supply mechanism (continuously, at least over a specifiable operating period). The mechanism can have a very simple structure and, for example, replace material that has been used up on a tip of a rod by pushing it up with a spring.
Zur Lösung der Aufgabe trägt auch eine Anordnung bei zum Erhöhen der Ladungsträgerkonzentration in der Nähe einer Ionisationselektrode (zum Regeln eines Gas-Luft-Gemisches und/oder Überwachen von Flammen) in einem Verbrennungsraum eines Heizgerätes, welches mit einem Gemisch aus Luft und einem Brennstoff, insbesondere mit einem mit mehr als 50% Wasserstoffanteil, betreibbar ist, wobei zumindest in der Umgebung der Ionisationselektrode Mittel vorhanden sind zum Bereitstellung oder Erhöhen eines Anteils eines eine Ionisation begünstigenden Stoffes.An arrangement for increasing the charge carrier concentration in the vicinity of an ionization electrode (for controlling a gas-air mixture and/or monitoring flames) in a combustion also contributes to the solution of the object space of a heating device which can be operated with a mixture of air and a fuel, in particular with a hydrogen content of more than 50%, with means being present at least in the vicinity of the ionization electrode for providing or increasing a proportion of a substance which promotes ionization.
Das hier angesprochenen Mittel kann eine Einrichtung zur bedarfsgerechten Bereitstellung des Stoffes sein. Diese Mittel können Speicher-, Förder- und/oder Abgabekomponenten umfassen. Es ist möglich, dass mindestens ein Mittel fest bzw. dauerhaft der Ionisationselektrode zugeordnet angeordnet sind. Es ist möglich, dass das Mittel eine Komponente bzw. Beschichtung aus dem eine Ionisation begünstigenden Stoff ist, die insbesondere auf bzw. an der Ionisationselektrode vorgesehen ist. Die Mittel sind insbesondere an der Ionisationselektrode bis hin zu einer vorgebbaren Umgebungsgrenze positioniert. Die Umgebung ist insbesondere ein Bereich zwischen Ionisationselektrode und Gegenelektrode und/oder ein (insbesondere zylindrischer) Bereich von bis zu 10 cm [Zentimeter], insbesondere bis zu 5 cm, um die Ionisationselektrode.The means addressed here can be a device for making the substance available as needed. These means may include storage, delivery, and/or delivery components. It is possible for at least one means to be assigned permanently or permanently to the ionization electrode. It is possible for the agent to be a component or coating made from the substance that promotes ionization, which is provided in particular on or on the ionization electrode. The means are positioned in particular on the ionization electrode up to a predefinable boundary of the environment. The environment is in particular an area between the ionization electrode and counter-electrode and/or a (in particular cylindrical) area of up to 10 cm [centimetres], in particular up to 5 cm, around the ionization electrode.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mittel mindestens ein zusätzlicher Einlass für einen gasförmigen Stoff, wie insbesondere Luft oder Kohlendioxid oder ein Petrol-Gase (Propan, Butan, etc.). Sofern eine Vormischung von Luft und Brennstoff erst hinter einem Gebläse stattfindet, kann Luft vor der Mischung abgezweigt und einem Bereich in der Nähe der Ionisationselektrode zugeführt werden. Dadurch erhöht sich dort der Anteil an Stickstoff und Kohlendioxid, was die Ionisation verstärkt. Das gleiche kann auch durch die Einspeisung von Kohlendioxid erreicht werden.In a preferred embodiment, the means are at least one additional inlet for a gaseous substance, such as in particular air or carbon dioxide or a petroleum gas (propane, butane, etc.). If a pre-mixing of air and fuel only takes place behind a fan, air can be branched off before the mixture and fed to an area in the vicinity of the ionization electrode. This increases the proportion of nitrogen and carbon dioxide there, which intensifies ionization. The same can also be achieved by feeding in carbon dioxide.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Mittel Komponenten aus oder beschichtet mit einem unter Ultraviolettstrahlung ionisierbaren Stoff, insbesondere Titandioxid.In another preferred embodiment, the agents are components of or are coated with a substance that can be ionized under ultraviolet radiation, in particular titanium dioxide.
In einem anderen Ausführungsform ist ein Zuführmechanismus für einen festen Stoff mit niedriger Ionisierungsenergie, der bei Flammentemperatur Valenzelektroden freisetzt, vorhanden. Dies kann insbesondere Natriumchlorid (NaCl) sein.In another embodiment, a low ionization energy solid material delivery mechanism that releases valence electrodes at flame temperature is provided. In particular, this can be sodium chloride (NaCl).
