DE19906032B4 - Current feedthrough element for a gas or oil burner - Google Patents

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Abstract

Stromdurchführungselement für einen Gas- oder Ölbrenner, insbesondere Zünd- oder Überwachungselement, mit wenigstens einer Elektrode, die in einem Isolator angeordnet ist, der dicht in einem äußeren Befestigungsblech zum Anbringen des Stromdurchführungselementes am Gas- oder Ölbrenner sitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (1) im Bereich der Verbindung mit dem Befestigungsblech (2) einen Bund (6) aufweist, und dass der Isolator (1) und das Befestigungsblech (2) durch eine Presspassung miteinander verbunden sind.Electric feedthrough element for a gas or oil burner, in particular ignition or monitoring element, having at least one electrode which is arranged in an insulator which sits tightly in an outer mounting plate for attaching the current lead-through element to the gas or oil burner, characterized in that the insulator ( 1) in the region of the connection to the mounting plate (2) has a collar (6), and that the insulator (1) and the mounting plate (2) are connected to each other by a press fit.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Stromdurchführungselement für einen Gas- oder Ölbrenner, insbesondere ein Zünd- oder Überwachungselement mit wenigstens einer Elektrode, die in einem Isolator angeordnet ist, der dicht in einem äußeren Befestigungsblech zum Anbringen des Stromdurchführungselementes am Gas- oder Ölbrenner sitzt.The invention relates to a current feedthrough element for a gas or oil burner, in particular an ignition or monitoring element with at least one electrode which is arranged in an insulator which sits tightly in an outer mounting plate for attaching the current feedthrough element to the gas or oil burner.

Bei den in der jüngsten Zeit entwickelten Öl- oder Gasbrennern, den sogenannten Brennwertgeräten, werden abgedichtete Brennräume benötigt, was zur Folge hat, dass auch die Stromdurchführungselemente, insbesondere die Zünd- oder Überwachungselemente, dicht, d. h. insbesondere gas- und kondensatdicht ausgebildet und angeordnet sein müssen.The recently developed oil or gas burners, the so-called condensing boilers, require sealed combustion chambers, with the result that the current feedthrough elements, in particular the ignition or monitoring elements, are sealed, ie. H. in particular gas-tight and condensate-tight and must be arranged.

Übliche gas- und kondensatdichte Stromdurchführungselemente der eingangsgenannten Art weisen zumeist rotationssymmetrische Isolatoren auf, an denen Formelemente zur Verdrehsicherung angebracht sein können. Die Isolatoren sind mit Hilfe einer Dichtung gegenüber dem äußeren Befestigungsblech abgedichtet. Ein zweites Blechteil, das durch Punktschweißung mit dem Befestigungsblech verbunden ist, liefert die Vorspannkraft, die für die eigentliche feste Anordnung und Abdichtung des Isolators sorgt.Conventional gas and condensate-tight current feedthrough elements of the type mentioned initially have mostly rotationally symmetrical insulators, on which form elements can be attached to prevent rotation. The insulators are sealed by means of a seal against the outer mounting plate. A second sheet metal part, which is spot welded to the mounting plate, provides the biasing force which provides the actual solid assembly and sealing of the insulator.

Die Befestigung der Elektrode im Isolator erfolgt mechanisch, wie es in der DE 26 45 034 C2 angegeben ist. Bei dieser Art der Befestigung wird die Abdichtung zwischen der Elektrode und dem Isolator über einen O-Ring erreicht, der beim Aufpressen des Anschlussstücks auf die Elektrode vorgespannt wird.The attachment of the electrode in the insulator is done mechanically, as in the DE 26 45 034 C2 is specified. In this type of attachment, the seal between the electrode and the insulator is achieved via an O-ring, which is biased when the fitting is pressed onto the electrode.

