DE3700728A1 - Vorrichtung zur steuerung der gaszufuhr zu einem zuendgasbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Gaszufuhr zu einem Zündgasbrenner mit einer in der Zündgas­ zufuhrleitung dem Zündgasbrenner vorgeordneten Drossel, deren Durchsatz dem Mindestbedarf des Zündgasbrenners ent­ sprechend bemessen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Zeitraum, der nach einer Betriebspause bei der Inbetriebnahme des Zündbrenners für die Entlüftung der Zündgaszufuhrleitung erforderlich ist, auf ein optimales Minimum zu verringern, um damit den Zünd­ vorgang zu beschleunigen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung durch eine die Drossel umgehende Umgehungs­ leitung gelöst.

Über eine solche Umgehungsleitung kann zu Beginn des Zünd­ vorganges entweder eine zusätzliche Gasmenge dem Zündgas­ brenner zwecks rascherer Verdrängung der in der Zündgaszufuhr­ leitung enthaltenen Luft zugeführt werden oder es kann eine solche Umgehungsleitung temporär anstelle der gedrosselten Zündgaszufuhrleitung zur Zufuhr einer größeren, nichtgedrossel­ ten Gasmenge benutzt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich darüber hinaus durch eine Reihe weiterer schätzenswerter Vorteile aus:

Zunächst ermöglicht die Erfindung eine nennenswerte Einsparung im Zündgasverbrauch, weil die in der Zündgaszufuhr­ leitung enthaltene Drossel auf einen dem tatsächlichen Mindest­ bedarf des Zündgasbrenners entsprechenden geringen Durchsatz bemessen werden kann, wogegen für den Zündvorgang selbst temporär der größere Querschnitt der Umgehungsleitung bzw. der durch die Umgehungsleitung vergrößerte Gesamtquerschnitt zur Verfügung steht.

Aus der pro Zeiteinheit größeren Menge des während des Zündvorganges dem Zündgasbrenner zugeführten Gases resultiert ferner eine erhebliche Verkürzung der Haltezeit der Thermo­ elektrik bei jedem Startvorgang. Anderseits wird infolge des geringeren Durchsatzes des im Normalbetrieb zugeführten Zünd­ gases die Schließzeit verkürzt.

Dadurch, daß im Normalbetrieb Drossel und Zündgasdüse hintereinandergeschaltet sind, ergibt sich ein wünschenswert niedriger Zündgasverbrauch.

Schließlich zeitigt die erfindungsgemäße Lösung auch noch den Vorteil, daß eine Zündbrenner-Einheit für jederlei Geräte betrieblich verwendet werden kann, ohne daß es irgendwelcher zusätzlicher Vorrichtungen, wie Entlüftungszündbrenner od.dgl., bedarf. Die Zündgasversorgung wird auf einfachste Weise über­ wachbar.

Im einfachsten Fall kann ein zur Einschaltung der Umgehungs­ leitung dienender Schalter im Rahmen der Erfindung aus einem gegen den Einfluß einer Rückholfeder betätigbaren Schieber bestehen, der zumindest einen bedarfsweise in die Zündgas­ zufuhrleitung oder alternativ in die Umgehungsleitung einschaltbaren Durchlaß aufweist, wobei er die jeweils andere Leitung sperrt.

In seiner Ruhestellung ist der Durchlaß in die mit der Drossel versehene Zündgaszufuhrleitung einbezogen, wogegen er während des Zündvorganges unter manueller Betätigung des Schalters gegen den Druck der Rückholfeder in die Umgehungsleitung verstellbar ist und diese freigibt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die eingangs definierte Aufgabe ohne Zuhilfenahme gesonderter Mechanismen und ohne Anwendung zusätzlicher Handgriffe zu lösen und die anzustrebende Entlüftung der Zündgaszufuhrleitung ohne weiteres Zutun beim Zündvorgang selbsttätig eintreten zu lassen.

Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine zunächst offene, der temporär erhöhten Gaszufuhr zum Zündgasbrenner dienende Umgehungsleitung mittels eines temperaturabhängigen, von der Hitze der Zündflamme beeinflußten Thermoventiles verschließ­ bar sein, um dadurch die Zeitspanne der erhöhten, der Luft­ verdrängung dienenden Zündgaszufuhr zu begrenzen.

