DE19720411A1 - Gasbrennereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasbrennereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In vielen Bereichen der Gasindustrie werden thermoelektri­ sche Schaltventile zusammen mit einem Thermoelement aus Eisen-Konstantan als Zündsicherung und Überwachungseinrich­ tung, beispielsweise in einem Gasherd, verwendet.

Beispielsweise bei mobilen Propangas-Schmiedefeuern sitzt ein Brenner oben auf einem Schmiedefeuergehäuse, wobei ein Thermoelement einer Zündflammensicherheitseinrichtung mit einem thermoelektrischen Schaltventil an der seitlichen Kante von außen in die Blechverkleidung des Schmiedefeuer­ gehäuses eingeführt und außen am Brennerkopf angelegt wird. Der Brennerkopf besteht beispielsweise aus einem zylindri­ schen Gußdrehteil mit Innengewinde und einer Vielzahl von Einzelbohrungen, die zur Brennkammer hin ausgerichtet sind.

Eine derartige Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß beim Betrieb des Schmiedefeuers das Thermoelement übermäßig er­ wärmt wird, weil es sich direkt im Brennraum in der Zone der Hochtemperaturisolierung befindet. Die Erzeugung von Thermostrom an der Lötstelle Eisen-Konstantan sinkt, wenn diese Lötstelle, die vorne am Thermoelement sitzt, die gleiche Temperatur hat wie die mehrere Zentimeter zurück­ liegende kalte Lötstelle des Thermoelementes. Der Abschalt­ mechanismus funktioniert dabei derart, daß der Thermostrom sinkt, wenn beide Lötstellen nahezu gleiche Temperatur ha­ ben und in der Folge das Schaltventil im Zustrom eines gas­ förmigen Brennstoffes abschaltet.

Bei einem Dauerbetrieb des Schmiedefeuers kommt es jedoch häufig vor, daß die Zündflammensicherheitseinrichtung plötzlich abschaltet und sich das Schmiedefeuer erst nach einer Abkühlungsphase wieder in Betrieb setzen läßt. Dies ist eine unmittelbare Folge der übermäßigen Erwärmung des Thermoelementes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gas­ brennereinrichtung der o. g. Art zu schaffen, welche Fehl­ funktionen beim Brennvorgang am Brennerkopf zuverlässig er­ kennt, ohne daß es zu fehlerhaften Abschaltungen des Brenn­ stoffstromes durch die Zündflammensicherheitseinrichtung kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Gasbrennerein­ richtung der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichne­ ten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Thermoelement mit kalter und warmer Lötstelle in dem Gemischbereich der Gas­ brennereinrichtung angeordnet ist.

Dies hat den Vorteil, daß das Thermoelement aufgrund des strömenden Gemisches einem Kühleffekt unterliegt und somit Überhitzungen des Thermoelementes wirksam vermieden sind.

Für eine sichere Überwachung des Brennvorgangs ist das Thermoelement vorzugsweise mit kalter und warmer Lötstelle in einem Gemischbereich des Brennerkopfes angeordnet.

Hierbei kann das Thermoelement die Gasflamme besonders ef­ fektiv überwachen, wenn die warme Lötstelle des Thermoele­ mentes flammenseitig aus dem Brennerkopf um eine vorbe­ stimmte Länge herausragt, welche vorzugsweise 0,1 mm bis 2 mm, insbesondere 1 mm, beträgt.

Zweckmäßigerweise ist der Brennerkopf ein Viellochbrenner­ kopf, wobei vorzugsweise die warme Lötstelle durch eines der Löcher des Viellochbrennerkopfes nach außen geführt ist.

Ein Knick in der Führung des Thermoelementes im kritischen Bereich wird dadurch vermieden und eine zusätzliche Kühlung durch vorbeiströmendes Brennstoffluftgemisch dadurch er­ zielt, daß der Brennerkopf über ein T-Stück mit drei offe­ nen Enden an der Gasbrennereinrichtung angeordnet ist, wo­ bei an einem ersten offenen Ende der Brennerkopf, an einem zweiten offenen Ende eine Gemischzuführung und an einem dritten offenen Ende eine Zuführungsvorrichtung für das Thermoelement angeschlossen ist.

Eine geradlinige und knickfreie Führung des Thermoelementes wird insbesondere dadurch erzielt, daß das erste und dritte Ende des T-Stückes die gegenüberliegenden Enden des Quer­ balkens des T-Stückes sind.

Zweckmäßigerweise ist dabei das T-Stück ein 45°-T-Stück, wobei insbesondere das zweite Ende das offene Ende des um 45° abgewinkelten Teiles des T-Stückes ist.

