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Katalytischer Rückschlag-Gasanzünder Die E.rfi.n@dung bezieht sich
auf katalytische Zündvorrichtungen für Koch- oder Heizöfen u. @dgl.
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Die in steigendem Maße verwendeten katalytischen Zündvorrichtungen
verdrängen die insbesondere im Haushalt und auch bei vielen industriellen Anwendungen
üblichen Systeme mit Zündflammen. Die Verwendung von. Zündflammen zum Zünden von
Gasbrennern bringt mehrere bedenkliche Nachteile mit sich. Eine Zündflamme muß,
um ihre Aufgabe sachgemäß zu erfüllen, ständig brennen, was natürlioh den Brennstoffverbrauch
wesentlich erhöht. Oft wird die Flamme durch Zugluft oder auf andere Weise ausgeblasen,
wodurch sich der Raum mit schädlichen Gasen füllt. Eine brennende Zündflamme erhöht
die Temperatur z. B. einer Küche, was die Hausfrau während der heißen Jahreszeit
als lästig empfindet. Bei vielen industriellen Anwendungen ist das ständige Brennen
einer offenen Flamme gefährlich und ist ,deshalb häufig nicht erlaubt. Alle diese
Schwierigkeiten und Nachteile werden ;durch Verwendung katalytischer Zündvorrichtungen
beseitigt.
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Man hat bereits eine Reihe von Vorrichtungen dieser Art vorgeschlagen
und auf ,den Markt gebracht, jedoch konnte keine dieser bisher bekanntgewordenen
Vorrichtungen vollständig befriedigen. Die Konstruktion einer katalytischen Zündvorrichtung
bringt neue und schwierige Probleme mit sich, die bisher bei den Zündvorrichtungen
mit Zündflamme überhaupt nie aufgetreten sind.
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Unter ,den bekannten katalytischen Zündern gibt es solche, welche
durch Widerstandsheizung mittels
eines verhältnismäßiig hohen elektrischen
SträÜle@s geheizt wenden müssen, .bevor sie eine Temperatur erreichen, die ausreicht,
um den gasförmigen öder feinverteilten Brennstoff zu zünden. Derartige Zünder müssen
ständig auf Zündtemperatur gehalten werden, um die Zündung unter allen Umständen
sicherzustellen, z.- B. wenn, die Flamme verlöscht und,die Brennstoffdämpfe weiterströmen.
Dadurch verschlechtert sich (der Zünder sehr schnell, sei.nie Lebensdauer wird stark
verkürzt. Mit dem schneller notwendig werdenden Ersatz sind Kosten und Unannehmlichkeiten
verbunden. Andere katalytische Zündvorrichtungen erfordern nicht so hohe Temperaturen,
sondern können mit viel tieferen Temperaturen betrieben werden. Trotz (dieser Verbesserungen
sind alle aus Draht aufgebauten Zünder einer unerwünschten Abkühlung unterworfen-,
wenn ,die Brennstoffdämpfe zu schnell über sie hinwegströmen. Wenn andererseits
in manchen Fällen die Strömungsgeschwindigkeit des, Brennstoffs zum Zünder herabgesetzt
wird, um diese Kühlwirkung zu vermeiden, wird der Zeitraum zwischen Zuleitung des
Brennstoffs zu Iden Brennern und der Verbrennung in diesen zu groß. Düe Erfindung
strebt die Vermeidung einer übermäßigen Abkühlung ohne wesentliche Herabsetzung
der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes an. ' Zur Erreichung der besten Betriebsbedingungen
ist es ferner von Bedeutung, insbesondere katalytische Zünder eines solchen Typs
zu verwenden, daß der Brennstoff genügend mit Luft gemischt wird, bevor er über
Iden Zünder streicht. Bekanntlich erfolgt während (des Berginns der katalytischen
Zündung eine flammenr lose Verbrennung, welche, wenn sie nicht .ausgeglichen wird,
ein dünnes. Kissen von nicht entflammbaren Verbirennungspro:dukten rund um den.
Zünder entstehen lüßt und dadurch den weiteren Kontakt des Brennstoffs mit dem Zünder
verhindert oder zumindest verzögert, wodurch dementsprechend im Brenner die Zündung
verzögert eintritt.
