DE3611963A1

DE3611963A1 - Sicherheitseinrichtung fuer oelbrenner

Info

Publication number: DE3611963A1
Application number: DE19863611963
Authority: DE
Inventors: Kiyonobu Aichi Ito; Akinobu Nagoya Aichi Kondo; Motoki Matsumoto; Kazuharu Nakamura
Original assignee: Toyotomi Kogyo Co Ltd Nagoya Aichi; Toyotomi Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toyotomi Co Ltd
Priority date: 1985-04-11
Filing date: 1986-04-09
Publication date: 1986-10-16
Also published as: KR860008411A; JPS61235612A; NL193467C; JPH0435647B2; NL193467B; US4710125A; KR900003538B1; NL8600886A

Description

Sicherheitseinrichtung für Ölbrenner

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für Ölbrenner und im besonderen eine Sicherheitseinrichtung für Ölbrenner, mittels welcher die Verbrennung innerhalb des Ölbrenners überwachbar ist, unter Ausnutzung der Gleichrichtung aufgrund der Flamme, die durch die Verbrennung gebildet wird.

In herkömmlicher Weise wird die Bestimmung einer übergroßen Flamme aufgrund einer abnormen Verbrennung innerhalb des Ölbrenners typischerweise mit Hilfe eines Größtmaßschalters ausgeführt. Dieser ist so ausgelegt, daß ein abnormer Temperaturanstieg eines Wärmetauschers oder eines Rahmens bestimmt wird. Da jedoch ein derartiger abnormer Temperaturanstieg nur als Folge einer abnormen Verbrennung auftritt, läßt sich dementsprechend mit den herkömmlichen Einrichtungen der Beginn der abnormen Verbrennung nicht bestimmen. Im Hinblick auf diesen Nachteil des Standes der Technik wurde auch eine Flammenbestimmungsvorrichtung zur Ermittlung der abnormen Verbrennung in einem Ölbrenner vorgeschlagen, wie sie die japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 163756/1982 beschreibt. Im einzelnen ist die dort vorgeschlagene Vorrichtung mit zwei Brennflammendetektoren ausgerüstet, die jeweils die Gleichrichtung der Flamme ausnutzen, wobei ein Detektor so ausgestaltet ist, daß er den Flammenzustand ermittelt, wenn dieser so klein ist, daß sie ausgeblasen werden kann, während der andere so ausgelegt ist, daß er eine übergroße Flamme ermittelt, die aufgrund einer abnormen Verbrennung gebildet wird.

Eine Einrichtung mit zwei Flammenbestimmungsvorrichtungen ist jedoch äußerst nachteilig im Hinblick auf den komplizierten Aufbau und die hierdurch verursachten Kosten.

In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung für Ölbrenner zu schaffen, die sowohl in der Lage ist eine kleine Flamme wie auch

eine übergroße Flamme aufgrund abnormer Verbrennung mit Hilfe eines einzigen Flammendetektors zu bestimmen.

Es soll sich also mittels der Sicherheitseinrichtung jede abnorme Verbrennung ermitteln lassen. Der Aufbau der Sicherheitseinrichtung soll möglichst einfach sein, wobei lediglich ein Flammendetektor erforderlich sein soll, der zwei Elektroden umfassen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Zusammengefaßt, ist gemäß der Erfindung eine Sicherheitseinrichtung für Ölbrenner vorgesehen, die in der Lage ist, eine Wechselspannung zwischen eine erste Flammenelektrode und einen Ölbrenner anzulegen, um die Flamme zu überwachen, aufgrund des Gleichstromflammenstromes, der erzeugt wird aufgrund der Flammengleichrichtung zwischen der ersten Flammenelektrode und dem Ölbrenner. Die erste Flammenelektrode ist so angeordnet, daß ihre Position von der Flamme während der Normalverbrennung in dem Ölbrenner erreicht wird. Die Sicherheitseinrichtung umfaßt auch eine zweite Flammenelektrode, die an einer solchen Position angeordnet ist, die von der Flamme bei der normalen Verbrennung nicht erreicht wird. Die zweite Flammenelektrode ist an eine Wechselspannungsquelle in einer solchen Weise angeschlossen, daß sie parallel zur ersten Flammenelektrode liegt, so daß die Abwesenheit des Fließens eines Flammenstromes durch die erste Flammenelektrode oder eine Abnahme des Flammenstromes, der durch die erste Flammenelektrode fließt, ermittelbar ist, zur Bestimmung jeder abnormen Verbrennung in dem Ölbrenner.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführun^sforrii der Erfindung, unter Bezugnahme auf die beige-

