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Vorrichtung zur Dämpfung von Druckstössen in der Brennstoff-Zuleitung von vorzugsweise gasbeheizten Geräten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Druckstössen in der Brennstoff-Zuleitung von vorzugsweise gasbeheizten Geräten, insbesondere an solchen mit einer Brenneranlage für pulsierende Verbrennung.
Bei derartigen Geräten können-beispielsweise bei unregelmässiger Verbrennung - Druckstösse entstehen, die sich zunächst in der Brennstoff-Zuleitung auswirken und allenfalls auch bis zum Hauptstrang zurückwandern ; vor allem bei Brenneranlagen mit pulsierender Verbrennung können während desStartvor- gangesdurch unregelmässigen Verbrennungsablauf diese Erscheinungen ausgelöst werden.
Wenn nun innerhalb eines Objektes oder einer Wohnung an die gleiche Zuleitung mehrere gasbeheizte Geräte angeschlossen sind, dann kann durch von einem derselben aus in die Brennstoff-Zuleitung gelangende Druckschwankungen oder -stösse an andern Geräten die Zündflamme zum Erlöschen gebracht werden, weil diese durch einen Überdruck-Impuls oder durch den darauffolgenden Sog ausgeblasen wird ; es kann dann also aus dem Zündbrenner Brennstoff bzw. Gas ausströmen und unter Umständen sogar auch aus dem Hauptbrenner, wenn beispielsweise ein diesem vorgeschaltetes Absperrventil etwa durch Verschmutzung nicht voll geschlossen ist.
Nach der Erfindung werden nun bei gasbeheizten Geräten in der Brennstoff-Zuleitung etwa entstehende Druckschwankungen oder -stösse mittels einer Zusatzvorrichtung ausgeglichen oder zumindest weitgehend gedämpft, welche derart ausgebildet ist, dass in die Brennstoff-Zuleitung vor dem Gerätebrenner eine Zwischenkammer eingeschaltet ist und an derselben ein Überdruckventil sowie ein Unterdruckventil angeordnet sind, die bei Ansprechen eine Verbindung zur Atmosphäre freigeben.
Diese Dämpfungsvorrichtung bildet nun einen Bestandteil des gasbeheizten Gerätes, in dem Druckschwankungen entstehen können, und ist eine insbesondere für Haushaltsgeräte wichtige Sicherheitsvorrichtung ; in dieser Vorrichtung werden Druckstösse auf übliche Wechselschwingungen mit geringer Amplitude reduziert, wobei vor allem der erste, stärkste Impuls abgefangen wird und es durch Anordnung sowohl eines Überdruck- als auch eines Unterdruck-Ventils gleichgültig ist, ob der Impuls positiv oder negativ ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Dämpfungsvorrichtung sind beide Ventile der Zwischenkammer gleichachsig angeordnet und zu einem Doppelventil vereinigt, wobei zweckmässig die von der Zwischenkammer zum Gerätebrenner führende Verbindungsleitung und das Doppelventil gleichachsig angeordnet sind.
Bei der Dämpfungsvorrichtung können nun in der Zwischenkammer das hereinragende, eingezogene Ende der Verbindungsleitung und eine venturiartige Fangdüse einander gegenüberstehen, in welch letztere an ihrem äusseren Ende das Doppelventil eingesetzt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Dämpfungsvorrichtung besteht das an der Zwischenkammer angebrachte Doppelventil aus zwei zueinander konzentrischen Platten, von denen die innere auf die äussere Platte dichtend aufdrückbar ist, welche in dem von der inneren Platte überdeckten Bereich Durchtrittsöffnungen hat und auf den Rand der Fangdüse dicht aufdrückbar ist ; vorzugsweise sind dabei beide Platten des Doppelventils auf einem in der Fangdüse zentrisch eingesetzten Führungsstift relativ zueinander bewegbar und an diesem Stift Widerlager für Schliessfedern beider Ventilplatten angebracht.
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Die ertindungsgemässe Dämpfungsvorrichtung kann in sehr gedrungener Form gebaut und an gasbeheizten Geräten unauffällig angebracht werden.
In der Zeichnung ist in den Fig. 1 und la ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Dämpfungvorrichtung im Mittelschnitt dargestellt, u. zw. entsprechend der bevorzugten Anwendung an eine Brenneranlage mit pulsierender Verbrennung angebaut ; weiters zeigen die schematischen Fig. 2-4 die Funktion dieser Dämpfungsvorrichtung in verschiedenen Betriebsstellungen.
