DE3825721A1 - Verfahren und vorrichtung zur ein- und/oder abschaltung eines brenners - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur sicheren und kontrollierten Ein- und/oder Abschaltung eines Brenners.

Das Ein- und Abschalten eines Brenners, also die Zündung und Löschung, erfolgt in der Regel folgendermaßen: die Brennereinrichtung, die prinzipiell aus dem Brenner selbst, davor geschalteten Versorgungsleitungen und einem oder mehreren in diesen Leitungen angeordneten Ventilen besteht, wird durch Öffnen der Versorgungsleitungen und Zündung des dann aus dem Brenner austretenden Gasgemisches in Betrieb genommen. Andererseits wird der Brenner einfach durch Schließen der Ventile in den Versorgungsleitungen wieder abgeschaltet. Beim Abschalten treten bei dieser Vorgehensweise oft Flammenrücktritte in den Brenner hinein auf, die zu Gefährdungen der betreibenden Personen und zu Schäden an der Brennervorrichtung führen können. Allgemein bekannt ist auch der dabei auftretende laute Knall. Bei der Zündung eines Brenners nach Öffnung der Versorgungsleitungen treten andererseits aufgrund der zunächst undefinierten Zufuhr von Brenngas und Sauerstoffgas kurzzeitig nicht vorhersehbare Flammenbildungen auf, die ebenfalls zu Gefährdungen und Problemen führen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ein- und/oder Abschaltung eines Brenners zu schaffen, das die Nachteile des bekannten Vorgehens überwindet und einen sicheren und beherrschten Ein- und Abschaltvorgang für einen Brenner liefert.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Ein- und/oder Abschaltung eines Brenners in die mit einem Rückschlagventil ausgestatteten Versorgungsleitungen stromabwärts der Rückschlagventile ein Inertgas derart eingeleitet wird, daß das Inertgas einen höheren Druck als das in der jeweiligen Versorgungsleitung zugeführte Verbrennungsgas besitzt, wobei bei der Einschschaltung des Brenners die Inertgaszufuhr nach kurzer Zeit abgebrochen und die dann fließenden Verbrennungsgase - Brenngas und Sauerstoffgas - gezündet werden und wobei bei der Abschaltung des Brenners der Inertgasfluß durch den Brenner nach Erlöschen der Flamme beendet wird.

Durch die Einleitung des Inertgases in die Versorgungsleitungen mit einem höheren Druck als das in der jeweiligen Versorgungsleitung zugeführte Verbrennungsgas wird bewirkt, daß bei eingeschalteter Inertgaszufuhr nur Inertgas zum Brenner fließt. Im Fall der Brennerabschaltung bedeutet dies, daß durch Öffnung der Inertgaszufuhr die weitere Zufuhr von Verbrennungsgasen aufgrund der Rückschlagventile unterbrochen wird und das einfließende Inertgas die noch vorhandenen Verbrennungsgase verdünnt und aus dem Brenner verdrängt, wodurch der Brenner schließlich auch zum Erlöschen gebracht wird. Beim Einschalten des Brenners wird durch die anfängliche Inertgaszufuhr mit anschließenden Abbrechen ein gleichzeitiges Einfließen der Verbrennungsgase in den Brenner mit fest voreingestellten Mengen bewirkt. Sowohl beim Ein- als auch beim Abschalten wird so ein sicherer und kontrollierter Ablauf erreicht.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren können prinzipiell alle bei Verbrennungsvorgängen inerten Gase zur Anwendung kommen, also z.B. alle Edelgase. Die Verwendung von Stickstoff ist aber aus Kostengründen und der ebenfalls geeigneten Eigenschaften besonders vorteilhaft.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht grundsätzlich aus einem Brenner mit Versorgungsleitungen für die Verbrennungsgase, wobei in den Versorgungsleitungen Einstellventile und Absperrventile angeordnet sind, und ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß in den Versorgungsleitungen stromaufwärts vor den Einstellventilen Rückschlagventile angeordnet sind und daß in die Versorgungsleitungen zwischen den Einstellventilen und den Rückschlagventilen Inertgasleitungen wobei in den Inertgasleitungen ebenfalls Rückschlagventile und Einstellventile angeordnet sind und die Inertgaszufuhr zu den Inertgasleitungen ein- und ausschaltbar ist.