Die üblichen Stromdurchführungselemente der oben beschriebenen Art sind allerdings nur für Brenner geeignet, bei denen die Temperatur im Bereich der Verbindung zwischen dem Isolator und dem Befestigungsblech nicht höher als 400°C ist. Der Grund dafür ist in dem üblicherweise verwandten Dichtungswerkstoff, der Festigkeit der Bleche sowie der Festigkeit der Schweißverbindungen zu sehen. Es ist darüber hinaus möglich, dass bei dem üblichen Aufbau die Dichtheit der Verbindung zwischen Isolator und dem Befestigungsblech über die Lebensdauer des Stromdurchführungselementes nachlässt, was insbesondere bei hohen Temperaturen und häufigen Temperaturwechseln gilt.However, the usual current lead-through elements of the type described above are only suitable for burners in which the temperature in the region of the connection between the insulator and the mounting plate is not higher than 400 ° C. The reason for this is seen in the commonly used sealing material, the strength of the sheets and the strength of the welded joints. It is also possible that in the usual structure, the tightness of the connection between the insulator and the mounting plate over the life of the current feedthrough element decreases, which is especially true at high temperatures and frequent changes in temperature.

Ein weiterer Nachteil der üblichen Stromdurchführungselemente besteht darin, dass sie aus vielen Einzelteilen bestehen. Diese müssen mit relativ engen Toleranzen gefertigt werden, um die Funktion des gesamten Stromdurchführungselementes im montierten Zustand zu gewährleisten. Die Montage ist durch das Zusammenfügen der Einzelteile und den anschließenden Schweißprozess sehr aufwendig.Another disadvantage of the usual power feedthrough elements is that they consist of many individual parts. These must be made with relatively tight tolerances to ensure the function of the entire current feedthrough element in the assembled state. The assembly is very complicated by the assembly of the individual parts and the subsequent welding process.

Da die Elektrode bei den üblichen Stromdurchführungselementen im Isolator mechanisch befestigt ist, besteht weiterhin der Nachteil, daß die dadurch erzeugte Haltekraft der Elektrode gegenüber dem Isolator den Anforderungen in der Praxis nicht immer entspricht. Das gilt insbesondere dann, wenn die Elektrode gebogen ist, da die dabei auftretende Belastung in Form eines Drehmomentes während des Betriebes dazu führen kann, dass sich die Elektrode lockert und als Folge davon die Dichtheit der Verbindung zwischen der Elektrode und dem Isolator nachlässt.Since the electrode is mechanically fastened in the usual current feedthrough elements in the insulator, there is also the disadvantage that the holding force of the electrode generated thereby opposite the insulator does not always meet the requirements in practice. This is especially true when the electrode is bent, since the resulting load in the form of a torque during operation can cause the electrode to loosen and, as a result, the tightness of the connection between the electrode and the insulator decreases.

Weitere gattungsgemäße Stromdurchführungselemente sind in DE 89 14 109 U1 , GB 2 060 151 A und DE 93 07 076 U1 beschrieben.Other generic power feedthrough elements are in DE 89 14 109 U1 . GB 2 060 151 A and DE 93 07 076 U1 described.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, das Stromdurchführungselement der eingangs genannten Art so auszubilden, dass es aus wenigen Einzelteilen aufgebaut ist und somit einfach montiert und kostengünstig produziert werden kann.The object of the invention is based on the other hand, the current feedthrough element of the type mentioned in such a way that it is composed of a few parts and thus easy to assemble and can be produced inexpensively.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Isolator im Bereich der Verbindung zu dem Befestigungsblech einen Bund aufweist, mit dem der Isolator in das Befestigungsblech gepresst ist.This object is achieved according to the invention in that the insulator in the region of the connection to the mounting plate has a collar with which the insulator is pressed into the mounting plate.

