EP2354653A1 - Rückbrennsicherung für eine Gasheizvorrichtung - Google Patents

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EP2354653A1
EP2354653A1 EP10000265A EP10000265A EP2354653A1 EP 2354653 A1 EP2354653 A1 EP 2354653A1 EP 10000265 A EP10000265 A EP 10000265A EP 10000265 A EP10000265 A EP 10000265A EP 2354653 A1 EP2354653 A1 EP 2354653A1
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EP
European Patent Office
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thermocouple
voltage
flameproof
burner
solenoid valve
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EP10000265A
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English (en)
French (fr)
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EP2354653B1 (de
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Markus Jäger
Kai Armesto-Beyer
Elmar Ströhle
Josef Brandtner
Uwe Armbruster
Peter Wickelmaier
Michael Fechner
Uwe Wöllert
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.)
Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
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    • 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
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/82—Preventing flashback or blowback
    • 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
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2231/00—Fail safe
    • F23N2231/28—Fail safe preventing flash-back or blow-back
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a heater with a back burner.
  • Heaters in particular gas heaters for mobile devices such as campers, caravans, boats and cabs are known.
  • a heating device has a combustion chamber with a combustion air inlet and a flue gas outlet.
  • a burner device in particular for gaseous media, is provided in the lower region of the combustion chamber.
  • the fuel gas flows with a certain intrinsic pressure in the burner device and is burned there with the incoming combustion air. Due to the rising and to Rauchgasauslass, for example, a chimney, flowing flue gases creates a negative pressure, which sucks more combustion air from the environment.
  • the combustion air supply can be assisted by a blower.
  • the burner device usually has a main burner and a pilot burner, wherein both burners each have their own fuel gas supply.
  • the pilot burner is ignited once when starting the system and then burns usually with a small flame permanently.
  • the main burner can be switched on and off at any heat demand by opening and closing the fuel gas supply, without the need for an independent ignition. Rather, the fuel gas flowing out of the main burner ignites directly at the ignition flame of the pilot burner.
  • devices are also known which do not have a pilot burner, such as e.g. modulating burners or burners where only the main burner can be switched on and off.
  • thermocouple In order to prevent unburned combustion gas from escaping unrecognized in the event of undesired extinguishment of the flame, a thermocouple is provided in the area of the pilot burner.
  • the thermocouple is heated by the ignition flame of the pilot burner, thereby generating a current. This current is sufficient to hold a spring-loaded solenoid valve against the action of the spring in the open position, wherein the solenoid valve is disposed in the fuel gas supply of the pilot burner and the main burner.
  • the thermocouple can no longer generate electricity, so that the solenoid valve automatically moves into the closed position and interrupts the fuel gas supply to the main and pilot burners. As a result, no fuel gas can escape if the ignition flame does not burn.
  • the operator must manually hold the solenoid valve in the open position for a few seconds until a pilot ignites, e.g. has formed by a spark ignited flame, which generates the necessary holding current for the solenoid valve via the thermocouple.
  • thermocouple is located in the area of the main burner.
  • the pilot flame of the pilot burner can continue to burn stably while the main flame on the main burner strikes downwards, in the direction of the combustion air inlet, which is usually located at the bottom or at the side.
  • the gas-air mixture can pass through the secondary air vane strongly heated due to the backflow and spread into the combustion air duct.
  • a flame can either form below the burner, ie below the space actually intended for the premix, or, depending on the strength of the backflow, only in the intake region of the fresh air supply. In extreme cases, a flame escapes from the combustion air intake area and accordingly may result in fire damage to the vehicle and / or the environment.
  • the invention has for its object to provide a heater with an improved backup fuse.
  • a heating device comprises a combustion chamber with a combustion air inlet and a flue gas outlet, a combustion device arranged in the combustion chamber and a fuel gas feed for supplying fuel gas to the burner device.
  • a flameproofing thermocouple is provided, which is arranged in the region of the burner device, wherein in a state in which the flameproofing thermocouple is heated by the flame, an electrical flameproofing current or a flameproofing voltage can be generated by the flameproof thermocouple.
  • a solenoid valve device In the fuel gas supply, a solenoid valve device is arranged, which has a magnet excitable by the flameproof current, wherein upon application of the flameproofing current, the solenoid valve device is held in an open position, so that the fuel gas supply is open and fuel gas can reach the burner device.
  • the heater is characterized by disposing in the combustion air inlet a backflush thermocouple for monitoring a burn back flame in the combustion air inlet, wherein in a state in which the backflush thermocouple is heated by the burn back flame in the combustion air inlet, an electric burn back stream a burn back voltage can be generated by the backfire fuse thermocouple.
  • the flameproof voltage and the burnback voltage are combined by reverse polarity such that a holding voltage resulting from the reverse polarity of the flame fuse voltage and the burnback voltage is lower than a voltage required for holding the solenoid valve in the open position, so that Solenoid valve automatically assumes a closed position and interrupts the fuel gas supply.
  • thermocouple in addition to the existing flame arrestor by the arranged on the burner device flame retardance thermocouple a return fuse in the form of a second thermocouple (Rückbrennracs thermocouple) is provided, which is introduced into the combustion air supply of the heater.
