DE1526026A1

DE1526026A1 - Steuereinrichtung fuer einen mit gasfoermigem Brennstoff beheizten Brenner

Info

Publication number: DE1526026A1
Application number: DE19661526026
Authority: DE
Inventors: Budden Robert George
Original assignee: Roberts Gordon Appliance Corp
Current assignee: Roberts Gordon Appliance Corp
Priority date: 1966-02-28
Filing date: 1966-07-19
Publication date: 1970-03-05
Also published as: GB1120504A; NL6609515A; US3394886A; NL140326B; DE1526026B2; DE1526026C3

Description

DR. MÜLLER-BORE DlPL.-lNG. GRALFS DR. MANiXZ

PATENTANWÄLTE IJtOUtO

18. Juli 1966 Al/Gö - R 255

ROBEETS-GORDON APPLIMOE CORPORATION

33 Central Avenue

Buffalo / Erie County / USA

Steuereinrichtung für einen mit gasförmigem Brennstoff "beheizten Brenner

Priorität: USA vom 28. Februar 1966 Nr. 530.64-5

Die Erfindung bezieht sich auf Heizeinrichtungen, die zum Heizen von Wohnräumen benutzt werden, und betrifft insbesondere Steuereinrichtungen zum Regulieren und Betreiben von Heizungen. Derartige Einrichtungen weisen ein oder mehrere Heizgeräte auf, die je eine mit Wandungen versehene Brennkammer besitzen, welche periodisch

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in Abhängigkeit von einer Thermostatsteuerung arbeitet. Bei diesen Einrichtungen sind die Brennkammern in dem zu heizenden Raum angeordnet,und die Wandungen der Brennkammern sowie Verlängerungen dieser Wandungen werden auf Temperaturen aufgeheizt, bei denen Infrarotwärme emittiert oder abgestrahlt wird.

Ein Ziel der Erfindung ist eine Steuereinrichtung für ein solches Heizgerät, das bei Drücken unter dem Atmosphärendruck das richtige Verhältnis von Gas und Luft einstellt.

Ein anderes Zial der Erfindung ist eine Steuereinrichtung, die auch dann das richtige Verhältnis von Luft und Gas einstellt, wenn sich der Druck des Gases oder der Luft ändert.

Schließlich liegt ein weiteres Ziel der Erfindung in einer Steuereinrichtung mit einem Luftfilter, die das richtige Verhältnis von Luft und Gas auch dann aufrechterhält, wenn das Luftfilter zum Teil zugesetzt ist, so daß die Luftzufuhr verringert wird.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird im folgenden im einzelnen erläutert.

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Steuereinrichtung, die zusammen mit einem Heizgerät benutzt wird.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Anzahl von Heizgeräten, die mit den Steuereinrichtungen versehen werden können.

Fig. 3 ist ein Teilschnitt nach der Linie III-III der Fig. 1.

Nach Fig. 2 der Zeichnung weist die Heizeinrichtung eine Anzahl von Heizgeräten auf, die je eine Brennkammer 6 und eine Steuereinrichtung 11 aufweisen, der Luft und Gas zugeführt werden, die aus der Einrichtung als brennbares Gemisch der Brennkammer zugeleitet werden.

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Weiterhin ist ein Motor 9 vorgesehen, der eine Vakuumpumpe 8 antisLbt, die das Gas-Luft-Gemisch aus den Steuereinrichtungen ansaugt und die Verbrennungsprodukte aus einer Leitung 10 absaugt, wobei in dieser Leitung ein Unterdruck hergestellt wird.

Jede Steuereinrichtug 11 weist ein Gehäuse 15 auf, dem Luft durch eine Einlaßkammer 16 zugeführt wird, die eine Ventilklappe oder Drosselklappe 19 aufweist, mit der die Menge der in die Einlaßkammer eintretenden Luft geregelt wird, wobei die Luft aus dem Einlaß 18 zur Kammer 16 in ein Luftfilter 17 eintritt, bevor sie in das Gehäuse 15 gelangt.

Ein Gasrohr 22, das bei der dargestellten Konstruktion in das Gehäuse 15 hineinfaßt, ist mit einer Zweigleitung 2A-, die zu einem Brenner 25 in einer Brennkammer 6 führt, sowie einer weiteren Zweigleitung 27 versehen, durch die jas einem Hilfsbrenner 4-8 zugeführt wird.

