EP2136140A1 - Burner head for hand- or machine-operated burner devices - Google Patents

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Publication number
EP2136140A1
EP2136140A1 EP08018252A EP08018252A EP2136140A1 EP 2136140 A1 EP2136140 A1 EP 2136140A1 EP 08018252 A EP08018252 A EP 08018252A EP 08018252 A EP08018252 A EP 08018252A EP 2136140 A1 EP2136140 A1 EP 2136140A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner head
burner
light guide
nozzle
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08018252A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Manfred Stocker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP2136140A1 publication Critical patent/EP2136140A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/38—Torches, e.g. for brazing or heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/52—Nozzles for torches; for blow-pipes
    • F23D14/54—Nozzles for torches; for blow-pipes for cutting or welding metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00—Flame sensors
    • F23N2229/18—Flame sensor cooling means

Definitions

  • the present invention relates to a burner head for hand-held or machine-guided burner devices.
  • a device for the optical monitoring of high temperature reactors comprises a bundle of optical fibers, which is arranged in an interior of a channel opening into the high-temperature reactor.
  • the bundle of optical fibers faces the interior of the high-temperature reactor with one end face, and the bundle of optical fibers is divided into at least two sub-bundles on the other end face.
  • the individual sub-beams are each connected to corresponding opto-electronic converters.
  • DD 299137 A7 From the DD 299137 A7 goes out an ignition and monitoring device for burners for generating a flame in a reaction chamber.
  • the flame is monitored by means of an optical fiber, wherein the side of the optical fiber facing the reaction space is hit by the radiation emitted from the reaction space and the side of the optical fiber remote from the reaction space is coupled to an optoelectronic transducer.
  • the bundle of optical fibers is surrounded by a jacket which has a purge gas connection and in the direction of the reaction space protrudes beyond the end face of the bundle and forms a circular outflow opening.
  • the measurement setup consists of a combination of two optical sensors.
  • a digital camera is used, with the high-resolution brightness distribution of all or parts of the flames can be recorded as gray images.
  • a spectral observation of the flame by a spectral sensor in a wider wavelength range is made.
  • the spectral sensor is connected via an optical waveguide with a diode array spectrometer. With this spectral sensor, the emission or transmission spectra of the flame are detected at fixed points that characterize the flame quality.
  • a burner for flaring industrial gases has at least one secondary air supply and a pilot burner and a flame monitor for the gases to be flared.
  • For flame monitoring is a arranged in the immediate vicinity of the main flame, traversed by air spray probe.
  • the probe has an optic and a light guide in its interior.
  • a radiation-sensitive measuring device is connected to the light guide.
  • the meter is in particular a pyrometer.
  • the optics and the light guide are protected by the probe air flowing through the probe, in particular cooled. The state of the main flame can be detected without delay by the meter in this type of direct monitoring, so that a necessary intervention to control the main flame can be performed immediately.
  • the monitoring device is intended for burners in industrial furnaces in which flame reactions take place.
  • a bundle of optical fibers having an annular cross-section and a planar end face faces a reaction space in such a way, that the end face is hit by a radiation emitted from the reaction space.
  • the bundle tightly envelopes and isolates an electrical conductor.
  • the electrical conductor continues over the front side of the bundle as an ignition electron, the tip of which is directed onto a component and forms a spark gap.
  • the optical fibers of the bundle are connected on the side facing away from the reaction space with at least one optoelectronic transducer, wherein the electrical conductor is provided with a high voltage terminal.
  • DE 40 259 09 A1 is a device for optical monitoring of high temperature reactors in which flame reactions proceed under elevated pressure is described.
  • a bundle of optical fibers with a flat face faces the reaction space.
  • the bundle of optical fibers is split into at least two sub-beams.
  • Each sub-beam is associated with a characteristic number of optical fibers, wherein the individual sub-beams are each connected to corresponding opto-electronic transducers for converting opto-electronic transducers for converting electromagnetic radiation energy of a defined wavelength range into electrical signals.
  • the devices described above are static.
  • manual or machine-guided burner devices e.g. in the case of oxy-fuel burners, it is not possible to provide holding means for holding the end of a light guide on the side of the area of the flame, since this would disturb the movement of the burners.
  • oxy-fuel burners it is difficult to arrange an optical sensor so that it can reliably detect the flame.
  • the object of the invention is to provide a device which allows a safe, reliable and simple flame monitoring of a burner flame of a hand or machine-guided burner device.
  • the object is achieved with a burner head having the features of claim 1 and a burner device having the features of claim 10.
  • a burner head for manual or machine-guided burner devices.
  • the burner head has at one end a nozzle end at which the flame exits, and at the other end of the burner head, a connection end is provided, with which the burner head is connected to a burner device.
  • the burner head has an optical fiber guide channel extending from the nozzle end to the terminal end and in which a light guide having a light input side and a light output side is disposed.
  • the opening of the optical fiber guide channel is arranged at the nozzle end in the vicinity of the flame, so that the UV radiation of the flame can penetrate into the light input side of the optical fiber, wherein the light output side of the optical fiber is preferably connected to a sensor at the terminal end to the behavior of the flame monitor.
  • a hand or machine-guided burner device is provided with a burner head with a light guide.
  • the burner apparatus has at least one gas conduit for supplying fuel gas connected to the terminal end of the burner head.
  • a control device for automatically controlling the fuel gas supply is provided.
  • the burner device comprises a sensor which is coupled to the end of the light guide remote from the burner side for detecting the light transmitted from the light guide, wherein the sensor is coupled to the control device such that it controls the fuel gas supply in accordance with the detected light.
  • the undesired outflow of gas can be prevented because a control device immediately interrupts the gas supply to the burner head as soon as there is no more flame.
  • a light guide is used, which is guided along the burner shaft or the burner head and arranged in the adjacent area to the flame, so that the end face of the light guide or the optical fiber cable, which may comprise a plurality of optical fibers, is directed to the flame.
  • the sensor Because the light is transmitted to the sensor by means of the light guide, the sensor requires no direct visual contact with the flame to be monitored. There is thus no risk that the heat-sensitive sensor wears, since it can be arranged at a sufficient distance from the flame.
  • a cooling circuit for cooling the burner head may be provided by means of a cooling medium.
  • the light guide channel and the light guide arranged therein are arranged in or on the cooling circuit such that the light guide is cooled by means of the cooling medium.
  • the device according to the invention can also be provided to arrange the light guide in the gas line to cool it by means of the gas flowing in the gas line.
  • the nozzle end-side end of the light guide is arranged such that only the flame to be monitored is detected. As a result, a disturbance influence by extraneous light is largely impossible.
  • UV light is particularly suitable for detecting the presence of a flame.
  • control of the flame is advantageous when the burner is e.g. is placed behind a heat shield and the view of the flame is hidden by the heat shield.
  • the device according to the invention reliably and reliably prevents the outflow of gas in a burner device by means of detection and disconnection. Escaping gas, if accumulated and accidentally detonated, can cause an uncontrollable explosion of people. By means of the device according to the invention such accidents are prevented.
  • the burner devices of the present invention may be oxy-fuel burners. These are tools used for cutting, hardening and welding. These burners are moved either by hand or by robotic arm.
  • the device according to the invention may e.g. for single-flame burners, multi-flame burners, reversible 2-, 3-, 5-flame burners and special burners.
  • the burner device 1 according to the invention Fig. 1a, 1b . 2 ) comprises a burner head 2 having a connection end 3 for connecting at least one gas line 8 and a nozzle end 4, on which at least one nozzle section is formed for discharging the supplied gas, and a light guide channel 5 provided on the burner head 2 and extending from the connection end 3 extends to the nozzle end 4.
  • a light guide 6 is arranged, which is arranged with one end in the region of the nozzle end 4 of the burner head 2 such that light from the nozzle end 4 exiting and burning gas can enter the light guide 6 and are guided to a remote sensor 10 can.
  • the burner device 1 has a burner control system 7 with at least one gas line 8 for supplying fuel gas, which is connected to the connection end 3 of the burner head 2, and a control device 9 for automatically controlling the fuel gas supply.
  • the sensor 10 is arranged.
  • the sensor 10 is coupled to the light guide 6 in such a way that it receives and detects the light transmitted in the light guide 6 can.
  • the sensor 10 is connected to the control device 9 such that it can control the fuel gas supply in accordance with the detected light.
  • the burner control system 7 ( Fig. 2 ) comprises a mixer tube 11 with a gas supply end 12 and a gas connection end 13. At the gas supply end 12, the mixer tube 11 is connected to an air valve 14 via a tubular air line with an oxygen or compressed air supply source 16.
  • the gas supply end 12 of the mixer tube 11 is connected via a fuel gas valve 17 via a tubular fuel gas line 8 with a fuel gas supply source 19.
  • the fuel gas supply source 19 is, for example, an acetylene pressure bottle.
  • a pressure indicator 20 provided for monitoring the gas pressure in the mixer tube 11.
  • the oxygen from the oxygen supply source 16 and the fuel gas from the fuel gas supply source 19 mix. The mixing ratio of the two gases can be adjusted via the valves 14, 17.
  • the burner control system 7 comprises a second mixer tube 21, also with a gas connection end 22 and a gas supply end 23. Via a valve 24 and a tubular conduit 25, the mixer tube 21 at the gas supply end 23 is connected to an oxygen supply source 26. Via a valve 27 and a line 18, the mixer tube 21 is connected to a fuel gas supply source 29. In the mixer tube 21, a gas mixture for the pilot flame is provided. Therefore, the mixer tube 21 is referred to below as Zündgas-mixer tube.
  • the fuel gas mixture is guided in separate channels to near the nozzle end 4 of the burner head 2 and is only mixed there. In this way, the combustible fuel gas mixture does not have to flow through the entire burner head.
  • the burner control system 7 has as sensor 10 a UV sensor for detecting the ultraviolet light of a flame.
  • a sensor 10 for example, a sensor UVS 1, UVS 5 or UVS 6 Krom Schröder can be used.
  • the burner control system 7 comprises a coolant supply line 29 with a valve 30, into which coolant is conveyed from a coolant tank 32 via a pump 31.
  • coolant for example, water or a suitable gas can be used.
  • a coolant return line 33 is provided, which likewise has a valve 44.
  • the control device 9 has a microprocessor and is connected via electrical control lines to the valves 14, 17, 24, 27, 30, 33, of the UV sensor.
  • the burner head 2 has an approximately cuboid, hollow nozzle body 34 on which the housing of the burner head 2 forms.