Zum selben Zweck läßt sich im Rahmen der Erfindung auch ein vom Druck in der Zündgaszufuhrleitung beeinflußtes Membran­ ventil verwenden.

Zahlreiche weitere Erfindungsmerkmale sind der besseren Verständlichkeit wegen nachstehend an Hand der in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. In diesen Zeichnungen stellen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung schematisch während des Zündvorganges und

Fig. 2 im Normalbetrieb dar.

Fig. 3 zeigt - gleichfalls im Schema - ein in der Umgehungsleitung angeordnetes Thermoventil,

Fig. 4 in gleicher Darstellung ein druckbeeinflußtes Membranventil.

Fig. 5 stellt ein Zündgaszufuhrventil dar, in das die der Entlüftung dienenden Organe integriert sind, und

Fig. 6 betrifft eine Variante hierzu.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 zweigt in der die Zündgaszufuhr zu einem Zündgasbrenner 1 regelnden Armatur 2 von der Zündgaszufuhrleitung 3 eine Umgehungsleitung 4 ab. Im Zweig 5 der zum Zündgasbrenner 1 führenden Zündgas­ zufuhrleitung 3 ist eine - gegebenenfalls einstellbare - Drossel 6 vorgesehen, die den Leitungsquerschnitt auf das für die Versorgung des Zündgasbrenners 1 erforderliche Minimum verringert. Die diese Drossel 6 umgehende Umgehungsleitung 4 mündet hinter der Drossel 6 in den Zweig 5, an dessen Ende sich eine demZündgasbrenner 1 zugeordnete Entlüftungsdüse 7 befindet.

Der Durchsatz in den beiden Leitungszweigen 4 und 5 wird vom Schieber 8 gesteuert, der mittels einer Drucktaste 9 gegen die Einwirkung der Rückholfeder 10 betätigbar ist und einen Durchlaß 11 aufweist, dessen Querschnitt größer ist als jener der Drossel 6, die sich in Strömungsrichtung des Zündgases hinter diesem Schieber 8 in der Zweigleitung 5 befindet.

Die Verwendung eines solchen Schiebers 8 zur Steuerung der Zündgaszufuhr erbringt den Vorteil, daß die Übergänge zwischen dem Öffnen und Schließen der Zweigleitungen 4 und 5 stetig erfolgen.

Während des Zündvorganges ist gemäß Fig. 1 die Drucktaste 9 der Armatur 2 eingedrückt, so daß für die Zündgaszufuhr zum Zündgasbrenner 1 der volle Querschnitt der Umgehungsleitung 4 zur Verfügung steht und die im Leitungszweig 5 befindliche Luft sehr rasch vom Zündgas verdrängt wird. Die dadurch gewonnene Intensität der Zündflamme 12 verkürzt auch die Zeit bis zum Wirksamwerden der Thermoelektrik.

Nach Beendigung des Zündvorganges und Loslassen der Druck­ taste 9 wird der Schieber 8 von der Rückholfeder 10 in seine Ausgangslage (Ruhelage) nach Fig. 2 rückverstellt und die Gas­ versorgung des Zündgasbrenners 1 erfolgt nun nur noch über den Zweig 5 der Zündgaszufuhrleitung 3, nämlich über den Durchlaß 11 des Schiebers 8, die Drossel 6 des Zweiges 5 und die Entlüftungsdüse 7, d.h. in einer reduzierten, für die Versorgung der Zündflamme 12 gerade noch ausreichenden Mindestmenge, wodurch sich die Schließzeit bis zum Erlöschen der Zündflamme 12 erheblich verkürzt.

Nach der in Fig. 3 dargestellten Variante zweigt von der unmittelbar zum Zündgasbrenner 1 führenden, eine Drossel 6 enthaltenden Zündgaszufuhrleitung 3 eine Umgehungsleitung 4 ab, die eine Drossel 13 mit einem Querschnitt enthält, der größer sein kann als jener der Drossel 6. In dieser Umgehungs­ leitung 4 befindet sich ein im kalten Zustand, also bei noch nicht gezündeter Zündgasflamme 12 offenes Thermoventil 14, bestehend aus dem von einer Feder 15 beeinflußten, dem Ventil­ sitz 16 zugeordneten Ventilkörper 17 und einem in einer Kupfer- oder Messingführung geführten Thermoelement 18, z.B. einem Invarstab, sowie dem von diesem Thermoelement 18 betätigten, dichtend geführten Stößel 19.

