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Die
Erfindung betrifft eine Verbrennungseinrichtung zum Verbrennen eines
Brennstoffs, insbesondere eine Öllampe,
mit einem Brennstoff-Reservoir und einer mit dem Brennstoff-Reservoir
verbundenen Kapillarfördereinrichtung
zum Transportieren flüssigen
Brennstoffs aus dem Reservoir mittels Kapillarwirkung zu einem Verbrennungsort.
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Verbrennungseinrichtungen
der eingangs genannten Art sind als Öllampen oder Petroleumlampen
seit langem in einer Vielzahl von Bauformen bekannt. Der flüssige Brennstoff
(Öl bzw.
Petroleum) wird in einen geschlossenen Glas- oder Metallbehälter eingefüllt, beispielsweise über einen
verschließbaren
Einfüllstutzen.
Als Kapillarfördereinrichtung dient üblicherweise
ein Docht aus einem textilen Material, der an seinem unteren Ende
in die brennbare Flüssigkeit
eintaucht und bis zum Boden des Gefäßes reicht und dessen oberes
Ende durch eine Austrittsöffnung
zu dem Verbrennungsort geführt
ist.
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Aufgrund
der Kapillarwirkung saugt sich der Docht mit dem brennbaren Öl bis hin
zu seinem oberen Ende voll. Um die Öl- oder Petroleumlampe anzuzünden, d.
h. um die Verbrennung des flüssigen Brennstoffs
in Gang zu setzen, wird der mit der Brennstoffflüssigkeit durchtränkte Docht
oberhalb der Austrittsöffnung üblicherweise
mit einer offenen Flamme (z. B. Streichholzflamme) erwärmt, wobei der
Brennstoff in den gasförmigen
Aggregatzustand überführt wird.
Dann wird die Verbrennung durch die Flamme in Gang gesetzt. Nachdem
die Verbrennung auf diese Weise in Gang gesetzt worden ist, sorgt
die Verbrennungsflamme für
eine Erwärmung
des Brennstoffs im oberen Dochtbereich, so daß weiterhin der für die Verbrennung
erforderliche gasförmige Brennstoff
gebildet wird. Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist es,
daß die
Verbrennung stets manuell am oberen Ende des Dochtes in Gang gesetzt
werden muß,
wobei häufig
zuvor eine Verkleidung (beispielsweise ein Lampenschirm) entfernt und
nach dem Zünden
der Verbrennung wieder aufgesetzt werden muß.
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Unter
die eingangs genannten Verbrennungseinrichtungen fallen auch übliche Kerzen
aus einem bei Raumtemperatur festen Brennstoff, beispielsweise Wachs.
Bei diesen wird das Reservoir des flüssigen Brennstoffs (geschmolzenes
Wachs) erst durch die Wärme
der Verbrennungsflamme gebildet und sammelt sich am Fuß des freiliegenden Dochtabschnitts.
von dort wird der flüssige
Brennstoff zum Verbrennungsort transportiert.
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Aus
der
DE 21 26 443 B2 ist
eine Verbrennungseinrichtung mit Brennstoff-Reservoir und Kapillarfördereinrichtung
bekannt, bei der eine Funkenstrecke als Zündquelle vorgesehen ist, welche
mit einer elektromechanische Schalteinrichtung gekoppelt ist.
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Die
DE 40 32 495 C2 beschreibt
einen Brennertopf mit einem an dessen Boden angeordneten Glühkolben,
der in einen Bereich hineinragt, dem der Brennstoff über eine
Brennstoffleitung zugeführt
wird.
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Neben
den Öllampen,
die ein brennbares aber weitgehend nicht-flüchtiges Lampenöl verwenden,
fallen auch bestimmte Bauformen von Benzinfeuerzeugen unter die
eingangs genannten Verbrennungseinrichtungen. Im Unterschied zu
den Öllampen
wird hier jedoch ein flüssiger
Brennstoff verwendet, der flüchtig
ist, das heißt,
der an der Austrittsöffnung
von selbst in den gasförmigen
Zustand übergeht.
In diesem Fall ist das Zünden
der Verbrennung erheblich erleichtert und kann beispielsweise lediglich
durch einen Funken initiert werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, das Anzünden eines
brennbaren aber nicht-flüchtigen
Brennstoffs bei der eingangs genannten Verbrennungseinrichtung für den Bediener
zu erleichtern.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Verbrennungseinrichtung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 11 gelöst.