  • the nozzle main body 34 comprises a front wall or nozzle wall 35 at the nozzle end 4, a rear wall or connection wall 36 at the connection end 3, two side walls 38, a top wall 39 and a bottom wall 40.
  • a recess 41 extending from one side wall 38 to the other side wall 38 is formed.
  • the recess 41 is formed such that the front wall 35 is recessed in the region of the recess 41 in approximately triangular shape.
  • the burner head 2 is e.g. made of brass, copper or other suitable alloy.
  • a gas line 42 is arranged approximately in the middle.
  • the gas line 42 extends into the interior or the cavity of the cuboid nozzle body 34 in which the gas line 42 divides into three nozzle channels 43.
  • a main flame nozzle 44 is formed in each case.
  • the main flame nozzles 44 are arranged, for example, one above the other and aligned so that they the gas mixture in approximately horizontally out of the burner head 2. In this way, three main flames are provided.
  • the number, arrangement and design of the main flame nozzles 44 can be varied depending on the purpose. It can e.g. Also several rows, each with a plurality of main flame nozzles 44 may be provided, which then form a kind of flame array. These main flame nozzles 44 are then distributed over the nozzle wall 35 of the burner head 2 in a planar manner.
  • connection section 45 The protruding from the connecting wall 36 end of the gas line 42 is referred to as a connection section 45.
  • the connection section 45 is connected to the mixer tube 11 of the burner control system 7 via a gas-tight connection, such as a cone and a union nut.
  • a Zündflammengas Arthur 46 is provided in the upper third of the connecting end 3 and the connecting wall 36 of the burner head 2.
  • the Zündflammengas Arthur 46 extends from the terminal end 3 of the burner head 2 through the nozzle body 34 and terminates in a leg of the recess 41 of the nozzle wall 35 of the nozzle body 34. nozzle end side is provided on the Zündflammengas admir 46 a Zündflammenkopf 47, which is inclined in the direction of the main flame nozzles 44, to inflame them.
  • the protruding from the connection wall 36 end of the ignition gas 46 is referred to as a connection portion 48.
  • the connection section 48 is connected to the mixer tube 21 of the burner control system 7 via a gas-tight connection, such as a cone and a union nut.
  • a tubular, with the connecting wall 36 flush final coolant inlet 48 is arranged in the upper region of the connecting wall 36 of the nozzle main body 34.
  • the coolant inlet 48 is connected via a liquid-tight connection, for example a cone and a union nut, with the coolant supply line 29 of the burner control system 7.
  • the coolant inlet 48 has an optical waveguide recess 49 for passing through the optical waveguide 6 or an optical waveguide section of the optical waveguide.
  • a tubular coolant outlet 51 which terminates flush with the connecting wall 36, is arranged.
  • the coolant outlet 51 is connected to the coolant return line 33 of the burner control system 7 via a liquid-tight connection, such as a cone and a union nut.
  • the optical waveguide 6 of the device according to the invention has an optical waveguide nozzle section 52 and an optical waveguide control system section 53.
  • the two light guide sections 52, 53 are connected to each other, for example via a connector 54.
  • the connector 54 is e.g. a physical contact plug (PC plug).
  • the nozzle-end-side end of the optical-fiber nozzle portion 52 in a small bore having a diameter of e.g. 1.5 mm to 3 mm and preferably 2 mm.
  • the heat-sensitive, nozzle-end-side end of the light pipe may be set back slightly from the nozzle wall 4 (e.g., 1-3 mm) to protect it from the direct heat of the flame to be monitored.
  • the nozzle-end-side end of the light guide 6 is spaced approximately at a distance of less than 10 mm, in particular less than 3 mm, in particular less than 2 mm, from the flame to be detected. It can also be provided that the nozzle-end-side end of the light guide is spaced approximately at a distance of less than 50 mm, in particular less than 30 mm, in particular less than 20 mm, from the flame to be detected is. With such large distances, it is expedient to provide a lens for coupling the light of the flame to be monitored into the light guide.
  • a light guide end plate 55 may be provided in the edge region of the nozzle end-side end of the optical waveguide nozzle section 52.
  • the optical fiber termination plate 55 is formed of a poor thermal conductivity material to protect the optical fiber 6 from the heat of the flame.
  • the light guide nozzle section 52 extends from its nozzle end-side end or the recess 41 of the nozzle wall 35 through the nozzle main body 34 as far as the connecting wall 36 or into the coolant inlet 49.
  • the light guide nozzle section 52 is guided out of the burner head 2 through the optical waveguide recess 50 in the coolant inlet 49.
  • the optical fiber nozzle portion 52 is fixed in the optical fiber groove 50.
  • the section of the nozzle main body 34 and the section of the coolant inlet 49 through which the optical waveguide nozzle section 50 passes are referred to in this exemplary embodiment as the optical waveguide guide channel 5.
  • the nozzle end-side end of the light guide 6 is arranged such that the end face of the light guide 6 through which the light is incident in the light guide is directed to the pilot flame.
  • the end face of the light guide 6 must be aligned so that only the flame to be monitored, in this embodiment, the pilot flame, generates a signal.
  • the light guide 6 may be formed as a single or multi-core light guide.
  • the light guide 6 is designed to transmit the wavelength range of the UV light.
  • the light guide has sufficient flexibility to arrange it accordingly in the burner head.
  • the optical fiber nozzle portion 52 is connected outside the burner head 2 via the connector 54 to one end of the optical fiber control system portion 53.
  • the other end of the optical fiber control system section 53 is connected to the UV probe 10.
  • the light guide 6 Due to the arrangement within the cuboid nozzle body 34 and in the coolant inlet 49 or in the light guide channel 5, the light guide 6 is effectively protected from overheating by the heat absorption of the nozzle body 34 by the main flame and the pilot flame.
  • a spark plug 56 is arranged such that electronic ignition electrodes 57 of the spark plug 56 are arranged outside the nozzle wall 35.
  • the remainder of the spark plug 56 is fixed in the nozzle main body 34.
  • the spark of the spark plug 56 is provided for igniting the gas flowing out of the pilot flame nozzle 47.
  • the spark plug 56 is connected to the control device 9 of the control system 7 via an electrical control line.
  • the control line can be guided, for example, from the spark plug 56 through the nozzle main body 34 via the coolant inlet 49 and the coolant supply line 29 to the control device 9.
  • the pilot flame can be provided, which in turn can ignite the main flames.
  • the arrangement of the components (gas line 8, pilot gas line 46, coolant inlet 49, coolant outlet 51, etc.) of the burner head according to the invention is generally circular as to perform the construction of the burner head as compact as possible and compact. These components are enclosed by a circular cross-section housing 37. In the figures, these components were arranged one above the other for reasons of clarity.
  • the burner head 2 and the burner control system 7 according to the second embodiment differ from the embodiment described above only by the arrangement of the light guide.
  • connection section 45 of the gas line 42 has a recess 58 for passing through the light guide nozzle section 52 of the light guide 6.
  • the light guide nozzle section 52 extends through recess 58 into the connection section 45 or into the gas line 42, from there into the uppermost of the three nozzle channels 43.
  • a light guide channel portion 59 is connected. This extends into the lower leg of the triangular-shaped recess 41 and from there back into the top of the three nozzle channels 43.
  • the flowing gas in the nozzle channels flows from the top of the three nozzle channels 43 in the light guide channel portion 59 and from there back to the top the three nozzle channels 43.
  • the optical fiber nozzle portion 52 is disposed in the optical fiber guide channel portion 59 and terminates in the recess 41, where it is arranged according to the embodiment described above.
  • the components through which the light guide extends are referred to in their entirety as a light guide channel 5.
  • the light guide 6 or the light guide nozzle section 52 is effectively cooled by the gas flowing the light guide channel portion and thus protected from overheating by the burner nozzle body.
  • the light guide 6 may be arranged for cooling in the ignition gas 33.
  • the light guide 6 is arranged in a separate tube-shaped light guide channel 5 within the burner head 2 such that between the light guide 6 and the light guide channel 5, an annular gap is formed.
  • the optical fiber may be provided to flow through this annular gap with inert gas in order to cool the optical fiber 6.
  • the inert gas may e.g. Compressed air or oxygen at the nozzle end end of the light guide channel in the recess 41 exits the annular gap.
  • the optical fiber guide channel 5 may be lined by a tube to seal it. This is particularly necessary if the light guide is formed of several sections.
  • the light guide is arranged in the light guide channel such that between the light guide and the light guide channel an annular gap is formed.
  • This annular gap is traversed by a gas, in particular air in the direction of the nozzle wall in order to cool the optical fiber.
  • the guide tube opens into the nozzle body in which the individual lines and channels are guided apart.
  • the light guide is arranged in a bore in the burner head in the immediate vicinity of the flame to be detected. Through the bore, the gas cooling and flowing around the light guide exits at the burner head and also cools the bore. In this way, in particular the heat-sensitive nozzle end-side end of the light guide is effectively cooled.
  • the optical fiber in the guide tube is cooled by both the liquid coolant and the cooling air.
  • the guide tube can also be arranged next to a cooling device of the burner head.
  • the light guide channel is arranged on the outside of the burner head.
  • the optical waveguide 6 is then guided along the burner shaft or the burner head and arranged correspondingly in the neighboring region to the flame, so that the end face of the optical waveguide or of the optical waveguide cable, which can comprise a plurality of optical waveguides, is directed onto the flame.
  • a separate light guide channel 5 is provided.
  • the light guide channel is formed of a good heat conducting material.
  • a light guide is arranged such that between the light guide and the light guide channel an annular gap is formed.
  • the annular gap is traversed by a cooling medium, for example, inert gas to cool the optical fiber.
  • the connecting element 60 is formed from a poorly heat-conducting material in order to thermally decouple the optical waveguide guide channel 5 from the hot burner head 2.
  • the optical fiber is in the in Fig. 4c arranged shown switchable 3-burner flame.
  • multi-flame burner is the light guide channel and the light guide arranged therein in the burner shaft and the burner head out.
  • the arrangement of the light guide channel and arranged therein Optical fiber is shown schematically by the dashed line.
  • the cooling of the light guide can be done in one of the ways described above.
  • the optical fiber is in the in Fig. 4d arranged special burner arranged.
  • the light guide without a light guide channel, if the material of the light guide is suitable for such an application.
  • the device according to the invention can also be provided to cool the light guide with its own cooling means by means of a cooling medium.
  • the burner head may be a burner head with or without a cooling device, with or without pilot flame, with one or any number of main flames and hand or machine-guided.
  • the device according to the invention can be used for the detection of a pilot flame and / or one or more main flames.
  • the light guide In the presence of a pilot flame and a main flame, when only the pilot flame is to be monitored, the light guide is arranged such that, if the pilot flame is covered by the much brighter main flame, the light guide has a limited field of view to ensure that only the pilot flame is detected.