  • the backfire thermocouple is reverse polarity to the flameproof thermocouple, so that a current generated by the backflush thermocouple counteracts the flameproof current and reduces it overall. Accordingly, the resulting, applied to the solenoid valve voltage is reduced.
  • the solenoid valve device has a spring-loaded solenoid valve, which is held by an excitation of its magnet against the action of the spring in the open position, while it is held in the closed position in the absence or insufficient excitation by the spring.
  • thermovoltage corresponding to the burnback current is drawn off from the thermal voltage of the flameproofing thermocouple, at least in the case of a series connection, which means that the solenoid valve device can no longer be held in the open position, but automatically by the action of the built-in spring closes. As a result, the fuel gas supply is interrupted and transferred to the heater in a safe state.
  • the flameproof thermocouple and the back-fusing thermocouple can be connected in reverse polarity in parallel or reverse polarity.
  • the holding voltage which results from the polarity reversal as the sum of flameproof voltage and burnback voltage, may be less than the voltage required to hold the solenoid valve device in the open position, in particular less than that Be flame retardant voltage.
  • thermocouples When the thermocouples are connected in reverse polarity, an electrical holding current supplied to the solenoid valve device resulting from reverse polarity of the flameproofing thermocouple and the backflushing thermocouple may cause the solenoid valve device to maintain a holding voltage that is less than the voltage required to hold the Solenoid valve device is required in the open position, which is therefore in particular lower than the flameproof voltage.
  • thermocouples ensures that a voltage generated by the back-fuse thermocouple or a generated current counteracts the flameproof voltage or the flameproofing current of the flameproofing thermocouple and reduces this, so that in sum only one more low voltage or too low a current to the solenoid valve device is applied and this therefore can not be held in the open position.
  • the combustion air inlet may include an air supply passage for supplying combustion air from the environment to the burner device, wherein the backfire protection thermocouple may be disposed in the air supply passage.
  • the backfire protection thermocouple may be disposed in the air supply passage.
  • the burner device may have a main burner and a pilot burner. This arrangement has proven itself in practice diverse and allows - with permanent pilot light on the pilot burner - a convenient switching on and off of the main burner.
  • the flameproof thermocouple may be disposed in the region of the pilot burner and serve to monitor a flame of the pilot burner. For proper operation of the heater, it is a prerequisite that at least the flame is present at the pilot burner and thus escaping gas can be burned immediately as intended.
  • the flameproof thermocouple monitors the presence of this flame at the pilot burner.
  • the solenoid valve device may be electrically connected to the flameproof thermocouple and the backflush thermocouple. This makes it possible in a simple manner to transfer the information obtained from the two thermocouples information directly into an effect on the solenoid valve device.
  • the solenoid valve device may have a so-called magnetic insert.
  • a valve provided in the region of the fuel gas supply is coupled to an armature cooperating with a magnet, which holds the valve open against the action of a spring, provided that the magnet is excited by a suitable voltage (here: flameproof voltage or holding voltage).
  • a suitable voltage here: flameproof voltage or holding voltage.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a gas heater eg for a caravan or a motorhome, with a heat exchanger 1, in the interior of which a combustion chamber is formed.
  • the combustion chamber 2 or the heat exchanger 1 have a combustion air inlet 3 and a flue gas outlet 4.
  • a burner device 5 with a main burner 6 and a pilot burner 7 is arranged inside the combustion chamber 2.
  • the main burner 6 and the pilot burner 7 fuel gas can be supplied via a fuel gas supply 8.
  • the combustion air inlet 3 has an air supply channel 9, which couples the heat exchanger 1 or the combustion chamber 2 with the environment.
  • the air supply channel 9 penetrates a bottom wall 10 of a caravan or motor caravan so that the combustion air can be supplied via the bottom region of the caravan to the heat exchanger 1 and the combustion chamber 2.
  • the combustion air is then burned by means of the burner device 5 and the fuel gas supplied via the fuel gas supply 8.
  • the hot flue gases rise in the combustion chamber 2 and are led either directly or through several diversions to the flue gas outlet 4, which opens into a chimney, not shown.
  • thermocouple 11 In the area of the pilot burner 7, a flameproof thermocouple 11 is arranged.
  • the flameproof thermocouple 11 should be placed so that a flame above the pilot burner 7 heats the flameproofing thermocouple 11 such that a flameproofing voltage or a corresponding electric current can be generated therefrom.
  • the voltage is conducted via an electrical line 12 to a magnetic insert 13 serving as a solenoid valve device.
  • a magnetic insert 13 is for example from DE 20 2005 021 724 U1 known.
  • the magnet insert 13 is arranged in the fuel gas supply 8 such that it interrupts the fuel gas supply 8 in an energized state and prevents the flow of fuel gas to the burner device 5.
  • the magnet of the magnet insert 13 is able to hold the armature of the magnet insert 13 and thus keep the fuel gas supply 8 open.
  • the opening itself is carried out by external force, for example by a depression of an actuating element by the operator.
  • the magnet insert 13 only serves to hold the open position thus achieved.