Gemäss Fig. l besteht eine an sich bekannte Brenneranlage für pulsierende Verbrennung aus einer Brennkammer 10, an welche sich einerseits ein Schwingrohr 11 und ein Abgasschalldämpfer 12 anschliessen, aus welchem die Abgase über die angedeutete Abgasableitung 13 abgeleitet werden. An der andern Seite der Brennkammer 10 ist ein Ansaugstutzen. 14 angeschlossen, welchem über einen Ansaugschalldämpfer 15 mit einer Lufteintrittöffnung 16 Verbrennungsluft und über einen BrennstoffZufuhrstutzen 17 Brennstoff zugeführt wird, welcher sich innerhalb desAnsaugstutzens 14 mit der Verbrennungsluft vermischt und als Brennstoff-Luft-Gemisch in an sich bekannter Weise in der Brennkammer 10 zum Verbrennen gebracht wird.
Die dargestellte Brenneranlage für pulsierende Verbrennung dient nach dem Ausführungsbeispiel als Wärmequelle für einen Durchlauf- oder Umlauf-Wassererhitzer, wozu um die Brennkammer 10 und das Schwingrohr 11 herum einige wendelartige Windungen 18 einer wasserführenden Leitung 19 - 191 herumgelegt sind.
Gemäss der Erfindung ist die mit dem Brennstoff-Zufuhrstutzen 17 in Verbindung stehende Brennstoff-Zuleitung 20 vor dem Gerätebrenner, der gemäss Ausführungsbeispiel durch die Brennkammer 10 gebildet ist, an eine mit der Brennstoff-Zuleitung 20 verbundene Zwischenkammer 21 angeschlossen, welche mit einem Überdruckventil 22 und einem Unterdruckventil 23 versehen ist, welche beim Öffnen eine Verbindung zur Atmosphäre freigeben.
Wie aus Fig. la ersichtlich, sind das Überdruckventil 22 und das Unterdruckventil 23 gleichachsig angeordnet und zu einem Doppelventil 24 vereinigt. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind auch die zwischen der Zwischenkammer 21 und dem Brennstoff-Eintrittstutzen 17 bzw. der Brennkammer 10 vorgesehene Verbindungsleitung 25 und das Doppelventil 24 gleichachsig angeordnet. Dabei ist die Verbindungsleitung 25 mit einem in die Zwischenkammer 21 hineinragenden, eingezogen ausgebildeten Ende 251 versehen, welchem mit Zwischenraum und gegen- überliegend eine diffusorartig ausgebildete Fangdüse 26 zugeordnet ist, deren äusseres Ende 26' ausserhalb der Zwischenkammer 21 befindlich und mit dem Doppelventil 24 versehen ist.
Das Doppelventil 24 besteht aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Platten, von denen die eine das Überdruckventil 22 und die andere das Unterdruckventil 23 bildet. Die innere Unterdruck-Platte 23 ist dabei auf die Innenseite der äusseren Überdruck-Platte 22 abdichtend aufdrückbar, während die äussere Überdruck-Platte 22 innerhalb des von der inneren Unterdruck-Platte 23 gebildeten Auflagekreises mit Durchgangsöffnungen 27 versehen und auf den Aussenrand des äusseren Endes 261 der Fangdüse 26 abdichtend aufdrückbar ist. Sowohl die Überdruck-Platte 22 als auch die UnterdruckPlatte 23 sind relativ zueinander bewegbar auf einem gemeinsamen Führungsstift 28 angeordnet, welcher zugleich mit Widerlagern 29 bzw. 30 für Druckfedern 31 bzw. 32 versehen ist.
Die Druckfeder 31 wirkt auf die Überdruck-Platte 22 im Sinne von deren Schliessrichtung ein, so dass die Überdruck-Platte 22 in Ruhestellung auf den Aussenrand des äusseren Endes 261 der Fangdüse 26 aufgedrückt ist. Die Schliessfeder 32 wirkt in ähnlicher Weise auf die Unterdruck-Platte 23 ein, welche unter der Wirkung der Feder auf die Innenseite der Überdruck-Platte 22 aufgedrückt ist, wenn sich das Doppelventil 24 in Ruhestellung befindet. Der Führungsstift 28 kann, wie dargestellt, im Inneren und in der Lä. 1gsmittelachse der Fangdüse 26 lagegesichert angebracht sein, könnte aber auch von der Aussenseite der Fangdüse 26 her gehaltert sein.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung ist folgende. Wenn von der im Ausführungsbeispiel vorausgesetzten Brenneranlage für pulsierende Verbrennung ausgegangen wird, können bei deren Start verhältnismässig starke Saugströmungen auftreten, welche normalerweise einen Unterdruck in der Brennstoff-Zuleitung 20 hervorrufen könnten.