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Die
Verbrennungseinrichtung der eingangs genannten Art wird mit einer
elektrischen Zündeinrichtung
versehen, wobei die Zündeinrichtung
eine an dem Verbrennungsort (oder in dessen Nähe) angeordnete elektrische
Heizeinrichtung, und eine Zündsteuereinrichtung
aufweist. Die elektrische Heizeinrichtung wird so angeordnet, daß sie auf
den Brennstoff einwirken kann, um einen Teil des Brennstoffs soweit
zu erwärmen,
daß dieser
in den gasförmigen
Aggregatzustand überführt wird.
Wird die Zündeinrichtung
in Verbindung mit einer Kerze aus festem Brennstoff verwendet, so
wirkt die Heizeinrichtung derart auf den festen Brennstoff (Wachs)
ein, daß dieser
zunächst
geschmolzen und dann in den gasförmigen
Zustand überführt wird.
Die Heizeinrichtung wirkt ferner so auf den Brennstoff ein, daß ein Teil
des in den gasförmigen
Aggregatzustand überführten Brennstoffs
entzündet
wird d.h. über
eine Flammtemperatur erwärmt
wird. Die Zündsteuereinrichtung
steuert die Heizeinrichtung in Abhängigkeit von einem Eingabesignal
so an, daß der
Brennstoff entzündet
wird, und enthält
vorzugsweise die dazu erforderlichen elektronischen Steuerschaltungen. Das
Anzünden
der Öllampe
ist erheblich vereinfacht und kann beispielsweise durch eine kurze
Betätigung eines
Schalters bewirkt werden.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, bei der sich das
Brennstoff-Reservoir in einem Behälter befindet, aus dem ein
Docht durch eine Austrittsöffnung
herausgeführt
ist, umfaßt
die Heizeinrichtung einen Heizdraht, der an dem Docht außerhalb
der Austrittsöffnung
derart angeordnet ist, daß der
Heizdraht mit dem Brennstoff in Kontakt tritt. Der Heizdraht wird
durch einen Stromfluß soweit
erwärmt,
daß der
mit dem Heizdraht in Kontakt tretende Brennstoff verdampft. Der
so gebildete gasförmige Brennstoff
wird dann weiter erhitzt, bis er sich entzündet. Die Zündsteuereinrichtung kann an
einer beliebigen Stelle der Verbren nungseinrichtung angeordnet sein
und beispielsweise über
zwei Zuleitungen mit der Heizeinrichtung am Docht verbunden sein.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die Zündsteuereinrichtung
eine zeitliche Ablaufsteuerung, die die Heizeinrichtung mit einem
vorgegebenen Heizstrom für
eine vorgegebene Zeitdauer beaufschlagt, die ausreicht, um ein Zünden des
Brennstoffs zu bewirken. Durch eine geeignete Ablaufsteuerung läßt sich
die Heizdauer und somit der Verbrauch der elektrischen Energie durch
die Zündeinrichtung
senken.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Zündsteuereinrichtung
zusätzlich
mit einem an dem Verbrennungsort angeordneten Sensor gekoppelt.
Der Sensor (beispielsweise ein Temperatursensor) kann die Verbrennung
des Brennstoffs erfassen. Bei Erfassen des Einsetzens der Verbrennung
liefert der Sensor an die Zündsteuereinrichtung
ein dies anzeigendes Signal, woraufhin die Zündsteuereinrichtung das Betätigen der
Heizeinrichtung abbricht und ggf. eine erneute Betätigung der
Heizeinrichtung solange verhindert, wie noch eine Verbrennung erfaßt wird.
