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Steuereinrichtung für das Hauptbrennstoffventil von Erhitzern, die
mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen beheizt werden und denen der zur Verbrennung
erforderliche oder ein zu erhitzender Luftstrom unter Druck oder Saugwirkung zugeführt
wird Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für das Hauptbrennstoffventil
von Erhitzern, die mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen beheizt werden und
denen der zur Verbrennung erforderliche oder ein zu erhitzender Luftstrom unter
Druck oder Saugwirkung zugeführt wird, bei der zur Steuerung des Hauptbrennstoffventils
ein Steuerbrenner mit einem von dessen Flamme beheizten Wärmefühler vorgesehen ist;
sie dient zur Sicherung des Erhitzers beim Ausbleiben der Verbrennungsluft usw.
des zu beheizenden Luftstromes.
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Es sind luftdruckbetätigte Ventile, die als derartige Sicherungen
wirken, bekanntgeworden, die entweder unmittelbar in der Brennerleitung des Erhitzers
oder in der Steuerleitung eines die.Brennerleitung beherrschenden Hauptgasventils
angeordnet sind. Diese bekannten Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß die
luftdruckbetätigten Ventile die Zahl der Widerstände und Störungsmöglicfikeiten
in der Gaszuleitung erhöhen und auch die Erstellungskosten der Anlage vergrößern,
weil die meist geringen Luftdrücke sehr große Membranen zur Betätigung der luftdruckgesteuerten
Gasventile erforderlich machen. Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch,
daß zum Steuerbrenner eine von der Leitung für die Verbrennungsluft oder für die
zu erhitzende Luft abgezweigte Nebenleitung führt, durch die dem Steuerbrenner ein
Nebenluftstrom zugeführt wird, der bei einer Änderung des Druckes in der Nebenluftleitung
eine Änderung der Lage der-auf den Wärmefühler einwirkenden Steuerflamme und dadurch
mittel- oder unmittelbar eine Verstellbewegung des Hauptbrennstoffaentils herbeiführt.
In der Nebenluftleitung können von Betriebszuständen der Anlage beeinflußte Steuerventile
angeordnet sein, durch deren Öffnen und Schließen man den Druck in der Nebenluftleitung
ebenfalls beeinflussen und Steuerbewegungen des Hauptbrennstoffventils herbeiführen
kann.
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Die Zeichnung stellt einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dar, und zwar zeigen: Abb. i einen Preßluftbrenner mit einem Gasventil und einem
Steuerbrenner, dessen Flamme durch einen Nebenluftstrom gegen den Wärmefühler gerichtet
wird, Abb.2 einen Preßluftbrenner, dessen Steuerflamme durch einen aus dem Mischrohr
entnommenen Teilstrom gespeist wird,
Abb.3 und q. einen Preßluftbrenner
mit einer Einrichtung, bei der der Wärmefühler in ein den Zutritt der Außenluft
hinderndes Gehäuse eingeschlossen ist, in zwei Betriebsstellungen, Abb. 5 und 6
eine ähnliche Einrichtung an einem in eine Gasleitung einzuschaltenden Brennstoffregelventil,
Abb. 7 einen Lufterhitzer, dem die zu beheizende Luft durch ein Gebläse zugeführt
wird, mit einer erfindungsgemäß als Gassteuerventil ausgebildeten Sicherheitsvorrichtung,
Abb.8 und 9 die Sicherheitsvorrichtung des Ausführungsbeispieles der Abb. 7 in zwei
Betriebsstellungen, Abb. io einen Preßluftbrenner mit einer als Luftsteuerventil
ausgebildeten Sicherheitsvorrichtung und Abb. i i einen mit einem Gaszünder versehenen
Druckluftzerstäuberbrenner für flüssige Brennstoffe mit der Sicherheitsvorrichtung.
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Beim Ausführungsbeispiel der Abb. i ist von der zum Saugraum 15 führenden
Druckluftleitung 16 eine -Nebenleitung 17 abgezweigt, die in eine enge, gegen den
Wärmefühler 2o gerichtete Bohrung 18 ausmündet. In den Saugraum führt eine Gasleitung
i9. die durch einen vom Wärmefühler 20 gesteuerten Verschlußkörper 2i abgeschlossen
werden kann. Vom Saugraum 15 führt eine enge Bohrung 2-2 ins Freie; ihre Ausmündung,
an der sich die Steuerflamme 23 bildet, liegt neben der Ausmündung der Bohrung 18.
Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Solange die durch die Leitung 16 strömende Luft
einen für den ordnungsmäßigen Betrieb des Brenners ausreichenden Druck besitzt,
strömt aus der Bohrung 18 ein kräftiger, die Steuerflamme 23 gegen den Zweimetallstreifen
des Wärmefühlers 2o richtender Luftstrom. Der Verschlußkörper 21 wird dabei in offener
Stellung gehalten, und das Gas kann daher aus der Leitung i9 zur Mischdüse 2.4 strömen.
Wird die Luftzufuhr unterbrochen, so nimmt die Steuerflamme die gestrichelt gezeichnete
Lage 23' ein; die Flamme wird vom Wärmefühler 2o abgehoben, er erkaltet,
und der Verschlußkörper 21 schließt die Gaszufuhr ab. Die gleiche Wirkung tritt
ein, wenn die Gaszufuhr unterbrochen wird. Wird dagegen die Luftzufuhr nicht völlig
unterbrochen, sondern nur auf ein bestimmtes' Maß vermindert, so nimmt die Steuerflamme
eine zwischen den Stellungen 23 und 23' befindliche Lage ein, in der sie den Wärmefühler
nur schwach beheizt. Die Gaszufuhr wird daher in einem -der verminderten Luftzufuhr
entsprechenden Maße gedrosselt. Der Steuerflamme des Preßluftbrenners der Abb. 2
wird durch die von der Mischdüse abgezweigte Leitung 25 ein Luft-Gas-Gemisch zugeführt.
Die 'Wirkungsweise ist gleich der des Ausführungsbeispiels der Abb. i.
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Beim Preßluftbrenner der Abb.3 bzw. 4 ist der Wärmefühler 2o ein scheibenförmiger
Wärmespreiz, der in der Mitte eine enge Bohrung 22 besitzt, durch die, weil auch
die Stange des Verschlußkörpers 21 und dieser selbst eine feine Bohrung besitzt,
eine geringe Gasmenge aus der Leitung i9 ins Freie treten kann. Der Wärmespreiz
ist mit der Stange des Verschlußkörpers verbunden. Durch eine Kand 26 ist ein das
Wärmespreu einschließender Hohlraum 27 abgetrennt, in den die aus der Druckluftleitung
16 abgezweigte und mit einer Drosselstelle 29 versehene Nebenluftleitung 17 einmündet.
Die @#@'and 26 besitzt die Öffnung 28.
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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Durch die Drosselstelle 29 strömt
in die Leitung 17 und in den Gehäuseraum 27 -wenn die Luft in der Leitung 16 einen
ausreichenden Druck besitzt - so viel Luft, dal-) nach Entzündung des durch die
Bohrung 22 aus der Wandöffnung 28 ausströmenden Gases die entstehende Flamme unmittelbar
am Wärmespreiz 2o ansetzt (Abb. 3-). Der Wärmespreiz wird dabei erwärmt und öffnet
das Gasventil 21. Bei Luftmangel oder bei völliger Unterbrechung der Luftzufuhr
wird der Wärmespreiz zunächst schwächer und schließlich gar nicht mehr beheizt und
der ursprünglich den Wärmespreiz 2o unmittelbar berührende Flammenfuß vom Spreiz
abgehoben; die Flamme brennt als Wachflamme 23' lediglich an derWandöffnung 28 (Abb..l).
Wird die Luftzufuhr vermindert, so wird die Gaszufuhr gedrosselt; unterbleibt die
Verbrennungsluftzufuhr, so wird das Gasventil 21 geschlossen.