Mit einer so gestalteten Schaltung kann das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungemäßen Vorrichtung besteht darin, daß in den Versorgungsleitungen jeweils in Reihenfolge stromaufwärts ein Regelventil und ein drucksteuerbares Absperrventil vor dem Rückschlagventil angeordnet sind und ebenso die Inertgaszufuhr mittels eines drucksteuerbaren Absperrventils schaltbar ist, wobei die steuerbaren Absperrventile mit Schaltern und Hilfsventilen verbunden sind, die sie schalten. Die Absperrventile in den Versorgungsleitungen werden bei Druckentlastung über eine Drossel, die an das schaltende Hilfsventil gekoppelt ist, entlüftet. Durch die drucksteuerbaren Absperrventile, d.h. durch die mit Gaszu- oder -abfuhr schaltbaren Ventile, in Kombination mit den sie schaltenden Hilfsventilen und Schaltern werden gleichzeitig mehrere Ventile geschaltet, so daß zum Ein- oder Abschalten der Vorrichtung jeweils nur ein Schalter zu betätigen ist. Es ergibt sich also eine vereinfachte Bedienung. Die drucksteuerbaren Absperrventile werden dabei mit dem Inertgas gesteuert. Dies hat zur Folge, daß die Vorrichtung nur bei genügendem Inertgasdruck funktionsfähig ist, also ein Ausströmen von Verbrennungsgasen ohne Inertgasversorgung nicht vorkommen kann. Daraus resultiert zusätzliche Sicherheit.

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele für erfindungs­ gemäße Vorrichtungen anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Schaltungsskizzen erfindungsgemäßer Vorrichtungen.

Fig. 1 zeigt einen Brenner 1 mit Versorgungsleitungen 18, 19, in denen Regelventile 3, 4, Rückschlagventile 7, 8 und Hauptventile 24, 25 angeordnet sind. In die Versorgungsleitungen 7, 8 münden stromabwärts nach den Rückschlagventilen 18, 19 Inertgasleitungen 20, 21. In den Inertgasleitungen befinden sich ebenfalls Rückschlagventile 12, 13 und Einstellventile 26, 27. Nach der Vereinigung der beiden Inertgasleitungen ist das Hauptinertgasventil 28 angeordnet, über das die Inertgasversorgung erfolgt.

Zur Einschaltung des Brenners werden zunächst bei geschlossenen Hauptventilen und Hauptinertgasventil die Regelventile 3, 4 etwa so eingestellt, daß man später das richtige Verbrennungsgasgemisch erhält. Danach wird das Hauptinertgasventil 28 geöffnet und anschließend die Hauptventile 24, 25. Über die Inertgasleitungen 20, 21 fließt nun Inertgas, beispielsweise Stickstoff, zu den Versorgungsleitungen 18, 19. Hierbei sind die Einstellventile 26, 27 auf Drücke eingestellt, die höher als die Drücke sind, mit denen die Verbrennungsgase, z.B. Acetylen und Sauerstoff, an den Rückschlagventilen 7, 8 anliegen. Dadurch wird bewirkt, daß trotz geöffneter Hauptventile 24, 25 aufgrund der Rückschlagventile 7, 8 keine Verbrennungsgase zum Brenner gelangen und nur Inertgas zum Brenner fließt. Nach kurzer Zeit wird dann das Hauptinertgasventil geschlossen, worauf sich die Rückschlagventile 7, 8 öffnen und die Verbrennungsgase gleichzeitig und in dem voreingestellten Maß zu strömen beginnen. Das den Brenner jetzt verlassende, zunehmend brennbare Gasgemisch wird gezündet und kann mit den Einstellventilen 3, 4 nachreguliert werden.

Die Einschaltung des Brenners kann aber selbstverständlich auch einfach durch sofortiges Öffnen der Haupt- und Regelventile 24, 25 und 3 und 4 entsprechend dem jetzt allgemein ausgeführten Vorgehen ohne Inertgaseinsatz erfolgen.

