DE20112299U1 - Ionization electrode - Google Patents

Ionization electrode

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Description

BUDERUS HEIZTECHNIK GMBHBUDERUS HEATING TECHNOLOGY GMBH

G 1525 TE-P ZG 1525 TE-P Z

BeschreibungDescription

lonisationselektrodeionization electrode

Die Neuerung betrifft eine lonisationselektrode zur Flammenüberwachung nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.The innovation concerns an ionization electrode for flame monitoring according to the preamble of claim 1.

Mit einer lonisationselektrode wird das Vorhandensein einer Flamme bei einem Brenner überwacht. Dabei fließt ein Strom an einer Überwachungsstrecke zwischen dem Elektrodendraht und einem Massepotenzial an der Mischeinrichtung oder dem Flammenhalter, wenn das Brennstoff-/Luft-Gemisch ionisiert ist. Von einem Feuerungsautomaten werden die Flammensignale ausgewertet.An ionization electrode is used to monitor the presence of a flame in a burner. A current flows along a monitoring path between the electrode wire and a ground potential on the mixing device or flame holder when the fuel/air mixture is ionized. The flame signals are evaluated by an automatic burner control system.

Bekannte lonisationselektroden bestehen aus einem massiven Draht, der in Teilbereichen, insbesondere zur Befestigung, durch einen elektrisch isolierenden Körper eingefasst wird. Das Massepotenzial an der Mischeinrichtung des Brenners bildet in der Regel die Blende zur Verteilung der Verbrennungsluft. Genau wie die erforderlichen Zündelektroden ist die Flammenüberwachungseinrichtung mit einem Halter daran befestigt. Neben der Temperaturbeständigkeit müssen lonisationselektroden auch korrosionsfest sein, um einen sicheren Betrieb über eine lange Zeitdauer zu gewährleisten. Dazu ist aus der DE 198 17 966 A1 eine lonisationselektrode für einen Brenner mit einer Brennkammer bekannt, die mit einem Hohlraum zum Durchleiten von Kühlmittel versehen ist.Known ionization electrodes consist of a solid wire, which is enclosed in parts, particularly for fastening, by an electrically insulating body. The ground potential on the mixing device of the burner is usually formed by the aperture for distributing the combustion air. Just like the required ignition electrodes, the flame monitoring device is attached to it with a holder. In addition to temperature resistance, ionization electrodes must also be corrosion-resistant in order to ensure safe operation over a long period of time. For this purpose, an ionization electrode for a burner with a combustion chamber is known from DE 198 17 966 A1, which is provided with a cavity for the passage of coolant.

Insbesondere bei Öl-Gebläsebrennern mit blauer Flamme kann der lonisationsstrom teilweise sehr gering ausfallen, weil sich der Elektrodendraht der lonisationselektrode relativ dicht an der Blende befindet. In diesem Bereich ist das Brennstoff-/Luft-Gemisch nur wenig ionisiert, da die Flamme erst mit einem Abstand vor der Blende beginnt.Particularly in oil blower burners with a blue flame, the ionization current can sometimes be very low because the electrode wire of the ionization electrode is located relatively close to the orifice plate. In this area, the fuel/air mixture is only slightly ionized because the flame only begins at a distance in front of the orifice plate.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Flammenüberwachung und lonisationsstrommessung bei einem Brenner, insbesondere Gas- und Öl-Gebläsebrenner zu verbessern.The innovation is therefore based on the task of improving flame monitoring and ionization current measurement in a burner, especially gas and oil blower burners.

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Neuerungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.According to the innovation, this was solved with the features of claim 1. Advantageous further developments can be found in the subclaims.

Die lonisationselektrode ist dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodendraht bis in den Flammenbereich mit einem ionisierten Brennstoff-/Luft-Gemisch ragt und eine Masseelektrode das zugeordnete Massepotenzial für die Überwachungsstrecke in diesem Bereich bildet.The ionization electrode is characterized in that the electrode wire extends into the flame area with an ionized fuel/air mixture and a ground electrode forms the associated ground potential for the monitoring section in this area.