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Das Ausführungsbeispiel der Abb. 5 bzw. 6 zeigt ein mit dem Gaseintrittsstutzen
31 und dem Gasaustrittsstutzen 32 versehenes Gehäuse 3o, in das ein Gasventil eingeschlossen
ist. Der Verschlußkörper 21 dieses Ventils ist durch eine Stange 33 mit einem als
Ausdehnungsrohr ausgebildeten Wärmefühler 2o verbunden, dessen Wandung einzelne
Öffnungen 34. besitzt. Der durch einen Deckel 35 abgeschlossene Hohlraum des Wärmefühlers
2o wird durch eine enge Bohrung 22 im Gehäuse 30 mit Gas gespeist. Der Wärmefühler
2o ist von einem rohrförmigen Gehäuse 36 umgeben, dessen Decke 37 eine Deckenöffnung
28 aufweist. An den vom Wärmefühler 20, 35 und dem äußeren Gehäuse 36, 37 gebildeten
Hohlraum ist über eine enge Bohrung 29 die Nebenluftleitung 17 angeschlossen. Die
Wirkungsweise
dieser Vorrichtung ist sinngemäß gleich der der Abb. 3 bzw. 4. Wird dem Hohlraum
des Rohres 36 durch die Nebenluftleitung 17 eine ausreichende Luftmenge zugeführt,
so kann das durch die Bohrung 22 dem rohrförmigen Wärmefühler zugeführte Gas unmittelbar
an den Ausströmungsöffnungen 34 verbrennen. Die entstehenden Flammen 23 beheizen
den Wärmefühler 2o (Abb. 5). Beim Ausbleiben der Luftzufuhr tritt das aus den Austrittsöffnungen
34 unverbrannt ausströmende Gas aus der Deckenöffnung 28; hier erst entsteht durch
Zutritt der Außenluft eine den Wärmefühler 2o nicht beheizende Wachflamme 23' (Abb.6).
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Die Abb. 7 bis 9 zeigt eine Ausführungsform, bei der in die zum Brenner
40 eines Lufterhitzers 41 führende Gasleitung 42 ein durch eine Membran 43 gesteuertes
Hauptgasventil44 eingeschaltet ist. Von der durch eine enge Öffnung 46 mit Gas versorgten
Steuerkammer 45 ist eine Steuergasleitung 47 abgezweigt, deren Ausmündung durch
den im Ventilgehäuse 48 befindlichen Verschlußkörper 21, der vom Wärmespreiz 2o
gesteuert wird, abgeschlossen werden kann. Das Ventilgehäuse 48 ist von einem Gehäuse
49 umschlossen, das durch eine Nebenluftleitung 17 mit dem von einem Gebläse 5o
geförderten Luftstrom in Verbindung steht. Unterbleibt der Luftstrom, so wird die
Steuerflamme 23 von der Spreizmembran 2o abgehoben und der Verschlußkörper 2 i durch
die hierauf erfolgende Abkühlung des Wärmespreizes 2o gegen die Mündung der Steuergasleitung
47 gepreßt. Dadurch wird der Druck in der Steuerkammer 45 erhöht und die Gaszufuhr
zum Brenner 4o durch das Hauptgasventil 44 geschlossen. Damit die Anlage durch diesen
Abschaltvorgang nicht außer Betriebsbereitschaft komme und die Steuerflamme nicht
wieder angezündet werden muß, ist eine in das Gehäuse 48 des Steuerventils 21 führende
Wachgasleitung 51 vorgesehen, in die, um nach dem Erlöschen der Steuerflamme jegliche
Gasausströmung zu verhüten, noch ein zündsicherndes Ventil 21', 48' eingebaut sein
kann.
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Der Verschlußkörper 21 kann sinngemäß auch bei solchen Anlagen verwendet
werden, bei denen die Luft nicht unter Druck dem Brenner oder den Wärmeaustauschflächen
zugeführt, sondern bei denen die beheizte Luft oder die Abgase abgesaugt werden.
Wenn z. B. die Fördervorrichtung 5o der Abb. 7 die beheizte Luft in der Richtung
der gestrichelt angedeuteten Pfeile ansaugt, tritt auch in der Nebenluftleitung
17 ein Unterdruck auf, unter dessen Wirkung durch eine enge Bohrung 52 in das Gehäuse
49 eine zur Aufrechterhaltung einer Steuerflamme 23' ausreichende Luftmenge eintreten
kann. Selbstverständlich muß die Bohrung 52 so eng bemessen werden, daß nur bei
richtigem Unterdruck eine ausreichende Luftzufuhr zur Steuerflamme erfolgt.