Das zum Hauptbrenner 25 strömende Gas tritt durch ein Ventil 29 hindurch, des eine '/. ^uerward 28 mit einer

die
öffnung aufweist, i-irch ein Ventil glied 30 gesteuert

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wird, welches als Scheibe ausgebildet und an einer flexiblen Membran 31 angebracht ist, die mittels eines Deckels 32 im Gehäuse 15 befestigt ist. Dieser Deckel 32 ist mit einem Lufteinlaß 33 versehen, durch den hindurch Luft aus dem Gehäuse 15 eintreten und auf die Oberfläche der Membran 31 einwirken kann, an der das Ventilglied 30 befestigt ist. Stromabwärts des Ventils 29 ist ein weiteres Ventil 37 vorgesehen, das eine Scheibe 35 aufweist, die eine öffnung 36 in einer weiteren Querwand der fiohrleitung 24 steuert. Diese Scheibe wird elektrisch, z. B. mit einem Solenoid betätigt. Das elektrisch betätigte Ventil 37 wird von einem Thermostaten gesteuert, der in dem zu heizenden Baum untergebracht ist. Normalerweise ist das Ventil voll geöffnetJ es wird dann, geschlossen, wenn die Wärmezufuhr unterbrochen werden soll. In diesem lalle kann kein Gas durch die Rohrleitung 24 zum Brenner strömen.

Die Zweigleitung 24 ist bei 40 mit einer festen Drosselstelle versehen, durch die die Gaszufuhr zum Brenner nach Wunsch gedrosselt wird. Das Rohr 24 läßt dann das Gas über ein Kniestück 42 und einen Auslaß 42a in ein

Mischrohr 43 austreten, dessen unteres Ende sich zum 009810/0658

Brenner 25 hin öffnet. Die Luft tritt in die Mischleitung 43 durch eine Einlaßiöffnung 44 ein, die in der Nähe des Gasauslasses 42a liegt und in ihrer Größe durch eine Steuereinrichtung verstellbar ist, die als Ventilplatte 45 ausgebildet ist, welche so befestigt ist, daß die richtige Menge an Luft dem in das Mischrohr 43 ein- ' tretenden Gasstrom zugemiecht wird.

Die Zweigleitung 2? des Gasrohres 22 leitet den Brennstoff einem Hilfsbrenner 48 zu. Bei der dargestellten Ausführungeform ist die Zweigleitung 27 mit einem dem Ventil 29 ähnlichen Gasventil 49 versehen, das eine Ventilscheibe 50 aufweist, die mit einer öffnung in einer Querwand 51 der Leitung 27 zusammenwirkt. Die Scheibe 50 sitzt an einer Membran 52, die durch einen Deckel 53 festgehalten wird, der einen Lufteinlaß 54 aufweist. Weiterhin ist ein elektrisch betätigtes Ventil 56 vorgesehen, das dem Vaentil 37 entspricht. Die Rohrleitung 27 weist ebenfalls eine feste Drosselstelle auf, die die Gaszufuhr zum Hilfsbrenner 48 drosselt. Die Leitung 27 endet in einm Kniestück 60, das mit einem Auslaß 60a in ein Mischrohr 61 führt, dem Luft

durch eine öffnung 62 zugeführt wird. 009810/0658

Die Luftöffnung 62 kann ähnlich wie die Luftöffnung 44 mittels einer Platte 63 eingestellt werden und benötigt nach einer einfmaligen Einstellung keine weitere Verstellung. Die Verbrennung des dem Hilfsbrenner durch die Leitung 61 zugeführten Gases wird durch eine Zündkerze 65 eingeleitet, deren Elektroden 66 in der Nähe des Austritts aus dem Hilfsbrenner angeordnet sind.