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Abstract

The head (2) has a connection end (3) for connecting a gas pipe and a nozzle end (4). A nozzle section for escaping gases i.e. acetylene, is formed at the nozzle end. An optical fiber guiding channel (5) extends from the connection end up to the nozzle end. An optical fiber (6) is arranged in the optical fiber guiding channel. The optical fiber has an end characterized as a light entry side. The optical fiber is arranged in a region of the nozzle end such that light from the gas that is escaped and burnt at the nozzle end is incident into the fiber and guided to a remote sensor i.e. UV sensor. An independent claim is also included for a hand- or machine guided burner device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennerkopf für hand- oder maschinengeführte Brennervorrichtungen.The present invention relates to a burner head for hand-held or machine-guided burner devices.

In der DD 299920 A7 ist eine Vorrichtung zur optischen Überwachung von Hochtemperaturreaktoren beschrieben. Die Vorrichtung weist ein Bündel von Lichtleitfasern auf, das in einem Innenraum eines in den Hochtemperaturreaktor mündenden Kanals angeordnet ist. Das Bündel von Lichtleitfasern ist mit einer Stirnseite dem Innenraum des Hochtemperaturreaktors zugewandt und an der anderen Stirnseite ist das Bündel Lichtleitfasern in mindestens zwei Teilbündel aufgeteilt. Die einzelnen Teilbündel sind jeweils mit korrespondierenden optoelektronischen Wandlern verbunden.In the DD 299920 A7 a device for the optical monitoring of high temperature reactors is described. The device comprises a bundle of optical fibers, which is arranged in an interior of a channel opening into the high-temperature reactor. The bundle of optical fibers faces the interior of the high-temperature reactor with one end face, and the bundle of optical fibers is divided into at least two sub-bundles on the other end face. The individual sub-beams are each connected to corresponding opto-electronic converters.

Aus der DD 299137 A7 geht eine Zünd- und Überwachungseinrichtung für Brenner zur Erzeugung einer Flamme in einem Reaktionsraum hervor. Die Flamme wird mittels einer Lichtleitfaser überwacht, wobei die dem Reaktionsraum zugewandte Seite der Lichtleitfaser von der aus dem Reaktionsraum emittierten Strahlung getroffen wird und die dem Reaktionsraum abgewandte Seite der Lichtleitfaser ist mit einem optoelektronischen Wandler gekoppelt. Das Bündel Lichtleitfasern ist von einem Mantel umgeben, der einen Spühlgasanschluss aufweist und in Richtung des Reaktionsraumes über die Stirnseite des Bündels herausragt und eine kreisförmige Ausströmöffnung bildet.From the DD 299137 A7 goes out an ignition and monitoring device for burners for generating a flame in a reaction chamber. The flame is monitored by means of an optical fiber, wherein the side of the optical fiber facing the reaction space is hit by the radiation emitted from the reaction space and the side of the optical fiber remote from the reaction space is coupled to an optoelectronic transducer. The bundle of optical fibers is surrounded by a jacket which has a purge gas connection and in the direction of the reaction space protrudes beyond the end face of the bundle and forms a circular outflow opening.

In der DE 10 2005 036 146 A1 ist eine Anordnung zur optischen Flammenprüfung beschrieben. Der Messaufbau besteht aus einer Kombination zweier optischer Sensoren. Zur Bilderfassung wird eine Digitalkamera eingesetzt, mit der hochauflösenden Helligkeitsverteilung der gesamten oder von Teilen der Flammen als Graubilder aufgezeichnet werden können. Parallel dazu wird eine spektrale Beobachtung der Flamme durch einen Spektralsensor in einem weiteren Wellenlängenbereich vorgenommen. Der Spektralsensor ist über einen Lichtwellenleiter mit einem Diodenzeilenspektrometer verbunden. Mit diesem Spektralsensor werden die Emissions- oder Transmissionsspektren der Flamme an festgelegten Punkten detektiert, die die Flammequalität charakterisieren. Somit ist es möglich, gleichzeitig Bilder und Spektren von Flammen eines Kraftbrenners aufzunehmen, wodurch eine Flammenüberwachung möglich ist.In the DE 10 2005 036 146 A1 an arrangement for optical flame testing is described. The measurement setup consists of a combination of two optical sensors. For image acquisition, a digital camera is used, with the high-resolution brightness distribution of all or parts of the flames can be recorded as gray images. In parallel, a spectral observation of the flame by a spectral sensor in a wider wavelength range is made. The spectral sensor is connected via an optical waveguide with a diode array spectrometer. With this spectral sensor, the emission or transmission spectra of the flame are detected at fixed points that characterize the flame quality. Thus, it is possible to simultaneously record images and spectra of flames of a power burner, whereby a flame monitoring is possible.

In der G 9315161.6 U1 ist ein Brenner für abzufackelnde Industriegase beschrieben. Ein derartiger Brenner weist mindestens eine Sekundärluftzuführung sowie einen Zündbrenner und eine Flammenüberwachung für die abzufackelnden Gase auf. Zur Flammenüberwachung dient eine in unmittelbarer Nähe der Hauptflamme angeordnete, von Sprühluft durchströmte Sonde. Die Sonde weist eine Optik und einen Lichtleiter in ihrem Inneren auf. An den Lichtleiter ist ein strahlungsempfindliches Messgerät angeschlossen. Das Messgerät ist insbesondere ein Pyrometer. Die Optik und der Lichtleiter werden durch die die Sonde durchströmende Spühlluft geschützt, insbesondere gekühlt. Der Zustand der Hauptflamme kann bei dieser Art der direkten Überwachung verzögerungsfrei von dem Messgerät festgestellt werden, so dass ein notwendiger Eingriff zur Steuerung der Hauptflamme unverzüglich durchgeführt werden kann.In G 9315161.6 U1 a burner for flaring industrial gases is described. Such a burner has at least one secondary air supply and a pilot burner and a flame monitor for the gases to be flared. For flame monitoring is a arranged in the immediate vicinity of the main flame, traversed by air spray probe. The probe has an optic and a light guide in its interior. A radiation-sensitive measuring device is connected to the light guide. The meter is in particular a pyrometer. The optics and the light guide are protected by the probe air flowing through the probe, in particular cooled. The state of the main flame can be detected without delay by the meter in this type of direct monitoring, so that a necessary intervention to control the main flame can be performed immediately.

Aus der DE 40 258 52 A1 geht eine Zünd- und Überwachungsvorrichtung für Brenner hervor. Die Überwachungsvorrichtung ist für Brenner in Industrieöfen, in denen Flammenreaktionen ablaufen, vorgesehen. Dabei wird ein Bündel von Lichtleitfasern mit ringförmigen Querschnitt und ebener Stirnseite einem Reaktionsraum derart zugewandt, dass die Stirnseite von einer aus dem Reaktionsraum emittierten Strahlung getroffen wird. Das Bündel umhüllt dicht einen elektrischen Leiter und isoliert diesen. Der elektrische Leiter setzt sich über die Stirnseite des Bündels als Zündelektrone fort, wobei deren Spitze auf ein Bauteil gerichtet ist und eine Funkenstrecke bildet. Die Lichtleitfasern des Bündels sind auf der dem Reaktionsraum abgekehrten Seite mit mindestens einem optoelektronischen Wandler verbunden, wobei der elektrische Leiter mit einem Hochspannungsanschluss versehen ist.From the DE 40 258 52 A1 goes out a burner ignition and monitoring device. The monitoring device is intended for burners in industrial furnaces in which flame reactions take place. In this case, a bundle of optical fibers having an annular cross-section and a planar end face faces a reaction space in such a way, that the end face is hit by a radiation emitted from the reaction space. The bundle tightly envelopes and isolates an electrical conductor. The electrical conductor continues over the front side of the bundle as an ignition electron, the tip of which is directed onto a component and forms a spark gap. The optical fibers of the bundle are connected on the side facing away from the reaction space with at least one optoelectronic transducer, wherein the electrical conductor is provided with a high voltage terminal.

In der DE 40 259 09 A1 ist eine Vorrichtung zur optischen Überwachung von Hochtemperaturreaktoren, in denen Flammenreaktionen unter erhöhtem Druck ablaufen, beschrieben. Zur Flammenüberwachung ist ein Bündel von Lichtleitfasern mit einer ebenen Stirnseite dem Reaktionsraum zugewandt. Am anderen Ende ist das Bündel von Lichtleitfasern in mindestens zwei Teilbündel aufgeteilt. Jedem Teilbündel ist eine charakteristische Anzahl von Lichtleitfasern zugeordnet, wobei die einzelnen Teilbündel jeweils mit korrespondierenden optoelektronischen Wandlern zur Umwandlung optoelektronischen Wandlern zur Umwandlung elektromagnetischer Strahlungsenergie eines definierten Wellenlängenbereichs in elektrische Signale verbunden sind.In the DE 40 259 09 A1 is a device for optical monitoring of high temperature reactors in which flame reactions proceed under elevated pressure is described. For flame monitoring, a bundle of optical fibers with a flat face faces the reaction space. At the other end, the bundle of optical fibers is split into at least two sub-beams. Each sub-beam is associated with a characteristic number of optical fibers, wherein the individual sub-beams are each connected to corresponding opto-electronic transducers for converting opto-electronic transducers for converting electromagnetic radiation energy of a defined wavelength range into electrical signals.

Die oben beschriebenen Vorrichtungen sind statisch. Bei hand- oder maschinengeführten Brennervorrichtungen, z.B. bei Autogenbrennern, ist es nicht möglich, seitlich am Bereich der Flamme Halteeinrichtungen zum Halten des Endes eines Lichtleiters vorzusehen, da dies beim Bewegen der Brenner stören würde. Bei derartigen Autogenbrennem ist es schwierig, einen optischen Sensor anzuordnen, so dass er zuverlässig die Flamme detektieren kann.The devices described above are static. In manual or machine-guided burner devices, e.g. in the case of oxy-fuel burners, it is not possible to provide holding means for holding the end of a light guide on the side of the area of the flame, since this would disturb the movement of the burners. In such oxy-fuel burners, it is difficult to arrange an optical sensor so that it can reliably detect the flame.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereit zu stellen, die eine sichere, zuverlässige und einfache Flammenüberwachung einer Brennerflamme einer hand-oder maschinengeführten Brennervorrichtung erlaubt.The object of the invention is to provide a device which allows a safe, reliable and simple flame monitoring of a burner flame of a hand or machine-guided burner device.

Die Aufgabe wird mit einem Brennerkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Brennervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.The object is achieved with a burner head having the features of claim 1 and a burner device having the features of claim 10.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments are specified in the respective subclaims.

Erfindungsgemäß ist ein Brennerkopf für hand- oder maschinengeführte Brennervorrichtungen vorgesehen. Der Brennerkopf weist an einem Ende ein Düsenende auf, an dem die Flamme austritt, und am anderen Ende der Brennerkopf ist ein Anschlussende vorgesehen, mit dem der Brennerkopf mit einer Brennervorrichtung verbunden ist. Der Brennerkopf weist einen Lichtleiterführungskanal auf, der sich vom Düsenende bis zum Anschlussende erstreckt und in dem ein Lichtleiter mit einer Lichteingangsseite und einer Lichtausgangsseite angeordnet ist. Die Öffnung des Lichtleiterführungskanals ist am Düsenende in der Nähe der Flamme angeordnet, so dass die UV-Strahlung der Flamme in die Lichteingangsseite des Lichtleiters eindringen kann, wobei die Lichtausgangsseite des Lichtleiters am Anschlussende vorzugsweise mit einem Sensor verbunden ist, um das Verhalten der Flamme zu überwachen.According to the invention, a burner head is provided for manual or machine-guided burner devices. The burner head has at one end a nozzle end at which the flame exits, and at the other end of the burner head, a connection end is provided, with which the burner head is connected to a burner device. The burner head has an optical fiber guide channel extending from the nozzle end to the terminal end and in which a light guide having a light input side and a light output side is disposed. The opening of the optical fiber guide channel is arranged at the nozzle end in the vicinity of the flame, so that the UV radiation of the flame can penetrate into the light input side of the optical fiber, wherein the light output side of the optical fiber is preferably connected to a sensor at the terminal end to the behavior of the flame monitor.