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Die Erfindung zielt @darauf ab, eine Zündvorrichtung zu schaffen,
in welcher der Brennstoff in einer verhältnismäßig großen Strömungsgeschwindigkeit
über das Zündorgan geführt wird, ohne @daß dieses dabei in störender Weise abgekühlt
wird. Weiter zielt die Erfindung darauf ab, in der katalytischen Zündvorrichtung
ein bestgeeignetes Gemisch von Brennstoff und Luft zu erzielen. In der neuen Vorrichtung
wird (die Schicht von angestauten, nicht entflammbaren Verbrennungsprodukten, welche
sich während des Beginns der Verbrennung um das Zündorgan bildet, in wirksamer Weise
aufgebrochen oder gestört. Weitere Zweckangaben und Vorteile der Erfindung gehen
aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus der Zeichnung hervor, in der eine bevorzugte
Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung dargestellt ist. In dieser bedeutet
Fiig. i die Draufsicht auf einen Teil eines üblichen Gasherdes, dessen Oberrost
entfernt ist, um den Brenner mit der Zündvorrichtung sichtbar zu machen, Fig. 2
einen vergrößerten senkrechten Sohnätt .im wesentlichen nach Linie 2-2 von FinG.
i, Fig. 3 das Rückschlagrohr und die Zündvorrichtung,der Fig. 2, von unten, Fig.4
eine vergrößerte Detailansicht des in den Fi,g. 2 und 3 gezeigten Zündorgans und
Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform.
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In Fig. i ist mit io ein Gasofen bezeichnet, (dessen Brenner i i durch
die öffnungen eines nicht gezeigten Oberrostes sichtbar sind. Jeder der beiden Brenner
kann mit einem Brennstoff aus dem Luft-Gas-Mischrohr. I3 versorgt werden, welches
durch Ventil 14 gesteuert wind. Die Brenner werden (durch eine Zündvorrichtung gezündet,
welche zusammen mit den Rückschlagrohren 15 zwischen den beiden abgebildeten Brennern
angeordnet ist. Die beiden Rückschlagrohre erstrecken sich im wesentlichen in ein..er
horizontalen Ebene zwischen der Öffnung 16 der Brenner i i und dem Zündelement im
Gehäuse 17.
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Wie aus -deal Pig. 2 und 3 hervorgeht, äst das Gaseirilaßenide 18
des Rückschlagrohres 15 mit einem Paar Stützarme ig ausgerüstet, welche gegen die
Seitenwände einer Düse 2o fest anliegen, welche ihrerseits auf der Öffnung 16 angeordnet
ist. Die Stützarme ig stützen das Rückschla@grohr auf- der Düse ab und trennen das
offene Rohrende von ihr und geben -damit der Sekundärluft Zutritt zum Rückschla
@grohr. Die Düsenöffnung, aus der Gas in das Rückschl.agrohr einströmt, wird vorzugsweise
achsgleich mit dien Rüokschlagrohr angeordnet. Für Anordnungen mit vier Brennern
können je zwei Rückschlagrohre auf jeder Seite des Herdes miteinander zu einer Y-förmigen
Leitung vereinigt werden, deren .in das Gehäuse 17 hinreinragender Schaft verhältnismäßig
kurz sein kann.
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Um einen Brenner zu zünden, wird Idas für diesen Brenner bestimmte
Ventil 14 geöffnet. Dadurch strömt der Brennstoff ,in fdas Rohr 13 und wird darin
mit Luft, meist Primärluft genannt, gemischt. Das Gasgemisch strömt dann aus den
Brenneröffnungen 24 aus und von der Düse 2o in das Rückschlagrohr 15, wo es mit
weiterer Luft, meist Sekundärluft genannt, gemischt wird. Das Gas strömt nun auf
das mit seiner Längsiachse im wesentlichen rechtwinklig zur Strömungsrichtung des
Gases angeordnete Zündelement 23,auf und wird dort gezündet. Diie Flamme schlägt
dann, durch ,das Rückschlagrohr 15 zurück, um das aus d en Brenneröffnungen 24 ausströmende
Gas zu zünden.