Die erfindungsgemäße Ausbildung hat den Vorteil, dass sie nur noch aus zwei vorgefertigten Bauteilen, nämlich dem Isolator mit Elektrode und dem Befestigungsblech aufgebaut ist, die in einem einzigen Montagevorgang montiert werden können.The embodiment of the invention has the advantage that it is made up of only two prefabricated components, namely the insulator with electrode and the mounting plate, which can be mounted in a single assembly process.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Stromdurchführungselementes sind Gegenstand der Ansprüche 2–7.Particularly preferred developments and refinements of the current feedthrough element according to the invention are the subject matter of claims 2-7.

Im Folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigenIn the following, particularly preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Show it

1 eine Schnittansicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stromdurchführungselementes und 1 a sectional view of an embodiment of the current feedthrough element according to the invention and

2A bis 2C in Teilschnittansichten verschiedene Möglichkeiten der Durchführung des Isolators durch das Befestigungsblech. 2A to 2C in partial sectional views different ways of performing the insulator through the mounting plate.

Das in 1 dargestellte Stromdurchführungselement umfasst einen Isolator 1, ein Befestigungsblech 2, einen Kontaktstift, insbesondere Zündstift 3, ein Glasteil 4 und eine als Mittelelektrode im Isolator 1 angeordnete Elektrode 5.This in 1 illustrated current feedthrough element comprises an insulator 1 , a mounting plate 2 , a contact pin, in particular firing pin 3 , a glass part 4 and one as a center electrode in the insulator 1 arranged electrode 5 ,

Wie es in 1 dargestellt ist, ist der Isolator 1 in das Befestigungsblech 2 gepresst. Der Isolator 1 weist zu diesem Zweck im Bereich der Verbindungsstelle mit dem Befestigungsblech 2 einen Bund 6 auf, der unglasiert, im gebrannten Zustand nach einem Verfahren zur Verbesserung der Oberflächengüte bearbeitet, beispielsweise geschliffen, oder glasiert sein kann.As it is in 1 is shown is the insulator 1 in the mounting plate 2 pressed. The insulator 1 points for this purpose in the region of the junction with the mounting plate 2 a covenant 6 on, the unglazed, processed in the fired state by a method for improving the surface quality, for example, ground, or may be glazed.

Das Befestigungsblech 2 kann aus verschiedenen Stahlsorten zum Beispiel St 12.03 oder X5 Cr Ni 18 10 bestehen. Es weist an der Verbindungsstelle zum Isolator 1 einen Kragen 7 auf, dessen Durchzug glatt ausgeführt ist, um die notwenige Gasdichtheit zu erreichen.The mounting plate 2 can consist of different steel grades, for example St 12.03 or X5 Cr Ni 18 10. It points at the connection point to the insulator 1 a collar 7 on, the passage is made smooth to achieve the necessary gas tightness.

Bei einem Befestigungsblech aus der Stahlsorte St 12.03 kann die Verbindung zu einem Isolator 1 mit unglasiertem Isolatorbund 6 als dicht gegenüber dem Ansaugen von Nebenluft angesehen werden. Die erreichbaren Dichtheiten schwanken in Abhängigkeit von der Oberflächenrauheit des Isolators 1.In a mounting plate made of steel grade St 12.03, the connection to an insulator 1 with unglazed isolator collar 6 be regarded as close to the intake of secondary air. The achievable tightnesses vary depending on the surface roughness of the insulator 1 ,

