DE2509588A1

DE2509588A1 - Zuendflammenbrenner zur ueberwachung der eine brennervorrichtung umgebenden atmosphaere

Info

Publication number: DE2509588A1
Application number: DE19752509588
Authority: DE
Inventors: Paul Pierre Roger Risse
Original assignee: Lyonnaise des Applications Catalytiques Ste
Current assignee: Lyonnaise des Applications Catalytiques Ste
Priority date: 1974-03-13
Filing date: 1975-03-05
Publication date: 1975-09-18
Also published as: FR2264250A1; ES209787U; YU43675A; JPS50125332A; GB1456184A; ES209787Y; ATA179675A; DE2509588C2; BE826297A; FR2264250B1; AT344947B

Description

Patentanwälte

Dipl. Inn. H. WkkT.anr. Dipl. phys. Dr. K. Fincke

Dipi. liig. F.A. W;:.-.k:.i3n!:, Dp!. Chem. B. Huber

8 Münciwn 80, Mühlstraße 22

SOCIETE LYONNAISE DES APPLICATIONS CATALYTIQUES 105 - 121, avenue du 8 mai 1945 RILLIEUX.LA.PAPE, Rhone, Frankreich

Zündf laminenbrenner zur Überwachung der eine Brennervorrichtung umgebenden Atmosphäre

Die Erfindung betrifft einen Zündflammenbrenner zur überwachung der eine Brennervorrichtung, insbesondere ein Heimheizgerät ohne Gasabzug, umgebenden Atmosphäre mit bei Sauerstoffmangel erlöschender Flamme, umfassend ein rohrförmiges Gehäuse, in dessen unteren Teil Gas unter Druck zugeführt wird und welches eine zur Zuführung von Primärluft dienende Radialbohrung aufweist, die in Höhe der Gaszufuhrdüse angeordnet ist, so daß zwischen der Düse und dem oberen Teil des rohrförmigen Gehäuses ein Gasgemisch gebildet wird.

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Die geltenden Gesetze schreiben in den meisten Ländern vor, daß die meisten dieser Geräte mit einer Sicherheitsvorrichtung ausgestattet sein müssen, die ihre Funktion unterbricht, wenn ein bestimmter Kohlendioxydgehalt in der Umgebungsluft vorhanden ist, was bei einem vorgegebenen Brennstoff einer bestimmten prozentualen Verringerung des in der Luft enthaltenen Sauerstoffs entspricht.

Bei den bekannten Sicherheitsvorrichtungen sind die katalytischen Detektoren zu erwähnen. Außer ihres komplizierten Aufbaus und ihres hohen Selbstkostenpreises weisen diese Vorrichtungen den Nachteil auf, daß sie lediglich Überwachungsvorrichtungen für die Atmosphäre darstellen und infolgedessen nicht zur Entzündung oder erneuten Entzündung eines Brenners dienen können.

Es sind gleichfalls Vorrichtungen bekannt, die mit einer bei Sauerstoffmangel erlöschenden oder sich verändernden Flamme oder mit der Verschiebung einer oder mehrerer Flammen arbeiten, wobei diese Flammenreaktion dann auftritt, wenn der prozentuale Sauerstoffgehalt der zu überwachenden Atmosphäre unter eine vorher festgelegte Grenze fällt, durch welche gleichzeitig die Empfindlichkeit des Systems eingestellt wird. Die Flamme wirkt mit einem emnfindlichen Bauteil zusammen, wie z.B. mit einem Thermoelement, welches auf ein elektromagnetisches Ventil einwirkt, das in die Gasspeiseleitung des Heizgerätes eingebaut ist. Wenn die Umgebungsluft eine normale Zusammensetzung aufweist, dann heizt die Flamme des Zündflammenbrenners das empfindliche Teil des Thermoelementes auf, wobei dieses auf einer genügend hohen Temperatur aehalten wird, damit das Thermoelement einen elektrischen Strom erzeugt, durch welchen das elektromagneti-

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sehe Ventil in seiner Öffnungsstellung gehalten wird, so . daß das zu steuernde Heizgerät im Normalzustand mit Gas versorgt wird. Wenn der Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft zu klein v/ird, dann erlischt die Flamme, deformiert oder verlängert sich und reicht infolgedessen nicht mehr aus, das empfindliche Teil des Thermoelementes aufzuwärmen. Das Thermoelement kühlt deshalb ab, so daß der elektrische Strom derart abnimmt, daß das elektromagnetische Ventil schließt, was zur Folge hat, daß das zu steuernde Heizgerät nicht mehr mit Gas versorgt wird.

