DE20011457U1

DE20011457U1 - Laborgasbrenner mit einem Brennerkopf und Einrichtungen zum Überwachen des Brennerkopfs

Info

Publication number: DE20011457U1
Application number: DE20011457U
Authority: DE
Original assignee: WARTEWIG ANDREA
Current assignee: Wld-Tec De GmbH
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2000-12-07
Anticipated expiration: 2010-06-30

Description

Laborgasbrenner mit einem Brennerkopf und
Einrichtungen zum Überwachen des Brennerkopfs

Die Erfindung bezieht sich auf einen Laborgasbrenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs l.

Ein solcher Laborgasbrenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht dem Stand der Technik. Dabei ist das Gaszufuhrventil als Magnetventil ausgebildet. Typischerweise ist dem Gaszufuhrventil noch ein Gasregelventil nachgeschaltet, mit dem die zugeführten Mengen an Brenngas eingestellt werden können. Ein weiteres Regelventil ist vorhanden, um eine Luftzufuhrmenge einzustellen. Aus dem Brenngas und der zugeführten Luft wird ein Gas-Luft-Gemisch gebildet, das am oberen Ende des Brennrohrs verbrannt werden soll. Zum Zünden der entsprechenden Gasflamme wird eine Zündspannung an die Zündelektrode angelegt, bis ein Funken auf das Brennrohr oder eine andere Gegenelektrode über-

Telefon 0551-71&Lgr;68 ....
Telefax 0551-751 7fi "...
Email office@PfeH.ci»

J3ostbank Hagnovej: BC225D 10(730 *: Kfo;24S219-302 :

l^ Gqttingen

3fi : ·:

700 7po: :

Deutsche Bank 24 Göttingen BLZ 260 700 24 Kto. 035 090000

springt und damit das Gas-Luft-Gemisch zum Zünden der Gasflamme entzündet. Insbesondere im Dauerbetrieb des Laborgasbrenners ist es notwendig, die Gasflamme zu überwachen. Das heißt, es muß sichergestellt werden, daß die Gasflamme vorliegt, damit das austretende Gas-Luft-Gemisch tatsächlich verbrannt wird, weil anderenfalls unverbranntes Brenngas in unerwünschter Weise freigesetzt würde. Zu diesem Zweck dienen die Mittel zum Registrieren der Leitfähigkeit zwischen der Überwachungselektrode und der zugehörigen Gegenelektrode. Im Bereich der Gasflamme liegt ein Plasma vor, das eine gewisse Leitfähigkeit aufweist. Diese Leitfähigkeit wird von den Mitteln zum Registrieren der Leitfähigkeit zwischen der Überwachungselektrode und der Gegenelektrode festgestellt. Solange diese Leitfähigkeit vorliegt, ist davon auszugehen, daß auch die Gasflamme vorliegt. Sobald jedoch die Leitfähigkeit verloren geht, ohne daß die Gaszufuhr abgeschaltet wurde, ist davon auszugehen, daß die Gasflamme trotz fortbestehender Gaszufuhr erloschen ist, so daß sie entweder neu gezündet oder aber die Gaszufuhr unterbrochen werden muß. Da die Leitfähigkeit des Plasmas im Bereich der Gasflamme nur begrenzt ist, werden die Mittel zum Registrieren der Leitfähigkeit unfähig, die Existenz der Gasflamme zu überwachen, wenn der Brennerkopf durch auch nur mäßig leitende Substanzen, beispielsweise eine Flüssigkeit oder Brennrückstände verunreinigt wird. In diesem Fall erkennt die Einrichtung zum Überwachen des Brennerkopfs nicht, wenn die Gasflamme erlischt, weil sich dabei dann kein registrierbarer Abfall der Leitfähigkeit ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit einem verun-0 reinigten Brennerkopf bei einem Laborgasbrenner verbundenen Gefahren möglichst weitgehend zu beseitigen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Laborgasbrenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen des neuen Laborgasbrenners sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.

• · » I

Bei dem neuen Laborgasbrenner wird bereits vor dem Zünden der Gasflamme und vorzugsweise auch vor dem Öffnen des Gaszufuhrventils auf eine Leitfähigkeit zwischen der überwachungselektrode und ihrer Gegenelektrode geprüft. Wenn dabei eine Leitfähigkeit festgestellt wird, deutet dies auf einen verunreinigten Brennerkopf hin, bei dem eine Überwachung der Gasflamme durch Registrieren einer Leitfähigkeit zwischen der Überwachungselektrode und der Gegenelektrode nicht oder zumindest nicht zuverlässig möglich ist. Entsprechend schaltet die Steuerung in den Störungsbetrieb um.