Zweckmäßigerweise weist die Zuführungsvorrichtung eine Öff­ nung zum Durchführen des Thermoelementes auf, wobei in einer vorteilhaften Ausführungsform die Öffnung der Zufüh­ rungsvorrichtung nach außen durch eine Dichtpackung abge­ dichtet ist.

Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn die Dichtpackung von außen nach innen gesehen folgende Teile aufweist: eine Verschlußscheibe, ein Glasfaser-Polster (GFP) und eine wei­ tere Scheibe.

Für einen festen und dichtenden Sitz ist die Dichtpackung vorzugsweise in ein Anschlußstück mittels eines Schraub­ flansches gepreßt, wobei auf die Verschlußscheibe ein nach innen gerichteter Druck ausgeübt wird und die weitere Scheibe in dem Anschlußstück an einem Gegenlager anliegt, so daß das GFP-Polster dichtend an Wandungen der Öffnung der Zuführungseinrichtung gepreßt wird.

Zweckmäßigerweise ist das Anschlußstück über ein Reduzier­ stück mit dem dritten Ende des T-Stückes verbunden.

Für eine optimale Kraftübertragung auf das GFP-Polster ist die Verschlußscheibe bogenförmig mit einem Mittelloch und einem Schlitz ausgebildet.

Zweckmäßigerweise hat das Mittelloch der Verschlußscheibe einen Durchmesser von 3,5 mm und der Schlitz der Verschluß­ scheibe eine Breite von 1 mm.

Für eine Fixierung der Verschlußscheibe im eingebauten Zu­ stand weist diese in besonders vorteilhafter Weise an einer dem Schlitz gegenüberliegenden Wandung des Mittelloches eine Nut auf.

Diese Nut hat zweckmäßigerweise eine Breite von 0,8 mm.

Die weitere Scheibe kann flach mit einer Mittelöffnung und einem Schlitz ausgebildet sein.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Gasbrennereinrichtung, in Strömungsrichtung gesehen, fol­ gende Teile auf: ein Schaltventil, welches mit dem Thermo­ element zusammenwirkt, ein 90°-Winkelstück, einen WFG-In­ jektor mit Regulierteller, ein 45°-Bogenstück, das 45°-T-Stück und den Brennerkopf.

Zweckmäßigerweise ist das Schaltventil über ein Reduzier­ stück und ein Doppel-Nippel-Stück mit Links-Rechts-Gewinde mit einer Brennstoffquelle, vorzugsweise über einen Zufüh­ rungsschlauch, verbunden.

Zur Befestigung an einem Brennkammergehäuse ist vorzugs­ weise zwischen WFG-Injektor und 45°-Bogenstück ein Befesti­ gungsflansch, insbesondere ein Befestigungswinkel, vorgese­ hen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Gas­ brennereinrichtung,

Fig. 2 im Schnitt eine Zuführungsvorrichtung für das Thermoelement,

Fig. 3 eine Verschlußscheibe der Zuführungsvorrichtung im Schnitt und,

Fig. 4 in Draufsicht sowie

Fig. 5 eine weitere Scheibe der Zuführungsvorrichtung in Draufsicht.

Die in Fig. 1 dargestellte Gasbrennereinrichtung 10 umfaßt, in Strömungsrichtung gesehen, einen Doppel-Nippel 12 mit Rechts-Links-Gewinde zum Anschluß an jede handelsübliche Propangasflasche (11-33 kg) über einen Propanschlauch, ein Reduzierstück 14, ein thermoelektrisches Schaltventil 16, ein 90°-Winkelstück 18, einen WFG-Injektor mit Regu­ lierteller 20, ein 45°-Winkelstück 22, ein 45°-T-Stück 24 und einen Brennerkopf 26. Ein Befestigungswinkel 28 dient zum Befestigen der Gasbrennereinrichtung 10 an einem nicht dargestellten Gehäuse einer Brennkammer.

Aus dem thermoelektrischen Schaltventil 16 ist das Thermo­ element 30 herausgeführt und über eine Zuführungsvorrich­ tung 32 in einen Gemischbereich im T-Stück 24 durch ein drittes offenes Ende 34 des T-Stückes 24 hineingeführt. Am ersten Ende 36 des T-Stückes 24 ist der Brennerkopf 26 mit­ tels einer Gewindeverbindung eingeschraubt. Am zweiten Ende 38 des T-Stückes 24 ist die Gemischzuführung mittels des 45°-Winkelstückes 22 befestigt.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ragt das Thermoelement 30 in den Gemischbereich des T-Stückes 24 und weiter in den Gemischbereich des Brennerkopfes 26, und eine warme Lötstelle 40 des Thermoelementes 30 ragt um eine vor­ bestimmte Strecke flammenseitig aus dem Brennerkopf heraus.