In einem weiteren Anwendungsfall kann diese Vorrichtung dazu verwendet werden, daß das zu überwachende Heizgerät gedrosselt weiterläuft anstatt abgestellt zu werden, wenn die Umgebungsluft verunreinigt ist, während sie anschließend das Heizgerät automatisch wieder in Gang setzt, wenn der Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft wieder den normalen Wert erlangt hat. In diesem Fall kann das Thermoelement vorteilhaft durch ein empfindliches Teil ersetzt werden, das sich wieder zurückstellt, wie z.B. durch einen Glühkopf oder eine Bimetallfeder.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, eine Vorrichtung der vorgenannten Art, die mit einer bei Sauerstoffmangel erlöschenden Flamme arbeitet, zu verbessern.

Die vorbeschriebenen Flammen werden von Zündflammenbrennern erzeugt. Ein Zündflammenbrenner umfaßt im wesentliehen ein Rohr, in dessen unteren Teil eine Gasdüse einmündet und das eine Radialbohrung besitzt, durch welche die Luft zugeführt wird. Der durch das Einblasen des brennbaren Gases erzeugte Unterdruck bewirkt ein Einsaugen der Umgebungsluft durch die

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vorgenannte Radialbohrung, wobei diese Umgebungsluft nachfolgend als Primärluft bezeichnet werden soll. Das auf diese Weise erzeugte gasförmige Gemisch verbrennt am oberen Ende des Rohres, wobei die für eine gute Verbrennung notwendige Zusatzluft, die nachfolgend als Sekundärluft bezeichnet wird, von außen zugeführt wird. Die Flamme erlischt dann, wenn ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit in der sauerstoffarmen Luft unter die Ausblasgeschwindigkeit des Gasstrahles am Ausgang des Zündflammenbrenners fällt.

Die Funktion dieser augenscheinlich einfachen Vorrichtung hängt von zwei wichtigen Faktoren ab: nämlich von der Temperatur der Anordnung und von der Homogenität des Gasstrahles, wobei diese beiden Faktoren sich darüber hinaus mehr oder weniger gegenseitig beeinflussen.

Die Mischungsverhältnisse Brennstoff/Primärluft steigen mit der Temperatur der Anordnung, während sie sich nach einigen Betriebsminuten mehr oder weniger stabilisieren. Der Temperaturunterschied zwischen der Zündung und der Stabilisation kann mehrere Temperaturabschnitte in 10° gemessen betragen. Die unmittelbare Folge dieser thermischen Änderungen besteht darin, daß es fast nicht möglich ist, die Vorrichtung ohne die Verwendung einer Absperreinrichtung zu entzünden, welche den Eintrittsquerschnitt für die Primärluft teilweise verschließt, um ihn dann ganz zu öffnen, wenn die Temperatur der Anordnung einen ausreichenden Wert erreicht hat. Eine solche Einrichtung kann sehr einfach aufgebaut sein, aber da sie im allgemeinen von einer durch die Flamme des Zündflammenbrenners aufgeheizten Bimetallfeder gebildet wird, sorgt sie infolge ihrer Wärmeleitfähigkeit für eine erhebliche Aufheizung der gesamten Vorrichtung.

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Die Nachteile dieser Absperreinrichtung sind also nicht vernachlässigbar, insbesondere wenn man auf eine große Empfindlichkeit der Vorrichtung auf geringfügige änderungen des nrozentualen Sauerstoffgehaltes in der Luft *'7ert legt.

Die einwandfreie Homogenität des Gasstrahles int gleichfalls eine unerläßliche Bedingung für eine Vorrichtung mit zufriedenstellenden Eigenschaften, und diese Forderung wiegt aufgrund dsr Tatsache donrjelt schwer, daß diese Homogenität von der Betriebstemperatur der gesamten Vorrichtung abhängig ist, sowie von den physikalischen Eigenschaften des den Gasstrahl bildenden Gases, welche unmittelbar von der Temperatur abhängig sind, die sich in diesem Fall nicht in analoger Weise verändert. Ui" außerdem bestimmte dynamische Verhaltensweisen der Strömungsmittel zu beherrschen, ist die theoretische Längenabmessung der Zündflammenbrenner von erheblicher Bedeutung. Um jedoch den Raumbedarf der Heizgeräte zu begrenzen, werden diese Gesetzmäßigkeiten auf Kosten einer guten Funktion nicht genau beachtet.

