DE1526026C3 - Brennmittelgemisch-Steuereinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Brennmittelgemisch-Steuereinrichtung für eine mit Brenngas betreibbare Verbrennungseinrichtung, welche einen ■ Mischraum aufweist, in den eine Luftzuführung sowie eine Brenngaszuführung mit von der Gas-Luft-Druckdifferenz gesteuertem Membranventil jeweils unter Ausbildung eines konstanten Einlaßquerschnittes münden.

Aus der französischen Patentschrift 1175 774 ist eine derartige Steuereinrichtung bekannt, welcher eine Injektormischeinrichtung zugeordnet ist.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Einrichtung besteht in der stark gedrosselten Verbindung zwischen der Luftzuführung und der Brenngaszuführung. Durch die in dieser Verbindung angeordnete einstellbare Drosselstelle kann zwar eine gewünschte Druckdifferenz zwischen den beiden Zuführungen eingestellt werden, andererseits wird durch diese Maßnahme jedoch in nachteiliger Weise bewirkt, daß das gesteuerte Druckverhältnis auch von dynamischen Strömungsparametern abhängig wird, so daß sich Unregelmäßigkeiten in der Brennstoff- oder in der Luftzufuhr in unerwünschten Schwingungen in der Verbrennungseinrichtung auswirken können.

Weiterhin ist es aus der USA.-Patentschrift 2 258 515 bekannt, in einer Einrichtung, die zur Brenngasverdünnung durch Abgas dient, eine Drosselstelle und ein elektrisch betätigtes Ventil in Strömungsrichtung hinter einem Membranventil einer Brenngaszuführungsleitung anzuordnen, das der Druckhaltung dient.

Schließlich ist die Verwendung eines Hauptbrenners in Verbindung mit einem Hilfsbrenner, welche aus aufgegabelten Versorgungsleitungen gespeist werden, aus der schweizerischen Patentschrift 231215 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennmittelgemisch-Steuereinrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß auch bei sich ändernden Drücken von Brenngas und Verbrennungsluft das Mischungsverhältnis der Brennmittel unter Gewährleistung einer stabilen Flamme besonders genau einzuhalten und eine kompakte Bauweise erreichbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Mischraum in zwei auf Unterdruck gehaltene Mischkammern unterteilt ist, von denen die eine einem Hauptbrenner und die andere einem Hilfsbrenner zugeordnet ist und die jeweils eine im Querschnitt konstante Lufteinlaßöffnung aufweisen, daß die Brenngaszuführung in zwei Zweigleitungen aufgegabelt ist, von denen die eine mit dem Hauptbrenner und die andere mit dem Hilfsbrenner verbunden ist und die in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet jeweils ein Membranventil, ein elektrisch betätigbares Absperrventil und eine Drosselstelle aufweisen, und daß die Zweigleitungen und der angrenzende Bereich der Mischkammern von einem über eine Luftfiltereinrichtung mit der Umgebungsluft in Verbindung stehenden Gehäuse umgeben sind.

Ein wesentlicher Vorteil einer derartig ausgebildeten Einrichtung ist darin zu sehen, daß Wechselwirkungen zwischen der Brenngaszuführung und der Luftzuführung auf Grund von Änderungen in den Strömungsverhältnissen praktisch völlig ausgeschlossen sind. Somit ist ein besonders genau gleichbleibendes Mischungsverhältnis erreichbar, und zwar sogar auch dann, wenn mehrere Verbrennungseinrichtungen zusammengeschaltet sind.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil wird insbesondere durch die Kombination von Haupt- und Hilfsbrenner im Hinblick darauf erreicht, daß eine Stabilisierung der Flamme gewährleistet ist.

Weiterhin ergibt das Gehäuse die Möglichkeit, in diesem die Steuerorgane für den Haupt- und Hilfsbrenner anzuordnen und der zugeführten Luft einen reichlich bemessenen Raum zur Verfügung zu stellen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Gasdruck an jedem Membranventil in Schließrichtung wirksam ist.