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Das Ausführungsbeispiel der Abb. io zeigt einen Brenner 53 mit dem
Druckluftinjektor 16, 24; dem Saugraum 15 ist ein Gasdruckregler vorgeschaltet,
der nur bei Unterdruck den Verschlußkörper 54 des Gasventils öffnet. Der Verschlußkörper
54 wird von der Membran 55 gesteuert und durch die Feder 56 belastet. Der die Druckluftzufuhr
zum Druckluftinjektor regelnde Verschlußkörper 57 ist .mit der Membran 58 bewegungsschlüssig
verbunden, die durch Druckänderungen in einer Steuerluftleitung 59 gesteuert wird.
Die mit der Steuerkammer 6o verbundene Druckzuführungsleitung 61 mündet hinter einer
Drosselstelle 62 in die Steuerluftleitung 59. In die Steuerluftleitung 59 ist ein
Steuerventil geschaltet, dessen Verschlußkörper 63 abhängig von einer Betriebsgröße
einer vom Brenner 53 beheizten (nicht dargestellten Anlage) betätigt werden kann,
z. B. von der Temperatur oder vom Kesseldruck. Die Steuerluftleitung 59 wird durch.
den bereits in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen, vom Wärmespreiz
2o betätigten Verschlußkörper 21 des Steuerventils gesteuert. In das Gehäuse 48
des Steuerventils führt die Zweiggasleitung 51, durch die eine zur Bildung einer
kleinen Steuerflamme ausreichende Gasmenge dem Steuerluftstrom zugesetzt wird. Das
Ausführungsbeispiel dieses Steuerventils unterscheidet sich lediglich dadurch von
dem der Abb. 7 bis 9, daß die zur Bildung der Steuerflamme erforderliche Luft nicht
unmittelbar in das Umschließungsgehäuse 49 eingeführt wird, sondern erst mittelbar
durch die in der Spreizmembran befindliche Ausströmungsöffnung in dieses Gehäuse
gelangt. Die Wirkungsweise dieser Feuerungsanlage ist sinngemäß die gleiche wie
die der Abb. 7 bis g.
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Bei dem Ölbrenner der Abb. i i ist das Umschließungsgehäuse 49 des
Ventilgehäuses 48 in eine seitliche Erweiterung der Düse 64 eingesetzt; die aus
der Gasleitung 65 gespeiste Steuerflamme 23 bildet eine Zündflamme, der die nötige
Verbrennungsluft durch die von der Zuführungsleitung 66 der Zerstäubungsluft abgezweigten
Nebenluftleitung 17 zugeführt wird. Vom Ventilgehäuse 48 führt eine Druckzuführungsleitung
67 zu einer Steuerkammer 68, in die die Membran 69 eingespannt@ist. Diese Membran
ist mit einem die Ölzuführungsleitung 70 steuernden Verschlußkörper 71 bewegungsschlüssig
verbunden. Der Verschlußkörper 7, öffnet die Ölzuführungsleitung, wenn ein
zur
Überwindung der Schließfeder 72 ausreichender Druck in der Steuerkammer 68 herrscht.
Dieser ist dann vorhanden, wenn sowohl das Zündgas als auch die Zerstäubungsluft
in einem zum einwandfreien Betriebe des Brenners ausreichenden Maße zur Verfügung
steht. Wenn eines dieser Betriebsmittel fehlt, wird die Verbindung der Steuerkammer
68 mit der Zündgasleitung 65 durch das Steuerventi121 unterbrochen; dann steht die
Steuerkammer über die im Wärmespreiz 2o befindliche Ausströmungsöffnung 22 mit der
freien Atmosphäre in Verbindung, wobei das Ventil 71 durch die Feder 72 geschlossen
wird.
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Bei den in Abb. 2 bis i i dargestellten Ausführungsbeispielen kann
eine Schließbewegung des steuernden Verschlußkörpers 21 auch dadurch herbeigeführt
werden, daß dem gleichbleibenden Steuergasstrom ein verstärkter Luftstrom zugeführt
wird, so daß ein nicht mehr entzündfähiges Gemisch entsteht. Ebenso kann durch Vermehrung
der Steuergasmenge bzw. durch Öffnen eines weiteren Steuergasstromes ein Gemisch
erzeugt werden, dessen Sauerstoffgehalt unter der Entzündungsgrenze liegt. Auch
hierbei wird die Steuerflamme 23 vom Wärmefühler 2o abgehoben und das Ventil 21
durch die hierauf erfolgende Abkühlung des Wärmefühlers 2o geschlossen.