In dem Störungsbetrieb kann die Steuerung ein Störungssignal ausgeben, wobei Anzeigemittel zum optischen und/oder akustischen Anzeigen des Störungssignals an den Benutzer des Laborgasbrenners vorgesehen sein können. Er wird damit auf den Verunreinigungszustand aufmerksam gemacht, der keine zuverlässige Überwachung der Gasflamme zuläßt.

Im Störungsbetrieb kann die Steuerung auch die Mittel zum 0 Anlegen der Zündspannung blockieren und/oder die Mittel zum Öffnen und Schließen des Gaszufuhrventils auf ein Schließen bzw. Geschlossen halten des Gaszufuhrventils ansteuern. Auf diese Weise verhindert die Steuerung, daß der Laborgasbrenner tatsächlich in Betrieb gesetzt wird. Vielmehr muß zunächst der Brennerkopf gereinigt werden, bis der Störungszustand beseitigt ist.

Vorzugsweise steuert die Steuerung im Störungsbetrieb aber die Mittel zum Öffnen und Schließen des Gaszufuhrventils so an, daß der Betrieb des Laborgasbrenners durch Schließen des Gaszufuhr-0 ventils nach einem vorgegebenen Zeitraum zwangsweise unterbrochen wird. Das heißt, es ist zwar möglich, den Laborgasbrenner in Betrieb zu setzen, ein Dauerbetrieb wird aber verhindert. Insbesondere werden damit Betriebsweisen ausgeschlossen, bei denen der Laborgasbrenner unbeaufsichtigt arbeitet, so daß ein Erlöschen der Gasflamme vom Bediener nicht selbst bemerkt wird. Damit sind die besonderen Gefahren, welche durch einen verunreinigten Brennerkopf auftreten können, ausge-

schaltet, ohne daß der Laborgasbrenner seine Funktionsfähigkeit trotz des verunreinigten Brennerkopfes grundsätzlich verliert.

Der vorgegebene Zeitraum, nach dem im Störungsbetrieb das Gaszufuhrventil von der Steuerung geschlossen wird, liegt vorzugsweise zwischen 15 und 35 Sekunden. Damit ist noch ein Arbeiten mit dem Laborgasbrenner in direkter Überwachung durch den Bediener möglich, ohne daß gleichzeitig besondere Gefahren entstehen, wenn der Bediener sich nicht mehr um den Laborgasbrenner nach dem Zünden der Gasflamme kümmert, und die Gasflamme fast sofort nach ihrem Zünden wieder erlischt. Die über maximal ca. 3 0 sek. ausströmenden Mengen an Brenngas sind in aller Regel als ungefährlich einzustufen.

Ein Schwellwert für die Leitfähigkeit, bei dessen Überschreiten die Mittel zum Registrieren der Leitfähigkeit auf das Vorliegen einer relevanten Leitfähigkeit zwischen dem Brennerrohr und der Gegenelektrode erkennen, kann bei dem neuen Laborgasbrenner immer gleich sein, egal ob die Funktionssicherheit des Brenner-0 kopfs vor seiner Inbetriebnahme überprüft oder das Vorliegen der Gasflamme überwacht wird. D. h., die Mittel zum Registrieren einer Leitfähigkeit brauchen nur einen Komparator aufzuweisen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt

Figur 1 den prinzipiellen Aufbau des Laborgasbrenners und

Figur 2 ein Flußdiagramm eines Programms, welches innerhalb

0 der Steuerung des Laborgasbrenners gemäß Figur l ab

läuft, um dessen Funktionssicherheit zu gewährleisten.

Der in Figur l anhand seiner hier wesentlichen Bestandteile dargestellte Laborgasbrenner l weist einen Brennerkopf 2, ein Gaszufuhrventil 20 und eine Steuerung 4 auf. Weiterhin ist ein Gasregelventil 5 und ein Regelventil 6 zum Einstellen der zugeführten Luftmenge vorgesehen. Der Brennerkopf 2 weist ein

