DE2634933A1

DE2634933A1 - Elektromechanische zuendanordnung fuer gasbrenner

Info

Publication number: DE2634933A1
Application number: DE19762634933
Authority: DE
Inventors: David J Horvath; Glenn N Howatt
Original assignee: Vernitron Corp
Current assignee: Vernitron Corp
Priority date: 1975-09-11
Filing date: 1976-08-04
Publication date: 1977-03-24
Also published as: GB1548185A; CH610393A5; BE842357A; ES451406A1; CA1086209A; US4035136A; IT1057467B; FR2323954A1; DK211676A; NL7604470A; GB1548184A; JPS5235338A

Description

ELEKTROMECHANiscHE zündanordnung für gasbrenner

Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Zündanordnung für Gasbrenner, insbesondere für mehrere Brenner.

Die meisten bekannten piezoelektrischen Zündanordnungen können höchstens zwei voneinander unabhängige Brenner mit einer einzigen Spannungsquelle zünden. In einer solchen Anordnung hat die Hochspannungsquelle zwei Leitungen, je eine an eine Seite jeder Funkenstrecke angeschlossen. Die andere Seite jeder Funkenstrecke wird gewöhnlich gebildet durch den Brenner oder ein metallenes Flammrohr, die geerdet sind. Dabei können mehrere Brenner aus einer Hochspannungs· quelle nur gezündet werden, wenn die Fun^kenstrecken parallel geschaltet sind. Die Zündung ist dabei nicht zuverlässig, weil meistens auf einer Funkenstrecke der Überschlag voreilt, wodurch den anderen Funkenstrecken die Zündspannung weggenommen wird, auch wenn man die Hochspannungsquelle wiederholt betätigt.

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Mündliche Abreden, insbesondere durch Telefon, bedürfen schriftlicher Bestätigung.

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Dazu kommt, daß nach der Zündung einer Brennstelle, etwa in einem mehrflammigen Gasherd, im Flammenbereich ionisiertes Gas entsteht, welches an der zugehörigen Funkenstrecke wie ein Masseschluß wirkt, und dadurch die Zündung der übrigen Brennstellen verhindert.

Auch können die bekannten piezoelektrischen Zündvorrichtungen nicht für Brenngase von unterschiedlichem spezifischen Gewicht verwendet werden.

Erfindungsaufgabe ist φ es daher, eine piezoelektrische Zündanordnung anzugeben, welche zuverlässig mehrere Brennstellen aus einer einzigen Hochspannungsquelle zünden kann, unabhängig vom spezifischen Gewicht des Brenngases.

Erfindungsgemäß ist ein verlängertes, einstückiges Zündrohr aus feuerfestem Isoliermaterial mit Mitteln zur Befestigung neben jedem Brenner vorgesehen, und ist ein Paar von Elektroden, welche zwischen sich die Funkenstrecke bilden, am Zündrohr angeordnet. Die Elektroden liegen außerhalb der Brenner, um einen Masseschluß durch Berührung mit ionisierten Flammengasen zu vermeiden. Alle Funkenstrecken sind elektrisch isoliert von den Brennern und Zündrohren, um die Erzeugung von Funken über alle Funkenstrecken zu gewährleisten, und deren Elektroden sind in Serie geschaltet mit der piezoelektrischen Spannungs quelle.

In einer Ausführungsform wächst dem einstückigen Zündrohr radial ein Flansch an, welcher in gegenseitigem Abstand mehrere Öffnungen für Halterelemente aufweist. Er erstreckt sich im wesentlichen um weniger als 36Ο⁰ über das Zündrohr. Das Zündrohr ist mit seinem offenen Vorderende neben dem zugehörigen Brennertopf angeordnet, und sein offenes Hinterende liegt tiefer als das Vorderende, so daß das brennbare Gas durch das Zündrohr zur Funkenstrecke fließen kann, welche sich an der hinteren Zündrohröffnung befindet.

Die Erfindung möge anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert werden. Es zeigen:

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Figur 1 In Vorderansicht teilweise im Axialschnitt, teilweise schematisch, einen Gasbrenner mit Zündanordnung;

Figur 2 eine Ansicht in der Ebene 2 /2 aus Figur 1;

Figur 3 eine Ansicht entsprechend Figur 2 auf die rückwärtige Öffnung des Zündrohres, jedoch bei abgenommenen Elektroden;

Figur K eine Seitenansicht aus der Ebene h-/k in Figur 3»

Figur 5 die Serienschaltung in der piezoelektrischen Zündanordnung für mehrere Brenner;

Figuren 6 und 6a in Vorder- bzw. Seitenansicht eine verstellbare

Ausführung des Haltewinkels für das Zündrohr.