Die Erhöhung der Dichtheit der Verbindung ist bei einem gebrannten Isolator über eine zusätzliche Bearbeitung des Isolatorbundes 6 während des Fertigungsverfahrens zur Erhöhung der Oberflächengüte möglich. Eine Möglichkeit der Erhöhung der Oberflächengüte am Isolatorbund 6 besteht in einem Schleifen oder Glasieren. Da die meisten Isolatoren 1 bis auf den Bund 6 glasiert sind, stellt eine durchgängige Glasur keinen Mehraufwand dar, sie erleichtert eher die Fertigung, da der Bereich des Bundes 6 beim Glasieren nicht abgedeckt werden muss. Die Verwendung eines glasierten Isolatorbundes 6 ist die wirtschaftlichste Form der Erhöhung der Oberflächengüte und damit der Dichtheit der Verbindung zum Befestigungsblech 2.The increase in the tightness of the connection is in a burned insulator on an additional processing of Isolatorbundes 6 during the manufacturing process to increase the surface quality possible. A possibility of increasing the surface quality on the isolator collar 6 consists in a sanding or glazing. As most insulators 1 down to the fret 6 are glazed, a continuous glaze is no extra effort, it facilitates the production, since the area of the federal government 6 does not have to be covered during glazing. The use of a glazed insulator collar 6 is the most economical way of increasing the surface quality and thus the tightness of the connection to the mounting plate 2 ,

Die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Isolator 1 und dem Befestigungsblech 2 aufgrund der Eigenspannung des Werkstoffes des Befestigungsbleches 2 ist nicht sehr groß. Festigkeit und Dichtheit der Verbindung zwischen dem Isolator 1 und dem Befestigungsblech 2 können durch die Verwendung von Edelstahl als Werkstoff des Befestigungsbleches 2 erhöht werden.The strength of the connection between the insulator 1 and the mounting plate 2 due to the residual stress of the material of the mounting plate 2 is not very big. Strength and tightness of the connection between the insulator 1 and the mounting plate 2 can by the use of stainless steel as the material of the mounting plate 2 increase.

Die als Mittelelektrode ausgeführte Elektrode 5 ist gasdicht im Isolator 1 durch Anwendung einer Glaseinschmelztechnik angeordnet, die in der DE 41 42 982 A1 beschrieben ist. Es können allerdings auch andere Befestigungsmöglichkeiten verwandt werden, die eine dichte Verbindung zwischen der Elektrode 5 und dem Isolator 1 gewährleisten.The electrode designed as center electrode 5 is gas-tight in the insulator 1 arranged by application of a Glaseinschmelztechnik, in the DE 41 42 982 A1 is described. However, other mounting options can be used which provide a tight connection between the electrode 5 and the insulator 1 guarantee.

In den 2A bis 2C sind drei verschiedene Möglichkeiten der Ausführung des Durchzugs im Befestigungsblech 2 dargestellt.In the 2A to 2C are three different ways of performing the passage in the mounting plate 2 shown.

Der Durchzug ist zur Erreichung hoher Dichtheiten grat- und riefenfrei auszubilden und im Bereich des Grundbleches aufzuweiten, da die Pressverbindung zwischen dem Isolator 1 und dem Befestigungsblech 2 nur im Kragen 7 außerhalb des Grundbleches erfolgen sollte. Anderenfalls bestünde für den Isolator 1 Bruchgefahr.The passage is to achieve high density burr-free and groove-free form and widen in the area of the base plate, since the press connection between the insulator 1 and the mounting plate 2 only in the collar 7 should be done outside the base plate. Otherwise, it would be the insulator 1 Risk of breakage.

Bei dem oben beschriebenen Stromdurchführungselement ist eine gasdichte Verbindung zwischen dem Isolator 1 und dem Befestigungsblech 2 ohne zusätzliche Bauelemente wie beispielsweise Dichtungen erzielt. Dabei ist eine Kombination von Einzelelektroden bis hin zu Elektrodenblöcken, d. h. mehreren Isolatoren in einem Befestigungsblech möglich. Durch Anschweißen einer Masseelektrode kann das Stromdurchführungselement auch als einpolige Zündelektrode in gasdichter Ausführung gefertigt werden. Durch die erzielte Standardisierung der Verbindungsstelle zwischen dem Isolatorbund 6 und dem Durchzug im Befestigungsblech 2 ergibt sich ein Baukastensystem, was eine kostengünstige Produktion einer ganzen Palette von gasdichten Stromdurchführungselementen ermöglicht.In the current feedthrough element described above is a gas-tight connection between the insulator 1 and the mounting plate 2 achieved without additional components such as seals. In this case, a combination of individual electrodes up to electrode blocks, ie several insulators in a mounting plate is possible. By welding a ground electrode, the current feedthrough element can also be manufactured as a single-pole ignition electrode in a gas-tight design. By the achieved standardization of the junction between the insulator collar 6 and the passage in the mounting plate 2 This results in a modular system, which allows a cost-effective production of a whole range of gas-tight power feedthrough elements.