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fügtenZeichnungen. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform eines Ölbrenners mit der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der

elektrischen Schaltung der Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung und

^ 3A, jeweils eine schematische Darstellung des Betriebes ^un der Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung für Ölbrenner soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben werden.

Die Fig. 1 gibt ein Beispiel eines Ölbrenners wieder, in welchem die Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung eingebaut ist. Der Ölbrenner, der in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 versehen ist, stellt einen Ölbrenner vom Topftyp dar, wobei jedoch herauszustellen ist, daß die Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung nicht auf derartige Topftypölbrenner beschränkt ist.

Der Topftypölbrenner selbst kann in einer herkömmlichen Weise aufgebaut sein. Im einzelnen umfaßt der ölbrenner 10 ein Gehäuse 12 mit einer im wesentlichen zylindrischen Form, sowie einen Topf 14, der innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet wird. Der Topf 14 dient der Verdampfung, der Entzündung und der Verbrennung des Brennstoffes, wie etwa Petroleum, das in einer nachfolgend noch zu beschreibenden Weise zugeführt wird. Zu diesem Zweck besitzt der Topf 14 eine untere Kammer 16 für die Verdampfung und Entzündung des Brennstoffes sowie eine obere Kammer 18 für die Verbrennung des hierin befindlichen Brennstoffes, wobei die Kammern voneinander durch eine horizontale Unterteilung 20 voneinander getrennt sind. Die Unterteilung 20 besit7t in ihrem mittleren

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Bereich eine Öffnung 22, über welche die obere Kammer 18 mit der unteren Kammer 16 in Verbindung steht. In der unteren Kammer 16 befindet sich eine elektrische Heizeinrichtung 24, die dazu dient, das dem Topf 14 zugeführte Öl zu erhitzen, zu verdampfen und zu entzünden, unter Einsatz der Luft, die durch Löcher 26 zugeführt wird, welche an der Seitenwandung der unteren Kammer 16 ausgebildet sind.

Die obere Kammer 18 ist mit einer Platte 28 versehen, die von der Unterteilungswand 20 getragen ist und sich oberhalb der Öffnung 22 befindet, wobei die Platte die Form einer umgekehrten Schüssel besitzt und zur Verteilung der Flamme dient, die in der unteren Kammer 16 entzündet wurde, wie auch zur Ausführung der Verbrennung ds Brennstoffes unter Einsatz der Luft, die der Kammer 18 über eine Vielzahl von Löchern 30 zugeführt wird, welche in der Seitenwandung der oberen Kammer 18 ausgebildet sind.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Topf 14 in dem Gehäuse 12 mit Hilfe einer oberen Abschlußplatte 32 des Topfes 14 gehalten, die sich von dem Topf 14 nach außen zu dem Gehäuse 12 erstreckt, so daß ein Luftdurchlaß 34 definiert wird, zwischen dem Gehäuse 12 und dem Topf 14, zur Zuführung der Luft von einem Ventilator 36 hierdurch zum Topf 14. Zu diesem Zweck steht der Luftdurchlaß 34 über die Löcher 26 und 23 des Topfes mit dessen Innerem in Verbindung.

Bei dem in der beschriebenen Weise aufgebauten Topf erstreckt sich die bei der normalen Verbrennung in dem Topf 14 gebildeten Flamme bis zu der oberen Abschlußplatte 32 des Topfes.