Dabei besitzt die Masseelektrode einen Kanal für die Zufuhr von Verbrennungsluft. Dieser beginnt stromaufwärts der Mischeinrichtung und mündet im vorderen, der Überwachungsstrecke benachbarten Bereich, in mindestens einer Ausströmöffnung. Vorzugsweise ist die Ausströmöffnung auf der Mantelfläche der Masseelektrode angebracht. Sie zeigt vom Zentrum der Flamme weg, so dass der austretende Luftstrom im Wesentlichen in Richtung des umgebenden Brennerrohres gerichtet ist.The ground electrode has a channel for the supply of combustion air. This begins upstream of the mixing device and ends in at least one outflow opening in the front area adjacent to the monitoring section. The outflow opening is preferably mounted on the outer surface of the ground electrode. It points away from the center of the flame so that the escaping air flow is essentially directed in the direction of the surrounding burner tube.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Masseelektrode auch zwei parallele Kanäle für die Zu- und Abfuhr von Verbrennungsluft aufweisen. Dabei beginnt ein Kanal stromaufwärts der Mischeinrichtung und verläuft bis in den vorderen, der Überwachungsstrecke benachbarten Bereich. Dort geht er nach einer Umlenkung in den zweiten Kanal über, welcher vorzugsweise im Bereich der Mischeinrichtung wieder ausmündet.
Grundsätzlich ist die Masseelektrode gemeinsam mit dem Elektrodendraht und dem elektrisch isolierenden Körper am Halter angebracht.
In an alternative embodiment, the ground electrode can also have two parallel channels for the supply and discharge of combustion air. One channel begins upstream of the mixing device and runs into the front area adjacent to the monitoring section. There, after a diversion, it merges into the second channel, which preferably opens out again in the area of the mixing device.
Basically, the ground electrode is attached to the holder together with the electrode wire and the electrically insulating body.

Mit der Neuerung wird die Flammenüberwachung und lonisationsstrommessung bei einem Brenner, insbesondere Gas- und Öl-Gebläsebrenner, optimiert. Es ergibt sich gegenüber herkömmlichen Ausführungen eine höhere lonisationsstromausbeute, weil die für die lonisationsstrommessung maßgebende Überwachungsstrecke sich im direkten Bereich der Flamme befindet. Dort liegt das am stärksten ionisierte Brennstoff-/Luft-Gemisch vor.
Durch den Kanal für die Zufuhr von Verbrennungsluft wird die Masseelektrode mit einem geringen, bereits vor der Blende abgezweigten Teil der Verbrennungsluft gekühlt. Dadurch entsteht ein Temperaturunterschied zwischen dem Elektrodendraht und der Masseelektrode, welcher sich ebenfalls positiv auf die Höhe des lonisationsstromes auswirkt. Zudem kühlt die aus der mindestens einen Öffnung austretende Kühlluft das Brennerrohr örtlich ab. Auch dabei führt der Temperaturunterschied zwischen dem Brennerrohr und dem Elektrodendraht in der Nähe der Überwachungsstrecke zu einem höheren lonisationsstrom.
The innovation optimizes flame monitoring and ionization current measurement in a burner, particularly gas and oil blower burners. Compared to conventional designs, this results in a higher ionization current yield because the monitoring section that is decisive for the ionization current measurement is located in the direct area of the flame. This is where the most strongly ionized fuel/air mixture is present.
The ground electrode is cooled by a small portion of the combustion air that is diverted before the aperture through the channel for the supply of combustion air. This creates a temperature difference between the electrode wire and the ground electrode, which also has a positive effect on the level of the ionization current. In addition, the cooling air emerging from at least one opening cools the burner tube locally. Here too, the temperature difference between the burner tube and the electrode wire near the monitoring section leads to a higher ionization current.

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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Neuerung dar. Es zeigt:The drawing shows an example of the innovation. It shows:

Fig. 1: Die Mischeinrichtung eines Öl-Gebläsebrenners in einer perspektivischen Darstellung undFig. 1: The mixing device of an oil blower burner in a perspective view and

Fig. 2: eine lonisationselektrode mit einem Elektrodendraht und einer Masseelektrode im Schnitt.Fig. 2: an ionization electrode with an electrode wire and a ground electrode in section.

Die Mischeinrichtung eines Öl-Gebläsebrenners besteht im Wesentlichen aus einer Blende 1 zur Verteilung der Verbrennungsluft beim Austritt in ein Brennerrohr 2. Mit einem Halter 3 wird an der Blende 1 die lonisationselektrode zur Flammenüberwachung befestigt. Diese besteht aus einem Elektrodendraht 4 mit einem elektrisch isolierenden Körper 5 und einer zugeordneten Masseelektrode 6. Zur lonisationsstrommessung dient die Überwachungsstrecke 7 zwischen Elektrodendraht 4 und der Masseelektrode 6.The mixing device of an oil blower burner essentially consists of a baffle 1 for distributing the combustion air as it exits into a burner tube 2. The ionization electrode for flame monitoring is attached to the baffle 1 using a holder 3. This consists of an electrode wire 4 with an electrically insulating body 5 and an associated ground electrode 6. The monitoring section 7 between the electrode wire 4 and the ground electrode 6 is used to measure the ionization current.