Das Thermoelement 18 befindet sich im Bereich der Zündflamme 12 und seine thermische Ausdehnung im Falle der Hitzeeinstrahlung dieser Zündflamme 12 hat gegen den Druck der Rückholfeder 15 eine Sperre der Umgehungsleitung 4 durch das Ventil 14 zur Folge.

Die Funktion dieser Vorrichtung zur Entlüftung der Zündgas­ zufuhrleitung 3 ergibt sich daraus wie folgt:

Nach dem Öffnen eines - nicht dargestellten - in der Zünd­ gaszufuhrleitung 3 angeordneten Zündgaszufuhrventiles gelangt das Zündgas zunächst in einer durch die summierten Querschnitte der Drosseln 6 und 13 vorgegebenen, also vergleichsweise großen Menge sowohl über die Zündgaszufuhrleitung 3 als auch - durch das von der Feder 15 offengehaltene Ventil 14 - über die Umgehungsleitung 4 zum Zündgasbrenner 1 und verdrängt dadurch rasch die in der Zündgaszufuhrleitung 3 nach einer Betriebspause noch vorhandene Luft.

Nach der solcherart vollzogenen Entlüftung der Zündgas­ zufuhrleitung 3 und dem Zünden der Zündflamme 12 durch den Zünder 20 wird das Thermoelement 18 von dieser Zündflamme 12 erhitzt, dehnt sich und schließt als Weggeber mit dem Ventil­ körper 17 die Umgehungsleitung 4. Ab diesem Zeitpunkt strömt das Zündgas nur noch über die Zündgaszufuhrleitung 3 allein, und zwar in der durch den Querschnitt der Drossel 6 allein bestimmten, für den Bedarf der Zündflamme 12 gerade noch ausreichenden Menge.

Nach Fig. 4 ist anstelle des Thermoelementes 18 in der Um­ gehungsleitung 4 ein Membranventil 21 mit dem von einer Membran gehaltenen Ventilkörper 22 und dem Ventilsitz 23 vorgesehen. Dieser Ventilkörper 22 wird von einem Stößel 24 gegen die Wirkung einer Feder 25 verstellt. Die Kammer 26, in der sich der Stößel 24 bewegt, steht unter atmosphärischem Druck. Der Stößel 24 ist mit einem von der Membran 27 gehaltenen Membran­ teller 28 verbunden; diese Membran 27 begrenzt eine Kammer 29, die über eine - gegebenenfalls regelbare - Drossel 30 mit der Zündgaszufuhrleitung 3 in Verbindung steht.

Erhöht sich - nach Öffnen des Zündgaszufuhrventiles - der Druck in dieser Kammer 29 mit einer durch die Drossel 30 regelbaren Verzögerung allmählich, wird das Ventil 22, 23 und damit die Umgehungsleitung 4 geschlossen und die Menge des dem Zündgasbrenner 1 insgesamt zugeführten Gases wird nun vom Querschnitt der in der Zündgaszufuhrleitung 3 enthaltenen Drossel 6 auf die für die Versorgung der Zündflamme 12 gerade noch erforderliche Mindestmenge begrenzt.

Die Drossel 13 mit dem größeren Querschnitt ist bei dieser Ausführungsform gleichfalls in der Zündgaszufuhrleitung 3 angeordnet, sie könnte aber - wie in der Fig. 4 gestrichelt angedeutet - auch in der Umgehungsleitung 4 angeordnet sein. Diese Drossel 13 begrenzt die Menge des der Zündflamme 12 zugeführten Gases, so lange das Membranventil 22, 23 noch nicht geschlossen ist.

Gemäß der Fig. 5 und 6 sind die der Entlüftung des Zündgas­ brenners 1 dienenden Organe in das die Zündgaszufuhr in die Zündgaszufuhrleitung 3 regelnde Zündgaszufuhrventil 31 integriert. Die Zündgaszufuhrleitung 3 mündet bei dieser Ausführungsform in die Ventilkammer 32, in der sich der Ventil­ körper 33 bewegt, der mittels einer Dichtung 34 gegen den Ventilsitz 35 abgedichtet ist, unter dem Druck einer sich gegen die Wandung 36 der Ventilkammer 32 abstützenden Feder 37 steht und in seinem Inneren eine koaxiale Führung für einen Stößel 38 aufweist, der seinerseits von einer Feder 39 beeinflußt und gegen die Ventilkammer 32 abgedichtet ist.