Der Topftypölbrenner 10 umfaßt auch eine Ölbeschickungseinrichtung zur Zuführung des Brennstoffes zu dem Topf 14 mit einem Ölreservoir 38, einem Öltank 40, der auf dem Ölreservoir 38 in einer umgedrehten Weise getragen ist und hiermit in Verbindung steht, einer Ölzuführungsleitung 42 sowie einer elektromagnetischen Pumpe 44, die sich zwischen der Ölzuführleitung 42 und dem Ölre-

servoir 38 befindet, um das Öl durch die Beschickungsleitung 42 dem Topf 14 zuzuführen.

Darüber hinaus umfaßt der Ölbrenner 10 einen Mehrfachverbrennvngszylinderaufbau 46, der auf einer oberen Abschlußplatte 48 des Gehäuses 12 gehalten ist, die in ihrem mittleren Bereich mit einer Öffnung 50 versehen ist, zur Herstellung einer Verbindung des Topfes 14 mit dem Verbrennungszylinderaufbau 46. Der Verbrennungszylinderaufbau 46 nimmt das Verbrennungsgas mit einer hohen Temperatur auf, die ausreicht, um ihn bis zum Glühen zu erhitzen, wobei die Wärmestrahlen und das Verbrennungsgas in das Innere eines Raumes abzugeben, wodurch der Raum in einer wirkungsvollen Weise erwärmt wird.

Im einzelnen umfaßt der Mehrfachverbrennungszylinderaufbau 46 einen Glühzylinder 52 sowie einen wärmedurchlässigen Zylinder 54, der den Zylinder 52 umgibt, wobei zwischen den beiden Zylindern ein Raum frei bleibt. Der Zylinder 52 umfaßt einen äußeren perforierten Zylinder 56 sowie einen inneren perforierten Zylinder 58, der zu dem äußeren Zylinder 56 in einer konzentrischen Weise angeordnet ist und eine Bodenwandung 60 trägt. Innerhalb des Mehrfachverbrennungszylinderaufbaus 46 bringt die aufgrund der Verbrennung in dem Topf 14,und zwar im besonderen in der oberen Kammer 18, entstehende Hitze die Zylinder 56 und 58 zum Glühen, bis zu einem Ausmaß, das ausreicht, um die Wärmestrahlen nach außen durch den wärmedurchlässigen Zylinder 54 hindurchzuführen, während das Verbrennungsgas nach oben aus dem Aufbau 46 in das Innere eines Raumes durch die Öffnung 72, die am oberen Abschluß des Aufbaus 46 ausgebildet ist, freigegeben wird.

Die Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung, die in dem oben beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten Brenner angeordnet ist, umfaßt eine erste Flammeneldctrode 70, die sich im oberen Bereich des Topfes 14 oder der oberen Kammer 18 befindet, so daß sie fortdauernd sich in der Flamme befindet, oder von dieser umgeben wird, die während des normalen Brennbetriebes des Ölbrenners 10

gebildet wird. Die erste Flammenelektrode 70 kann irgendeine beliebige Form besitzen, wie etwa die Form eines Stabes, und ist elektrisch von dem Topf 14 isoliert. Wie die Fig. 2 zeigt, ist zwischen der ersten Flammenelektrode 70 und dem Topf 14 eine Wechselspannung angelegt, die über die Sekundärwicklung eines Transformators 72 induziert ist, der an eine übliche Wechselspannungsquelle (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Die erste Flammenelektrode 70, an welche die Wechselspannungsquelle angelegt wurde, erzeugt einen Gleichstromflammenstrom, der hierdurch fließt, wenn sie von einer Flamme, die durch die Verbrennung in dem Topf gebildet wird, umgeben ist, da der Widerstand der Flamme von der Elektrode 70 zum Topf gering ist, während derjenige von dem Topf zur Elektrode hoch ist. Der so erzeugte Gleichstrom kann mit Hilfe eines Gleichstromampermeters gemäß der Darstellung in Fig. 3 ermittelt werden. Der erhaltene Gleichstrom läßt sich tatsächlich nur schwer einsetzen, weshalb bei der dargestellten Ausführungsform an die Flammenelektrode ein Widerstand 74 angeschlossen ist. Hierdurch wird eine Spannung über den Widerstand 74 induziert, die aufgenommen werden kann, wenn der Flammenstrom durch die erste Elektrode 70 fließt, so daß die Größe des Flammenstromes einfach ermittelt werden kann.