Alle diese Faktoren führen bei einer nur unvollständigen Beherrschung zu Betriebsschwankungen der Vorrichtung, und infolgedessen muß die Emnfindlichkeit erheblich eingeschränkt werden, damit die Unregelmäßigkeiten beim Betrieb der Vorrichtung vermieden v/erden, wie z.B. eine nicht motivierte Auslösung der Sicherheitseinrichtung.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, einen Zündflammenbrenner der vorgenannten Art derart auszugestalten, daß er die beschriebenen Nachteile nicht aufweist.

Die Erfindung besteht darin, daß der Zündflammenbrenner im

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Bereich seines oberen Endes ein Metallgewebenlättchen aufweist, welches innerhalb des rohrförmigen Gehäuses quer zu dessen Achse derart angeordnet ist, daß die Flamme niemals mit dem Metallgewegeplättchen in Berührung kommt, um jegliches Aufheizen des Zündflammenbrenners durch eine Wärmeleitung zu verhindern, und welches durch die Anordnung und Abmessungen seiner zweckmäßig gewählten "laschen eine innige Vermischung des Gasgemischstrahles hervorruft, und daß eine Einstellvorrichtung zur Veränderung der Empfindlichkeit des Zündflammenbrenners vorgesehen ist, mittels v/elcher die Menge der zugeführten Primärluft regulierbar ist.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Länge des Brennergehäuses erheblich verringert v/erden kann, so daß der Raumbedarf der Gesamtvorrichtung verkleinert wird. Die Homogenisieruna der Flamme bewirkt eine verbesserte Stabilität der Flamme, so daß diese weniger gegen Veränderungen der Luft anfällig ist, welche durch Konvektion oder andere Einflüsse hervorgerufen werden kann.

Das Metallgevebeplättchen wirkt gleichfalls als Bremseinrichtung für den Gasstrahl, wodurch eine leichte Zündung des Brenners ermöglicht wird, ohne daß eine Absnerreinrichtung erforderlich ist, die den Eintrittsquerschnitt für die Zusatzluft teilweise verschließt, so daß alle Nachteile, die dieser Einrichtung anhaften, vermieden werden.

Gemäß einem v/eiteren vorteilhaften Aalsführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß das Metallgewebeplättchen gegen das obere Ende des rohrförmigen Gehäuses anliegt und mittels des oberen, radial nach innen greifenden Randes eines Rinaes gegen das Gehäuseende gehalten wird, v/elcher ein Innengewinde aufweist, das auf den oberen Gewindeteil des rohrförmigen Gehäuses aufgeschraubt ist.

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In vorteilhafter Weise ist die Stärke des oberen Randes des Ringes derart gewählt, daß das Metallgewebeplättchen niemals mit der Flamme in Berührung kommt. Wenn nämlich die Flamme mit dem Metallgewebeplättchen in Berührung kommen würde, dann würde sie dieses stark aufheizen, und das Plättchen würde seinerseits durch Wärmeleitung den gesamten Brenner aufheizen.

Die Einstellvorrichtung zur Veränderung der Empfindlichkeit des Zündflammenbrenners weist in vorteilhafter Weise einen Ring auf, welcher ein Innengewinde aufweist, das mit einem in Höhe der Düse angeordneten Gewindeteil des Gehäuses im Eingriff steht, so daß der Öffnungsquerschnitt der Bohrung für die Zusatzluft mehr oder weniger vergrößerbar ist..

Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zündflammenbrenners ermöglicht eine sehr feine Einstellung der Empfindlichkeit des Brenners durch eine einfache und leichte Handhabung, wobei gleichzeitig bestimmte die Empfindlichkeit beeinflussende Größen vermieden werden, wie insbesondere die Menge des austretenden Brenngases und die Form des Strahls. Dieser Einstellring, der mit einer sehr großen Eintrittsöffnung für die Luft zusammenwirkt, ermöglicht eine sehr große Verstellmöglichkeit der Empfindlichkeit des Zündflammenbrenners.