Auch dies dient der Verringerung des Energieverbrauchs der Zündschaltung.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das
Eingabesignal ein von einer Empfangseinrichtung erzeugtes Signal,
wobei das Signal von der Empfangseinrichtung nach Empfang eines
drahtlosen übermittelten
Signals erzeugt wird. Das drahtlos übermittelte Signal kann beispielsweise
ein Infrarot- oder ein Hochfrequenzsignal, das vorzugsweise in geeigneter
Form moduliert wurde, sein. Dies gestattet eine ferngesteuerte Zündung der Öllampe.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung versorgt
eine Batterie die Heizeinrichtung und die Zündsteuereinrichtung mit elektrischer
Energie. Auf diese Weise wird vorteilhafterweise eine transportable
Verbrennungseinrichtung geschaffen.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Wandlereinrichtung
zum Umwandeln thermischer Energie in elektrische Energie derart
in der Nähe
des Verbrennungsorts angeordnet ist, daß ein Teil der bei der Verbrennung
des Brennstoffs erzeugten Wärme
auf die Wandlereinrichtung einwirkt und in elektrische Energie umgewandelt
wird, und daß eine
Ladeeinrichtung mit der Batterie und der Wandlereinrichtung gekoppelt
ist, die die von der Wandlereinrichtung erzeugte elektrische Energie
zum Wiederaufladen der Batterie verwendet. Auch diese Ausführungsform
kann vorteilhafterweise durch die oben genannte Zeitablaufsteuerung
der Steuereinrichtung und die Kombination mit einem die Verbrennung
erfaßten
Sensor ergänzt
werden, um den Verbrauch elektrischer Energie zu reduzieren.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine Prinzipdarstellung
einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Verbrennungseinrichtung
in Form einer Öllampe
mit Zündeinrichtung
und Zündsteuereinrichtung;
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2 eine detailliertere Prinzipdarstellung des
die Docht-Austrittsöffnung
mit Heizdraht umfassenden oberen Abschnitts der Öllampe gemäß 1; und
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3 ein Blockschaltbild einer
bevorzugten Ausführungsform
der elektronischen Zündeinrichtung,
die eine Fernbedienung umfaßt.
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1 zeigt die erfindungsgemäße Verbrennungseinrichtung
in der Ausführungsform
einer Öllampe 1.
Die Öllampe 1 weist
einen Behälter 2 auf, der
ein Reservoir 3 eines als flüssigen Brennstoff verwendeten
Lampenöls
enthält.
In das Brennstoff-Reservoir 3 taucht ein Docht 4 ein,
der nach oben durch eine Austrittsöffnung 5 aus dem Behälter 2 herausgeführt ist.
Der Docht 4 ist im wesentlichen dicht derart durch die
Austrittsöffnung
geführt,
daß er
in dieser Öffnung gehalten
wird. Der Behälter 2 ist
im übrigen dicht
verschlossen und weist einen (nicht gezeigten) Einfüllstutzen
zum Nachfüllen
des Öls
auf. Der Docht ist vorzugsweise aus einem textilen Material hergestellt,
kann aber durch eine beliebige Kapillarfördereinrichtung ersetzt werden,
die das Öl
aus dem Brennstoff-Reservoir 3 zu der Austrittsöffnung 5 transportiert.
Auf den Behälter 2 ist
ein Lampenschirm 6 aufgesetzt, der den oberen Abschnitt
des Behälters 2 mit
der Austrittsöffnung 5 für den Docht 4 umgibt.
Bei Erwärmen
des mit dem Lampenöl
durchtränkten
Dochts 4 oberhalb der Austrittsöffnung 5 durch eine
Zündflamme
kann die Verbrennung des Öls
initiert werden, wobei der Docht 4 derart aus der Austrittsöffnung 5 herausragt,
daß die
Verbrennungsflamme ausreichend Wärme
an den flüssigkeitsdurchtränkten Docht 4 abgibt,
so daß weiteres Öl in den
gasförmigen
Zustand überführt und
mit Hilfe der hinzutretenden Luft verbrannt wird. Damit der Luftzutritt
ermöglicht
wird, sind zwischen dem Lampenschirm 6 und dem Behälter 2 (nicht
gezeigte) Luftzutrittsöffnungen
vorgesehen. Zusätzlich
kann an der Austrittsöffnung 5 eine
(bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 nicht gezeigte) Einrichtung
zur Einstellung der Länge
des oberhalb der Austrittsöffnung 5 verbleibenden
Dochtabschnitts und somit zur Einstellung der Größe der Verbrennungsflamme vorgesehen
sein.
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Die
in 1 dargestellte Öllampe 1 weist eine
Zündeinrichtung
mit einer am Docht 4 angeordneten Heizeinrichtung 7 und
einer (beispielsweise im Fuß 8 der Öllampe 1 angeordneten)
elektronischen Zündsteuereinrichtung 9 auf.