Zur erfindungsgemäßen Abschaltung des laufenden Brenners ist das Hauptinertgasventil 28 zu öffnen, worauf das Inertgas in die Versorgungsleitungen 18, 19 einfließt, die Rückschlag­ ventile 7, 8 auslöst, zunehmend die Verbrennungsgase verdünnt und verdrängt und so die Brennerflamme erstickt. Anschließend werden die Hauptventile 24, 25 geschlossen und letztlich auch wieder die Stickstoffzufuhr durch Schließen von Ventil 28 beendet.

Es ergibt sich so ein sicherer und insgesamt kontrollierter Ein- und Abschaltvorgang für einen Brenner, wobei insbesondere beim Abschalten gefährliche Flammenrücktritte ausgeschlossen sind.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Gezeigt ist ein Brenner 1 mit Zündeinrichtung 2 und Versorgungsleitungen 18, 19 mit Regelventilen 3, 4, druckansteuerbaren Absperrventilen 5, 6, Hauptventilen 24, 25, wobei in den Versorgungsleitungen 18, 19 stromaufwärts der Absperrventile 5, 6 Rückschlagventile 7, 8 angeordnet sind. In die Versorgungsleitungen 18, 19 münden zwischen den Rückschlagventilen 7, 8 und den Absperrventilen 5, 6 Inertgasleitungen 20, 21, die über eine gemeinsame Hauptleitung 22, in der ein Hauptsteuerventil 15 angeordnet ist, mit einer Inertgasquelle verbunden sind. In beiden Inertgasleitungen 20, 21 befinden sich vor der Mündung in die Versorgungsleitungen 18, 19 ebenfalls Rückschlagventile 12, 13. In der Inertgasleitung 20 befin­ det sich stromaufwärts vom Rückschlagventil 12 überdies ein weiteres Druckeinstellelement 14. Das Hauptsteuerventil 15 ist mit einem Ausschalter 17 verbunden, der ebenfalls an die Inertgasquelle angeschlossen ist. Mit dem Ausschalter ist ein Einschalter 16 wechselseitig verknüpft und wird ebenfalls mit Inertgas versorgt. Ausschalter und Einschalter wirken neben dem Hauptsteuerventil 15 auch auf die Hilfsventile 10, 11, wobei diese wiederum Einfluß auf die in den Versorgungsleitungen des Brenners angeordneten Absperrventile 5, 6 nehmen. Schließlich steht Hilfsventil 10 noch mit einer Drossel 9 in funktioneller Verbindung.

Ist der Brenner in Betrieb und wird zum Auschalten der Ausschalter 17 betätigt, so wird der Einschalter 16 entriegelt und das Hauptsteuerventil 15 erhält über den Ausschalter 17 von der Inertgasquelle Druckdauerimpuls und öffnet die Inertgaszufuhr über die Rückschlagventile 12, 13 in die Brennerversorgungsleitung 18, 19. Der in den Inertgasleitungen 20, 21 eingestellte Druck ist 2 bis 20%, vorzugsweise etwa 5 bis 10%, höher als der Druck, der in der jeweiligen Versorgungsleitung 18 oder 19 herrscht. Auf diese Weise wird einerseits dem in einer Versorgungsleitung befindlichen Brenngas, z.B. Acethylen, und andererseits dem in der anderen Versorgungsleitung befindlichen Sauerstoffgas, z.B. Luft oder reiner Sauerstoff, Stickstoff zugemischt und die Rückschlagventile 7, 8 zum Schließen veranlaßt. Schließlich fließt nur noch reiner Stickstoff zum Brenner 1 und die Brennerflamme erlischt. Gleichzeitig zum Hauptsteuerventil 15 werden vom Ausschalter 17 die Hilfsventile 10, 11 angesteuert, wobei Hilfsventil 11 den Druckdauerimpuls auf die offenen Absperrventile 5, 6 unterbricht, wodurch diese zum Schließen veranlaßt werden und Hilfsventil 10 eine dosierte Entlüftung, also ein langsames Schließen, derselben Absperrventile über die Drossel 9 bewirkt. Dies bedeutet, daß zur Abschaltung einerseits Inertgas in die Versorgungsleitungen eingeleitet wird und Brenn- und Sauerstoffgas verdrängt werden, während andererseits gleichzeitig der Gasdurchfluß durch den Brenner abgesenkt wird, bis schließlich kein Gas mehr fließt. Dies führt zu einem sicheren, kontrollierten Erlöschen der Brennerflamme ohne Rückzündungen bei gleichzeitig sparsamem Umgang mit Inertgas.