Diese Feineinstellung wird durch die besondere Güte der Flamme ermöglicht, welche wiederum durch die Verv/endung des erfindungsgemäßen Metallgewebeplättchens erzielt wird, und es sind Einstellungen möglich, durch welche selbst sehr schwache Verringerungen des prozentualen Sauerstoffgehaltes in der Umgebungsluft erfaßt werden. Die Einstellung wird vorzugsweise während des Betriebes des Brenners vorgenommen, nachdem das Temperaturgleichgewicht erreicht ist.

Die Möglichkeit der Einstellung der Empfindlichkeit gestattet die Verwendung des erfindungsgemäßen Zündflammenbrenners in Verbindung mit Gasbrennern unterschiedlicher Typen, die insbe-

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sondere mit Naturgas (Methan), Propangas/ Butangas, Stadtgas mit den üblichen Drücken für Hausanschlüsse und Industrieanschlüsse gespeist v/erden, wobei die benötigte Gasmenge mittels einer geeigneten Einblasdüse zugeführt wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig.1 eine schematische Prinzipdarstellung der Sicherheitsvorrichtung;

Fig.2 eine Längsschnittansicht des Zündflammenbrenners und Fig.3 eine Seitenansicht des Zündflammenbrenners.

Die Sicherheitsvorrichtung, in welcher der erfindungsgemäße Zündflammenbrenner eingebaut ist, ist an sich bekannt. Sie weist insbesondere ein Gasreservoir 2 auf, in dessen Austrittsleitung ein elektromagnetisches Ventil 3 eingebaut ist, wobei die Austrittsleitung einerseits den Brenner 4 speist und andererseits die Zündflammensteuervorrichtung 5. Diese Sicherheitsvorrichtung xveist ferner ein Absperrorgan 6 auf, welches in die Speiseleitung für den Brenner 4 eingeschaltet ist, sowie ein Thermoelement 7, v/elches von der Flamme der Zündflammensteuervorrichtung oder des Zündflammenbrenners 5 aufgewärmt wird.

Wenn das Gasreservoir 2 geöffnet wird, dann wird der Gasstrom von dem elektromagnetischen Ventil 3 unterbrochen. Wenn man einen Druckknopf 3a niederdrückt, mit dem das elektromagnetische Ventil 3 ausgestattet ist, dann wird der Zündflammenbrenner 5 mit Gas versorgt, während die Gasversorgung des Brenners 4 durch das Absperrorgan 6 unterbrochen wird. Wenn die Zündflamme des Zündflammenbrenners 5 angezündet ist, dann wird das empfindliche Teil des Thermo-

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elementes 7 auf eine Temperatur aufgeheizt, wodurch ein ausreichender Strom erzeugt wird, durch welchen das elektromagnetische Ventil 3 betätigt und in einer Öffnungsstellung gehalten wird. Anschließend wird das Absperrorgan 6 geöffnet, so daß der Gasbrenner 4 mit Gas versorgt und mittels der Zündflamme des Zündflammenbrenners 5 entzündet wird.

Wenn die ümgebungsluft nicht mehr genügend Sauerstoff enthält, dann geht die Zündflamme des Zündflaramenbrenners 5 aus, und das empfindliche Teil des Thermoelementes 7 kühlt sich ab, so daß sich der elektrische Strom, der das elektromagnetische Ventil 3 steuert, verringert und ein Schließen dieses elektromagnetischen Ventils 3 hervorruft, was ein Absperren der Gasversorgung des Gasbrenners 4 zur Folge hat.