Zur Anwendung in einer Heizeinrichtung zum Heizen von Wohnräumen können mehrere Steuereinrichtungen mit den zugehörigen Verbrennungseinrichtungen einer wärmeabgebenden Rohrleitung

zugeordnet sein, aus welcher durch eine Pumpe die Verbrennungsprodukte der einzelnen Verbrennungseinrichtungen abgesaugt werden.

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

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Steuereinrichtung in Verbindung mit einer Verbrennungseinrichtung,

F i g. 2 schematisch eine Anzahl von Verbrennungseinrichtungen, die mit Steuereinrichtungen versehen sind,

F i g. 3 einen Teilschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1.

Nach F i g. 2 sind mehrere mit Steuereinrichtungen 11 versehene Verbrennungseinrichtungen 6 an eine Rohrleitung 10 angeschlossen.

Weiterhin ist ein Motor 9 vorgesehen, der eine meriwirkt. 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 Absperrventil 56 vorgesehen, das dem Ventil 37 entspricht. Die Leitung 27 weist ebenfalls eine feste Drosselstelle 58 auf, die die Gaszufuhr zum Hilfsbrenner 48 drosselt. Die Leitung 27 endet in einem Kniestück 60, das mit einem Auslaß 60 a in eine Mischkammer 61 führt, der Luft durch eine ίο Öffnung 62 zugeführt wird.

Die Luftöffnung 62 kann ähnlich wie die Luftöffnung 44 mittels einer Platte 63 eingestellt werden und benötigt nach einer einmaligen Einstellung keine weitere Verstellung. Die Verbrennung des dem Hilfsbrenner 48 durch die Mischkammer 61 zugeführten Gases wird durch eine Zündkerze 65 eingeleitet, deren Elektroden 66 in der Nähe des Austritts aus dem Hilfsbrenner 48 angeordnet sind.

Die Mischkammer 61 endet in einem vergrößerten

Pumpe 8 antreibt, die ein Gas-Luft-Gemisch aus den 20 Raum 61 a, durch den der Zündkerzenkörper hin-Steuereinrichtungen 11 ansaugt und die Verbren- durchfaßt, der mit einem Außengewinde versehen ist, % nungsprodukte aus der Leitung 10 absaugt. mit dem er in die Wandung des Gehäuses 15 einge-

"· Jede Steuereinrichtung 11 weist ein Gehäuse 15 schraubt ist. In der Wandung der Zündkerze sind

auf, dem Luft durch eine Luftfiltereinrichtung 16 zu- Öffnungen 75 vorgesehen, die sich auf der einen Seite geführt wird, die eine Drosselklappe 19 aufweist, mit 25 zum Raum 61 α hin öffnen und auf der anderen Seite der die Menge der eintretenden Luft gesteuert wird, mit einem Ringraum innerhalb der Kerze in Verwobei die Luft aus dem Einlaß 18 in ein Luftfilter 17 bindung stehen, durch den das Brennmittelgemisch eintritt, bevor sie in das Gehäuse 15 gelangt. unmittelbar den Elektroden 66 zugeleitet wird. Das

Ein Gasrohr 22, das in das Gehäuse 15 hineinfaßt, Gehäuse 15 ist weiterhin mit einer Anzahl von Bohist mit einer Zweigleitung 24, die zu einem Haupt- 30 rangen 76 versehen, die zusätzlich vom Raum 61a brenner 25 in der Verbrennungseinrichtung 6 führt, nach unten zur Brennkammer führen und um die sowie einer weiteren Zweigleitung 27 versehen, durch
die Gas einem Hilfsbrenner 48 zugeführt wird.