Erfindungsgemäß wird eine hand- oder maschinengeführte Brennervorrichtung mit einem Brennerkopf mit einem Lichtleiter bereit gestellt. Die Brennervorrichtung weist zumindest eine Gasleitung zum Zuführen von Brenngas auf, die an dem Anschlussende des Brennerkopfes angeschlossen ist. Des weiteren ist eine Steuereinrichtung zum automatischen Steuern der Brenngaszufuhr vorgesehen. Die Brennervorrichtung umfasst einen Sensor, der an den von der Brennerseite entfernten Ende des Lichtleiters an diesen zur Detektion des vom Lichtleiter übertragenen Lichts gekoppelt ist, wobei der Sensor an die Steuereinrichtung derart gekoppelt ist, dass diese nach Maßgabe des detektierten Lichtes die Brenngaszufuhr steuert.According to the invention, a hand or machine-guided burner device is provided with a burner head with a light guide. The burner apparatus has at least one gas conduit for supplying fuel gas connected to the terminal end of the burner head. Furthermore, a control device for automatically controlling the fuel gas supply is provided. The burner device comprises a sensor which is coupled to the end of the light guide remote from the burner side for detecting the light transmitted from the light guide, wherein the sensor is coupled to the control device such that it controls the fuel gas supply in accordance with the detected light.

Der Betrieb von handgeführten und vollautomatisierten Brennern und Sonderbrenneranlagen wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung störungssicher, da die Flamme der Brennervorrichtung sicher und zuverlässig überwacht werden kann.The operation of hand-held and fully automated burners and special burner systems is trouble-free by the device according to the invention, since the flame of the burner device can be safely and reliably monitored.

Das unerwünschte Ausströmen von Gas kann verhindert werden, da eine Steuereinrichtung die Gaszufuhr zum Brennerkopf sofort unterbricht sobald keine Flamme mehr vorhanden ist.The undesired outflow of gas can be prevented because a control device immediately interrupts the gas supply to the burner head as soon as there is no more flame.

Erfindungsgemäß wird ein Lichtleiter verwendet, der entlang des Brennerschaftes bzw. des Brennerkopfes geführt wird und im Nachbarbereich zur Flamme entsprechend angeordnet ist, so dass die Stirnfläche des Lichtleiters bzw. des Lichtleiterkabels, das mehrere Lichtleiter umfassen kann, auf die Flamme gerichtet ist.According to the invention, a light guide is used, which is guided along the burner shaft or the burner head and arranged in the adjacent area to the flame, so that the end face of the light guide or the optical fiber cable, which may comprise a plurality of optical fibers, is directed to the flame.

Dadurch, dass das Licht zum Sensor mittels des Lichtleiters übertragen wird benötigt der Sensor keinen direkten Sichtkontakt zu der zu überwachenden Flamme. Es besteht somit keine Gefahr das der hitzeempfindliche Sensor verschleißt, da er in ausreichender Entfernung zur Flamme angeordnet werden kann.Because the light is transmitted to the sensor by means of the light guide, the sensor requires no direct visual contact with the flame to be monitored. There is thus no risk that the heat-sensitive sensor wears, since it can be arranged at a sufficient distance from the flame.

In der Vorrichtung kann ein Kühlkreislauf zum Kühlen des Brennerkopfes mittels eines Kühlmediums vorgesehen sein. Erfindungsgemäß ist der Lichtleiterführungskanal und der darin angeordnete Lichtleiter derart im bzw. am Kühlkreislauf angeordnet, dass der Lichtleiter mittels des Kühlmediums gekühlt wird.In the apparatus, a cooling circuit for cooling the burner head may be provided by means of a cooling medium. According to the invention, the light guide channel and the light guide arranged therein are arranged in or on the cooling circuit such that the light guide is cooled by means of the cooling medium.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch vorgesehen sein, den Lichtleiter in der Gasleitung anzuordnen, um ihn mittels des in der Gasleitung strömenden Gases zu kühlen.In a further embodiment of the device according to the invention can also be provided to arrange the light guide in the gas line to cool it by means of the gas flowing in the gas line.

Durch die Kühlung des Lichtleiters wird dieser vor Beschädigungen und Überhitzung durch die Flammen des Brenners geschützt.By cooling the light guide this is protected from damage and overheating by the flames of the burner.

Das düsenendseitige Endes des Lichtleiters ist derart angeordnet, dass nur die zu überwachende Flamme detektiert wird. Dadurch ist ein Störungseinfluss durch Fremdlicht weitgehend unmöglich.The nozzle end-side end of the light guide is arranged such that only the flame to be monitored is detected. As a result, a disturbance influence by extraneous light is largely impossible.

Mit der Erfindung soll vor allem die Zündflamme überwacht werden, um sicher zu stellen, dass die Flamme nicht ausgeht. UV-Licht ist besonders geeignet um das Vorhandensein einer Flamme festzustellen. Es ist aber genauso gut möglich eine oder mehrere Hauptflammen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu überwachen.With the invention, especially the pilot flame should be monitored to ensure that the flame does not go out. UV light is particularly suitable for detecting the presence of a flame. However, it is equally possible to monitor one or more main flames by means of the device according to the invention.

Insbesondere ist eine Kontrolle der Flamme von Vorteil, wenn der Brenner z.B. hinter einem Hitzeschild angeordnet ist und die Sicht auf die Flamme durch den Hitzeschild verdeckt ist.In particular, control of the flame is advantageous when the burner is e.g. is placed behind a heat shield and the view of the flame is hidden by the heat shield.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verhindert durch Detektion und Abschaltung sicher und zuverlässig das Ausströmen von Gas bei einer Brennervorrichtung. Ausströmendes Gas kann, wenn es sich ansammelt und zufällig gezündet wird, zu einer unkontrollierten Personen gefährdenden Explosion führen. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden derartige Unfälle verhindert.The device according to the invention reliably and reliably prevents the outflow of gas in a burner device by means of detection and disconnection. Escaping gas, if accumulated and accidentally detonated, can cause an uncontrollable explosion of people. By means of the device according to the invention such accidents are prevented.

Die Brennervorrichtungen der vorliegenden Erfindung können Autogenbrenner sein. Dies sind Werkzeuge, die zum Schneiden, Härten und Schweißen eingesetzt werden. Diese Brenner werden entweder von Hand oder mittels Roboterarm bewegt.The burner devices of the present invention may be oxy-fuel burners. These are tools used for cutting, hardening and welding. These burners are moved either by hand or by robotic arm.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann z.B. bei Einflammenbrennern, Mehrflammenbrennern, umschaltbaren 2-, 3-, 5-Flammenbrennern und Sonderbrennem verwendet werden.The device according to the invention may e.g. for single-flame burners, multi-flame burners, reversible 2-, 3-, 5-flame burners and special burners.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen dabei schematisch:

Figur 1a:
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Brennerkopf gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 1b:
eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Brennerkopfes gemäß Figur 1 a.
Figur 2:
eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brennervorrichtung,
Figur 3:
einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Brennerkopf gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 4a:
ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennervorrichtung,
Figur 4b:
ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennervorrichtung,
Figur 4c:
ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennervorrichtung,
Figur 4d:
ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennervorrichtung.
The invention will be explained by way of example with reference to the drawings. It shows schematically:
FIG. 1a
a section through a burner head according to the invention according to a first embodiment,
FIG. 1b
a front view of the burner head according to the invention according to FIG. 1 a.
FIG. 2:
a side view of the burner device according to the invention,
FIG. 3:
a section through the burner head according to the invention according to a second embodiment,
FIG. 4a
a further embodiment of the burner device according to the invention,
FIG. 4b:
a further embodiment of the burner device according to the invention,
FIG. 4c:
a further embodiment of the burner device according to the invention,
FIG. 4d:
a further embodiment of the burner device according to the invention.

Im folgenden wird eine erfindungsgemäße Brennervorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1, Fig. 2) erläutert.Hereinafter, a burner device 1 according to the invention according to a first embodiment ( Fig. 1 . Fig. 2 ) explained.

Die erfindungsgemäße Brennervorrichtung 1 (Fig. 1a, 1b, 2) umfasst einen Brennerkopf 2 mit einem Anschlussende 3 zum Anschließen zumindest einer Gasleitung 8 und einem Düsenende 4, an welchem zumindest ein Düsenabschnitt zum Austreten des zugeführten Gases ausgebildet ist, sowie einen Lichtleiterführungskanal 5, der an dem Brennerkopf 2 vorgesehen ist und der sich vom Anschlussende 3 bis zum Düsenende 4 erstreckt. Im Lichtleiterführungskanal 5 ist ein Lichtleiter 6 angeordnet, der mit einem Ende im Bereich des Düsenendes 4 des Brennerkopfes 2 derart angeordnet ist, dass Licht von am Düsenende 4 austretenden und verbrennenden Gas in den Lichtleiter 6 eintreten kann und zu einem entfernt angeordneten Sensor 10 geführt werden kann.The burner device 1 according to the invention Fig. 1a, 1b . 2 ) comprises a burner head 2 having a connection end 3 for connecting at least one gas line 8 and a nozzle end 4, on which at least one nozzle section is formed for discharging the supplied gas, and a light guide channel 5 provided on the burner head 2 and extending from the connection end 3 extends to the nozzle end 4. In the light guide channel 5, a light guide 6 is arranged, which is arranged with one end in the region of the nozzle end 4 of the burner head 2 such that light from the nozzle end 4 exiting and burning gas can enter the light guide 6 and are guided to a remote sensor 10 can.

Die Brennervorrichtung 1 weist ein Brennersteuersystem 7 mit zumindest einer Gasleitung 8 zum Zuführen von Brenngas auf, die an dem Anschlussende 3 des Brennerkopfes 2 angeschlossen ist, sowie eine Steuereinrichtung 9 zum automatischen Steuern der Brenngaszufuhr. An dem von dem Brennerkopf 2 entfernten Ende des Lichtleiters 6 ist der Sensor 10 angeordnet. Der Sensor 10 ist derart an den Lichtleiter 6 gekoppelt, dass er das im Lichtleiter 6 übertragene Licht empfangen und detektieren kann. Der Sensor 10 ist mit der Steuereinrichtung 9 derart verbunden, dass diese nach Maßgabe des detektierten Lichts die Brenngaszufuhr steuern kann.The burner device 1 has a burner control system 7 with at least one gas line 8 for supplying fuel gas, which is connected to the connection end 3 of the burner head 2, and a control device 9 for automatically controlling the fuel gas supply. At the end remote from the burner head 2 of the light guide 6, the sensor 10 is arranged. The sensor 10 is coupled to the light guide 6 in such a way that it receives and detects the light transmitted in the light guide 6 can. The sensor 10 is connected to the control device 9 such that it can control the fuel gas supply in accordance with the detected light.