  • the fuel gas supply 8 is closed by the magnetic insert 13 and the fuel gas supply is interrupted.
  • thermocouple 14 is arranged as a back-fuse thermocouple 14, which is also connected to the magnet insert 13 via an electrical line 15.
  • thermocouples namely the flameproofing thermocouple 11 and the backflushing thermocouple 14 are reversed to each other. This will be in Fig. 1 among other things also symbolized by the two differently drawn conductors of the electrical lines 12 and 15.
  • the back-fusing thermocouple 14 operates in the same way as the flame-retardant thermocouple 11. Accordingly, in a (undesired) case in which a backflow in the combustion chamber 2 causes the flame, in particular the flame, from the main burner 6 to burn back into the combustion air inlet 3 This backfire flame is detected by the back-fuse thermocouple 14, which then applies a voltage across the electrical lead 15 to the magnet insert 13.
  • the polarity reversal circuit reduces the voltage present across the flameproofing thermocouple 11 with a stable ignition flame on the pilot burner 7, or removes it altogether, so that the resulting voltage applied to the magnetic insert 13 is no longer sufficient to secure the magnet insert 13 in FIG To hold open position.
  • the magnetic insert 13 thereby closes the fuel gas supply 8 and moves the heater into a safe state. After that If necessary, the system can be restarted if a proper flame history is restored.
  • Fig. 2 shows an example of a reverse polarity connection of the flameproofing thermocouple 11 and the back-fusing thermocouple 14 in relation to the magnetic insert 13th
  • Fig. 3 is a verpolte series connection of the two thermocouples 11, 14 shown with the magnetic insert 13.
  • thermocouples 11, 14 In both FIGS. 2 and 3 It can be seen that the poles of the two thermocouples 11, 14 are interchanged.
  • the currents generated by the two thermocouples 11, 14 act against each other and thus lead to a reduction of the total current and thus the holding voltage applied to the magnetic insert 13.
  • the reverse polarity series connection Fig. 3
  • the voltages generated by the thermocouples 11, 14 against each other so that the total voltage at the magnetic insert 13 is reduced.

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Abstract

Eine Gasheizvorrichtung weist ein Flammsicherungs-Thermoelement (11) auf, zum Überwachen einer Flamme an einer Brennereinrichtung (5). Bei Vorhandensein der Flamme erzeugt das Flammsicherungs-Thermoelement (11) eine Spannung, mit der eine Magnetventileinrichtung (13) in Offenstellung gehalten und Brenngas über eine Brenngaszuführung (8) zugeführt werden kann. Zusätzlich ist ein Rückbrennsicherungs-Thermoelement (14) vorgesehen, das zu dem Flammsicherungs-Thermoelement (11) verpolt geschaltet wird. Wenn das Rückbrennsicherungs-Thermoelement in dem Verbrennungslufteinlass (3) eine durch ein unerwünschtes Rückbrennen entstandene Flamme feststellt, erzeugt das Rückbrennsicherungs-Thermoelement (14) eine Spannung, die die Spannung des Flammsicherungs-Thermoelements (11) vermindert, sodass die Magnetventileinrichtung (13) nicht mehr offen gehalten werden kann und deshalb die Brenngaszuführung (8) verschließt. Dadurch wird die Zufuhr von Brenngas unterbunden.

Description

    Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit einer Rückbrennsicherung.
  • Heizvorrichtungen, insbesondere Gasheizvorrichtungen für mobile Einrichtungen wie Wohnmobile, Caravans, Boote und Fahrerkabinen sind bekannt. Eine derartige Heizvorrichtung weist eine Brennkammer mit einem Verbrennungslufteinlass und einem Rauchgasauslass auf. Im unteren Bereich der Brennkammer ist eine Brennereinrichtung, insbesondere für gasförmige Medien vorgesehen. Das Brenngas strömt mit einem gewissen Eigendruck in die Brennereinrichtung ein und wird dort mit der zuströmenden Verbrennungsluft verbrannt. Durch die aufsteigenden und zum Rauchgasauslass, zum Beispiel einem Kamin, strömenden Rauchgase entsteht ein Unterdruck, der weitere Verbrennungsluft aus der Umgebung ansaugt. Die Verbrennungsluftzufuhr kann durch ein Gebläse unterstützt werden.
  • Die Brennereinrichtung weist dabei üblicherweise einen Hauptbrenner und einen Zündbrenner auf, wobei beide Brenner jeweils eine eigene Brenngaszuführung besitzen. Der Zündbrenner wird dabei einmalig beim Starten der Anlage entzündet und brennt dann meist mit kleiner Flamme dauerhaft. Der Hauptbrenner kann bei entsprechendem Wärmebedarf durch Öffnen und Schließen der Brenngaszufuhr beliebig an- und abgeschaltet werden, ohne dass es eines eigenständigen Zündens bedarf. Vielmehr entzündet sich das am Hauptbrenner ausströmende Brenngas unmittelbar an der Zündflamme des Zündbrenners. Darüber hinaus sind auch Geräte bekannt, die keinen Zündbrenner aufweisen, wie z.B. modulierende Brenner oder Brenner, bei denen lediglich der Hauptbrenner ein- und ausgeschaltet werden kann.