Das Mischrohr 61 endet in einem vergrößerten Raum 61a, durch den der Zündkerzenkörper hindurchfaßt, dex* mit einem Außengewinde versehen ist, mit dem er in die Wandung des Brennergehäuses eingeschraubt ist. In der Wandung der Zündkerze sind öffnungen 75 vorgesehen, die sich axf der einen Seite zum Raum 61a hin öffnen, und auf der anderen Seite mit einen Ringraum innerhalb dez^ KeX¹Ze in Verbindung stehen, durch cen das Verbrennungsgemisch laimitteltar den Elektroden dc zugeleitet wird. Das Brenner«;enäuse ist weiterhin mit einer Anzahl von Bohrungen /o versehen, die zusätzlich vom Raum ca nach unten :i:r iireiuikrir.rner führen und uni die Kerze herum angeordnet sind.

Im revrier entsteht, weil iac v\ r: rennur.csgexiscn, ias

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durch die öffnungen 75 in die unmittelbare Nähe der Elektroden 66 gelangt, eine kleine Flamme unterhalb der Kerze, die das Gemisch zündet, das durch die Bohrungen 76 ausströmt, so daß die Zündung der aus dem Hilfsbrenner an der Zündkerze austretenden Gase sichergestellt ist.

Wenn die elektiiisch betätigten Ventile 37 und 56 infolge eines entsprechenden Signals eines Raumthermostaten geschlossen sind, wird der Durchtritt des Gases durch die Rohrleitungen 24- und 27 abgesperrt, so daß sich stromaufwärts der Ventile 37 und 56 ein Druck aufbaut, der größer ist als der Luftdruck im Gehäuse 15, so daß der auf die beiden Membranen 31 und 52 wirkende Gasdruck größer als der Druck der Luft ist und die Ventilsciieiben 30 und ^O in die geschlossenen Stellungen gedruckt werden.

Die Yerbreirriungsprodukte eines weiteren Brenners oder auch Luft, wenn kein anderer Brenner in Betrieb ist, treten aus der Rohrleitung 10 ir die Brennkammer 6 ein, vio sie sich nit der Flamme und den Verbrennungsprodukten

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des Brenners 25 vermischen. Eine Wandung 70, die einen Teil der Mischkammer 43 bildet, ragt nach unten in die Brennkammer 6 hinein, so daß bei in Betrieb befindlichem Brenner das aus der Mischkammer austretende Verbrennungsgemisch etwas parallel zur Achse der Brennkammer austritt und sich dabei mit den Verbrennungsprodukten oder der Luft aus der Leitung 10 vermischt.

Es hat sich als wünschenswert herausgestellt, die durch die Rohrleitung 10 eintretende Luft oder die Verbrennungsprodukte derart abzulenken, daß die Luft bzw. die Verbrennungsprodukte die Hilfsflamme nicht vom Brenner 25 wegblasen können. Aus diesem Grunde ist ein Störblech 80 vorgesehen, das unmittelba-pfetromaufwärts der Wandung 70 liegt und quer zur Brennkammer angeordnet ist. Dieses Störblech, das den Zugang zur Brennkammer bis auf einen Bereich in der Nähe der unteren Wandung absperrt, ist so ausgebildet, daß es federnd an den Seitenwänden anliegt und dementsprechend verhindert, dass die Luft oder die Verbrennungsprodukte aus der Leitung 10 seitlich der Wandung 70 durch die Brennkammer 6 strömen kann, so daß die unterhalb des Störblechs 80

entlangfl-böaende Luft oder die Verbrennungsprodukte nicht zur Hilfsflamme gelangen können.

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Die Brennkammer 6 kann mit unterschiedlichen Längen ausgebildet werden. Um große Wärmemengen zu erhalten, wird eine lange Brennkammer verwendet, bei der eine größere Wandungsfläche vorhanden ist, die Infrarotstrahlung abgibt, wenn die Gase vom Brenner zum Ende der Brennkammer strömen.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird mit Hilfe der Gasventile und der festen Drosselöffnungen das richtige Verhältnis von Luft und Gas auch dann sichergestellt, wenn der Druck in der Rohrleitung 10 sich ändert. Weiterhin hält die Einrichtung das richtige Mischungsverhältnis auch dann aufrecht, wenn sich der Druck im Gehäuse 15 relativ zum äußeren Luftdruck ändert. Außerdem bleibt das Mischungsverhältnis von Luft und gasförmigem Brennstoff erhalten, wenn sich der Luftdruck im Gehäuse I5 und der Druck in der Rohrleitung 10 gleichzeitig ändern. Dies wird in der folgenden Weise erreicht.