Das zum Hauptbrenner 25 strömende Gas tritt durch ein Membranventil 29 hindurch, das eine Querwand 28 mit einer Öffnung aufweist, die durch ein Ventilglied 30 gesteuert 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 Membranventils 29

ist ein Absperrventil 37 vorgesehen, das eine Scheibe 45 Druck aufbaut, der größer ist als der Luftdruck im 35 aufweist, die eine Öffnung 36 in einer weiteren Gehäuse 15, so daß der auf die beiden Membranen [ Querwand der Leitung 24 steuert. Diese Scheibe wird

elektrisch, z. B. mit einem Solenoid, betätigt. Das Ventil 37 wird von einem Thermostaten gesteuert, der in dem zu heizenden Raum untergebracht ist. Normalerweise ist das Ventil 37 voll geöffnet; es wird dann geschlossen, wenn die Wärmezufuhr unterbrochen werden soll. In diesem Falle kann kein Gas durch die Leitung 24 zum Brenner 25 strömen.

Die Zweigleitung 24 ist bei 40 mit einer festen 55 Brenners 25 vermischen. Eine Wandung 70, die einen Drosselstelle versehen, durch die die Gaszufuhr zum Teil der Mischkammer 43 bildet, ragt nach unten in

Kerze 65 herum angeordnet sind.

Im Betrieb entsteht, weil das Brennmittelgemisch, das durch die Öffnungen 75 in die unmittelbare Nähe der Elektroden 66 gelangt, eine kleine Flamme unterhalb der Kerze 65, die das Gemisch zündet, das durch die Bohrungen 76 ausströmt, so daß die Zündung der aus dem Hilfsbrenner 48 an der Zündkerze 65 austretenden Gase sichergestellt ist.

Wenn die elektrisch betätigten Ventile 37 und 56 infolge eines entsprechenden Signals eines Raumthermostaten geschlossen sind, wird der Durchtritt des Gases durch die Leitungen 24 und 27 abgesperrt, so daß sich stromaufwärts der Ventile 37 und 56 ein

31 und 52 wirkende Gasdruck größer als der Druck der Luft ist und die Ventilscheiben 30 und 50 in die geschlossenen Stellungen gedrückt werden.

Die Verbrennungsprodukte einer weiteren Verbrennungseinrichtung 6 oder auch Luft, wenn keine andere Einrichtung 6 in Betrieb ist, treten aus der Rohrleitung 10 in die Brennkammer ein, wo sie sich mit der Flamme und den Verbrennungsprodukten des

Brenner 25 nach Wunsch gedrosselt wird. Die Leitung 24 läßt dann das Gas über ein Kniestück 42 und einen Auslaß 42 a in eine Mischkammer 43 austreten, deren unteres Ende sich zum Brenner 25 hin öffnet. Die Luft tritt in die Mischkammer 43 durch eine Einlaßöffnung 44 ein, die in der Nähe des Gasauslasses 42a liegt und in ihrer Größe entsprechend dem Luftbedarf durch eine Platte 45 eingestellt wird.

die Brennkammer hinein, so daß bei in Betrieb befindlichem Brenner 25 das aus der Mischkammer 43 austretende Brennmittelgemisch etwa parallel zur Achse der Brennkammer austritt und sich dabei mit den Verbrennungsprodukten oder der Luft aus der Leitung 10 vermischt.

An der Wandung 70 ist ein Störblech 80 angeordnet, das den Zugang zur Brennkammer von der Lei-

Die Zweigleitung 27 des Gasrohres 22 ist mit einem 65 tung 10 her bis auf einen Bereich in der Nähe der

dem Ventil 29 ähnlichen Membranventil 49 versehen, unteren Wandung absperrt und so die Hilfsflamme

das eine Ventilscheibe 50 aufweist, die mit einer Öff- vor der Strömung aus der Leitung 10 schützt,

nung in einer Querwand 51 der Leitung 27 zusam- Mit Hilfe der Gasventile 29, 37, 49, 56 und der

festen Drosselstellen 40, 58 ist das richtige Verhältnis von Luft und Gas sichergestellt, wenn der Druck in der Rohrleitung 10 sich ändert, wenn sich der Druck im Gehäuse 15 relativ zum äußeren Luftdruck ändert und wenn sich der Luftdruck im Gehäuse 15 und der Druck in der Rohrleitung 10 gleichzeitig ändern. Dies wird in der folgenden Weise erreicht:

Die Luft tritt mit geringerem als dem Atmosphärendruck oder mit Atmosphärendruck durch die Luftfiltereinrichtung 16 ein, während der gasförmige Brennstoff durch die Leitung 22 mit einem höheren als dem Atmosphärendruck zugeführt wird. Der durch das Gas auf die Membranen 31, 52 ausgeübte Druck versucht die Ventile 29, 49 zu schließen und bewirkt, daß der Druck hinter den Ventilen 29, 49 abgesenkt wird. Gleichzeitig übt der Druck im Inneren des Gehäuses 15 eine Kraft in umgekehrter Richtung auf die Membranen 31, 52 aus, die die Ventile 29, 49 zu öffnen versucht. Die Ventile 29, 49 nehmen eine Gleichgewichtsstellung ein, wenn der Druck im Gehäuseinneren dem verringerten Druck in den Leitungen 24 und 27 hinter den Ventilen 29 und 49 entspricht. Diese Drücke sind die gleichen wie die an den fest eingestellten Öffnungen 44 und 62 wirkenden Drücke.

Der in der Rohrleitung 10 und in der Brennkammer 6 herrschende Unterdruck stellt sich auch an den stromabwärtigen Seiten der Drosselstellen 40, 58 und der Luftöffnungen 44, 62 ein, so daß eine Strömung erzwungen wird, die abhängig von der Druckdifferenz an den Drosselstellen 40, 58 bzw. Öffnungen 44, 62

ίο ist. Wenn der Druck in der Rohrleitung 10 zunimmt, bleibt der Durchfluß proportional, weil die Druckdifferenzen an den Drosselstellen 40, 58 bzw. Öffnungen 44, 62 die gleichen Werte besitzen.

Sollte der Druck im Gehäuse 15 abnehmen, weil entweder die Drosselklappe 19 teilweise geschlossen oder das Filter 17 teilweise zugesetzt ist, wird der Eintrittsdruck der Luft an den Öffnungen 44 und 62 geringer. Gleichzeitig nimmt auch der Druck oberhalb der Membranen 31 und 52 ab, so daß sich die

ao Ventile 29, 49 etwas schließen und damit den Gasdruck auf den Druck absenken, den die Luft an den Öffnungen 44, 62 besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Brennmittelgemisch-Steuereinrichtung für eine mit Brenngas betreibbare Verbrennungseinrichtung, welche einen Mischraum aufweist, in den eine Luftzuführung sowie eine Brenngaszuführung mit von der Gas-Luft-Druckdifferenz gesteuerten Membranventil jeweils unter Ausbildung eines konstanten Einlaßquerschnittes münden, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischraum in zwei auf Unterdruck gehaltene Mischkammem (43, 61) unterteilt ist, von denen die eine (43) einem Hauptbrenner (25) und die andere (61) einem Hilfsbrenner (48) zugeordnet ist und die jeweils eine im Querschnitt konstante Lufteinlaßöffnung (44, 62) aufweisen, daß die Brenngaszuführung (22) in zwei Zweigleitungen (24,27) aufgegabelt ist, von denen die eine (24) mit dem Hauptbrenner (25) und die andere (27) mit dem Hilfsbrenner (48) verbunden ist und die in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet jeweils ein Membranventil (29,49), ein elektrisch betätigbares Absperrventil (37, 56) und eine Drosselstelle (40,58) aufweisen, und daß die Zweigleitungen (24, 27) und der angrenzende Bereich der Mischkammern (43, 61) von einem über eine Luftfiltereinrichtung (16) mit der Umgebungsluft in Verbindung stehenden Gehäuse (15) umgeben sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck an jedem Membranventil (29, 49) in Schließrichtung wirksam ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anwendung in einer Heizeinrichtung zum Heizen von Wohnräumen mehrere Steuereinrichtungen (11) mit den zugehörigen Verbrennungseinrichtungen (6) einer wärmeabgebenden Rohrleitung (10) zugeordnet sind, aus welcher durch eine Pumpe (8) die Verbrennungsprodukte der einzelnen Verbrennungseinrichtungen (6) abgesaugt werden.