Zum Einschalten wird der Einschalter 16 betätigt, wodurch die Hilfsventile 10, 11 derart angesteuert werden, daß die Brennerabsperrventile 5, 6 mit Inertgasdruck beaufschlagt werden und öffnen. Gleichzeitig wird der Ausschalter 17 entriegelt, wodurch das Hauptsteuerventil 15 entlüftet und zum Schließen der Inertgasleitung veranlaßt wird. Die Zufuhr von Inertgas in die Brennerversorgungsleitungen ist somit unterbunden und die Rückschlagventile in der Brenngas- und der Sauerstoffgasversorgungsleitung öffnen, während die in den Inertgaszuführungsleitungen schließen. Somit entsteht im Brenner wieder ein zunehmend brennbares Gasgemisch, das durch die am Brenner angeordnete Zündvorrichtung 2 entzündet wird.

Bei dieser Ausgestaltung kann als zusätzliches Sicherheits­ element der Brenner nur in Betrieb genommen werden, wenn die Inertgasversorgung eingeschaltet und genügend Druck zum Öffnen der Absperrventile 5, 6 vorhanden ist. Außerdem erfolgt die Ein- und Ausschaltung des Brenner nur durch die Betätigung eines Schalters, ohne daß Ventile in richtiger Reihenfolge geöffnet und geschlossen werden müssen.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit seinen Ausgestaltungen liefert also die Möglichkeit, Ein- und Abschaltvorgänge bei Brennern sicher, kontrolliert und auch in einfacher Weise durchzuführen, und kann in vielen Einsatzgebieten von Brennern zur Anwendung kommen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Ein- und/oder Abschaltung eines Brenners mit Versorgungsleitungen für die Verbrennungsgase dadurch gekennzeichnet, daß zur Ein- und/oder AbschaItung des Brenners in die mit einem Rückschlagventil ausgestatteten Versorgungsleitungen stromabwärts der Rückschlagventile ein Inertgas derart eingeleitet wird, daß das Inertgas einen höheren Druck als das in der jeweiligen Versorgungsleitung zugeführte Verbrennungsgas besitzt, wobei bei der Einschaltung des Brenners die Inertgaszufuhr nach kurzer Zeit abgebrochen wird und die dann fließenden Verbrennungsgase gezündet werden und wobei bei der Abschaltung des Brenners der Inertgasfluß durch den Brenner nach Erlöschen der Flamme beendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stickstoff als Inertgas verwendet wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2 bestehend aus einem Brenner mit Versorgungsleitungen für die Verbrennungsgase, wobei in den Versorgungsleitungen Einstellventile und Absperrventile angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Versorgungsleitungen stromaufwärts vor den Einstellventilen (3, 4) Rückschlagventile (7, 8) angeordnet sind und daß in die Versorgungsleitungen (18, 19) zwischen den Einstellventilen (3, 4) und den Rückschlagventilen (7, 8) Inertgasleitungen (20, 21) einmünden, wobei in den Inertgasleitungen (20, 21) ebenfalls Rückschlagventile (12, 13) und Einstellventile (26, 27) angeordnet sind und die Inertgaszufuhr zu den Inertgasleitungen ein- und ausschaltbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Versorgungsleitungen Regelventile (3, 4) und drucksteuerbare Absperrventile (5, 6) vorgesehen sind und ebenso die Inertgaszufuhr mittels eines drucksteuerbaren Absperrventils (15) schaltbar ist, wobei die steuerbaren Absperrventile (15, 5, 6) mit Schalteinheiten (16, 17) und Hilfsventilen (10, 11) verbunden sind, die sie schalten, und die Absperrventile (5, 6) bei Druckentlastung über eine Drossel (9), gekoppelt an Hilfsventil (10), entlüften.