zentrales Brennrohr 3 auf. Benachbart dem Brennrohr 3 ist eine Zündelektrode 7 vorgesehen, die unterhalb der oberen Öffnung 8 des Brennerrohrs 3 mit einem Isoliermantel 9 versehen ist. Weiterhin ist eine Überwachungselektrode 10 vorgesehen, die äquivalent zu der Zündelektrode 7 angeordnet ist und unterhalb der oberen Öffnung 8 des Brennerrohrs 3 ebenfalls in einem Isoliermantel 10 geführt ist. Umgeben wird die Anordnung des Brennerkopfes 6, wie sie bis hierher beschrieben wurde, durch einen Mantel 12, der hier aufgeschnitten wiedergegeben ist. Von unten wird sowohl Brenngas 13 als auch Luft 14 in das Brennerrohr 3 eingeführt, um in dem Brennerrohr 3 ein brennfähiges Gas-Luft-Gemisch auszubilden, welches am oberen Ende des Brennerrohrs verbrannt werden soll. Dabei wird über das Gasregelventil 5 die Menge an Brenngas und über das Regelventil 6 die Menge an zugeführter Luft eingestellt. Das stromauf des Gasregelventils 5 vorgesehene Gaszufuhrventil 20 ist ein Magnetventil, welches von der Steuerung 4 geöffnet wird, um dem Laborgasbrenner 1 überhaupt Brenngas zur Verfügung zu stellen. Zu diesem Zweck sind Mittel 15 zum Öffnen und Schließen des Gaszufuhrventils 2 0 0 vorgesehen, die von der Steuerung 4 angesteuert werden. Mittel 16, die zum Anlegen einer Zündspannung an die Zündelektrode 7 dienen, wobei das Brennerrohr 3 als Gegenelektrode dient, werden ebenfalls von der Steuerung 4 angesteuert. Die Zündspannung zündet das an der oberen Öffnung 8 des Brennerrohrs 3 austretende Gas-Luft-Gemisch durch einen überspringenden Funken. Zum Überwachen der damit gezündeten Gasflamme dient die Uberwachungselektrode 10. Mittel 17 zum Registrieren einer Leitfähigkeit zwischen der Überwachungselektrode 10 und dem Brennerrohr 3 registrieren mit der Leitfähigkeit das Vorhandensein der 0 Gasflamme, weil durch die Gasflamme ein leitfähiges Plasma am oberen Ende des Brennerrohrs 3 vorliegt. Die Mittel 17 werden im Betrieb des Laborgasbrenners laufend von der Steuerung 4 auf das Vorhandensein einer Leitfähigkeit über einem vorgegebenen Schwellwert abgefragt. Wenn die Leitfähigkeit den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, deutet dies auf ein Erlöschen der Gasflamme hin. Entsprechend hat die Steuerung 4 über die Mittel 15 das Gaszufuhrventil 20 zu schließen, damit kein unverbranntes

Brenngas aus dem Laborgasbrenner 1 austritt. Bei dem neuen Laborgasbrenner hat die Steuerung 4 aber noch eine weitere Überwachungsfunktion. Bevor überhaupt mit Hilfe der an die Zündelektrode 7 angelegten Zündspannung eine Gasflamme gezündet wird, überprüft sie die Funktionsfähigkeit des Brennerkopfs I₁ indem sie die von den Mitteln 17 zum Registrieren einer Leitfähigkeit zwischen der Überwachungselektrode 10 und dem Brennerrohr 3 abfragt. Wenn bereits dabei, d. h. ohne daß eine Gasflamme vorliegen kann, eine Leitfähigkeit über dem Schwellwert vorliegt, gibt die Steuerung 4 ein Störungssignal aus, das über Mittel 18 und 19 zum Anzeigen des Störungssignals optisch und/oder akustisch ausgegeben werden kann. Gleichzeitig werden die Mittel 15 auf ein Schließen des Gaszufuhrventils 2 0 angesteuert oder es wird zumindest dafür Sorge getragen werden, daß die Mittel 15 das Gaszufuhrventil 3 nur für begrenzte Zeiträume und nicht für einen Dauerbetrieb des Laborgasbrenners l öffnen. Eine Leitfähigkeit zwischen der Überwachungselektrode 10 und dem Brennerrohr 3 vor dem Zünden einer Gasflamme deutet nämlich darauf hin, daß der Brennerkopf 2 verunreinigt ist und keine 0 Überwachung der Gasflamme durch Registrieren der Leitfähigkeit zwischen dem Brennerrohr 3 und der Überwachungselektrode 10 stattfinden kann. So ist ohne die Gefahr, daß unbegrenzte Mengen an Brenngas unverbrannt aus dem Laborgasbrenner l entweichen, der Betrieb des Laborgasbrenners 1 immer nur für begrenzte Zeiträume möglich, bis dem Bediener erneut ein bewußtes Einschalten des Laborgasbrenners l abverlangt wird. Das Einschalten des Laborgasbrenners l und jede andere Befehlseingabe erfolgt über Mittel 21 zur Eingabe von Bedienerbefehlen, die von der Steuerung 4 abgefragt werden.