Das Brennersteuersystem 7 (Fig. 2) umfasst ein Mischerrohr 11 mit einem Gasversorgungsende 12 und einem Gasanschlussende 13. Am Gasversorgungsende 12 ist das Mischerrohr 11 mit einem Luftventil 14 über eine schlauchförmige Luftleitung mit einer Sauerstoff- oder Druckluftversorgungsquelle 16 verbunden. Das Gasversorgungsende 12 des Mischerrohrs 11 ist über ein Brenngasventil 17 über eine schlauchförmige Brenngasleitung 8 mit einer Brenngasversorgungsquelle 19 verbunden. Die Brenngasversorgungsquelle 19 ist beispielsweise eine Acetylen-Druckflasche. Im Bereich des Gasversorgungsendes 12 des Mischerrohres 11 ist eine Druckanzeige 20, zur Überwachung des Gasdrucks im Mischerrohr 11 vorgesehen. In dem Mischerrohr 11 mischen sich der Sauerstoff aus der Sauerstoffversorgungsquelle 16 und das Brenngas aus der Brenngasversorgungsquelle 19. Das Mischungsverhältnis der beiden Gase kann über die Ventile 14, 17 eingestellt werden.The burner control system 7 ( Fig. 2 ) comprises a mixer tube 11 with a gas supply end 12 and a gas connection end 13. At the gas supply end 12, the mixer tube 11 is connected to an air valve 14 via a tubular air line with an oxygen or compressed air supply source 16. The gas supply end 12 of the mixer tube 11 is connected via a fuel gas valve 17 via a tubular fuel gas line 8 with a fuel gas supply source 19. The fuel gas supply source 19 is, for example, an acetylene pressure bottle. In the region of the gas supply end 12 of the mixer tube 11 is a pressure indicator 20, provided for monitoring the gas pressure in the mixer tube 11. In the mixer tube 11, the oxygen from the oxygen supply source 16 and the fuel gas from the fuel gas supply source 19 mix. The mixing ratio of the two gases can be adjusted via the valves 14, 17.

Das Brennersteuersystem 7 umfasst ein zweites Mischerrohr 21, ebenfalls mit einem Gasanschlussende 22 und einem Gasversorgungsende 23. Über ein Ventil 24 und eine schlauchförmige Leitung 25 ist das Mischerrohr 21 am Gasversorgungsende 23 mit einer Sauerstoffversorgungsquelle 26 verbunden. Über ein Ventil 27 und eine Leitung 18 ist das Mischerrohr 21 mit einer Brenngasversorgungsquelle 29 verbunden. Im Mischerrohr 21 wird eine Gasmischung für die Zündflamme bereitgestellt. Deshalb wird das Mischerrohr 21 im Folgenden als Zündgas-Mischerrohr bezeichnet.The burner control system 7 comprises a second mixer tube 21, also with a gas connection end 22 and a gas supply end 23. Via a valve 24 and a tubular conduit 25, the mixer tube 21 at the gas supply end 23 is connected to an oxygen supply source 26. Via a valve 27 and a line 18, the mixer tube 21 is connected to a fuel gas supply source 29. In the mixer tube 21, a gas mixture for the pilot flame is provided. Therefore, the mixer tube 21 is referred to below as Zündgas-mixer tube.

Anstatt der beiden Mischerrohre 11, 21 am Anschlussende 3 des Brennerkopfes 2 kann auch vorgesehen sein, dass das Brenngasgemisch in getrennten Kanälen bis in die Nähe des Düsenendes 4 des Brennerkopfes 2 geführt und dort erst gemischt wird. Auf diese Weise muss das brennbare Brenngasgemisch nicht den gesamten Brennerkopf durchströmen.Instead of the two mixer tubes 11, 21 at the connection end 3 of the burner head 2 can also be provided that the fuel gas mixture is guided in separate channels to near the nozzle end 4 of the burner head 2 and is only mixed there. In this way, the combustible fuel gas mixture does not have to flow through the entire burner head.

Das Brennersteuersystem 7 weist als Sensor 10 einen UV-Sensor zum Erfassen des ultravioletten Lichts einer Flamme auf. Als Sensor 10 kann beispielsweise ein Sensor UVS 1, UVS 5 oder UVS 6 der Firma Krom Schröder verwendet werden.The burner control system 7 has as sensor 10 a UV sensor for detecting the ultraviolet light of a flame. As a sensor 10, for example, a sensor UVS 1, UVS 5 or UVS 6 Krom Schröder can be used.

Das Brennersteuersystem 7 umfasst eine Kühlmittelvorlaufleitung 29 mit Ventil 30, in die über eine Pumpe 31 Kühlmittel aus einem Kühlmitteltank 32 gefördert wird. Als Kühlmittel kann zum Beispiel Wasser oder ein geeignetes Gas verwendet werden. Es ist ein Kühlmittelrücklaufleitung 33 vorgesehen, der ebenfalls ein Ventil aufweist 44.The burner control system 7 comprises a coolant supply line 29 with a valve 30, into which coolant is conveyed from a coolant tank 32 via a pump 31. As the coolant, for example, water or a suitable gas can be used. A coolant return line 33 is provided, which likewise has a valve 44.

Die Steuereinrichtung 9 weist einen Mikroprozessor auf und ist über elektrische Steuerleitungen mit den Ventilen 14, 17, 24, 27, 30, 33, der UV-Sonde verbunden.The control device 9 has a microprocessor and is connected via electrical control lines to the valves 14, 17, 24, 27, 30, 33, of the UV sensor.

Im folgenden wird der Brennerkopf 2 der Brennervorrichtung 1 anhand von Figur 1 erläutert. In der nachfolgenden Beschreibung werde die Angaben oben und unten entsprechend der Figuren verwendet.In the following, the burner head 2 of the burner apparatus 1 will be described with reference to FIG FIG. 1 explained. In the following description, the information above and below used according to the figures.

Der Brennerkopf 2 weist einen in etwa quaderförmigen, hohlen Düsengrundkörper 34 auf der das Gehäuse des Brennerkopfes 2 bildet. Der Düsengrundkörper 34 umfasst eine Vorderwandung bzw. Düsenwandung 35 am Düsenende 4, eine Rückwandung bzw. Anschlusswandung 36 am Anschlussende 3, zwei Seitenwandungen 38, eine Oberwandung 39 und eine Unterwandung 40.The burner head 2 has an approximately cuboid, hollow nozzle body 34 on which the housing of the burner head 2 forms. The nozzle main body 34 comprises a front wall or nozzle wall 35 at the nozzle end 4, a rear wall or connection wall 36 at the connection end 3, two side walls 38, a top wall 39 and a bottom wall 40.

In der Vorderwandung 35 ist eine sich von der einen Seitenwandung 38 zur anderen Seitenwandung 38 erstreckenede Aussparung 41 ausgebildet. Die Aussparung 41 ist derart ausgebildet, dass die Vorderwandung 35 im Bereich der Aussparung 41 in etwa dreiecksförmig zurückversetzt ist.In the front wall 35, a recess 41 extending from one side wall 38 to the other side wall 38 is formed. The recess 41 is formed such that the front wall 35 is recessed in the region of the recess 41 in approximately triangular shape.

Der Brennerkopf 2 ist z.B. aus Messing, Kupfer oder einer anderen geeigneten Legierung ausgebildet.The burner head 2 is e.g. made of brass, copper or other suitable alloy.

Am Anschlussende 3 bzw. der Anschlusswandung 36 des Brennerkopfes 2 ist in etwa mittig eine Gasleitung 42 angeordnet. Die Gasleitung 42 erstreckt sich in das Innere bzw. den Hohlraum des quaderförmigen Düsengrundkörpers 34, in dem sich die Gasleitung 42 in drei Düsenkanäle 43 aufteilt. An jedem der drei Düsenkanäle 43 ist jeweils eine Hauptflammendüse 44 ausgebildet. Die Hauptflammendüsen 44 sind z.B. übereinander angeordnet und derart ausgerichtet, dass sie das Gasgemisch in etwa waagrecht aus dem Brennerkopf 2 leiten. Auf diese Weise werden drei Hauptflammen bereitgestellt.At the connection end 3 and the connecting wall 36 of the burner head 2, a gas line 42 is arranged approximately in the middle. The gas line 42 extends into the interior or the cavity of the cuboid nozzle body 34 in which the gas line 42 divides into three nozzle channels 43. At each of the three nozzle channels 43, a main flame nozzle 44 is formed in each case. The main flame nozzles 44 are arranged, for example, one above the other and aligned so that they the gas mixture in approximately horizontally out of the burner head 2. In this way, three main flames are provided.

Die Anzahl, die Anordnung und die Ausbildung der Hauptflammendüsen 44 kann je nach Verwendungszweck variiert werden. Es können z.B. auch mehrere Reihen mit jeweils mehreren Hauptflammendüsen 44 vorgesehen sein, die dann eine Art Flammenarray ausbilden. Diese Hauptflammendüsen 44 sind dann flächig über die Düsenwandung 35 des Brennerkopfes 2 verteilt.The number, arrangement and design of the main flame nozzles 44 can be varied depending on the purpose. It can e.g. Also several rows, each with a plurality of main flame nozzles 44 may be provided, which then form a kind of flame array. These main flame nozzles 44 are then distributed over the nozzle wall 35 of the burner head 2 in a planar manner.

Das aus der Anschlusswandung 36 herausragende Ende der Gasleitung 42 wird als Anschlussabschnitt 45 bezeichnet. Der Anschlussabschnitt 45 ist über eine gasdichte Verbindung, wie zum Beispiel einen Konus und eine Überwurfmutter, mit dem Mischerrohr 11 des Brennersteuersystems 7 verbunden.The protruding from the connecting wall 36 end of the gas line 42 is referred to as a connection section 45. The connection section 45 is connected to the mixer tube 11 of the burner control system 7 via a gas-tight connection, such as a cone and a union nut.

Im oberen Drittel des Anschlussendes 3 bzw. der Anschlusswandung 36 des Brennerkopfes 2 ist eine Zündflammengasleitung 46 vorgesehen. Die Zündflammengasleitung 46 erstreckt sich vom Anschlussende 3 des Brennerkopfes 2 durch den Düsengrundkörper 34 und endet in einem Schenkel der Aussparung 41 der Düsenwandung 35 des Düsengrundkörpers 34. Düsenendseitig ist an der Zündflammengasleitung 46 eine Zündflammenkopf 47 vorgesehen, die in Richtung der Hauptflammendüsen 44 geneigt ist, um diese zu entflammen. Das aus der Anschlusswandung 36 herausragende Ende der Zündgasleitung 46 wird als Anschlussabschnitt 48 bezeichnet. Der Anschlussabschnitt 48 ist über eine gasdichte Verbindung, wie zum Beispiel einen Konus und eine Überwurfmutter, mit dem Mischerrohr 21 des Brennersteuersystems 7 verbunden.In the upper third of the connecting end 3 and the connecting wall 36 of the burner head 2, a Zündflammengasleitung 46 is provided. The Zündflammengasleitung 46 extends from the terminal end 3 of the burner head 2 through the nozzle body 34 and terminates in a leg of the recess 41 of the nozzle wall 35 of the nozzle body 34. nozzle end side is provided on the Zündflammengasleitung 46 a Zündflammenkopf 47, which is inclined in the direction of the main flame nozzles 44, to inflame them. The protruding from the connection wall 36 end of the ignition gas 46 is referred to as a connection portion 48. The connection section 48 is connected to the mixer tube 21 of the burner control system 7 via a gas-tight connection, such as a cone and a union nut.