Besonders bevorzugt ist der Zuführmechanismus zwischen Ionisationselektrode und einem Brennerkörper angeordnet und weist ein metallisches Rohr zur Zuführung von stabförmigem Natriumchlorid-Kristall auf, wobei das Rohr zur Kühlung mit einem Gehäuse des Verbrennungsraumes wärmeleitend verbunden ist. Wie anhand der Zeichnung noch näher erläutert wird, kann ein solcher Zuführmechanismus einfach aufgebaut sein und ein ständiges Nachführen von Natriumchlorid mittels Federkraft bewirken, wobei nicht den Flammen ausgesetztes Natriumchlorid von dem metallischen Rohr geschützt und dieses über eine Anbindung an ein Gehäuse gekühlt werden kann.Particularly preferably, the feed mechanism is arranged between the ionization electrode and a torch body and has a metal tube for feeding rod-shaped sodium chloride crystal, the tube being connected to a housing of the combustion chamber in a thermally conductive manner for cooling. As will be explained in more detail with reference to the drawing, such a feed mechanism can be of simple construction and cause sodium chloride to be continuously fed in by means of spring force, with sodium chloride not being exposed to the flames being protected by the metal tube and this being cooled via a connection to a housing.
Die Erläuterungen zum Verfahren können zur näheren Charakterisierung der Anordnung herangezogen werden, und umgekehrt. Die Anordnung kann auch so eingerichtet sein, dass damit das Verfahren durchgeführt wird. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die unterschiedlichen Maßnahmen zur Steigerung der Ionisation einzeln, aber auch in beliebigen Kombinationen eingesetzt werden können. Sie wirken additiv und können daher in schwierigen Fällen auch gemeinsam eingesetzt werden.The explanations for the method can be used for a more detailed characterization of the arrangement, and vice versa. The arrangement can also be set up in such a way that the method is carried out with it. It should also be pointed out that the different measures to increase ionization can be used individually, but also in any combination. They have an additive effect and can therefore also be used together in difficult cases.
Schematische Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf die diese jedoch nicht beschränkt ist, und die Funktionsweise des Verfahrens werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:
-
1 : schematisch einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch einen Verbrennungsraum eines Heizgerätes im Bereich einer Ionisationselektrode, -
2 : schematisch die Anordnung eines zusätzlichen Einlasses in einen Verbrennungsraum für einen die Ionisation begünstigenden gasförmigen Stoff und -
3 : schematisch die Anordnung einer die Ionisation begünstigenden Komponente in der Umgebung einer Ionisationselektrode.
-
1 : schematically a section of a longitudinal section through a combustion chamber of a heater in the area of an ionization electrode, -
2 : schematic arrangement of an additional inlet into a combustion chamber for a gaseous substance that promotes ionization and -
3 : Schematic of the arrangement of a component that promotes ionization in the vicinity of an ionization electrode.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
Die vorliegende Erfindung erlaubt es, kostengünstige lonisationsmesssysteme auch bei Verwendung von wasserstoffhaltigem Brenngas oder reinem Wasserstoff als Brenngas in einem Heizgerät zur Überwachung von Flammen und/oder zur Regelung eines Verbrennungsvorganges einzusetzen.The present invention makes it possible to use cost-effective ionization measuring systems even when using fuel gas containing hydrogen or pure hydrogen as fuel gas in a heating device for monitoring flames and/or for controlling a combustion process.
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Verbrennungsraum (eines Heizgerätes)combustion chamber (of a heater)
- 22
- Brennerkörpertorch body
- 33
- Öffnungenopenings
- 44
- FlammenFlames
- 55
- Ionisationselektrodeionization electrode
- 66
- Elektrisch isolierende DurchführungElectrically insulating bushing
- 77
- Brennertür (Teil eines Gehäuses)burner door (part of an enclosure)
- 88th
- SalzkristallstabSalt Crystal Wand
- 99
- Führungsrohrguide tube
- 1010
- Deckellid
- 1111
- Fensterwindow
- 1212
- Druckfedercompression spring
- 1313
- Umgebungvicinity
- 1414
- Einlass für Luftinlet for air
- 1515
- Brennerinnenraumburner interior
- 1616
- Beschichtung (Titandioxid)Coating (Titanium Dioxide)
- 1717
- (zusätzliche) Komponente(additional) component
- 1818
- Wärmeleitende Anbindung Thermally conductive connection
- GG
- Gemisch (Luft und Brenngas)Mixture (air and fuel gas)
- LL
- LuftAir
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