In Figur 2 ist ein Flußdiagramm dargestellt, wie die Steuerung 4 auf das Einschalten des Laborgasbrenners hin, die oben beschriebene Überprüfung der Funktionssicherheit des Brennerkopfs vornimmt. Mit dem Einschalten des Laborgasbrenners erfolgt der Programmstart. Dabei befindet sich der Laborgasbrenner in seinem Ruhemodus. Wenn vom Bediener eine Gasflamme angefragt wird, wird zunächst ein Flammenüberwachungssignal abgefragt, d. h. das

Vorliegen der Leitfähigkeit, die nach dem Zünden der Gasflamme darauf hinweist, daß diese noch brennt. Wenn dieses Flammenüberwachungssignal schon jetzt, d. h. vor dem Zünden der Gasflamme vorliegt ("aktiv"), ist der Störungsfall gegeben, bei dem der Brennerkopf so verunreinigt ist, daß eine Überwachung der Gasflamme auf Basis der Leitfähigkeitsüberwachung tatsächlich nicht erfolgen kann. In diesem Fall wird eine Störungsleuchtdiode zum Blinken gebracht. Das Gerät kann noch in die Arbeitsphase aktiviert werden, d. h. die Gaszufuhr wird zunächst freigegeben und eine Gasflamme wird gezündet. In dem jetzt eingestellten abgesicherten Modus werden die Betriebszeiten des störungsfreien Konstantmodus im Sensor- und Fußtasterbetrieb, die typischerweise fünf bis sechzig Minuten betragen, jedoch auf dreißig Sekunden reduziert. Liegt das Flammenüberwachungssignal vor dem Zünden der Gasflamme nicht vor ("inaktiv") , wird das Gerät aktiviert, d. h. die Gaszufuhr geöffnet und die Gasflamme gezündet, und der Laborgasbrenner befindet sich im normalen Betriebsmodus. Bei beiden Betriebsmodi kehrt der Laborgasbrenner mit dem Beenden der Arbeitsphase in den Ruhemodus zurück. Das 0 Beenden der Arbeitsphase bedeutet dabei das Ablöschen der Gasflamme durch Schließen des Gaszufuhrventils.

JJJ ··. ···■

• ··· · · I I"» ml 11 !

BEZU GSZ E I CHENLISTE

1 - Laborgasbrenner

2 - Brennerkopf

3 - Brennerrohr

4 - Steuerung

5 - Gasregelventil

6 - Regelventil für die Luftzufuhr

7 - zündelektrode

8 - Öffnung des Brennerrohrs

9 - Isoliermantel

10 - Überwachungselektrode

11 - Isoliermantel

12 - Mantel

13 - Brenngas

14 - Luft

15 - Mittel zum Öffnen und Schließen des

Gaszufuhrventils (20)

16 - Mittel zum Anlegen einer Zündspannung

17 - Mittel zum Registrieren einer Leitfähigkeit

18 - akustische Anzeigemittel

19 - optische Anzeigemittel

20 - Gaszufuhrventil

21 - Mittel zur Eingabe von Bedienerbefehlen

Claims

1. Laborgasbrenner mit einem Brennerkopf, der ein Brennerrohr, eine Zündelektrode und eine Überwachungselektrode aufweist, mit einem Gaszufuhrventil und mit einer Steuerung, die Mittel zum Öffnen und Schließen des Gaszufuhrventils sowie Mittel zum Anlegen einer Zündspannung an die Zündelektrode ansteuert und Mittel zur Eingabe von Bedienerbefehlen sowie Mittel zum Registrieren einer Leitfähigkeit zwischen der Überwachungselektrode und dem Brennerrohr oder einer anderen Gegenelektrode abfragt, wobei die Steuerung die Mittel zum Registrieren einer Leitfähigkeit zum Überwachen einer Gasflamme abfragt, nachdem die Mittel zum Öffnen und Schließen das Gaszufuhrventil geöffnet und die Mittel zum Anlegen der Zündspannung zum Zünden der Gasflamme die Zündspannung an die Zündelektrode angelegt haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (4) die Mittel zum Registrieren einer Leitfähigkeit zum Überprüfen der Funktionssicherheit des Brennerkopfs (2) vor dem Anlegen der Zündspannung zum Zünden der Gasflamme abfragt und beim Vorliegen einer Leitfähigkeit zwischen der Überwachungselektrode (10) und der Gegenelektrode einen Störungsbetrieb aufnimmt.

2. Laborgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (4) im Störungsbetrieb ein Störungssignal abgibt und daß Anzeigemittel (18, 19) zum optischen und/oder akustischen Anzeigen des Störungssignals vorgesehen sind.

3. Laborgasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung im Störungsbetrieb die Mittel (16) zum das Anlegen der Zündspannung blockiert und/oder die Mittel (15) zum Öffnen und Schließen des Gaszufuhrventils (20) auf ein Schließen bzw. Geschlossenhalten des Gaszufuhrventils (20) ansteuert.

4. Laborgasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (4) im Störungsbetrieb die Mittel (15) zum Öffnen und Schließen des Gaszufuhrventils (20) nach einem vorgegebenen Zeitraum auf ein Schließen des Gaszufuhrventils (20) ansteuert.

5. Laborgasbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zeitraum eine Dauer von 15 bis 35 Sekunden hat.