Im oberen Bereich der Anschlusswandung 36 des Düsengrundkörpers 34 ist ein rohrförmiger, mit der Anschlusswandung 36 bündig abschließender Kühlmittelzulauf 48 angeordnet. Der Kühlmittelzulauf 48 ist über eine flüssigkeitsdichte Verbindung, zum Beispiel einen Konus und eine Überwurfmutter, mit der Kühlmittelvorlaufleitung 29 des Brennersteuersystems 7 verbunden. Der Kühlmittelzulauf 48 weist eine Lichtleiteraussparung 49 zum Durchführen des Lichtleiters 6 bzw. eines Lichtleiterabschnitts des Lichtleiters auf.In the upper region of the connecting wall 36 of the nozzle main body 34, a tubular, with the connecting wall 36 flush final coolant inlet 48 is arranged. The coolant inlet 48 is connected via a liquid-tight connection, for example a cone and a union nut, with the coolant supply line 29 of the burner control system 7. The coolant inlet 48 has an optical waveguide recess 49 for passing through the optical waveguide 6 or an optical waveguide section of the optical waveguide.

Im unteren Bereich der Anschlusswandung 36 des quaderförmigen Düsengrundkörpers 34 ist ein rohrförmiger, mit der Anschlusswandung 36 bündig abschließender Kühlmittelablauf 51 angeordnet. Der Kühlmittelablauf 51 ist über eine flüssigkeitsdichte Verbindung, wie zum Beispiel einen Konus und eine Überwurfmutter, mit der Kühlmittelrücklaufleitung 33 des Brennersteuersystems 7 verbunden.In the lower region of the connecting wall 36 of the cuboidal nozzle main body 34, a tubular coolant outlet 51, which terminates flush with the connecting wall 36, is arranged. The coolant outlet 51 is connected to the coolant return line 33 of the burner control system 7 via a liquid-tight connection, such as a cone and a union nut.

Das über die Pumpe 31 und die Kühlmittelvorlaufleitung 29 durch den Kühlmittelzulauf 49 geförderte Kühlmittel durchströmt den quaderförmigen Düsengrundkörper 34 vom Bereich der Oberwandung 39 bis zum Bereich der Unterwandung 40 wo es durch den Kühlmittelablauf 51 aus dem Düsengrundkörper 34 austritt. Auf diese Weise wird der wärmeleitende Düsengrundkörper 34 gekühlt und so vor Überhitzung durch die Hauptflammen und die Zündflamme geschützt.The via the pump 31 and the coolant supply line 29 through the coolant inlet 49 funded coolant flows through the cuboid nozzle body 34 from the region of the upper wall 39 to the region of the lower wall 40 where it exits through the coolant outlet 51 from the nozzle body 34. In this way, the thermally conductive nozzle body 34 is cooled and thus protected from overheating by the main flame and the pilot flame.

Der Lichtleiter 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist einen Lichtleiterdüsenabschnitt 52 und einen Lichtleitersteuersystemabschnitt 53 auf. Die beiden Lichtleiterabschnitte 52, 53 sind beispielsweise über einen Steckverbinder 54 miteinander verbunden. Der Steckverbinder 54 ist z.B. ein Physical-Contact-Stecker (PC-Stecker).The optical waveguide 6 of the device according to the invention has an optical waveguide nozzle section 52 and an optical waveguide control system section 53. The two light guide sections 52, 53 are connected to each other, for example via a connector 54. The connector 54 is e.g. a physical contact plug (PC plug).

Im oberen Schenkel der dreiecksförmigen Aussparung 41 der Düsenwandung 35 ist das düsenendseitige Ende des Lichtleiterdüsenabschnitts 52 in einer kleinen Bohrung mit einem Durchmesser von z.B. 1,5 mm bis 3 mm und vorzugsweise 2 mm angeordnet.In the upper leg of the triangular-shaped recess 41 of the nozzle wall 35, the nozzle-end-side end of the optical-fiber nozzle portion 52 in a small bore having a diameter of e.g. 1.5 mm to 3 mm and preferably 2 mm.

Innerhalb der Bohrung kann das hitzeempfindliche, düsenendseitige Ende des Lichtleiters von der Düsenwandung 4 etwas zurückversetzt angeordnet sein (z.B. 1-3 mm), um es vor der der direkten Hitze der zu überwachenden Flamme zu schützen.Within the bore, the heat-sensitive, nozzle-end-side end of the light pipe may be set back slightly from the nozzle wall 4 (e.g., 1-3 mm) to protect it from the direct heat of the flame to be monitored.

Das düsenendseitge Ende des Lichtleiters 6 ist in etwa mit einem Abstand kleiner 10 mm, insbesondere kleiner 3 mm, insbesondere kleiner 2 mm von der zu detektierenden Flamme beabstandet. Es kann auch vorgesehen sein, dass das düsenendseitge Ende des Lichtleiters in etwa mit einem Abstand kleiner 50 mm, insbesondere kleiner 30 mm, insbesondere kleiner 20 mm von der zu detektierenden Flamme beabstandet ist. Bei derart großen Abständen ist es zweckmäßig eine Linse zum Einkoppeln des Lichtes der zu überwachenden Flamme in den Lichtleiter vorzusehen.The nozzle-end-side end of the light guide 6 is spaced approximately at a distance of less than 10 mm, in particular less than 3 mm, in particular less than 2 mm, from the flame to be detected. It can also be provided that the nozzle-end-side end of the light guide is spaced approximately at a distance of less than 50 mm, in particular less than 30 mm, in particular less than 20 mm, from the flame to be detected is. With such large distances, it is expedient to provide a lens for coupling the light of the flame to be monitored into the light guide.

Im Randbereich des düsenendseitigen Endes des Lichtleiterdüsenabschnitts 52 kann eine Lichtleiterabschlussplatte 55 vorgesehen sein. Die Lichtleiterabschlussplatte 55 ist aus einem schlecht wärmeleitenden Material ausgebildet, um den Lichtleiter 6 vor der Hitze der Flamme zu schützen.In the edge region of the nozzle end-side end of the optical waveguide nozzle section 52, a light guide end plate 55 may be provided. The optical fiber termination plate 55 is formed of a poor thermal conductivity material to protect the optical fiber 6 from the heat of the flame.

Der Lichtleiterdüsenabschnitt 52 erstreckt sich von seinem düsenendseitigen Ende bzw. der Aussparung 41 der Düsenwandung 35 durch den Düsengrundkörper 34 bis hin zur Anschlusswandung 36 bzw. in den Kühlmittelzulauf 49. Durch die Lichtleiteraussparung 50 im Kühlmittelzulauf 49 wird der Lichtleiterdüsenabschnitt 52 aus dem Brennerkopf 2 geführt. Der Lichtleiterdüsenabschnitt 52 ist in der Lichtleiteraussparung 50 fixiert. Der Abschnitt des Düsengrundkörpers 34 und der Abschnitt des Kühlmittelzulaufs 49 durch die der Lichtleiterdüsenabschnitt 50 geführt ist werden in diesem Ausführungsbeispiel als Lichtleiterführungskanal 5 bezeichnet.The light guide nozzle section 52 extends from its nozzle end-side end or the recess 41 of the nozzle wall 35 through the nozzle main body 34 as far as the connecting wall 36 or into the coolant inlet 49. The light guide nozzle section 52 is guided out of the burner head 2 through the optical waveguide recess 50 in the coolant inlet 49. The optical fiber nozzle portion 52 is fixed in the optical fiber groove 50. The section of the nozzle main body 34 and the section of the coolant inlet 49 through which the optical waveguide nozzle section 50 passes are referred to in this exemplary embodiment as the optical waveguide guide channel 5.

Es kann aber auch ein separater rohrförmiger Körper in dem der Lichtleiter 6 angeordnet ist vorgesehen sein, der dann als Lichtleiterführungskanal 5 bezeichnet wird.But it can also be a separate tubular body in which the light guide 6 is arranged, which is then referred to as a light guide channel 5.

Das düsenendseitige Ende des Lichtleiters 6 ist derart angeordnet, dass die Stirnseite des Lichtleiters 6 durch die das Licht in den Lichtleiter einfällt auf die Zündflamme gerichtet ist. Die Stirnseite des Lichtleiters 6 muss so ausgerichtet werden dass nur die zu überwachende Flamme, in diesem Ausführungsbeispiel die Zündflamme, ein Signal erzeugt.The nozzle end-side end of the light guide 6 is arranged such that the end face of the light guide 6 through which the light is incident in the light guide is directed to the pilot flame. The end face of the light guide 6 must be aligned so that only the flame to be monitored, in this embodiment, the pilot flame, generates a signal.

Der Lichtleiter 6 kann als ein- oder mehradriger Lichtleiter ausgebildet sein. Der Lichtleiter 6 ist zum Übertragen des Wellenlängenbereichs des UV-Lichts ausgebildet. Der Lichtleiter weist eine ausreichende Flexibilität auf, um ihn entsprechend im Brennerkopf anzuordnen.The light guide 6 may be formed as a single or multi-core light guide. The light guide 6 is designed to transmit the wavelength range of the UV light. The light guide has sufficient flexibility to arrange it accordingly in the burner head.

Der Lichtleiterdüsenabschnitt 52 ist außerhalb des Brennerkopfes 2 über den Steckverbinder 54 mit einem Ende des Lichtleitersteuersystemabschnitts 53 verbunden.The optical fiber nozzle portion 52 is connected outside the burner head 2 via the connector 54 to one end of the optical fiber control system portion 53.

Das andere Ende des Lichtleitersteuersystemabschnitts 53 ist mit der UV-Sonde 10 verbunden.The other end of the optical fiber control system section 53 is connected to the UV probe 10.

Durch die Anordnung innerhalb des quaderförmigen Düsengrundkörpers 34 und im Kühlmittelzulauf 49 bzw. im Lichtleiterführungskanal 5 wird der Lichtleiter 6 effektiv vor Überhitzung durch die Wärmeaufnahme des Düsengrundkörpers 34 durch die Hauptflammen und die Zündflamme geschützt.Due to the arrangement within the cuboid nozzle body 34 and in the coolant inlet 49 or in the light guide channel 5, the light guide 6 is effectively protected from overheating by the heat absorption of the nozzle body 34 by the main flame and the pilot flame.

Im tiefsten Punkt der Aussparung 41 der Düsenwandung 35 ist eine Zündkerze 56 derart angeordnet, dass elektronische Zündelektroden 57 der Zündkerze 56 außerhalb der Düsenwandung 35 angeordnet sind. Der Rest der Zündkerze 56 ist im Düsengrundkörper 34 fixiert. Der Zündfunke der Zündkerze 56 ist zum Entzünden des aus der Zündflammendüse 47 ausströmenden Gases vorgesehen. Die Zündkerze 56 ist über eine elektrische Steuerleitung mit der Steuereinrichtung 9 des Steuersystems 7 verbunden. Die Steuerleitung kann beispielsweise von der Zündkerze 56 durch den Düsengrundkörper 34 über den Kühlmittelzulauf 49 und die Kühlmittelvorlaufleitung 29 zur Steuereinrichtung 9 geführt sein.In the lowest point of the recess 41 of the nozzle wall 35, a spark plug 56 is arranged such that electronic ignition electrodes 57 of the spark plug 56 are arranged outside the nozzle wall 35. The remainder of the spark plug 56 is fixed in the nozzle main body 34. The spark of the spark plug 56 is provided for igniting the gas flowing out of the pilot flame nozzle 47. The spark plug 56 is connected to the control device 9 of the control system 7 via an electrical control line. The control line can be guided, for example, from the spark plug 56 through the nozzle main body 34 via the coolant inlet 49 and the coolant supply line 29 to the control device 9.