Die Luft tritt mit geringerem als dem AiSosphärendruck oder mit Atmosphärendruck durch den Lufteinlaß 16 ein, während der gasförmige Brennstoff durch die Rohrleitung

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22 mit einem höheren als dem Atmosphärendruck zugeführt wird. Die Gasströmung wird dann unterteilt, wobei ein Teil zu den Vde/fcilen 49 und 56 und der andere zu den Hauptgasventilen 29 und 36 strömt. Der durch die Gasströmung auf die Membranen ausgeübte Druck versucht die Ventile zu schließen und bewirkt, daß der Druck hinter den Ventilen abgesenkt wird. Gleichzeitig übt der Druck im Inneren des Gehäuses 15 eine Kraft in umgekehrter Richtung auf die Membranen aus, die die Ventile zu öffnen versucht. Die Ventile nehmen eine Gleichgewichtsstellung ein, wenn der Druck im Gehäuseinneren dem verringerten Druck in den Leitungen 22 und 27 hinter den Vnetilen 29 und 49 entspricht. Diese Drücke sind demzufolge genau die gleiche^ wie die auf die Oberflächen der Membranen ~*>Λ und 52 wirkenden Drücke und die an den öffnungen 44 und 62 wirkenden Drücke. Die öffnungen 44 und 62 sind feate Drosselöffnungen, die die richtigen Luftmengen liefern, welche das Gemisch aus Luft und Brennstoff für die Hilfs- und die Hauptflamme ergeben.

Während der Druck des Gases in den Rohrleitungen 22 und 27 größer ist als der Atmosphärend.ruc>, können die auf die Membranen wirkenden Drücke im Gleichgewicht steilen,

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weil der auf die unteren Flächen der Membranen wirkende Gasdruck durch die Scheiben 30 und 50 vermindert wird.

Wenn in der Rohrleitung 10 und im Brenner 6 ein Teilvakuum oder ein niedriger Druck vorhanden ist, stellt sich dieser niedrige Druck auch an den stromabwärtigen Seiten der öffnungen 4O₁ 58, 44 und 62 ein, so daß eine Strömung durch diese öffnungen oder Drosselstellen erzwungen wird, die abhängig von der Druckdifferenz an den Drosselstellen ist. Wenn der Druck in der Rohrleitung 10 zunimmt, bleibt der DrWhfluß durch die Drosselstellen proportional, weil die Druckdifferenzen an den Drosselstellen die gleichen Werte besitzen.

Sollte der Druck im Gehäuse 15 abnehmen, weil entweder das Ventil 19 teilweise geschlossen oder das Filter 17 teilweise zugesetzt ist, wird der Eintrittsdruck der Luft an den öffnungen 44 und 62 geringer, so daß der Mischkammer weniger Luft zugeführt wird. Wenn dabei die Gasmenge konstant bleibt, besitzt das Verbrennungsgemisch nicht mehr die richtige Zusammensetzung. Wenn jedoch bei der erläuterten Einrichtung der Druck im

Gehäuse 15 verringert wird, nimmt auch der Druck oberhalb 009810/0658

der Membranen J1 und 52 ab, so daß sich die Ventile 29 und 50 etwas schließen und damit den Gasdruck auf den Druck absenken, den die Luft an den Drosselstellen 44 uril 62 besitzt, so daß wieder das richtige Verhältnis von Luft und Gas erhalten wird.

Wenn in der Zeichnung auch dieAnordnung so getroffen ist, daß die Gasleitung 22 in das Gehäuse 1,5 hineinführt, so kann die Leitung doch auch außerhalb des Gääuses angeordnet werden, wobei geeignete Zweigleitungen vorgesehen werden, die die Luft zu den Drosselöffnungen 44 und 62 und zu den Membranen 31 und 52 führen. Durch das vorgesehene Luftfilter wird verhindert, daß Staub oder andere Fremdkörper in die Einrichtung eintreten, wobei die Gefahr, daß sich infolge eines Zusetzens des Filters ein unrichtiges Mischungsverhältnis von Luft und Brennstoff ergibt, bei der vorliegenden Einrichtung vermieden wird.