Dieser Ventilkörper 33 ist mittels des in der Führung 40 mit der Dichtung 41 geführten Weggebers 42 mechanisch verstellbar, um bedarfsweise die Gaszufuhr aus der Kammer 32 in eine Ver­ sorgungsleitung 43 freizugeben, in der sich jene Drossel 6 befindet, deren Querschnitt dem Mindestbedarf des Zündbrenners 1 entspricht. Über diese Drossel 6 gelangt das Gas in die zum Zündbrenner 1 führende Zündgaszufuhrleitung 44.

Dem obenerwähnten Stößel 38 des Ventilkörpers 33 ist der Ventilteller 22 zugeordnet, der über eine Dichtung mit dem Ventilsitz 23 zusammenwirkt und unter dem Druck einer Feder 25 an diesen Ventilsitz 23 angedrückt wird. Dieser Ventilteller 22 wird ferner über diese Feder 25 vom Membranteller 28 einer Membran 27 beeinflußt, die eine Kammer 29 begrenzt, die über die Leitung 45 und eine regelbare Drossel 30 mit der Zündgas­ zufuhrleitung 3 in Verbindung steht.

Wird nun das - nicht dargestellte - Haupt-Gasventil geöffnet, ergibt dies - mit einer durch die Drossel 30 regelbaren Ver­ zögerung - in der Kammer 29 einen Gasdruck.

Wird nun zum Zünden des Zündgasbrenners 1 das Zündgas­ brennerventil 33-35 geöffnet, gelangt zunächst das Gas aus der Zündgaszufuhrleitung 3 über die Kammer 32 sowie über die Leitung 43 zum Zündgasbrenner 1, und zwar in einer durch die Drossel 6 begrenzten, dem Mindestbedarf des Zündgasbrenners 1 entsprechenden Menge über die Leitung 44. In der Kammer 29 baut sich - verzögert durch die regelbare Drossel 30 - Druck auf und der Ventilteller 22 wird von diesem Druck und von der Feder 25 gegen den Ventilsitz 23 gedrückt und wirkt damit dem Druck des vom Weggeber 42 bewegten Stößels 38 entgegen, so daß sich bei zunehmendem Gegendruck die dem Zündgasbrenner 1 zu­ sätzlich zum Mindestbedarf über die Umgehungsleitung 4 und die Zündgaszufuhrleitung 44 zugeführte Gasmenge allmählich ver­ ringert. Sobald die Luft im Zündgasbrenner 1 völlig verdrängt, die Zündflamme 12 gezündet und die Entlüftungsphase beendet ist, kann das der Entlüftung dienende Ventil 22, 23 geschlossen bleiben und die Gasversorgung der Zündflamme 12 erfolgt dann nur noch über die Versorgungsleitung 43, die Drossel 6 und die Zündgaszufuhrleitung 44.

Um die bestimmungsgemäße Funktion dieser Entlüftungsvor­ richtung zu gewährleisten, müssen folgende Bedingungen erfüllt sein.

In der Offenstellung des Ventiles 22, 23 muß die Kraft der auf den Stößel 38 wirkenden Feder 39 größer als die Kraft der auf den Ventilteller 22 wirkenden Feder 25 sein; in der Geschlossenstellung dieses Ventiles 22, 23 hingegen ist es - bei offenem Ventil 33, 35 - umgekehrt, die Kraft der Feder 39 muß die Summe der Kraft der Feder 25 und des auf die Fläche der Membran 27 wirkenden Gasdruckes unterschreiten.

Die Kraft der Feder 37 ist entsprechend dem Erfordernis der Gasdichtheit des Ventiles 33, 35 bei abgefallener Thermoelektrik bzw. des vom Thermoelement bei geöffneter Stellung zur Verfügung gestellten Stromes zu bemessen. Hierbei sind auch noch die Stopfbüchsenreibung u.dgl. dauernd auftretende Kräfte zu berücksichtigen.

Während die Ausführungsform des Zündgaszufuhrventiles nach Fig. 5 nur eine Gaszufuhrleitung zum Zündgasbrenner 1 vorsieht, sind bei der Ausführungsform nach Fig. 6, die jener der Fig. 5 ansonsten weitgehend ähnlich ist, zwei gesonderte Leitungen 44 und 46 vorgesehen, nämlich eine Zündgasver­ sorgungsleitung 44 zum Zündgasbrenner 1 selbst und eine Leitung 46 zu einer Drossel 13 mit größerem Querschnitt für eine temporär erhöhte, dem Verdrängen der Luft dienende Gaszufuhr.