Auf diese Weise kann die Zündflamme bereit gestellt werden, die dann wiederum die Hauptflammen entzünden kann.In this way, the pilot flame can be provided, which in turn can ignite the main flames.

Die Anordnung der Bauteile (Gasleitung 8, Zündgasleitung 46, Kühlmittelzulauf 49, Kühlmittelablauf 51 usw.) des erfindungsgemäßen Brennerkopfes erfolgt in der Regel etwa kreisförmig, um den Aufbau des Brennerkopfes möglichst platzsparend und kompakt auszuführen. Diese Bauteile sind von einem im Querschnitt kreisförmigen Gehäuse 37 umschlossen. In den Figuren wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit diese Bauteile übereinander angeordnet.The arrangement of the components (gas line 8, pilot gas line 46, coolant inlet 49, coolant outlet 51, etc.) of the burner head according to the invention is generally circular as to perform the construction of the burner head as compact as possible and compact. These components are enclosed by a circular cross-section housing 37. In the figures, these components were arranged one above the other for reasons of clarity.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.In the following, the device 1 according to the invention will be described according to a second embodiment.

Der Brennerkopf 2 und das Brennersteuersystem 7 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) unterscheiden sich von dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich durch die Anordnung des Lichtleiters.The burner head 2 and the burner control system 7 according to the second embodiment (FIG. Fig. 3 ) differ from the embodiment described above only by the arrangement of the light guide.

Der Anschlussabschnitt 45 der Gasleitung 42 weist eine Aussparung 58 zum Durchführen des Lichtleiterdüsenabschnitts 52 des Lichtleiters 6 auf. Der Lichtleiterdüsenabschnitts 52 erstreckt sich durch Aussparung 58 in den Anschlussabschnitt 45 bzw. in die Gasleitung 42, von dort aus in den obersten der drei Düsenkanäle 43.The connection section 45 of the gas line 42 has a recess 58 for passing through the light guide nozzle section 52 of the light guide 6. The light guide nozzle section 52 extends through recess 58 into the connection section 45 or into the gas line 42, from there into the uppermost of the three nozzle channels 43.

An den obersten der drei Düsenkanäle 43 ist ein Lichtleiterführungskanalabschnitt 59 angeschlossen. Dieser erstreckt sich bis in den unteren Schenkel der dreiecksförmigen Aussparung 41 und von dort wieder zurück in den obersten der drei Düsenkanäle 43. Das in den Düsenkanälen strömende Gas srömt vom obersten der drei Düsenkanäle 43 in den Lichtleiterführungskanalabschnitt 59 und von dort wieder zurück in den obersten der drei Düsenkanäle 43. Der Lichtleiterdüsenabschnitt 52 ist im Lichtleiterführungskanalabschnitt 59 angeordnet und endet in der Aussparung 41, wo er gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel angeordnet ist.At the uppermost of the three nozzle channels 43, a light guide channel portion 59 is connected. This extends into the lower leg of the triangular-shaped recess 41 and from there back into the top of the three nozzle channels 43. The flowing gas in the nozzle channels flows from the top of the three nozzle channels 43 in the light guide channel portion 59 and from there back to the top the three nozzle channels 43. The optical fiber nozzle portion 52 is disposed in the optical fiber guide channel portion 59 and terminates in the recess 41, where it is arranged according to the embodiment described above.

Die Bauteile durch die sich der Lichtleiter erstreckt werden in ihrer Gesamtheit als Lichtleiterführungskanal 5 bezeichnet.The components through which the light guide extends are referred to in their entirety as a light guide channel 5.

Der Lichtleiter 6 bzw. der Lichtleiterdüsenabschnitt 52 wird durch das den Lichtleiterführungskanalabschnitt strömende Gas effektiv gekühlt und auf diese Weise vor Überhitzung durch den Brennerdüsengrundkörper geschützt.The light guide 6 or the light guide nozzle section 52 is effectively cooled by the gas flowing the light guide channel portion and thus protected from overheating by the burner nozzle body.

Es ist auch möglich den das düsenendseitige Ende des Lichtleiterdüsenabschnitts über eine Öffnung aus dem obersten der drei Düsenkanäle zu führen und den Abschnitt bis zur Aussparung 41 mittels des zirkulierenden Kühlmittels zu kühlen. Der Lichtleiter 6 wird dann mit Kühlmittel und Gas gekühlt.It is also possible to guide the nozzle-end-side end of the optical-fiber nozzle section via an opening from the uppermost of the three nozzle channels and to cool the section to the recess 41 by means of the circulating coolant. The light guide 6 is then cooled with coolant and gas.

Der Lichtleiter 6 kann zum Kühlen auch in der Zündgasleitung 33 angeordnet sein.The light guide 6 may be arranged for cooling in the ignition gas 33.

Es kann auch vorgesehen sein das der Lichtleiter 6 in einem separaten rohrförmig ausgebildeten Lichtleiterführungskanal 5 innerhalb des Brennerkopfes 2 derart angeordnet ist, dass zwischen dem Lichtleiter 6 und dem Lichtleiterführungskanal 5 ein Ringspalt ausgebildet ist. Zum Kühlen des Lichtleiters kann vorgesehen sein diesen Ringspalt mit inertem Gas zu durchströmen, um den Lichtleiter 6 zu kühlen. Das inerte Gas kann z.B. Druckluft oder Sauerstoff sein das am düsenendseitigen Ende des Lichtleiterführungskanals in der Aussparung 41 aus dem Ringspalt austritt.It can also be provided that the light guide 6 is arranged in a separate tube-shaped light guide channel 5 within the burner head 2 such that between the light guide 6 and the light guide channel 5, an annular gap is formed. For cooling the optical fiber, it may be provided to flow through this annular gap with inert gas in order to cool the optical fiber 6. The inert gas may e.g. Compressed air or oxygen at the nozzle end end of the light guide channel in the recess 41 exits the annular gap.

Der Lichtleiterführungskanals 5 kann von einem Schlauch ausgekleidet sein, um ihn abzudichten. Dies ist insbesondere notwendig wenn der Lichtleiter aus mehreren Abschnitten ausgebildet ist.The optical fiber guide channel 5 may be lined by a tube to seal it. This is particularly necessary if the light guide is formed of several sections.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel das den in den Figuren 1a, 1b und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht, sofern nachfolgend nichts anderes ausgeführt ist, ist vorgesehen die Brenngasleitung bzw. die Brenngasleitungen und den Lichtleiterführungskanal in einem gemeinsamen Führungsrohr durch den Brennerkopf zu führen. Im Führungsrohr strömt zum Kühlen ein Kühlmittel, das den Lichtleiterführungskanal und die weiteren Leitungen bzw. Kanäle umströmt.In a further embodiment that in the FIGS. 1a, 1b and 2 shown embodiment, unless otherwise stated below, is provided to guide the fuel gas line or the fuel gas lines and the light guide channel in a common guide tube through the burner head. In the guide tube flows to cool a coolant that flows around the light guide channel and the other lines or channels.

Der Lichtleiter ist im Lichtleiterführungskanal derart angeordnet, dass zwischen dem Lichtleiter und dem Lichtleiterführungskanal ein Ringspalt ausgebildet ist. Dieser Ringspalt wird von einem Gas, insbesondere Luft in Richtung Düsenwandung durchströmt, um den Lichtleiter zu kühlen.The light guide is arranged in the light guide channel such that between the light guide and the light guide channel an annular gap is formed. This annular gap is traversed by a gas, in particular air in the direction of the nozzle wall in order to cool the optical fiber.

Das Führungsrohr mündet in den Düsengrundkörper in dem die einzelnen Leitungen und Kanäle auseinander geführt werden.The guide tube opens into the nozzle body in which the individual lines and channels are guided apart.

Der Lichtleiter ist in einer Bohrung im Brennerkopf in unmittelbarer Näher der zu detektierenden Flamme angeordnet. Durch die Bohrung tritt das den Lichtleiter kühlende und umströmende Gas am Brennerkopf aus und kühlt auch die Bohrung. Auf diese Weise wird insbesondere das hitzeempfindliche düsenendseitige Ende des Lichtleiters effektiv gekühlt.The light guide is arranged in a bore in the burner head in the immediate vicinity of the flame to be detected. Through the bore, the gas cooling and flowing around the light guide exits at the burner head and also cools the bore. In this way, in particular the heat-sensitive nozzle end-side end of the light guide is effectively cooled.

Bei dieser Ausführungsform wird der Lichtleiter im Führungsrohr sowohl durch das flüssige Kühlmittel als auch durch die Kühlluft abgekühlt.In this embodiment, the optical fiber in the guide tube is cooled by both the liquid coolant and the cooling air.

Das Führungsrohr kann auch neben einer Kühleinrichtung des Brennerkopfes angeordnet sein.The guide tube can also be arranged next to a cooling device of the burner head.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Lichtleiterführungskanal außen an dem Brennerkopf angeordnet.In a further embodiment of the device according to the invention, the light guide channel is arranged on the outside of the burner head.

Erfindungsgemäß der Lichtleiter 6 dann entlang des Brennerschaftes bzw. des Brennerkopfes geführt und im Nachbarbereich zur Flamme entsprechend angeordnet, so dass die Stirnfläche des Lichtleiters bzw. des Lichtleiterkabels, das mehrere Lichtleiter umfassen kann, auf die Flamme gerichtet ist.According to the invention, the optical waveguide 6 is then guided along the burner shaft or the burner head and arranged correspondingly in the neighboring region to the flame, so that the end face of the optical waveguide or of the optical waveguide cable, which can comprise a plurality of optical waveguides, is directed onto the flame.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 4a) ist ein separater Lichtleiterführungskanal 5 vorgesehen. Der Lichtleiterführungskanal ist aus einem gut wärmeleitenden Material ausgebildet. Im Lichtleiterführungskanal ist ein Lichtleiter derart angeordnet, dass zwischen dem Lichtleiter und dem Lichtleiterführungskanal ein Ringspalt ausgebildet ist. Der Ringspalt wird von einem Kühlmedium beispielsweise von inertem Gas durchströmt, um den Lichtleiter zu kühlen.In a further embodiment ( Fig. 4a ), a separate light guide channel 5 is provided. The light guide channel is formed of a good heat conducting material. In the light guide channel, a light guide is arranged such that between the light guide and the light guide channel an annular gap is formed. The annular gap is traversed by a cooling medium, for example, inert gas to cool the optical fiber.

Über ein Verbindungselement 60 ist der Lichtleiterführungskanal 5 entlang des Brennerschaftes des in Fig. 4a dargestellten Einflammenbrenners geführt. Das Verbindungselement 60 ist aus einem schlecht wärmeleitenden Material ausgebildet, um den Lichtleiterführungskanal 5 thermisch von dem heißen Brennerkopf 2 zu entkoppeln.Via a connecting element 60, the light guide channel 5 along the burner shaft of the in Fig. 4a shown flare burner out. The connecting element 60 is formed from a poorly heat-conducting material in order to thermally decouple the optical waveguide guide channel 5 from the hot burner head 2.