Es wurde ein Versuch angestellt, bei dem die Befestigung der Mittelelektrode 5 und des Zündstiftes 3 mit Glas sowie das Einpressen des Isolators 1 in das Befestigungsblech 2 nach üblichen bekannten Verfahren erfolgten.An attempt was made in which the attachment of the center electrode 5 and the firing pin 3 with glass as well as the pressing in of the insulator 1 in the mounting plate 2 followed by conventional methods.

Mit einem Heliumlecktestgerät wurde die Dichtheit der Verbindung zwischen einem Isolator 1 mit glasiertem Isolatorbund 7 und einem Befestigungsblech 2 aus Edelstahl geprüft. Dazu wurde der Prüfling in einer Aufnahme befestigt, die den Brennraum simuliert. Dieser simulierte Brennraum wurde mit Helium gefüllt. Der angelegte Druck entsprach dem doppelten Betriebsdruck und lag üblicherweise bei 30 mbar. Über die Anschlussseite der Elektrode wurde eine Glocke gestellt, so dass der umschlossene Raum zur Brennerwand abgedichtet war. An der Glocke befand sich ein Anschluss, über den der Raum mit dem Prüfgerät verbunden wurde. Nach dem Start des Prüfzyklus wurde der Prüfraum vom Prüfgerät evakuiert.With a helium leak tester was the tightness of the connection between an insulator 1 with glazed isolator collar 7 and a mounting plate 2 made of stainless steel. For this purpose, the specimen was mounted in a receptacle that simulates the combustion chamber. This simulated combustion chamber was filled with helium. The applied pressure was twice the operating pressure and was usually 30 mbar. A bell was placed over the terminal side of the electrode so that the enclosed space was sealed to the burner wall. There was a port on the bell that connected the room to the tester. After the start of the test cycle, the test chamber was evacuated by the tester.

Die Leckrate wurde am Prüfgerät angezeigt. Dieser Versuch zeigte bei 100 gemessenen Verbindungen und einem Prüfdruck von 30 mbar Leckraten zwischen 8 × 10–7 bar s–1 und 1 × 10–1 mbar s–1. Der Wert 1 × 10–1 mbar s–1 entspricht einem Volumenstrom von 355 ml/h, die zulässige Leckrate wird allgemein mit 500 ml/h angegeben.The leak rate was displayed on the tester. With 100 measured compounds and a test pressure of 30 mbar, this test showed leak rates between 8 × 10-7 bar s-1 and 1 × 10-1 mbar s-1. The value 1 × 10-1 mbar s-1 corresponds to a volume flow of 355 ml / h, the permissible leak rate is generally stated as 500 ml / h.

Verglichen mit den bekannten Stromdurchführungselementen, bei denen zwei Blechteile und eine Dichtung verwandt werden, und die in mehreren Montagearbeitsgängen gefertigt werden müssen, bei denen der Isolator in eine Schweißvorrichtung eingelegt wird, ein Blech über den Isolator gelegt wird, die Dichtung über den Isolator gelegt wird, das zweite Blechteil aufgelegt wird, die Bleche angedrückt werden und beide Bleche verschweißt werden, werden bei dem erfindungsgemäßen Stromdurchführungselement lediglich der vorgefertigte Isolator und das Befestigungsblech. durch Presspassung miteinander verbunden. Die Anzahl der Montagevorgänge ist daher erheblich geringer.Compared with the known current feedthrough elements, in which two sheet metal parts and a gasket are used, and which must be manufactured in several assembly operations, in which the insulator is placed in a welding device, a sheet is placed over the insulator, the gasket is placed over the insulator , The second sheet metal part is placed, the sheets are pressed and both sheets are welded, in the current feedthrough element according to the invention only the prefabricated insulator and the mounting plate. connected by press fitting. The number of assembly operations is therefore considerably lower.