Die Sicherheitseinrichtung gemäß der dargestellten Ausführungsform umfaßt auch eine zweite Flammenelektrode 76. Die zweite Flammenelektrode 76, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, wird von dem Gehäuse 12 in einer solchen Weise gehalten, daß sie einen Abstand von der ersten Flammenelektrode 70 besitzt und sich in oder in der Nähe der Öffnung 50 des Gehäuses 12 befindet, so daß verhindert werden kann, daß sie von der Flamme beeinflußt wird, die bei der normalen Verbrennung in dem Topf 14 entsteht. Die zweite Flammenelektrode 76 ist an die Wechselspannungsquelle 72 in einer solchen Weise angeschlossen, daß eine Parallelschaltung zur ersten Flammen· elektrode 70, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, besteht. Die zweite Flammenelektrode 76 kann jede geeignete Form besitzen, wie

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etwa die Form eines Stabes, die Form eines Ringes oder eine sonstige Form.

In Fig. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 78 einen Komparator zur Ausführung des Vergleiches zwischen einer Bezugsspannung und einer Spannung, die man von einem Flammenstrom erhält, die Bezugsziffer 80 bezeichnet einen Transistor, der gesteuert wird durch einen Ausgang des Komparators 78,und die Bezugsziffer 82 bezeichnet einen Kondensator, der dazu dient, zu verhindern, daß der Transistor 80 unmittelbar dem Komparator 78 folgt, wenn der Ausgang des Komparators 78 sich verändert aufgrund eines Flackerns der Flamme.

Es soll nun die Betriebsweise der Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung näher erläutert werden, unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3.

Wenn die in dem Topf 14 ausgebildete Flamme abnimmt, sei es aus einem Grund unmittelbar nach der Entzündung, oder aufgrund einer abnormen Verbrennung, wie dies in Fig. 3A angegeben ist, tritt ein merklicher Flammenstrom durch die erste Flammenelektrode 70 nicht auf. Dies führt dazu, daß die Sicherheitseinrichtung die Abwesenheit der Flamme ermittelt. Bei einer normalen Verbrennung innerhalb des Topfes 14 bildet sich eine normale Flamme aus, die ausreicht, um die erste Flammenelektrode 70 zu umgeben, jedoch unzureichend, um die zweite Flammenelektrode 76, gemäß der Darstellung in Fig. 3B, zu erreichen, so bewirkt eine an die erste Flammenelektrode 70 und die zweite Flammeneld<trode 76 angelegte Wechselspannung das Fließen eines Stromes durch die erste Flammenelektrode 70, während keine Flamme durch die zweite Flammenelektrode 76 fließt, bzw. kein merklicher Flammenstrom durch die zweite Flammenelektrode 76 fließt. Dies führt dazu, daß die Sicherheitseinrichtung die Anwesenheit der Flamme ermittelt. Wenn darüber hinaus eine übergroße Flamme aufgrund einer abnormalen Verbrennung in dem Topf 14 gebildet wird, die ausreicht, um die zweite Flammenelektrode 76 wie auch die erste Flammen-

elektrode 70,gemäß der Darstellung in Fig. 3C, zu erreichen, so fließt ein Flammenstrom durch beiden Elektroden 70 und 76. Dies führt dazu, daß der Gesamtflammenstrom, den man aufgrund des Anlegens einer Wechselspannung erhält, etwas erhöht ist. Der Flammenstrom wird jedoch auf die zweite Flammenelektrode 76 wie auch die erste Flammenelektrode 70 verteilt, so daß sich der Flammenstrom ausgleicht. Dementsprechend nimmt der Flammenstrom, der durch die erste Flammenelektrode 70 fließt, wesentlich ab, verglichen mit der Darstellung in Fig. 3B, bis zu einem Ausmaß, das ausreicht, um die Sicherheitseinrichtung die Abwesenheit einer Flamme bestimmen zu lassen.