Die Heizeinrichtung 7 der Zündeinrichtung ist mit der Zündsteuereinreichtung 9 über Zuleitungen 10 verbunden.
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Die
Heizeinrichtung 7 weist einen am Docht 4 angeordneten
Heizdraht 16 auf, der so angeordnet ist, daß er mit
dem an der Austrittsöffnung 5 austretenden
flüssigen
Brennstoff in Kontakt tritt. Der Heizdraht 16 ist über Zuleitungen 10 mit
einer Ansteuerschaltung 11 der Zündsteuereinrichtung 9 verbunden.
Die Ansteuerschaltung 11 erzeugt den zum Erwärmen des
Heizdrahts 16 erforderlichen Heizstrom. Ferner umfaßt die Zündsteuereinrichtung 9 eine
mit der Ansteuerschaltung 11 gekoppelte Steuereinrichtung 13.
Die Steuereinrichtung 13 erzeugt in Abhängigkeit von einem Eingabesignal
Steuersignale zum Betätigen
der Ansteuerschaltung 11. Ferner umfaßt die Zündsteuereinrichtung 9 eine
Spannungsversorgung 14, beispielsweise eine Batterie. Die
elektronische Zündeinrichtung
mit der Steuereinrichtung 13, der Ansteuerschaltung 11 und
der über
die Zuleitung 10 angekoppelten Heizeinrichtung 7 wird
anhand der 2 und 3 im folgenden näher beschrieben.
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2 zeigt eine Detailansicht
der Öllampe gemäß 1 mit der Austrittsöffnung 5 des
Dochts 4, dem Docht 4 und den am Docht 4 angeordneten
Elementen der Zündeinrichtung.
Unmittelbar oberhalb der Austrittsöffnung 5 des Behälters 2 liegt
ein Heizdraht 16 an dem Docht 4 an, so daß der Heizdraht 16 mit
dem Lampenöl
in dem Docht 4 in Kontakt tritt. An den beiden Enden des
Heizdrahts 16 sind Zuleitungen 10 befestigt, die
zu der Ansteuerschaltung 11 führen. Die Zuleitungen bestehen
vorzugsweise aus Kupferdrähten
und weisen an ihren Enden Verbindungselemente zum Befestigen eines
beispielsweise aus Konstantandraht bestehenden Heizdrahts auf. Die
Verbindungselemente sind beispielsweise auf Kupferdrahtenden aufgequetschte
Hülsen,
in deren freie Enden der Heizdraht auswechselbar eingesteckt werden
kann. In 2 ist ein Ausführungsbeispiel
gezeigt, bei dem die Zuleitungen 10 unmittelbar nebeneinander
in Führungskanälen der
Wandung des Behälters 2 geführt sind.
Alternativ können
sie auch an gegenüberliegenden
Seiten des Behälters 2 zum
Boden des Behälters,
an dem die Ansteuerschaltung 11 angeordnet ist, geführt werden.
Die Zuleitungen 10 werden beispielsweise in die Führungskanäle eingeklebt
oder eingegossen.
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3 zeigt ein Blockschaltbild
eines Ausführungsbeispiels
der Zündeinrichtung
der erfindungsgemäßen Öllampe 1.
Die Zündeinrichtung
umfaßt
die bereits beschriebenen Heizeinrichtung 7 mit dem Heizdraht 16.
Die elektronische Zünd steuereinrichtung 9 enthält die Ansteuerschaltung 11,
die in Abhängigkeit
von einem Eingangssteuersignal einen Heizstrom erzeugt, der für eine ausreichende
Erwärmung
des Heizdrahts 16 sorgt. Im einfachsten Fall besteht die
Ansteuerschaltung 11 aus einem Schaltelement, wie beispielsweise
einem Relais, einem Schalttransistor, einem Thyristor oder einem
Triac.
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Eine
Steuereinrichtung 13 der Zündsteuereinrichtung 9 umfaßt bei dem
in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
die eigentliche Steuerschaltung 19, die das Eingangssteuersignal
für die
Ansteuerschaltung 11 erzeugt, sowie eine Empfängerschaltung 20.