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Um ein Brennstoff-Luft-Gemisoh mittels eines katalytischen Zünders
schnell zu zünden, ist es wichtig, daß das Gemisch einen verhältnismäßig hohen Luftgehalt
hat. Die Mischung des aus der Düse 2o ausströmenden Gases mit Sekundärluft kann
dadurch verbessert werden, daß man im Boden ,des Rückschlagrohres ,einen Schlitz
25 vorsieht, (der sich zweckmäßig vom einen Ibis zum anderen Ende erstreckt. Der
Brennstoff, welcher leichter als Luft ist, neigt dazu, oben im Rückschl grohr entlang
zu strömen, und saugt .dabei aus 'dem Schlitz 25 Sekundärluft an. Der Gasstrom im
Rück sehlagrohr 15 wird natürlich in der Nähe des Auslaßenides langsamer als am
EinIaßende. Um deshalb Sekundärluft
mit optimaler Geschwindigkeit
dem Gas zuzuführen, wenn dieses durch.das Rückschlagrohr strömt, kann der Schlitz
25 am A.uslaßende des Rohres breiter ausgeführt werden (vgl. Fi.g. 3).
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Das Gasauslaßende des Rückschlagrohres ragt mit seinem offenen Ende
in das Gehäuse 17 hinein, und wird an diesem in geeigneter Weise befestigt, z. B.
durch eine Schraube mit Mutter, wie bei 26 gezeichnet. Das Gehäuse 17, welches durch
die Pfosten 27 gestützt sein kann, hat einen wesentlich größeren Querschnitt als
(das Rückschlagrohr und ist .am Boden offen. Infolge dieser offenen An-or@dnung
des Zündelementes ist es möglich, ,den Zustromder Sekundärluft zu verstärken und
um das Zündelement herum eine beträchtliche Durchwirbelun:g zu erreichen, so daß
die Stauung der nicht entflammbaren Verbrennungsprodukte, die sich während der flammenlosen
Verbrennung um den Zünder herum auszubilden :beginnt, weggewirbelt und die Zündelemente
weiterem Gas-Luft-Gemisch ausgesetzt werden.
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Innerhalb des Gehäuses 17 wird das Zündelement 23 von dem Trägerblock
30 gehalten, der aus einem ,geeigneten diiele ktrischen Material gefertigt
ist. Zwecks Vereinfachung (des Zusammen- und Ausbaues kann, wenn nötig, (der Block
30 auf einem Flansch 31 angeordnet sein, der auf den Rand (der üffnung
32 (der Seitenwand des Gehäuses aufgesetzt ist. Eine Schraube 33 kann in dem Flansch
31 vorgesehen sein, um den Block zu befestigen.
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Das Zündelement 23 besteht aus einem feinen Platindraht und ist zweckmäßig
ungleichmäßig gestaltet, derart, :daß seine Temperatur ständig unterhalb der Zünd
:ungstemperatur des Brennstoffgemisches .gehalten werden kann. Wie aus Fig.2 und
3 erkennbar ist, kann das Zündelement 23 als Doppelwendel ausgebildet sein, welche
über die Zuführungsdrähte 35 mit einer elektrischen Stromquelle verbunden isst.
Der Block 30 trennt d rie Zündspule 23 räumlich von (den Enden der Rückschlagrohre
und legt .die Richtung d er Wendel ,im Gehäuse senkrecht zur Richtung (des aus (den
Rückschlagrohren strömenden Gases fest.