In den Zeichnungen, besonders in Figur 1, ist ein Gasbrenner 10 dargestellt. Er hat einen Topf 12, zu füllen mit brennbarem Gas über die Leitung 14 und das Ventil 16 aus einem Versorgungsnetz 18. Das Gas kann von beliebiger Art sein, einschließlich Butan, Propan oder Erdgas.

Eine kreisförmige obere Öffnung 20 ist im Brennertopf 12 vorgesehen, und eine kreisförmige Bodenöffnung 22 umgeben von einem Stützflansch 24 für den zylindrischen Brennereinsatz 26,dessen Durchmesser etwas kleiner ist als derjenige der oberen Öffnung 20, und der am oberen Ende einen XJmfangsflansch 28 aufweist, im Abstand von der oberen Öffnung 20 des Brennertopfes. Öffnungen 30 sind im oberen Ende des Brennereinsatzes 26 £ vorgesehen, um durch die untere Öffnung 22 einströmende Luft austreten zu lassen. Der Ringspalt zwischen der oberen Öffnung 20 des Brennertopfes und dem Mantel des Brennereinsatzes 26 und seinem Flansch 28 bildet die Brennerdüse für das Gas im Topf 12. In diesem sitzt seitlich ein kleines Flammrohr 3^, aus welchem brennbares Gas zum Zündrohr $. 36 fließen kann. Sehr kleine Öffnungen

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sind in gegenseitigem Abstand im Brennertopf 12 vorgesehen,"so daß bei der Zündung zum Flammrohr Jk die Flamme am Brennertopf hinaufwandert, längs dieser Öffnungen 38» und dann die Flamme an der Brennerdüse zwischen der oberen Öffnung 20 und dem Brennereinsatz 26 zündet. Der Brenner 10 ist mit Halterungen 40 auf einem Gestell 42 befestigt.

Das Zündrohr 36 ist neben dem Brenner 10 angebracht. Es ist einstückig und besteht aus feuerfestem, elektrisch isolierendem Material. Es ist vorzugsweise aus Keramik hergestellt, etwa aus Steatit gesintert, obwohl auch andere feuerfeste Materialien, wie Magnesia, Ton, Aluminiumoxyd, Kordiarit und Glasfritte oder deren Kombinationen Verwendung finden können. Das Zündrohr 36 hat ein offenes Vorderende und ein offenes Rückende 46 auf gegenüberliegenden Seiten seiner zylindrischen Bohrung.

Dem Zündrohr 36 sind Befestigungsmittel in Form eines im allgemeinen radiale» nach außen ragenden Flansches 48 angeformt in der Nähe des hinteren Endes 46, um an das Zündrohr 36 einen Träger sowie Elektroden montieren zu können. Der Montageflansch 48 erstreckt sich vorzugsweise über etwas mehr als 180 um das Zündrohr 36 und wesentlich weniger als 36O , um Material zu sparen und die Profilhöhe des Zündrohres zu vermindern. Der Flansch 38 hat mehrere im Abstand auf seinem Umfang verteilte Aufnahmebohrungen 50, 52 und $k für Halte- ' mittel. Eine Halteanordnung 56, bestehend aus Schraube und Mutter, sitzt in der Bohrung $k und einer entsprechenden Bohrung im Haltewinkel 58, dessen anderes Ende auf dem Träger 42 mit einer anderen Anordnung 60 aus Schraube und Mutter fixiert ist. Das Zündrohr 36 ist vorzugsweise montiert mit seinem offenen Vorderende 44, höher als mit seinem offenen Hinterende 46, so daß Brenngas von höherem spezifischen Gewicht als Luft durch den Auslaß 34 in das gleich hohe offene Vorderende 44 strömt und dann durch sein Gewicht zum Hinterende 46 fließt. In einer Ausfuhrungsform ist das Zündrohr montiert mit einer Neigung seiner Längsachse von ungefähr 30 gegen die Horizontale, und die Elektroden sitzen dabei unterhalb der Brennerdurchlässe und unterhalb des Vorderendes 44 im Zündrohr 36.