Die Empfängerschaltung 20 erzeugt
ein Ausgangssignal, welches von der Steuerschaltung 19 empfangen
wird. Das von dem Empfänger
ausgegebene Ausgangssignal zeigt an, daß das Zünden der Flamme der Öllampe 1 gewünscht wird.
Die Empfängerschaltung 20 erzeugt
dieses Signal in Abhängigkeit
von dem Empfang eines drahtlos übermittelten
Signals, beispielsweise eines Infrarotsignals. Das Infrarotsignal
wird von einer Fernbedienung 21 erzeugt. Zu diesem Zwecke
weist die Fernbedienung 21 eine Infrarot-LED 22 auf,
welche von einer Treiberschaltung 23 angesteuert wird.
Die Treiberschaltung 23 erhält von einer Steuerschaltung 24 ein
Signal, das die gewünschte
Infrarotemission anzeigt. Die LED wird vorzugsweise so angesteuert,
daß sie ein
moduliertes Infrarotsignal emittiert. Das modulierte Infrarotsignal
kann bei einer Weiterbildung der Erfindung mit einem Code moduliert
sein, der außerdem
vorab der Empfangseinrichtung 20 der Steuereinrichtung 13 mitgeteilt
bzw. in der Empfangseinrichtung 20 gespeichert wird. Dies
gestattet eine selektive Betätigung
einer Öllampe 1 und
vermeidet das versehentliche Zünden
weiterer Öllampen,
die sich in Reichweite der Fernbedienung 21 befinden. Darüber hinaus
kann die Fernbedienung 21 mit einer Einrichtung zur Änderung
des modulierten Codes derart versehen sein, daß mit Hilfe der Fernbedienung 21 selektiv
jeweils mehrere zugeordnete Öllampen
gezündet
werden können.
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Die
Steuerschaltung 24 der Fernbedienung 21 ist mit
einer Eingabetaste 26 der Fernbedienung 21 gekoppelt.
Das Betätigen
der Eingabetaste 26 erzeugt ein Signal, das die Steuerschaltung 24 zur
Ausgabe eines modulierten Ansteuersignals für die Treiberschaltung 23 der
LED 22 anregt. Steuerschaltung 24 und Treiberschaltung 23 werden
von einer Spannungsversorgung 25, beispielsweise einer
Batterie, mit der erforderlichen elektrischen Energie versorgt.
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Im
Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche alternative Ausführungsformen
denkbar. So kann die Heizeinrichtung anstelle des Heizdrahts 16 auch
einen entsprechend positionierten Wärmestrahler enthalten. Die
Zündeinrichtung
kann zusätzlich
einen Sensor zum Erfassen der Verbrennung, das heißt der Flamme,
enthalten. Dieser Sensor kann beispielsweise ein Temperatursensor
oder ein Strahlungssensor, der auf die sichtbare oder die Infrarotstrahlung
der Flamme anspricht, sein. Dieser Sensor, der die Verbrennungsflamme
erfaßt,
kann wiederum mit der Steuereinrichtung 13 über weitere
Zuleitungen gekoppelt sein. Die Steuereinrichtung 13 kann
so ausgebildet sein, daß sie
in Abhängigkeit
von dem Sensorsignal die Ausgabe des die Ansteuerschaltung 11 betätigenden
Steuersignals abbricht und unterbindet, sobald eine Verbrennung
erfaßt
wird. Dies senkt den Energieverbrauch der elektronischen Zündeinrichtung.
Bei einer transportablen Öllampe 1 kann
die Spannungsversorgung 14 der Zündsteuereinrichtung 9 eine
wiederaufladbare Batterie oder einen ähnlichen Energiespeicher umfassen.
Darüber hinaus
kann an der Verbrennungsstelle ein Wandler angeordnet sein, der
die thermische Energie der Verbrennungsflamme in elektrische Energie
umwandelt. Dies kann beispielsweise ein Thermoelement sein. Das
Thermoelement kann auch gleichzeitig als Sensor zum Erfassen der
Verbrennung dienen. Das Thermoelement oder eine andere Einrichtung
zum Umwandeln thermischer Energie in elektrischer Energie kann über Zuleitungen
mit einer in der Zündsteuereinrichtung 9 angeordneten
Ladeschaltung zum Wiederaufladen der Batterie der Spannungsversorgung 14 gekoppelt
sein.