Das Thermoelement 30, und insbesondere die warme und kalte Lötstelle des Thermoelementes 30, sind somit durch den Ge­ mischbereich und den Brennerkopf hindurchgeführt, und die warme Lötstelle 40 des Thermoelementes 30 befindet sich im sog. "kalten" Bereich der Preßgasbrennerflamme (nicht dar­ gestellt). In diesem "kalten" Bereich zieht das unter 1,5 bar stehende Gas über eine Düse und ein Venturi-Rohr kalte Raumluft an und bildet ein Gas-Luft-Gemisch von etwa 15-20°C. Dieses Gas-Luft-Gemisch wirkt auch noch im Bereich des Brennerkopfes kühlend. Dadurch ist die Wärmeeinwirkung des üblicherweise bei einer Arbeitstemperatur von 1000-1100°C betriebenen Schmiedefeuers auf das Thermoelement wesentlich reduziert. Selbst eine Überhitzung der direkt in der Flamme, als Sensor für diese, befindlichen Lötstelle 40 ist wirksam verhindert.

Die Sicherheitszeit, d. h. die Abschaltzeit der thermoelek­ trischen Sicherheitseinrichtung, beträgt bei der erwähnten hohen Feuerraumtemperatur lediglich 45 sec. In der Anheiz­ phase unter 650°C werden 30 sec unterschritten.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht die Zuführungsvorrich­ tung 32 für das Thermoelement 30 aus einem in das Ende 34 des T-Stückes 24 eingeschraubten Reduzierstück 42, in das eine gerade Einschraubverschraubung 44 eingeschraubt ist. Die Einschraubverschraubung 44 hat eine Mittelbohrung 48, durch welche das Thermoelement 30 geführt ist. Diese Öff­ nung 48 wird nach außen gasdicht mittels einer Dichtpackung 50 abgedichtet. Diese Dichtpackung 50 umfaßt eine Ver­ schlußscheibe 52 und eine weitere Scheibe 54. Zwischen der Verschlußscheibe 52 und der Scheibe 54 ist ein Dichtpolster 56 angeordnet. Dieses Dichtpolster besteht beispielsweise aus GFP (1850)-Glasfaser 4×4. Ein Schraubflansch 58 ist auf die Einschraubverschraubung 44 aufschraubbar und drückt von oben auf die bogenförmig ausgebildete Verschlußscheibe 52. Die weitere Scheibe 54 liegt in der Einschraubverschraubung 44 an einem Gegenlager auf, so daß der Andruck durch den Schraubflansch 58 auf dem Dichtpolster 56 lastet und dieses gegen Wandungen der Öffnung 48 in der Einschraubverschrau­ bung 44 drückt, so daß diese Öffnung 48 nach außen hin gas­ dicht verschlossen ist.

Durch die Dichtpackung 50 hindurch verläuft das Thermoele­ ment 30, d. h. sowohl die Verschlußscheibe 52 als auch die weitere Scheibe 54 sind mit einer Mittelbohrung zur Durch­ führung des Thermoelementes 30 versehen.

Die aus Fig. 3 und 4 ersichtliche Ausführungsform der Ver­ schlußscheibe 52 ist im wesentlichen bogenförmig mit einer Mittelbohrung 60 und einem Schlitz 62 ausgebildet. Die Mit­ telbohrung 60 hat einen Durchmesser von 3,5 mm, und der Schlitz 62 hat eine Breite von 1 mm. An einer Innenwandung der Öffnung 60 ist ferner gegenüberliegend dem Schlitz 62 eine Ausnehmung 64 ausgebildet.

Die aus Fig. 5 ersichtliche Ausführungsform der weiteren Scheibe 54 der Dichtpackung 50 ist im wesentlichen flach ausgebildet und weist eine Mittelbohrung 66 und einen Schlitz 68 auf.

Das Thermoelement 30 ist somit direkt im Brennkopfbereich, beispielsweise eines atmosphärischen Preßgasbrenners, ange­ ordnet und unterliegt einem Kühleffekt durch vorbei strömen­ des Brennstoffluftgemisch. Es ragt lediglich mit seiner Spitze 40 aus einem Viellochbrennerkopf 26 in eine nicht dargestellte Brennerflamme hinein. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, auch in höherer Umgebungstemperatur eine wirkungsvolle Sicherheitsfunktion mittels des Thermoelemen­ tes 30 und des thermoelektrischen Schaltventils 16 zur Ver­ fügung zu stellen.