  • Um zu vermeiden, dass bei einem unerwünschten Erlöschen der Flamme unverbranntes Brenngas unerkannt entweichen kann, ist im Bereich des Zündbrenners ein Thermoelement vorgesehen. Das Thermoelement wird durch die Zündflamme des Zündbrenners erwärmt und erzeugt dadurch einen Strom. Dieser Strom reicht aus, um ein federbelastetes Magnetventil gegen die Wirkung der Feder in Offenstellung zu halten, wobei das Magnetventil in der Brenngaszuführung des Zündbrenners und des Hauptbrenners angeordnet ist. Bei Erlöschen der Zündflamme kann das Thermoelement keinen Strom mehr erzeugen, sodass das Magnetventil selbsttätig in Schließstellung fährt und die Brenngaszuführung zu Haupt- und Zündbrenner unterbricht. Dadurch kann kein Brenngas austreten, wenn die Zündflamme nicht brennt.
  • Zum Starten der Anlage muss der Bediener das Magnetventil für einige Sekunden manuell in Offenstellung halten, bis sich am Zündbrenner eine z.B. durch einen Zündfunken entzündete Flamme gebildet hat, die über das Thermoelement den notwendigen Haltestrom für das Magnetventil erzeugt.
  • Bei Geräten, die keinen Zündbrenner aufweisen, ist das Thermoelement im Bereich des Hauptbrenners angeordnet.
  • Gerade bei sogenannten atmosphärischen Gasbrennern, bei denen die Verbrennungsluft aus der Umgebung ausschließlich durch den von den abströmenden Rauchgasen erzeugten Unterdruck in das Innere der Brennkammer gesaugt wird, besteht das Problem, dass es bei ungünstigen Druckverhältnissen, wenn zum Beispiel der Wind außen auf den Rauchgaskamin drückt, zu Druckänderungen und schließlich zu einer Rückströmung im Inneren der Brennkammer kommen kann. Bei einer Rückströmung strömt Gas, z.B. Luft und Rauchgas entgegen der im betriebsgemäßen Zustand vorgesehenen Strömungsrichtung. Dies kann in kritischen Fällen dazu führen, dass es zu einem sogenannten "Rückbrennen" kommt, bei dem die von der Brennereinrichtung erzeugte Flamme zurück in den Verbrennungslufteinlass schlägt.
  • Beim Rückbrennen ist insbesondere zu beobachten, dass die Zündflamme des Zündbrenners durchaus stabil weiterbrennen kann, während die Hauptflamme am Hauptbrenner nach unten, in Richtung des meist unten oder seitlich angeordneten Verbrennungslufteinlasses schlägt. Das Gas-Luftgemisch kann durch die aufgrund der Rückströmung stark erhitzten Sekundärluftflügel hindurchtreten und sich in den Verbrennungsluftkanal ausbreiten.
  • Im Falle eines Rückbrennens kann sich eine Flamme entweder unterhalb des Brenners, also unterhalb des eigentlich für die Vormischung vorgesehenen Raumes, oder, je nach Stärke der Rückströmung, auch erst im Ansaugbereich der Frischluftzufuhr ausbilden. In extremen Fällen tritt eine Flamme aus dem Verbrennungsluftansaugbereich aus und kann dementsprechend zu Brandschäden am Fahrzeug und/oder der Umgebung führen.
  • Es ist daher wichtig, ein derartiges Rückbrennen zu verhindern bzw. rechtzeitig zu bemerken. Dann, wenn ein Rückbrennen festgestellt wird, sollte der Brennvorgang abgebrochen werden, damit die Flammen (Hauptflamme und Zündflamme) erlöschen, oder zumindest der Hauptbrenner abgeschaltet werden.
  • Aus der DE 100 24 511 C1 ist es bekannt, im Verbrennungslufteinlass eine verschwenkbare Klappe mit einem Schmelzelement in Offenstellung zu halten. Sobald sich ein Rückbrennzustand einstellt und eine Flamme in den Verbrennungslufteinlass bzw. in die Verbrennungsluftzuführung schlägt, wird das Schmelzelement erwärmt und geschmolzen. Dadurch kann es die Klappe nicht mehr in Offenstellung halten, sodass sich die Klappe schließt und damit die Zuführung von Verbrennungsluft - bzw. die Abführung von Rauchgas im Fall eines Rückbrennens - über den Verbrennungslufteinlass unterbindet. Dementsprechend werden die Flammen in der Brennkammer erstickt. In diesem Fall kann das Thermoelement am Zündbrenner keine Flamme mehr feststellen und keinen Haltestrom mehr erzeugen, sodass das Magnetventil die Brenngaszuführung unterbricht. Durch das Schmelzen des Schmelzelements und das Schließen der Klappe im Verbrennungslufteinlass ist die Heizvorrichtung jedoch derart außer Betrieb gesetzt, dass sie nur von einem Fachmann wieder in Gang gebracht werden kann. Zumindest das Schmelzelement muss dabei erneuert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung mit einer verbesserten Rückbrennsicherung anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung weist eine Brennkammer mit einem Verbrennungslufteinlass und einem Rauchgasauslass, eine in der Brennkammer angeordnete Brennereinrichtung und eine-Brenngaszuführung zum Zuführen von Brenngas zu der Brennereinrichtung auf. Zur Überwachung einer Flamme an der Brennereinrichtung ist ein Flammsicherungs-Thermoelement vorgesehen, das im Bereich der Brennereinrichtung angeordnet ist, wobei in einem Zustand, in dem das Flammsicherungs-Thermoelement durch die Flamme erwärmt wird, ein elektrischer Flammsicherungs-Strom bzw. eine Flammsicherungs-Spannung durch das Flammsicherungs-Thermoelement erzeugbar ist. In der Brenngaszuführung ist eine Magnetventileinrichtung angeordnet, die einen durch den Flammsicherungs-Strom erregbaren Magneten aufweist, wobei bei Anlegen des Flammsicherungs-Stroms die Magnetventileinrichtung in einer Offenstellung gehalten wird, sodass die Brenngaszuführung geöffnet ist und Brenngas zu der Brennereinrichtung gelangen kann.