Das Störblech 80 schützt die Wandung 70 des Brenners vor den durch die Leitung 10 strömenden heißen Gasen.Dadurch, daß die Wandung 70 auf einer niedrigeren Temperatur als der Temperatur der heißen Gase gehalten wird, wird weniger

Wärme auf das Verbrennungsgemisch innerhalb des Mischrohres 009810/0658

43 übertragen. Dadurch wird verhindert, daß das Gemisch Temperaturen erreicht, die die Flammenfortschrittsgeschwindigkeit beeinflussen, wodurch wiederum die Stabilität der Hauptbrennerflamme beeinträchtigt werden könnte.

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Claims

Patentansprüche

1. Steuereinrichtung für ein Verbrennungsgemisch aus Luft und einem gasförmigem Brennstoff, die einem Brenner zugeführt werden, gekennzeichnet durch eine Zuführleitung (22) für den gasförmigen Brennstoff und eine feste Luftdrosselöffnung (4-4), aus denen das Gas bzw. die Luft in eine Mischkammer (4-3) eingeführt werden, wobei die Gaszuführleitung ein Steuerventil (29) aufweist, das auf den Druck der Luft und des Brennstoffs drart anspricht, daß Brennstoff und Luft der Mischkammer unabhängig von Änderungen des Druckes der Luft und des Brennstoffs in einem vorbestimmten Verhältnis zugeführt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffzuführleitung (24) stromabwärts des Steuerventils (29) zum Verringern der dem Brenner zugeführten Gasmenge eine Drosselstelle (40) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein stromabwärts des Steuerventils (29) in der

Brennstoffzuführleitung (24) angeordnetes elektrisch 00981Ü/0658

betätigtes Ventil (37)» das auf den Wärmebedarf anspricht.

4. Einrichtun^nach. einem der Ansprüche 1 bis 3, die in einem Gehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) einen Lufteinlaß (16) mit einem Luftfilter (17) sowie eine Auslaßöffnung (44) aufweist, aus der die Luft in die Mischkammer (43) eintritt, daß weiterhin eine Brennkammer (6), die mit der Mischkammer

so-

in Verbindung steht, wie eine Pumpeinrichtung (8) vorgesehen sind, die in der Brennkammer einen geringeren als den Atmosphärendruck aufrechterhält, und daß eine zweite Rohrleitung (10) vorgesehen ist, die zur Brennkammer (6) führt und dieser die Verbrennungsprodukte einer anderen Brennkammer zuführt, wobei die Brennkammer (6 j einen Teil der ? Rohrleitung (10; bildet.

~-, Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuführleitung (22) in zwei Zwdgleitungen (24, 27; aufgeteilt ist, von denen die eine einem Hauptbrenner und die andere einem Hilfsbrenner Brennstoff zuführt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

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daß die zweite Zweigleitung (27) ein auf den Druck der Luft im Gehäuse (15) und den Druck des Brennstoffs in da? Brennstoffleitung ansprechendes Steuerventil (49) aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Steuerventil (29, 4-9) ^eine Querwandung (28, 51) in der entsprechenden Zweigleitung (24··, 27) mit einer öffnung sowie ein Ventilglied (30, 50) aufweist, das zwischen einer die öffnung verschließenden und einer die öffnung freigebenden Stellung bewegbar und mit einer Membran verbunden ist, deren eine Seite dem Druck der Luft im Gehäuse (15) und deren andere Seite dem Brennstoffdruck in der Brennstoffleitung ausgesetzt ist, wobei der Brennstoffdruck in Ventilschließrichtung wirksam ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß in der Zweigleitung (27) stromabwärts des Steuerventils (49) ein zweites Ventil (56) vorgesehen ist, das auf denlwärmebedarf anspricht.

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9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 his 8, gekennzeichnet durch eine Drosselstelle (fc58) in der Zweigleitung (27) zum Drosseln des Brennstoffs.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 his 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitung (27) mit einer Mischkammer (61) in Verbindung steht, in die durch eine feste Öffnung (62) Luft eintritt, wobei die Mischkammer mit dem Hilfsbrenner (4-8) in Verbindung steht.

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