Die Leitung 44 geht von der Ventilkammer 42 aus, die Leitung 46 von der Kammer 47, in der das Ventil 22, 23 ange­ ordnet ist.

Die Drossel 13 erhält also nur dann Gas, wenn das Ventil 22, 23 zu Beginn des Zündvorganges noch offen ist.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Gaszufuhr zu einem Zündgasbrenner mit einer in der Gaszufuhrleitung dem Zündgas­ brenner vorgeordneten Drossel, gekennzeichnet durch eine diese Drossel (6) umgehende Umgehungsleitung (4).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur bedarfsweisen Einschaltung der Umgehungsleitung (4) dienender Schalter aus einem gegen die Wirkung einer Rückholfeder (10) betätigbaren Schieber (8) besteht, der zumindest einen alternativ in die Gaszufuhrleitung (3) oder in die Umgehungsleitung (4) einschaltbaren Durchlaß (11) aufweist (Fig. 1, 2).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Durchlaß (11) in der Ruhestellung des Schiebers (8) in die Gaszufuhrleitung (3, 5) einbezogen und nur während der Betätigung des Schiebers (8) in die Umgehungsleitung (4) verstellbar ist (Fig. 1, 2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der temporär erhöhten Gaszufuhr zum Zündgasbrenner (1) dienende Umgehungsleitung (4) mittels eines temperatur­ abhängig verstellbaren, von der Hitze der Zündflamme (12) beeinflußten Thermoventiles (14) verschließbar ist (Fig. 3).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der temporär erhöhten Gaszufuhr zum Zündgasbrenner (1) dienende Umgehungsleitung (4) mittels eines vom Druck in der Zündgaszufuhrleitung (3) beeinflußten Membranventiles (21) verschließbar ist (Fig. 4, 5 und 6).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer (29) des Membranventiles (21) zwecks Verzögerung des Ansprechens dieses Ventiles über eine vorzugsweise regelbare Drossel (30) mit der Zündgaszufuhrleitung (3) in Verbindung steht (Fig. 4, 5 und 6).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch eine den maximalen Durchsatz des Zündgases zum Zündgasbrenner (1) begrenzende, in der Umgehungsleitung (4) oder in der Zündgaszufuhrleitung (3) angeordnete Drossel (13), deren Durchsatz größer als der Durchsatz der dem Mindestbedarf des Zündgasbrenners (1) entsprechend bemessenen Drossel (6), jedoch kleiner als der der Zündgaszufuhrleitung (3) selbst ist (Fig. 3, 4 und 6).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zündgaszufuhr zum Zündgasbrenner (1) steuernde, in der Zündgaszufuhrleitung (3) angeordnete Ventil (33, 35) koaxial mit dem von Druck in der Zündgaszufuhr­ leitung (3) beeinflußten Membranventil (21) ausgebildet ist (Fig. 5 und 6).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (6) deren Durchsatz dem Mindestbedarf des Zündgasbrenners (1) entspricht, mit einer Versorgungsleitung (43) an jene Ventilkammer (32) angeschlossen ist, in der sich der Ventilkörper (33) des Zündgaszufuhrventiles (33, 35) bewegt (Fig. 5, 6).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zum Zündgasbrenner (1) führende Umgehungs­ leitung (4) an jene Ventilkammer (32) angeschlossen ist, in der sich der Ventilkörper (33) des Zündgaszufuhrventiles (33, 35) bewegt (Fig. 5, 6).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch einen eigenen, vom Ventilkörper (33) des Zündgaszufuhrventiles (33-35) kraftschlüssig betätig­ baren Ventilkörper (22) zur Freigabe der Umgehungsleitung (4) (Fig. 5, 6).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der die Freigabe der Umgehungsleitung (4) steuernde Ventilkörper (22) durch einen federnd axial im Ventilkörper (33) des Zündgaszufuhrventiles (33, 35) geführten Stößel (38) betätigbar ist und selbst mit einer Feder (25) gegen den Membranteller (28) der Membran (27) des vom Gasdruck in der Zündgaszufuhrleitung (3) beeinflußten Membranventiles (21) abgestützt ist (Fig. 5, 6).