  • Die Heizvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verbrennungslufteinlass ein Rückbrennsicherungs-Thermoelement zum Überwachen einer Rückbrennflamme in dem Verbrennungslufteinlass angeordnet ist, wobei in einem Zustand, in dem das Rückbrennsicherungs-Thermoelement durch die Rückbrennflamme in dem Verbrennungslufteinlass erwärmt wird, ein elektrischer Rückbrenn-Strom bzw. eine Rückbrenn-Spannung durch das Rückbrennsicherungs-Thermoelement erzeugbar ist. Die Flammsicherungs-Spannung und die Rückbrenn-Spannung werden durch eine Verpolung derart zusammengeführt, dass eine sich aus der Verpolung von Flammsicherungs-Spannung und Rückbrenn-Spannung ergebende Haltespannung geringer ist als eine Spannung, die zum Halten des Magnetventils in Offenstellung erforderlich ist, sodass das Magnetventil selbsttätig eine Schließstellung einnimmt und die Brenngaszuführung unterbricht.
  • Somit ist bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung zusätzlich zu der vorhandenen Flammsicherung durch das an der Brennereinrichtung angeordnete Flammsicherungs-Thermoelement eine Rückbrennsicherung in Form eines zweiten Thermoelements (Rückbrennsicherungs-Thermoelement) bereitgestellt, welches in die Verbrennungsluftzuführung der Heizung eingebracht ist. Das Rückbrennsicherungs-Thermoelement ist verpolt zum Flammsicherungs-Thermoelement geschaltet, sodass ein von dem Rückbrennsicherungs-Thermoelement erzeugter Strom dem Flammsicherungs-Strom entgegenwirkt und ihn insgesamt vermindert. Dementsprechend wird auch die sich ergebende, am Magnetventil anliegende Spannung verringert.
  • Die Magnetventileinrichtung weist ein federbelastetes Magnetventil auf, das durch eine Erregung seines Magneten gegen die Wirkung der Feder in Offenstellung gehalten wird, während es bei fehlender bzw. nicht ausreichender Erregung durch die Feder in Schließstellung gehalten wird.
  • Kommt es im Betrieb zu einem unerwünschten Rückbrennen der Flamme, wobei gleichzeitig ein Teil der Flamme, zum Beispiel die Pilot- bzw. Zündflamme, stabil bleibt und das Flammsicherungs-Thermoelement beheizt, so heizt die rückschlagende Flamme im Verbrennungslufttrakt das Rückbrennsicherungs-Thermoelement auf. Durch die verpolte Schaltung wird - jedenfalls bei einer Reihenschaltung - die dem Rückbrenn-Strom entsprechende Thermospannung von der Thermospannung des Flammsicherungs-Thermoelements abgezogen, was dazu führt, dass die Magnetventileinrichtung nicht mehr in Offenstellung gehalten werden kann, sondern automatisch durch die Wirkung der eingebauten Feder schließt. Dadurch wird die Brenngaszufuhr unterbrochen und die Heizvorrichtung in einen sicheren Zustand überführt.
  • Das Flammsicherungs-Thermoelement und das Rückbrennsicherungs-Thermoelement können verpolt parallel oder verpolt in Reihe geschaltet sein.
  • Wenn die Thermoelemente verpolt in Reihe geschaltet sind, kann die Haltespannung, die sich durch die Verpolung als Summe von Flammsicherungs-Spannung und Rückbrenn-Spannung ergibt, geringer als die Spannung sein, die zum Halten der Magnetventileinrichtung in Offenstellung erforderlich ist, insbesondere geringer als die Flammsicherungs-Spannung sein.
  • Wenn die Thermoelemente verpolt parallel geschaltet sind, kann ein der Magnetventileinrichtung zugeführter elektrischer Haltestrom, der sich durch die Verpolung des Flammsicherungs-Thermoelements und des Rückbrennsicherungs-Thermoelements ergibt, an der Magnetventileinrichtung eine Haltespannung bewirken, die geringer als die Spannung ist, die zum Halten der Magnetventileinrichtung in Offenstellung erforderlich ist, die also insbesondere geringer als die Flammsicherungs-Spannung ist.