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Ein Paar von flachen Metallstreifen als Elektroden 64 ist am Flansch fixiert durch Anordnungen 66 aus Muttern und Schrauben, welche die
Elektroden 64 durchsetzen sowie die Öffnungen 50 und 52. Die Elektroden SW haben scharfe Spitzen 68 in gegenseitigem Abstand am offenen
Hinterende 46, und sind im allgemeinen auf die Längsachse des Zündrohres 36 ausgerichtet, um eine Funkenstrecke zu bilden.

Ein elektromechanischer Wandler 70 ist vorgesehen, um einen Zündfunken zu liefern über die Funkenstrecke zwischen den Elektroden 64. Er ist vorzugsweise eine piezoelektrische Hochspannungsquelle von geeignetem Typ, einschließlich solcher, die offenbart sind in der US-Patentschrift 3,449,637 vom IO.6.I969 (Suzuki) und 3,469,119 vom 23.9.I969 (Parkinson). Eine Hochspannungsleitung 72 ist an einem Ende der
Hochspannungsquelle 70 angeschlossen und andererseits an einer Elektrode 64, während die andere Elektrode 64 über eine Leitung 74 mit der
anderen Seite d>er Hochspannungs quelle 70 verbunden ist, welche auch
bei 76 geerdet sein kann.

Figur 5 zeigt schematisch vier Brenner 10. Neben jedem ist ein Zündrohr 36 angeordnet, wie zu Figur 1 beschrieben. Die Elektroden aller vier Zündrohre 36 sind in Serie geschaltet mit der Hochspannungsquelle 70, über V_erbindungsleitungen 80.

Durch die Anordnung der Elektroden neben den zugehörigen Brennern 10 wird Kurzschluß der Funkenstrecken infolge von Berührung mit ionisiertem Flammengas nach der Zündung vermieden. Alle Elektroden sind
elektrisch isoliert vontfen Brennern 10 und den Gasüberleitungen in
die Zündrohre, so daß Funken erzeugt werden, direkt über zwei Elektroden, die mit entgegengesetzten Seiten der Spannungsquelle 70 verbunden
sind, anstatt über eine Elektrode, der Hochspannungsseite der
Spannungsquelle angeschlossen, und einen Brenner oder ein metallenes Flammrohr, die geerdet sind.

Wenn ein Ventil 16 für einen der Brenner 10 geöffnet wird, strömt in diesen brennbares Gas, und gelangt vom Auslaß 34 durch die Schwerkraft zum Hinderende 46 des Zündrohres 36. Eine Betätigung der Hoch-

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Spannungsquelle erzeugt dann einen Funken über die Funkenstrecken der Elektrodenpaare 64 neben jedem Brenner, wobei das Gas derjenigen Brenner gezündet wird, deren Ventile man geöffnet hatte. Nachdem einer oder mehrere der Brenner 10 in Figur 5 gezündet wurden, erzeugt eine nochmalige Betätigung der Hochspannungsquelle 70 erneut Funken über die Funkenstrecken aller Zündrohre 36 neben den betreffenden Brennern 10, so daß weitere Brenner gezündet werden können, nachdem ihre Gaszuführungsventile geöffnet wurden.

Wenn ein Brenner 10 gezündet ist, entsteht am kleinen Auslaß 3k ein Flämmchen, das aufsteigt, also nicht in das Zündrohr 36 eintritt. Dies gewährleistet weitere Zündfunken über alle Funkenstrecken für eine nachfolgende Betätigung der anderen Brenner, wenn deren Gaszuführungsventile geöffnet sind. Anstatt der dargestellten Direktzündung eines Hauptbrenners könnte auch eine Zündflamme erzeugt werden. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel könnte unter Weglassung des kleinen Gasauslasses 3k der Hauptbrenner unmittelbar gezündet werden. Die erfindungsgemäße Anwendung eines Elektrodenpaares zur Bildung des Zündfunkens anstatt der Verwendung eines geerdeten Brenners oder metallenen Flammrohres als Gegenelektrode, erlaubt die Verbindung zwischen mehreren Funkenstrecken und einer einzigen Hochspannungsquelle. Die Anordnung der Funkenstrecken außerhalb der Brenner, neben diesen und die Überleitung des Brenngases zu den Funkenstrecken durch Zündrohre, verhindert den Masseschluß jeder Funkenstrecke aus einer Berührung mit ionisiertem Flammengas. Wenn ein Zündrohr aktiviert wird, schießt die Flamme aus diesem und zündet den Hauptbrenner. Danach steigen Flamme und Brenngase, so daß die Elektroden kühl bleiben und nicht mit ionisierten Teilchen in Berührung kommen. Wenn ein Brenner gezündet ist, wird Umgebungsluft durch das zugehörige Zündrohr gesogen, so daß dessen Elektroden kühl bleiben und die Abhaltung von ionisierten Teilchen aus den Flammengasen gewährleistet ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Elektroden und deren Funkenstrecken unterhalb der Brennerauslässe angeordnet werden.