Entsprechend ist der Lichtleiter bei dem in Fig. 4c dargestellten umschaltbaren 3-Flammenbrenner angeordnet.Accordingly, the optical fiber is in the in Fig. 4c arranged shown switchable 3-burner flame.

Bei einem in Fig. 4b dargestellten Mehrflammenbrenner ist der Lichtleiterführungskanal und der darin angeordnete Lichtleiter im Brennerschaft bzw. dem Brennerkopf geführt. Die Anordnung des Lichtleiterführungskanals und des darin angeordneten Lichtleiter ist durch die gestrichelte Linie schematisch dargestellt. Die Kühlung des Lichtleiters kann auf eine der oben beschriebenen Weisen erfolgen.At an in Fig. 4b shown multi-flame burner is the light guide channel and the light guide arranged therein in the burner shaft and the burner head out. The arrangement of the light guide channel and arranged therein Optical fiber is shown schematically by the dashed line. The cooling of the light guide can be done in one of the ways described above.

Entsprechend ist der Lichtleiter bei dem in Fig. 4d dargestellten Sonderbrenner angeordnet.Accordingly, the optical fiber is in the in Fig. 4d arranged special burner arranged.

Grundsätzlich ist es auch möglich den Lichtleiter ohne Lichtleiterführungskanal zu verwenden, wenn das Material des Lichtleiter für eine derartige Anwendung geeignet ist.In principle, it is also possible to use the light guide without a light guide channel, if the material of the light guide is suitable for such an application.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch vorgesehen sein den Lichtleiter mit einer eigenen Kühleinrichtung mittels eines Kühlmediums zu Kühlen.In a further embodiment of the device according to the invention can also be provided to cool the light guide with its own cooling means by means of a cooling medium.

Es kann auch vorgesehen den Lichtleiterführungskanal bzw. den Lichtleiter neben einem Kühlkanal anzuordnen und ihn dadurch zu kühlen.It can also be provided to arrange the light guide channel or the light guide next to a cooling channel and thereby cool it.

Der Brennerkopf kann ein Brennerkopf mit oder ohne Kühleinrichtung, mit oder ohne Zündflamme, mit einer oder einer beliebigen Anzahl von Hauptflammen und hand oder maschinengeführt sein.The burner head may be a burner head with or without a cooling device, with or without pilot flame, with one or any number of main flames and hand or machine-guided.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Detektion einer Zündflamme und/oder einer oder mehrerer Hauptflammen verwendet werden. Beim Vorhandensein einer Zündflamme und einer Hauptflamme, wenn lediglich die Zündflamme überwacht werden soll, ist der Lichtleiter derart angeordnet, dass, falls die Zündflamme von der viel helleren Hauptflamme überdeckt wird, der Lichtleiter ein beschränktes Sichtfeld aufweist, um zu gewährleisten, dass lediglich die Zündflamme detektiert wird.The device according to the invention can be used for the detection of a pilot flame and / or one or more main flames. In the presence of a pilot flame and a main flame, when only the pilot flame is to be monitored, the light guide is arranged such that, if the pilot flame is covered by the much brighter main flame, the light guide has a limited field of view to ensure that only the pilot flame is detected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Brennervorrichtungburner device
22
Brennerkopfburner head
33
Anschlussendeterminal end
44
Düsenendenozzle end
55
LichtleiterführungskanalFiber guide channel
66
Lichtleiteroptical fiber
77
BrennersteuersystemBurner control system
88th
Gasleitunggas pipe
99
Steuereinrichtungcontrol device
1010
Sensorsensor
1111
Mischerrohrmixer tube
1212
GasversorgungsendeGas supply end
1313
GasanschlussendeGas connection end
1414
VentilValve
1515
Luftleitungair line
1616
DruckluftversorgungsquelleCompressed air supply source
1717
BrenngasventilFuel gas valve
1818
Leitungmanagement
1919
BrenngasversorgungsquelleFuel gas supply source
2020
Druckanzeigepressure indicator
2121
Mischerrohrmixer tube
2222
GasanschlussendeGas connection end
2323
GasversorgungsendeGas supply end
2424
VentilValve
2525
Leitungmanagement
2626
SauerstoffversorgungsquelleOxygen supply source
2727
VentilValve
2828
BrenngasversorgungsquelleFuel gas supply source
2929
KühlmittelvorlaufleitungCoolant supply line
3030
VentilValve
3131
Pumpepump
3232
KühlmitteltankCoolant tank
3333
KühlmittelrücklaufleitungCoolant return line
3434
DüsengrundkörperNozzle body
3535
Düsenwandungnozzle wall
3636
Anschlusswandungconnecting wall
3737
Gehäusecasing
3838
Seitenwandungsidewall
3939
Oberwandungupper wall
4040
UnterwandungUnterwandung
4141
Aussparungrecess
4242
Gasleitunggas pipe
4343
Düsenkanalnozzle channel
4444
HauptflammendüseHauptflammendüse
4545
Anschlussabschnittconnecting section
4646
ZündflammengasleitungZündflammengasleitung
4747
Zündflammendüsepilot orifice
4848
Anschlussabschnittconnecting section
4949
KühlmittelzulaufCoolant inlet
5050
LichtleiteraussparungLight guide recess
5151
KühlmittelablaufCoolant flow
5252
LichtleiterdüsenabschnittLight pipe nozzle section
5353
LichtleitersteuersystemabschnittFiber optic control system portion
5454
SteckverbinderConnectors
5555
LichtleiterabschlussplatteLight guide end plate
5656
Zündkerzespark plug
5757
Zündelektrodeignition electrode
5858
Aussparungrecess
5959
LichtleiterführungskanalabschnittFiber guide channel section
6060
Verbindungselementconnecting element

Claims (11)

Brennerkopf (2) für hand- oder maschinengeführte Brennervorrichtungen (1) wobei der Brennerkopf (2) mit einem Anschlussende (3) zum Anschließen zumindest einer Gasleitung (8) und einem Düsenende (4) an welchem zumindest ein Düsenabschnitt zum Austreten des zugeführten Gases ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Lichtleiterführungskanal (5) an dem Brennerkopf (2) vorgesehen ist, der sich vom Anschlussende (3) bis zum Düsenende (4) erstreckt, in dem ein Lichtleiter (6) angeordnet ist, der mit einem Ende, das im folgenden als Lichteingangsseite bezeichnet wird, im Bereich des Düsenendes (4) des Brennerkopfes (2) derart angeordnet ist, dass Licht von am Düsenende (4) austretendem und verbrennendem Gas in den Lichtleiter (6) eintreten kann und zu einem entfernt angeordneten Sensor (10) geführt werden kann.Burner head (2) for manual or machine-guided burner devices (1) wherein the burner head (2) is formed with a connection end (3) for connecting at least one gas line (8) and one nozzle end (4) to which at least one nozzle section for exiting the supplied gas is
characterized,
in that a light guide channel (5) is provided on the burner head (2) extending from the terminal end (3) to the nozzle end (4) in which a light guide (6) is arranged having one end, hereinafter referred to as the light input side is designated, in the region of the nozzle end (4) of the burner head (2) is arranged such that light from the nozzle end (4) exiting and burning gas can enter the light guide (6) and are guided to a remote sensor (10) can. Brennerkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Lichtleiterführungskanal (5) in dem Brennerkopf (2) angeordnet ist.Burner head according to claim 1,
characterized,
in that the optical waveguide guide channel (5) is arranged in the burner head (2). Brennerkopf nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (10) ein UV-Sensor ist.Burner head according to claim 1 or 2,
characterized,
that the sensor (10) is a UV-sensor. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Brennerkopf (2) ein Gasleitungsabschnitt (42) ausgebildet ist, in dem Gas strömt, der sich vom Anschlussende bis zum Düsenabschnitt erstreckt, in dem der Lichtleiter angeordnet ist um ihn mittels des Gases zu kühlen.Burner head according to one of claims 1 to 3,
characterized,
in that a gas line section (42) is formed in the burner head (2), in which gas flows, which extends from the connection end to the nozzle section, in which the light guide is arranged to cool it by means of the gas. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Brennerkopf (2) einen Kühlkreislauf (49, 51) zum Kühlen des Brennerkopfes (2) mittels eines Kühlmediums aufweist.Burner head according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that the burner head (2) has a cooling circuit (49, 51) for cooling the burner head (2) by means of a cooling medium comprising. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Lichtleiter (6) im Kühlkreislauf angeordnet ist und mittels des Kühlmediums gekühlt wird.Burner head according to one of claims 1 to 5,
characterized,
that the light guide (6) is arranged in the cooling circuit and is cooled by means of the cooling medium. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Lichtleiterführungskanal (5) außen an dem Brennerkopf (2) angeordnet ist.Burner head according to one of claims 1 to 6,
characterized,
in that the light guide channel (5) is arranged on the outside of the burner head (2). Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Brennerkopf (2) als Brennerkopf für Brennervorrichtungen (1) mit Brenngas-Sauerstoff- oder Brenngas-Luft-Flammen ausgebildet ist.Burner head according to one of claims 1 to 7,
characterized,
that the burner head (2) as a burner head for burner apparatus (1) is formed with fuel gas-oxygen or fuel gas-air flames. Brennerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Brenngas Acetylen oder ein anderes geeignetes Gas ist.Burner head according to one of claims 1 to 8,
characterized,
that the fuel gas acetylene or other suitable gas. Hand- oder maschinengeführte Brennervorrichtung (1) mit
einem Brennerkopf (2) mit einem Lichtleiter (6) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, zumindest einer Gasleitung (8) zum Zuführen von Brenngas, die an dem Anschlussende (3) des Brennerkopfes (2) angeschlossen ist,
einer Steuereinrichtung (9) zum automatischen Steuern der Brenngaszufuhr,
einem Sensor (10), der an dem von der Brennerseite entfernten Ende des Lichtleiters (6) an diesen zur Detektion des im Lichtleiter übertragenen Lichtes gekoppelt ist,
wobei der Sensor (10) an die Steuereinrichtung (9) derart gekoppelt ist, dass diese nach Maßgabe des detektierten Lichtes die Brenngaszufuhr steuert.Manual or machine-guided burner device (1) with
a burner head (2) having a light guide (6) according to one of claims 1 to 9, at least one gas line (8) for supplying fuel gas which is connected to the connection end (3) of the burner head (2),
a control device (9) for automatically controlling the fuel gas supply,
a sensor (10), which is coupled to the end of the light guide (6) remote from the burner side, for detecting the light transmitted in the light guide,
wherein the sensor (10) is coupled to the control device (9) such that it controls the fuel gas supply in accordance with the detected light. Hand- oder maschinengeführte Brennervorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Brennervorrichtung (1) einen Kühlkreislauf zum Kühlen des Brennerkopfes aufweist in dem der Lichtleiter (6) angeordnet ist und gekühlt wird.Hand or machine-guided burner device according to claim 10,
characterized,
in that the burner device (1) has a cooling circuit for cooling the burner head in which the light guide (6) is arranged and is cooled.
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