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Wie oben erwähnt, neigt,das aus idem Rückschlagrohr auf die Zündwendel
strömende Gas dazu, diese abzukühlen. Diese Kühlwirkung kann manchmal so stark sein,
daß die Wendel nicht mehr genügend Hitze in sich selbst aufzubauen vermag, um :das
Gas zu zünden. Man hat bereits vorgeschlagen, in d:em Rückschlagrohr eine Ablenkplatte
zur Verringerung der Strö.m:ungsgeschwindigkeitdes Gaseseinzubauen, um dadurch die
Kühlwirkung zu verringern. Es zeigte sich .indessen, (daß ein (derartiger Notbehelf
zwar für jenen besondreren Zweck geeignet war, daß er aber insofern nachteilig isst,
als er #die zum Zündendes Brenners erforderliche Zeit verlängert. Durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung ist es dagegen möglich, -die nachteilige Kühlung (der Wendel auszuschalten,
ohne dabei die Strömungsgeschwindigkeit im Rückschlagrohr zu beschränken. Man ordnet
zu Jiesem Zwecke nicht innerhalb des Rückschlagrohres, sondern hinter seinem Austrittsende
ein Prellorgan, z. B. ein Gitter 37, zwischen Zündwendel und Auslaßende des Rückschlagrohres,
vorzugsweise dicht an der Zündwendel, an. Wenn die Anlage mehr als ein Rückschlagrohr
enthält, wie das in Vorrichtungen mit zwei oder vier Brennern der Fall ist, kann
:das Gitter 37 aus einem Streifen aus Drahtnetz bestehen, dessen Endteile um beide
Seiten -der Zündspule herumgebogen sind. Wie man aus Fig. 4 erkennt, sind diese
Endteile so angeordnet, (daß sie nur einen Teil,der Wendel seitlich bedecken. Es
zeigt sich, daß durch diese Anordnung diie Zündung schneller erfolgt; als wenn (das
Gitter sich über die gesamte sedtItiche Ausdehnung der Wendel erstrecken würde.
Ebenso erreicht man durch Anordnung eines Gitters oder einer durchlochten Platte
vor !der Zündspule eine schnellere Zündung als mittels einer festen Platte.
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In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform eines Prallorgans dargestellt.
Mit 40 ist e(in geschlitztes Rückschla:grohr bezeichnet, an (dessen Ende das Organ
angeordnet ist. Es besteht aus einer gekrümmten Platte 41 mit (den Seitenwänden
42 zur Befestigung auf dem Gasauslaßende d es Rückschlagrohres. Die gekrümmte Platte
41 erstreckt sich nach unten (bis hinter das Ende des Rück schlagrohres und ist
von (diesem räumlich abgesetzt, wodurch ein Durchlaß 43 zum Zuströmen, von weiterer
Sekunrdiärrluft entsteht. Das durch das Rückschlagrohr 40 strömende Gas wird ,durch
die Platte 41 nach oben abgelenkt und saugt damit Luft aus .dem D.urchlaß 43 an.
Das Gas-Luft-Gemisch strömt (dann weiter aufwärts un.d durch d (ie obere Öffnung
44 -des Prallorgan.s. Diese Öffnung 44 hat zumindest .dien gleich großen O.uerschnitt
wie das Rückschlagrohr, so daß in dem Rohr oder an seinem Ende keine Stauung eintritt,
welche die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffes aus (dem Rückschlagrohr verzögern
könnte.
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Die Rückschlagrohre 4o werden an ihren Auslaßenden von einem gekrümmten
Prellaufsatz 45 gehalten, dessen obere Öffnung 46 in seinem Mittelteil angeordnet
ist. Die Zündspule, 47 li(e:gt quer über der Öffnung 46 und -,wird von einer Muffe
48 aus dielektrischem Material gehaltert, welche auf die Öffnung 46 paßt. Aus Gründen
der Übersichtlichkeit ist (die Muffe 48 in Eig. 5 in einer etwas erhöhten Position
gezeichnet. Tatsächlich paßt sie dicht auf die Öffnung 46. Um die Zündspule vor
Verunreinigungen zu schützen, kann auf der Muffe 50 eine Deckplatte angeordnet
sein und von den Füßchen 51 getragen werden. Der Prellaufsatz 45 lenkt das Gas-Luft-Gemisch
nach oben durch Öffnung 46 ab, wo d er Brennstoff durch (die Wendel 47 gezündet
wird und zudem mit dem Rückschlagrohr verbundenen Brenner zurückströmt. Auf diese
Weise lenken der Prellaufsatz 45 und die gekrümmten Ablenkplatten 41 (das Brennstoffgemisch
von seinem bisherigen Wege ab, so (daß es nicht (direkt auf die Zündwendel aufströmt
und diese abkühlen kann. Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung erreicht eine beträchtliche
Durchwirbelung von Brennstoff und Luft um die Zündwendel herum, da das Gas auf seinem
Wege nach oben durch (die Öffnung 46 eine beträchtliche Luftmenge aus (dem Zwischenraum
zwischen
dem Prallorgan und den verschiedenen Rückschlagrohren ansaugt.