Eine weitere sehr wesentliche Ausführungsform der Erfindung gestattet die Justierung des Zündrohres 36 und der Elektroden 6k in diejenigen

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Lagen, welche für Brenngase unterschiedlichen spezifischen Gewichts jj^eweils optimal sind. So ist es beispielsweise für Methan, das eine Dichte von 0,7168 (g/l,O°C 76O nun) hat, leichter als Luft, wünschenswert „ das Zündrohr 36 zum Auslaß Jk so zu neigen, daß die aufsteigenden Brenngase noch vom Auslaß Jk in das Zündrohr hineinströmen. Dazu wird das Zündrohr in entgegengesetztem Sinne geneigt, wie in Figur 1 dargestellt. Die Brenngase, leichter als Luft, streben in die obere Region des Zündrohres, und dessen Elektroden können entsprechend justiert werden durch Betätigung der Verschraubungen 66. Die umgekehrte Justierung wird vorgenommen für Brenngase, die spezifisch schwerer sind als Luft.

Für viel gebräuchliche Gase wird der einfache Haltewinkel 58 genügen für die richtige Anbringung des Zündrohres j6. Es kann aber auch ein Haltewinkel verwendet werden, der eine Längsversetzung und Winkel-Justierung zuläßt. In den Figuren 6 und 6a ist ein solcher Haltewinkel 58' dargestellt, zusammengesetzt aus zwei Schenkeln 82, 84, die durch eine Justierschraube 88 in korrespondierenden Längsschlitzen 86 zusammengehalten sind. An wenigstens einem Ende sind die im allgemeinen flachen Schenkel 82, 8k um 90 verdreht, entsprechend dem jeweils anderen Schenkel 90. Die Paßflächen 92 und Sk werden gegeneinander winkeleinstellbar gehalten durch die Verschraubung 96» Mit diesem Haltewinkel 58 ' kann praktisch jede benötigte Stellung des Zündrohres 36 gegenüber dem Gasauslaß Jk erreicht werden.

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Claims

NSPRÜCHE

1.) Piezoelektrische Zündanordnung für wenigstens einen Gasbrenner, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich im

Brennertopf (12) ein kleiner Gasauslaß, vorzugsweise als Flammrohr (34) vorgesehen ist, und daß neben dem Brennertopf (12) ein Zündrohr (36) aus feuerfestem elektrisch isolierendem Material montiert ist, dessen vordere Öffnung (44) neben dem Flammrohr (34) und in Höhe seiner Mündung liegt, und an dessen hinterem Ende (48) zwei Elektroden (64) befestigt sind, deren Spitzen (68) in die hintere Öffnung (46) des Zündrohres (36) ragen, zwischen sich die Funkenstrecke bildend, wobei die Elektroden (64) des bzw. der Gasbrenner (1O) in Reihe geschaltet sind mit der piezoelektrischen Hochspannungsquelle

2.) Zündanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende des Flammrohres (34) als Flansch (48)

.je einem
ausgebildet ist mit/Schraublöchern (50, 52) für die Elektroden und (54) für einen Haltewinkel (58) bzs. 58¹).

3·) Piezoelektrische Zündanordnung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (48) über einen Umfangswinkel von wesentlich weniger als 36O reicht.

4.) Piezoelektrische Zündanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltewinkel (58¹) zwei in korrespondierenden Längssehutζen (68) durch eine Stellschraube (88) fixierte Schenkel (82, 84) aufweist.

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