Wie sich aus der vorangehenden Beschreibung ergibt, ist die Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung so aufgebaut, daß die zweite Flammenelektrode der Flammenbestimmungsschaltung, die die erste Flammenelektrode umfaßt, hinzugefügt wird, so daß mittels dieser Schaltung die Abwesenheit der Flamme bestimmt werden kann, und zwar sowohl wenn die Flamme klein ist als auch wenn sie übergroß ist. Somit gelingt es mittels der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung, eine abnormale Verbrennung zu bestimmen und zwar sowohl bei einer übergroßen Flamme als auch bei einer zu kleinen Flamme, und zwar mit Hüte eines bemerkenswert einfachen Aufbaus.

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angeführt werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Charakters handelt, und daß verschiedene Modifikationen und Änderungen möglich sind, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

D-4950 Minden/Westf. Anwaltsakte 530.224 Anmelder: Toyotomi Kogyo Co., Ltd. 1-6 Aza Yobitugi, Atsuta Higashi-machi Mizuho-ku, Nagoya-shi Aichi-ken Japan Sicherheitseinrichtung für Ölbrenner Ansprüche:

1. Sicherheitseinrichtung für Ölbrenner mit einer ersten Flammenelektrode, die in einer Position angeordnet ist, in welcher sie der Flamme bei Normalbetrieb des Brenners ausgesetzt ist, während eine Wechselspannung zwischen die erste Flammenelektrode und den Ölbrenner angelegt ist, so daß eine abnorme Verbrennung innerhalb des Ölbrenners über einen Gleichstrom bestimmbar ist, der die erste Flammenelektrode durchfließt, aufgrund der Flammengleichrichtung zwischen der ersten Flammenelektrode und dem Ölbrenner, gekennzeichnet durch

eine zweite Flammenelektrode (76), die in einer zweiten Position angeordnet ist, welche von der Flamme bei normaler Verbrennung in dem Topf nicht erreichbar ist,

wobei die zweite Flammenelektrode (76) an eine Wechselspannungsquelle in Parallelschaltung zur ersten Flammenelektrode (70) angeschlossen ist,

und eine abnormale Verbrennung bestimmbar ist durch die Abwesenheit eines Flammenstromes durch die erste Flammenelektrode (70) oder die Abnahme des Flammenstromes durch die erste Flammenelektrode (70).

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die erste Flammenelektrode (70) ein Widerstand (74) angeschlossen ist, wobei die Spannung zwischen dem Anschluß der ersten Flammenelektrode (70) an dem Widerstand (74) und dem Ölbrenner (10) zur Bestimmung des Flammenstromes überwachbar ist.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (70) im oberen Teil des Topfes (14) des Ölbrenners (10) und die zweite Flammenelektrode (76) in einer Position in einem Abstand oberhalb des Topfes (14) angeordnet ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flammenelektrode (70) stabförmig ausgebildet ist, während die zweite Flammenelektrode (76) die Form eines Ringes besitzt.

5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste Flammenelektrode (70) als auch die zweite Flammenelektrode (76) jeweils die Form eines Stabes besitzen.

6. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Flammenüberwachung über einen durch die Gleichrichtung

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der Flamme erzeugten Flammengleichstrom, gekennzeichnet durch

eine erste Flammenelektrode (70) im oberen Bereich eines Topfes (14) des Ölbrenners (10), in welchem die Verdampfung und Entzündung sowie die Verbrennung des zugeführten Brennstoffes stattfindet, wobei die Flamme während des Normalbetriebes innerhalb des Topfes die erste Flammenelektrode (70) erreicht, und

eine zweite Flammenelektrode (76) in einer Position, die die Flamme bei Normalbetrieb nicht erreicht und die an eine Wechselspannungsquelle in einer solchen Weis ν angeschlossen ist, daß sie in Parallelschaltung mit der ersten Flammenelektrode (70) liegt,

wobei die zweite Flammenelektrode (76) mit der ersten Flammenelektrode (70) zur Bestimmung der Abwesenheit eines Flammenstromes durch die erste Flammenelektrode (70) oder eine Abnahme des Flammenstromes durch die erste Flammenelektrode (70) zusammenwirkt, wodurch die Bestimmung einer abnormen Verbrennung innerhalb des Ölbrenners (10) durchführbar ist.