  • Durch die elektrische Verschaltung der Thermoelemente wird erreicht, dass eine von dem Rückbrennsicherungs-Thermoelement erzeugte Spannung bzw. ein erzeugter Strom der Flammsicherungs-Spannung bzw. dem Flammsicherungs-Strom von dem Flammsicherungs-Thermoelement entgegenwirkt und diese reduziert, sodass in Summe nur noch eine zu geringe Spannung bzw. ein zu geringer Strom an der Magnetventileinrichtung anliegt und diese deswegen nicht in Offenstellung gehalten werden kann.
  • Der Verbrennungslufteinlass kann einen Luftzuführungskanal zum Zuführen von Verbrennungsluft aus der Umgebung zu der Brennereinrichtung aufweisen, wobei das Rückbrennsicherungs-Thermoelement in dem Luftzuführungskanal angeordnet sein kann. Dabei steht es frei, das Rückbrennsicherungs-Thermoelement relativ dicht in der Nähe der Brennereinrichtung anzuordnen, um schon bei einem geringen Rückbrennen der Flamme dieses zu detektieren, oder das Rückbrennsicherungs-Thermoelement weiter entfernt, zum Beispiel in dem weiter entfernten Verbrennungsluftansaugbereich anzuordnen.
  • Die Brennereinrichtung kann einen Hauptbrenner und einen Zündbrenner aufweisen. Diese Anordnung hat sich in der Praxis vielfältig bewährt und ermöglicht - bei dauerhaft vorhandener Zündflamme am Zündbrenner - ein bequemes Ein- und Ausschalten des Hauptbrenners.
  • Das Flammsicherungs-Thermoelement kann im Bereich des Zündbrenners angeordnet sein und zum Überwachen einer Flamme des Zündbrenners dienen. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Heizvorrichtung ist es Voraussetzung, dass wenigstens die Flamme am Zündbrenner vorhanden ist und somit austretendes Gas jederzeit sofort bestimmungsgemäß verbrannt werden kann. Das Flammsicherungs-Thermoelement überwacht das Vorhandensein dieser Flamme am Zündbrenner.
  • Die Magnetventileinrichtung kann mit dem Flammsicherungs-Thermoelement und dem Rückbrennsicherungs-Thermoelement elektrisch verbunden sein. Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, die von den beiden Thermoelementen gewonnene Information direkt in eine Wirkung an der Magnetventileinrichtung zu überführen.
  • Die Magnetventileinrichtung kann einen sogenannten Magnet-Einsatz aufweisen. Ein solcher ist zum Beispiel aus der DE 20 2005 021 724 U1 bekannt. Dabei ist ein im Bereich der Brenngaszuführung vorgesehenes Ventil mit einem mit einem Magneten zusammenwirkenden Anker gekoppelt, der das Ventil gegen die Wirkung einer Feder offen hält, sofern der Magnet durch eine geeignete Spannung (hier: Flammsicherungs-Spannung bzw. Haltespannung) erregt wird. Wenn die Spannung unter einen durch die Steifigkeit der Feder vorgegebenen Wert fällt, ist die Federkraft größer als die Magnetkraft, sodass die Feder den Anker gegen die Wirkung der Magnetkraft bewegt und das Ventil schließt. Eine solche Magnetventileinrichtung kann als eine Einheit in die Brenngaszuführung eingebaut werden.
  • Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;
    Fig. 2
    ein Beispiel für eine verpolte Parallelschaltung der beiden Thermo-elemente; und
    Fig. 3
    ein Beispiel für eine verpolte Reihenschaltung der beiden Thermo-elemente.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Schnittdarstellung eine Gasheizvorrichtung z.B. für einen Caravan oder ein Wohnmobil, mit einem Wärmetauscher 1, in dessen Innerem eine Brennkammer ausgebildet ist. Die Brennkammer 2 bzw. der Wärmetauscher 1 weisen einen Verbrennungslufteinlass 3 und einen Rauchgasauslass 4 auf.
  • Im Inneren der Brennkammer 2 ist eine Brennereinrichtung 5 mit einem Hauptbrenner 6 und einem Zündbrenner 7 angeordnet.
  • Dem Hauptbrenner 6 und dem Zündbrenner 7 kann Brenngas über eine Brenngaszuführung 8 zugeführt werden.
  • Der Verbrennungslufteinlass 3 weist einen Luftzuführungskanal 9 auf, der den Wärmetauscher 1 bzw. die Brennkammer 2 mit der Umgebung koppelt. Im gezeigten Beispiel durchdringt der Luftzuführungskanal 9 eine Bodenwand 10 eines Caravans oder Motorcaravans, sodass die Verbrennungsluft über den Bodenbereich des Caravans zu dem Wärmetauscher 1 und der Brennkammer 2 zugeführt werden kann. Die Verbrennungsluft wird dann mit Hilfe der Brennereinrichtung 5 und des über die Brenngaszuführung 8 zugeführten Brenngases verbrannt. Die heißen Rauchgase steigen in der Brennkammer 2 auf und werden entweder direkt oder durch mehrere Umleitungen zu dem Rauchgasauslass 4 geführt, der in einen nicht dargestellten Kamin mündet.