Die Dichtheit der Verbindung zwischen dem Isolator 1 und dem Befestigungsblech 2 besteht auch nach Temperaturbelastung. Es sind Betriebstemperaturen bis zu 600°C im Bereich des Befestigungsbleches 2 zulässig, Versuche haben ergeben, dass eine Temperatur von 800°C über 30 Minuten keinen messbaren Einfluss auf die Dichtheit der Verbindung zwischen dem Isolator 1 und dem Befestigungsblech 2 hatte.The tightness of the connection between the insulator 1 and the mounting plate 2 also exists after temperature load. There are operating temperatures up to 600 ° C in the region of the mounting plate 2 permissible, experiments have shown that a temperature of 800 ° C for 30 minutes has no measurable effect on the tightness of the connection between the insulator 1 and the mounting plate 2 would have.

Claims (7)

Stromdurchführungselement für einen Gas- oder Ölbrenner, insbesondere Zünd- oder Überwachungselement, mit wenigstens einer Elektrode, die in einem Isolator angeordnet ist, der dicht in einem äußeren Befestigungsblech zum Anbringen des Stromdurchführungselementes am Gas- oder Ölbrenner sitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (1) im Bereich der Verbindung mit dem Befestigungsblech (2) einen Bund (6) aufweist, und dass der Isolator (1) und das Befestigungsblech (2) durch eine Presspassung miteinander verbunden sind.Electric feedthrough element for a gas or oil burner, in particular ignition or monitoring element, having at least one electrode which is arranged in an insulator which sits tightly in an outer fastening plate for attaching the current leadthrough element to the gas or oil burner, characterized in that the insulator ( 1 ) in the region of the connection with the mounting plate ( 2 ) a covenant ( 6 ), and that the insulator ( 1 ) and the mounting plate ( 2 ) are connected together by a press fit. Stromdurchführungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (6) in einen im Befestigungsblech (2) ausgebildeten Kragen (7) gepresst ist.Current lead-through element according to claim 1, characterized in that the collar ( 6 ) in one in the mounting plate ( 2 ) trained collar ( 7 ) is pressed. Stromdurchführungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (1) gebrannt ist und sein Bund (6) zur Erhöhung seiner Oberflächengüte bearbeitet ist.A current lead-through element according to claim 1 or 2, characterized in that the insulator ( 1 ) and his covenant ( 6 ) is processed to increase its surface quality. Stromdurchführungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (6) glasiert ist.Current feed-through element according to claim 3, characterized in that the collar ( 6 ) is glazed. Stromdurchführungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund geschliffen ist.Power feedthrough element according to claim 3, characterized in that the collar is ground. Stromdurchführungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchzug im Befestigungsblech (2) grat- und riefenfrei ausgebildet ist.Current lead-through element according to one of the preceding claims, characterized in that the passage in the mounting plate ( 2 ) is formed free of burrs and rills. Stromdurchführungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchzug im Befestigungsblech (2) so ausgebildet ist, dass das Befestigungsblech (2) im Bereich des Durchzugs aufgeweitet ist und die Presspassung zwischen dem Isolator (1) und dem Befestigungsblech (2) nur im Kragen (7) außerhalb des Grundbleches erfolgt.Current lead-through element according to claim 2, characterized in that the passage in the mounting plate ( 2 ) is formed so that the mounting plate ( 2 ) is widened in the region of the passage and the press fit between the insulator ( 1 ) and the mounting plate ( 2 ) only in the collar ( 7 ) takes place outside the base plate.
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