Dadurch, daß eine spezielle Zuführungsvorrichtung 32 zum Einführen des Thermoelementes 30 in den Gemischbereich vor der Brennerflamme eingesetzt wird, ist eine vertikale oder horizontale Führung des Thermoelementes 30 ohne Knicke im kritischen Bereich bei gleichzeitiger Kühlung durch vorbei­ strömendes Brennstoffluftgemisch möglich. Das Thermoelement 30 wird dabei in den Gemischbereich bis zum Brennerkopf 26 über eine Öffnung 48 durch eine Spezialverschraubung 44 mit Dichtpackung 56 eingeführt. Bei dieser Anordnung ist das Thermoelement 30 leicht ein- und ausbaubar und somit beson­ ders wartungsfreundlich.

Claims (22)

1. Gasbrennereinrichtung, insbesondere atmosphärischer Preßgasbrenner, mit einem Brennerkopf (26) und einer Zünd­ flammensicherheitseinrichtung (16, 30, 40), welche ein Thermoelement (30) mit kalter und warmer Lötstelle (40) um­ faßt, und einem Gemischbereich, in dem ein Luft-Gas-Gemisch zum Brennerkopf (26) hinströmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (30) mit kalter und warmer Lötstelle (40) in dem Gemischbereich der Gasbrennereinrichtung (10) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (30) mit kalter und warmer Lötstelle (40) in einem Gemischbereich des Brennerkopfes (26) ange­ ordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die warme Lötstelle (40) des Thermoelementes (30) flammenseitig aus dem Brennerkopf (26) um eine vorbe­ stimmte Länge herausragt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Länge 0,1 mm bis 2 mm, insbesondere 1 mm, beträgt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerkopf (26) ein Viel­ lochbrennerkopf ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerkopf (26) über ein T-Stück (24) mit drei offenen Enden (34, 36, 38) an der Gasbrennereinrichtung (10) angeordnet ist, wobei an einem ersten Ende (36) der Brennerkopf (26), an einem zweiten Ende (38) eine Gemischzuführung und an einem dritten Ende (34) eine Zuführungsvorrichtung (32) für das Thermoelement (30) angeschlossen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und dritte Ende (36, 34) des T-Stückes (24) die gegenüberliegenden Enden des Querbalkens des T-Stückes (24) sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das T-Stück (24) ein 45°-T-Stück ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (38) das offene Ende des um 45° abgewinkelten Teiles des T-Stückes (24) ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zuführungsvorrichtung eine Öffnung (48) zum Durchführen des Thermoelementes (30) auf­ weist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Öffnung (48) der Zuführungsvorrichtung (32) nach außen durch eine Dichtpackung (50) abgedichtet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtpackung (50), von außen nach innen gese­ hen, eine Verschlußscheibe (52), ein Dichtpolster (56), insbesondere ein GFP-Glasfaser-Polster, und eine weitere Scheibe (54) aufweist.

13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtpackung in eine Einschraubver­ schraubung (44) mittels eines Schraubflansches (58) gepreßt ist, wobei auf die Verschlußscheibe (52) ein nach innen ge­ richteter Druck wirkt und die weitere Verschlußscheibe (54) an einem Gegenlager der Einschraubverschraubung (44) an­ liegt, so daß das GFP-Polster dichtend an Wandungen der Öffnung (48) der Zuführungseinrichtung (32) gepreßt ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einschraubverschraubung (44) über ein Redu­ zierstück (42) mit dem dritten Ende (34) des T-Stückes (24) verbunden ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verschlußscheibe (52) bogen­ förmig mit einem Mittelloch (60) und einem Schlitz (62) ausgebildet ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Mittelloch (60) der Verschlußscheibe (52) einen Durchmesser von 3,5 mm und der Schlitz (62) der Verschlußscheibe (52) eine Breite von 1 mm hat.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12-16, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verschlußscheibe (52) an einer dem Schlitz (62) gegenüberliegenden Wandung des Mit­ tellochs (60) eine Nut (64) aufweist.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nut (64) eine Breite von 0,8 mm aufweist.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die weitere Scheibe (54) flach mit einer Mittelöffnung (66) und einem Schlitz (68) ausge­ bildet ist.

20. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch - in Strömungsrichtung gesehen - ein Schaltventil (16), welches mit dem Thermoelement (30) zu­ sammenwirkt, ein 90°-Winkelstück (18), einen WFG-Injektor (20) mit Regulierteller, ein 45°-Bogenstück (22), das 45°-T-Stück (24) und den Brennerkopf (26).

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schaltventil (16) über ein Reduzier­ stück (14) und ein Doppel-Nippel-Stück mit Links-Rechts-Ge­ winde (12) mit einer Brennstoffquelle verbunden ist.

22. Einrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen WFG-Injektor (20) und 45°-Bogen­ stück (22) ein Befestigungsflansch (28), insbesondere ein Befestigungswinkel, zur Festlegung an einem Brennkammerge­ häuse vorgesehen ist.