  • Im Bereich des Zündbrenners 7 ist ein Flammsicherungs-Thermoelement 11 angeordnet. Das Flammsicherungs-Thermoelement 11 sollte so platziert sein, dass eine Flamme über dem Zündbrenner 7 das Flammsicherungs-Thermoelement 11 derart aufheizt, dass von diesem eine Flammsicherungs-Spannung bzw. ein entsprechender elektrischer Strom erzeugt werden kann.
  • Die Spannung wird über eine elektrische Leitung 12 zu einem als Magnetventileinrichtung dienenden Magnet-Einsatz 13 geführt. Ein derartiger Magnet-Einsatz 13 ist zum Beispiel aus der DE 20 2005 021 724 U1 bekannt.
  • Der Magnet-Einsatz 13 ist in der Brenngaszuführung 8 derart angeordnet, dass er in einem stromlosen Zustand die Brenngaszuführung 8 unterbricht und das Zuströmen von Brenngas zu der Brennereinrichtung 5 verhindert. Bei Anliegen der von dem Flammsicherungs-Thermoelement 11 erzeugten Flammsicherungs-Spannung ist der Magnet des Magnet-Einsatzes 13 in der Lage, den Anker des Magnet-Einsatzes 13 zu halten und somit die Brenngaszuführung 8 offen zu halten. Das Öffnen selbst erfolgt durch äußere Krafteinwirkung, z.B. durch ein Niederdrücken eines Betätigungselements durch den Bediener. Der Magnet-Einsatz 13 dient lediglich dazu, die somit erreichte Offenstellung zu halten.
  • Im Betrieb der Heizvorrichtung bedeutet dies, dass in einem Zustand, in dem an dem Zündbrenner 7 eine Flamme ansteht, das Flammsicherungs-Thermoelement 11 erhitzt wird und die erforderliche Haltespannung für den Magnet-Einsatz 13 erzeugt. Dadurch wird der Magnet-Einsatz 13 in Offenstellung gehalten, sodass der Brennvorgang aufrecht erhalten wird.
  • Sobald die Flamme am Zündbrenner 7 erlischt, fällt die Spannung von dem Flammsicherungs-Thermoelement 11 ab und kann den Magnet-Einsatz 13 nicht mehr in Offenstellung halten. Dementsprechend wird die Brenngaszuführung 8 durch den Magnet-Einsatz 13 verschlossen und die Brenngaszuführung unterbrochen.
  • Im Bereich des Verbrennungslufteinlasses 3 ist ein weiteres Thermoelement als Rückbrennsicherungs-Thermoelement 14 angeordnet, welches ebenfalls mit dem Magnet-Einsatz 13 über eine elektrische Leitung 15 verschaltet ist.
  • Die beiden Thermoelemente, nämlich das Flammsicherungs-Thermoelement 11 und das Rückbrennsicherungs-Thermoelement 14 sind zueinander verpolt geschaltet. Dies wird in Fig. 1 unter anderem auch durch die beiden unterschiedlich stark gezeichneten Leiter der elektrischen Leitungen 12 und 15 symbolisiert.
  • Prinzipiell arbeitet das Rückbrennsicherungs-Thermoelement 14 genauso wie das Flammsicherungs-Thermoelement 11. Dementsprechend wird in einem (unerwünschten) Fall, in dem durch eine Rückströmung in der Brennkammer 2 ein Rückbrennen der Flamme, insbesondere der Flamme vom Hauptbrenner 6 in den Verbrennungslufteinlass 3 hinein bewirkt wird, diese Rückbrennflamme von dem Rückbrennsicherungs-Thermoelement 14 detektiert, welches daraufhin eine Spannung über die elektrische Leitung 15 an dem Magnet-Einsatz 13 anlegt. Durch die verpolte Schaltung wird die - bei stabiler Zündflamme am Zündbrenner 7 - über das Flammsicherungs-Thermoelement 11 anliegende Spannung vermindert bzw. vollständig aufgehoben, sodass die am Magnet-Einsatz 13 anliegende resultierende Spannung jedenfalls nicht mehr ausreicht, um den Magnet-Einsatz 13 in Offenstellung zu halten. Der Magnet-Einsatz 13 schließt dadurch die Brenngaszuführung 8 und fährt die Heizeinrichtung in einen sicheren Zustand. Danach kann das System erneut gestartet werden, sofern sich wieder ein ordnungsgemäßer Flammenverlauf einstellt.
  • Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine verpolte Parallelschaltung des Flammsicherungs-Thermoelements 11 und des Rückbrennsicherungs-Thermoelements 14 im Verhältnis zum Magnet-Einsatz 13.
  • In Fig. 3 ist eine verpolte Reihenschaltung der beiden Thermoelemente 11, 14 mit dem Magnet-Einsatz 13 dargestellt.