Wie aus den Fig.2 und 3 zu entnehmen ist, weist der Zündflammenbrenner 5 ein Gehäuse 8 auf, das rohrförmig ausgebildet ist, wobei das Gehäuse unterschiedliche Innenquerschnitte und Außenquerschnitte besitzt. In den unteren Teil dieses rohrförmigen Gehäuses 8 mündet in Axialrichtung eine Düse 9 ein, die zur Zuführung von Druckgas dient. Dieses rohrförmige Gehäuse 8 besitzt in Höhe der Düse 9 eine Radialbohrung 10, die für eine Luftzufuhr sorgt, damit in einer Kammer 12 innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 8 zwischen der Düse 9 und dem oberen Ende des Zündflammenbrenners 5 ein gasförmiges Gemisch erzeugt wird. Dadurch, daß das Gas unter Druck in die Kammer 12 eingeleitet wird, wird ein Unterdruck geschaffen, welcher die Luft durch die Radialbohrung 10 hindurch ansaugt, die nachfolgend als Primärluft bezeichnet wird. Am oberen Rand des rohrförmigen Gehäuses 8 befindet sich ein metallisches Gewebeplättchen 13, das mit dem radialen Rand 14 eines Ringes 15 auf das obere Ende des Gehäuses gedrückt wird, wobei der Ring 15 mit einem Gewinde ausgestattet ist und auf das obere mit einem Gewinde

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versehene Ende des rohrförmigen Gehäuses 8 aufgeschraubt ist. Die Stärke des Randes 14 ist derart gewählt, daß die Flamme 16 des Zündflammenbrenners niemals mit dem Gewebeplättchen 13 in Berührung kommt.

Der Teil des rohrförmigen Gehäuses 8, der sich im Bereich der Radialbohrung 10 befindet, v/eist ein Gewinde auf, auf Vielehes ein Rinq 17 aufgeschraubt ist, der an seinem Innendurchmesser ein Gewinde besitzt. Die Verstellung des Gewinderinges 17 ermöglicht ein mehr oder weniger starkes öffnen der Radialbohrung 10 für die Zuführung der Luft und damit eine Veränderung der Empfindlichkeit des Zündflammenbrenners,

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Claims

Patentansprüche

M.J Zündflammenbrenner zur Überwachung der eine Brennervorrichtung umgebenden Atmosphäre mit bei Sauerstoffmangel erlöschender Flamme, umfassend ein rohrförmiges Gehäuse, in dessen unteren Teil Gas unter Druck zugeführt wird und welches eine zur Zuführung von Primärluft dienende Radialbohrung aufweist, die in Höhe der Gaszufuhrdüse angeordnet ist, so daß zwischen der Düse und dem oberen Teil des rohrförmigen Gehäuses ein Gasgemisch gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündflammenbrenner (5) im Bereich seines oberen Endes ein Metallgewebeplättchen (13) aufweist, welches innerhalb des rohrförmigen Gehäuses (8) quer zu dessen Achse derart angeordnet ist, daß die Flamme (16) niemals mit dem Metallgewebeplättchen in Berührung kommt, um jegliches Aufheizen des Zündflammenbrenners durch eine Wärmeleitung zu verhindern, und welches durch die Anordnung und Abmessungen seiner zweckmäßig gewählten Maschen eine innige Vermischung des Gasgemischstrahles hervorruft, und daß eine Einstellvorrichtung (17) zur Veränderung der Empfindlichkeit des Zündflammenbrenners vorgesehen ist, mittels welcher die Menge der zugeführten Primärluft regulierbar ist.
2. Zündflammenbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Metallgewebeplättchen (13) gegen das obere Ende des rohrförmigen Gehäuses (8) anliegt und mittels des oberen, radial nach innen greifenden Randes (14) eines Ringes (15) gegen das Gehäuseende gehalten wird, wobei die Stärke des Randes derart ge-

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wählt ist, daß die Flamme mit dem Metallgewebeplättchen nicht in Berührung kommt.
3. Zündflammenbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einstellvorrichtung zur Veränderung der Empfindlichkeit des Zündflammenbrenners (5) von einem Ring (17) gebildet ist, welcher ein Innengewinde aufweist, das mit einem in Höhe der Düse (9) angeordneten Gewindeteil des Gehäuses (8) im Eingriff steht, so daß der Öffnungsquerschnitt der Bohrung (10) mehr oder weniger vergrößerbar ist.
4. Zündflammenbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Zündflammenbrenner bei Gasbrennern Verwendung findet, die insbesondere mit Naturgas, Stadtgas, Butangas oder Propangas mit den üblichen Drücken für Haushaltsanschlüsse und Industrieanschlüsse gespeist werden und die eine geeignete Zufuhrdüse (9) aufweisen, sowie eine geeignete Verstellung eines den Öffnungsquerschnitt für die zugeführte Luft verschließenden Absperringes ermöglichen .

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