Eine solche Saugströmung kann aber durch die gemäss der Erfindung vorgesehene Vorrichtung keine Auswirkungen auf die Gasströmung in der Brennstoff-Zuleitung 20 ausüben, weil bei Auftreten eines übermässigensoges die Unterdruck-Platte 23 des Doppelventils 24 von der Innenseite der ÜberdruckPlatte 22 abgehoben wird, so dass zwischen den beiden Platten ein Spalt entsteht, durch welchen durch die Durchgangsöffnungen 27 eintretende Luft hindurchtreten kann, welche über die Fangdüse 26 in die Verbindungsleitung 25 gelangt und auf diese Weise die eingetretene Saugwirkung ausgleicht, so dass die Brennstoff-Zuleitung 20 von der letzteren unbeeinflusst bleibt.
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In Fig. 2 ist die entsprechende Stellung des Doppelventils 24 schematisch dargestellt. Die eingezeichneten Pfeile zeigen den Weg der durch die Durchgangsöffnungen 27 hindurchgehenden Luft an.
Wenn dagegen beispielsweise beim Anlaufen der Brenneranlage für pulsierende Verbrennung infolge einer Fehlzündung eine Verpuffung mit einem sich daraus ergebenden Druckstoss auftritt, kann ebensowenig eine Fortpflanzung der entsprechenden Druckwelle in die Brennstoff-Zuleitung 20 erfolgen, weil in einem
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Abheben gebracht wird, so dass auch in diesem Falle ein Spalt zwischen den beiden Platten des Doppelventils entsteht und der Überdruck in die Atmosphäre abgeleitet wird.
Die entsprechende Stellung des Doppelventils 24 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt, wobei die nach aussen gerichteten Pfeile das Austreten des Überdruckes'andeuten, während bei dem auf den Überdruckimpuls folgenden Unterdruckimpuls wieder Luft angesaugt wird, wie es die nach innen gerichteten Pfeile angeben. Ein solches Wechselspiel zwischen Austreten des Überdruckes und Ansaugen von Luft findet so lange mehrmals hintereinander statt, bis der Druckstoss bis auf übliche Wechselschwingungen abgeklungen ist.
Wenn beispielsweise infolge einer sehr starken Verpuffung eine Druckwelle entsteht, wird der erste Überdruckimpuls durch Öffnen der Überdruck-Platte 22 abgeleitet. Der nachfolgende Unterdruckimpuls wird durch Öffnen der Unterdruck-Platte 23 kompensiert, worauf bei Ankommen des nächsten Überdruckimpulses wieder die Überdruck-Platte 22 öffnet usf., bis die Druckschwankungen auf norma- le Wechselschwingungen abgemindert sind, welche in der Gaszuleitung 20 keine ungünstigen Einflüsse hervorrufen. Während des Normalbetriebes nimmt das Doppelventil die in Fig. 4 dargestellte Geschlossenstellung ein, in welcher weder das Ansaugen von Luft noch das Austreten eines Überdruckes stattfindet.
Die bisher beim Anlaufen oder beim Betrieb von Gerätebrennern möglichen Unregelmässigkeiten können sich durch Anbringen der erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung nicht mehr in die BrennstoffZuleitung oder Versorgungsleitung zu andern Geräten fortsetzen. Dabei kann es sich bei dem Brennstoff sowohl um Gas als auch um einen gasartigen Brennstoff handeln, wie er z. B. durch ein vor dem Gerät vergastes Leichtöl gebildet werden kann.
Ebenso kann die erfindungsgemäss ausgebildete Vorrichtung nicht nur an Brenneranlagen für pulsierende Verbrennung angebracht werden, sondern genausogut an andern vorzugsweise gasbeheizten Geräten Verwendung finden, an welchen Druckschwankungen entstehen können, welche zu den eingangs erwähnten Störungen an andern an die gleiche Brennstoff-Zuleitung angeschlossenen Geräten führen könnten.
Eine Anpassung der Einzelteile der erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung an verschiedene Durchmesser der Brennstoff-Zuleitung oder an unterschiedlich ausgebildete Geräte kann in äquivalenter Weise vorgenommen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Dämpfung von Druckstössen in der Brennstoff-Zuleitung von vorzugsweise gasbeheizten Geräten, insbesondere an solchen mit einer Brenneranlage für pulsierende Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, dass in die Brennstoff-Zuleitung (20) vor dem Gerätebrenner (10) eine Zwischenkammer (21) eingeschaltet ist und an derselben ein Überdruckventil (22) sowie ein Unterdruckventil (23) angeordnet sind, die bei Ansprechen eine Verbindung zur Atmosphäre freigeben.