  • In beiden Fig. 2 und 3 ist erkennbar, dass die Pole der beiden Thermoelemente 11, 14 zueinander vertauscht sind. Im Fall der verpolten Parallelschaltung (Fig. 2) wirken die von den beiden Thermoelementen 11, 14 erzeugten Ströme gegeneinander und führen somit zu einer Verringerung des Gesamtstroms und damit der Haltespannung, die an dem Magnet-Einsatz 13 anliegt. Bei der verpolten Reihenschaltung (Fig. 3) wirken die von den Thermoelementen 11, 14 erzeugten Spannungen gegeneinander, so dass die Gesamtspannung am Magnet-Einsatz 13 vermindert wird.

Claims (8)

  1. Heizvorrichtung, mit
    - einer Brennkammer (2), mit einem Verbrennungslufteinlass (3) und einem Rauchgasauslass (4);
    - einer in der Brennkammer (2) angeordneten Brennereinrichtung (5);
    - einer Brenngaszuführung (8) zum Zuführen von Brenngas zu der Brennereinrichtung (5);
    - einem Flammsicherungs-Thermoelement (11), das im Bereich der Brennereinrichtung (5) angeordnet ist und zum Überwachen einer Flamme an der Brennereinrichtung (5) dient, wobei in einem Zustand, in dem das Flammsicherungs-Thermoelement (11) durch die Flamme erwärmt wird, eine elektrische Flammsicherungs-Spannung durch das Flammsicherungs-Thermoelement (11) erzeugbar ist; und mit
    - einer in der Brenngaszuführung (8) angeordnete Magnetventileinrichtung (13), die einen durch die Flammsicherungs-Spannung erregbaren Magneten aufweist, wobei bei Anliegen der Flammsicherungs-Spannung die Magnetventileinrichtung (13) in einer Offenstellung gehalten wird, so dass die Brenngaszuführung (8) geöffnet ist und Brenngas zu der Brennereinrichtung (5) gelangt;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - in dem Verbrennungslufteinlass (3) ein Rückbrennsicherungs-Thermoelement (14) zum Überwachen einer Rückbrennflamme in dem Verbrennungslufteinlass (3) angeordnet ist, wobei in einem Zustand, in dem das Rückbrennsicherungs-Thermoelement (14) durch die Rückbrennflamme in dem Verbrennungslufteinlass (3) erwärmt wird, eine elektrische Rückbrenn-Spannung durch das Rückbrennsicherungs-Thermoelement (14) erzeugbar ist; und dass
    - die Flammsicherungs-Spannung und die Rückbrenn-Spannung durch eine Verpolung zusammengeführt werden, derart, dass eine sich aus der Verpolung von Flammsicherungs-Spannung und Rückbrenn-Spannung ergebende Haltespannung geringer ist als eine Spannung, die zum Halten der Magnetventileinrichtung (13) in Offenstellung erforderlich ist, so dass die Magnetventileinrichtung (13) selbsttätig eine Schließstellung einnimmt und die Brenngaszuführung (8) unterbricht.
  2. Heinzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Flammsicherungs-Thermoelement (11) und das Rückbrennsicherungs-Thermoelement (14) verpolt in Reihe geschaltet sind, und dass
    - die Haltespannung, die sich durch die Verpolung als Summe von Flammsicherungs-Spannung und Rückbrenn-Spannung ergibt, geringer als die Spannung ist, die zum Halten der Magnetventileinrichtung (13) in Offenstellung erforderlich ist, insbesondere geringer als die Flammsicherungs-Spannung ist.
  3. Heinzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Flammsicherungs-Thermoelement (11) und das Rückbrennsicherungs-Thermoelement (14) verpolt parallel geschaltet sind, und dass
    - ein elektrischer Haltestrom, der sich durch die Verpolung des Flammsicherungs-Thermoelements (11) und des Rückbrennsicherungs-Thermoelements (14) ergibt, an der Magnetventileinrichtung (13) eine Haltespannung bewirkt, die geringer als die Spannung ist, die zum Halten der Magnetventileinrichtung (13) in Offenstellung erforderlich ist, insbesondere geringer als die Flammsicherungs-Spannung ist.
  4. Heinzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Verbrennungslufteinlass (3) einen Luftzuführungskanal (9) zum Zuführen von Verbrennungsluft aus der Umgebung zu der Brennereinrichtung (5) aufweist; und dass
    - das Rückbrennsicherungs-Thermoelement (14) in dem Luftführungskanal (9) angeordnet ist.
  5. Heinzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennereinrichtung (5) einen Hauptbrenner (6) und einen Zündbrenner (7) aufweist.
  6. Heinzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammsicherungs-Thermoelement (11) im Bereich des Zündbrenners (7) angeordnet ist und zum Überwachen einer Flamme des Zündbrenners (7) dient.
  7. Heinzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventileinrichtung (13) mit dem Flammsicherungs-Thermoelement (11) und mit dem Rückbrennsicherungs-Thermoelement (14) elektrisch verbunden ist.
  8. Heinzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventileinrichtung einen Magnet-Einsatz (13) aufweist.
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