Innerhalb der Masseelektrode 6 befindet sich einen Kanal 8 für die Durchleitung von Verbrennungsluft. Der Kanal 8 beginnt stromaufwärts der Blende 1 und mündet im vorderen, der Überwachungsstrecke 7 benachbarten Bereich, in Ausströmöffnungen 9 auf der Mantelfläche. Diese zeigen vom Zentrum der Flamme weg und verteilen den austretenden Luftstrom zur Wand des Brennerrohres 2 hin.Inside the ground electrode 6 there is a channel 8 for the passage of combustion air. The channel 8 begins upstream of the aperture 1 and opens into outflow openings 9 on the jacket surface in the front area adjacent to the monitoring section 7. These point away from the center of the flame and distribute the escaping air flow towards the wall of the burner tube 2.

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Claims (6)

1. Ionisationselektrode zur Flammenüberwachung bei einem Brenner, insbesondere Gas- oder Öl-Gebläsebrenner, bestehend aus einem Elektrodendraht zur Ionisationsstrommessung auf einer Überwachungsstrecke gegen ein zugeordnetes Massepotenzial, einem den Elektrodendraht in Teilbereichen einfassenden, elektrisch isolierenden Körper sowie einem Halter zur Befestigung der Anordnung im Bereich der Mischeinrichtung des Brenners, insbesondere an einer Blende zur Verteilung der Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodendraht (4) bis in den Flammenbereich mit einem ionisierten Brennstoff-/Luft-Gemisch ragt und eine Masseelektrode (6) das zugeordnete Massepotenzial für die Überwachungsstrecke (7) in diesem Bereich bildet. 1. Ionization electrode for flame monitoring in a burner, in particular a gas or oil blower burner, consisting of an electrode wire for measuring ionization current on a monitoring path against an associated ground potential, an electrically insulating body enclosing the electrode wire in partial areas, and a holder for fastening the arrangement in the area of the mixing device of the burner, in particular on a baffle for distributing the combustion air, characterized in that the electrode wire ( 4 ) extends into the flame area with an ionized fuel/air mixture and a ground electrode ( 6 ) forms the associated ground potential for the monitoring path ( 7 ) in this area. 2. Ionisationselektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (6) einen Kanal (8) für die Zufuhr von Verbrennungsluft aufweist, welcher stromaufwärts der Mischeinrichtung beginnt und im vorderen, der Überwachungsstrecke (7) benachbarten Bereich, in mindestens einer Ausströmöffnung (9) mündet. 2. Ionization electrode according to claim 1, characterized in that the ground electrode ( 6 ) has a channel ( 8 ) for the supply of combustion air, which begins upstream of the mixing device and opens into at least one outflow opening ( 9 ) in the front area adjacent to the monitoring section ( 7 ). 3. Ionisationselektrode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausströmöffnung (9) im vorderen, der Überwachungsstrecke (7) benachbarten Bereich, vorzugsweise auf der Mantelfläche der Masseelektrode (6) angebracht ist. 3. Ionization electrode according to one of claims 1 or 2, characterized in that the at least one outflow opening ( 9 ) is arranged in the front region adjacent to the monitoring section ( 7 ), preferably on the outer surface of the ground electrode ( 6 ). 4. Ionisationselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausströmöffnung (9) in der Masseelektrode (6) vom Zentrum der Flamme weg, vorzugsweise in Richtung eines umgebenden Brennerrohres (2), zeigt. 4. Ionization electrode according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one outflow opening ( 9 ) in the ground electrode ( 6 ) points away from the center of the flame, preferably in the direction of a surrounding burner tube ( 2 ). 5. Ionisationselektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (6) zwei parallele Kanäle (8) für die Zu- und Abfuhr von Verbrennungsluft aufweist, wobei ein Kanal (8) stromaufwärts der Mischeinrichtung beginnt und bis in den vorderen, der Überwachungsstrecke (7) benachbarten Bereich verläuft, und dort nach einer Umlenkung in den zweiten Kanal übergeht, welcher vorzugsweise im Bereich der Mischeinrichtung wieder ausmündet. 5. Ionization electrode according to claim 1, characterized in that the ground electrode ( 6 ) has two parallel channels ( 8 ) for the supply and discharge of combustion air, wherein one channel ( 8 ) begins upstream of the mixing device and runs into the front area adjacent to the monitoring section ( 7 ), and there, after a deflection, merges into the second channel, which preferably opens out again in the area of the mixing device. 6. Ionisationselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (6) gemeinsam mit dem Elektrodendraht (4) und dem elektrisch isolierenden Körper (5) am Halter (3) angebracht ist. 6. Ionization electrode according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ground electrode ( 6 ) is attached to the holder ( 3 ) together with the electrode wire ( 4 ) and the electrically insulating body ( 5 ).
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