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Sicherungs- und Zündeinrichtung für einen Brenner Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siche- rungs- und Zündeinrichtung für einen Brenner, mit einer bei Erhitzung durch die Brennerflamme wirksam werdenden Stromquelle, z. B. einem Thermo- element, mit welcher ein Elektromagnet verbunden ist, welcher in der Lage ist, in erregtem Zustande ein unter dauernder Schliesswirkung stehendes, z. B. durch eine Schliessfeder belastetes Abschlussorgan in der Brennstoffzuleitung zum Brenner entgegen der Schliesswirkung offen zu halten, und mit einer elektrischen Zündvorrichtung.
Der Elektromagnet kann hierbei direkt oder über einen Verstärkungs- oder Servomechanismus indirekt mit dem Abschlussorgan zusammenwirken.
Alle bekannten Brennersicherungen dieser Art arbeiten mit einer bestimmten minimalen Trägheit, die es erforderlich macht, den die Schliessmittel der Sicherungseinrichtung unwirksam machenden Zustand, im allgemeinen den brennenden Zustand des Brenners, bei Inbetriebnahme des Brenners für eine bestimmte Zeit künstlich aufrechtzuerhalten bzw. nachzuahmen. Hierzu sind im wesentlichen zwei Möglichkeiten gegeben. Die eine besteht darin, das von der Sicherungseinrichtung überwachte Abschluss- organ zu öffnen, den Brenner zu entzünden und dann das Abschlussorgan in seiner Offenstellung festzuhalten, bis die Sicherungseinrichtung angesprochen hat.
Die andere Möglichkeit bei einem Sicherungssystem, welches eine Einleitung der Brennstoffzufuhr zum Brenner nur gestattet, wenn hinsichtlich des Thermoelementes bereits der Betriebszustand des Brenners nachgeahmt ist, besteht darin, z. B. ein Zündholz für einige Zeit am Thermoelement wirken zu lassen, bis nach einiger Zeit die Sicherung die Einleitung des Brennstoffes gestattet, wobei dann durch das noch brennende Zündholz der nun ge- spiesene Brenner entzündet wird.
Das erstgenannte Vorgehen hat den Nachteil, dass das Abschlussorgan einige Zeit willkürlich offengehalten werden muss, während das zweite Vorgehen den Nachteil mit sich bringt, dass das Zündholz längere Zeit in Brennernähe gehalten werden muss und dass bei Einleitung des Brennstoffes die Gefahr besteht, dass man sich die Finger verbrennt.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, eine Hilfs- oder Fremdstromquelle vorzusehen, welche entweder bei Betriebsaufnahme des Brenners vorübergehend oder durch Betätigung eines im Bereiche des Brenners befindlichen Thermo- schalters dauernd einen Hilfs- oder Fremdstrom liefert, welcher dazu dient, die Schliessmittel der automatischen Brennersicherung zeitweise oder dauernd unwirksam zu machen.
Bei einer bekannten Brennersicherung dieser Art sind eine elektrische Zündvorrichtung für den Brenner und eine elektrische Einrichtung zur Aufhebung der Schliesswirkung des Sicherungssystems in Serie geschaltet und können entweder durch Druck auf einen Schalter willkürlich während beliebiger Zeit oder aber durch Schluss eines im Bereiche der Bren- nerflamme befindlichen Thermoschalters dauernd an die Hilfsstromquelle angeschaltet werden.
Diese Anordnung hat den wesentlichen Nachteil, dass sowohl die Zündvorrichtung als auch die Einrichtung zum Aufheben der Schliesswirkung des Sicherungssystems während der vollen Betriebsdauer die Hilfs- stromquelle belasten, was denn auch dazu geführt hat, dass man die Sicherungsvorrichtung vom Lichtnetz her speist. Das hat wiederum den erheblichen Nachteil, dass das gasbeheizte Gerät auf einen elektrischen Anschluss angewiesen ist.
Eine ähnliche Lösung wurde dadurch gefunden, dass die elektrische Zündvorrichtung und die Einrich-
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tung zum Aufheben der Schliesswirkung von einem Wechselstromnetz über einen Sättigungstransformator gespiesen werden, welcher vom Thermostrom eines im Bereiche des Brenners befindlichen Thermoelement gesteuert wird. Diese mit grossem Aufwand arbeitende Einrichtung gestattet lediglich, durch den Sättigungstransformator die elektrische Zündvorrichtung während der normalen Betriebsperioden praktisch auszuschalten und damit eine gewisse Energieeinsparung zu erzielen. Es lässt sich jedoch nicht die dauernde Abhängigkeit von einer Wechselstrom-Hilfs- quelle und ein erheblicher Aufwand vermeiden.
Es sind weiterhin auch Schaltungen bekannt, bei welchen die Hilfs- oder Fremdstromquelle nur zur Inbetriebnahme des Brenners willkürlich eingeschaltet wird, und wobei ein stets geschlossener Sicherungs- stromkreis, bestehend aus einem Thermoelement und einem Haltemagneten, die Schliesswirkung während des normalen Betriebes des Brenners unwirksam macht. Hierbei sind jedoch stets getrennte Stromkreise für die der Hilfs- oder Fremdstromquelle entnommenen Ströme vorgesehen, was schaltungstechnisch einen erheblichen Aufwand und viel Raum erfordert.
Alle Nachteile der erwähnten bekannten Siche- rungs- und Zündeinrichtungen können nun gemäss der Erfindung dadurch vermieden werden, dass die Einrichtung eine Hilfsstromquelle bzw. zumindest an eine Fremdstromquelle anschliessbare Kontaktstellen aufweist, wobei die Hilfs- bzw.
Fremdstromquelle zwecks Einschaltung oder Ermöglichung der Einschaltung des Brenners bzw. Öffnens des erwähnten Abschlussorgans willkürlich vorübergehend zur Einwirkung direkt auf den den Elektromagneten und die von der Brennerflamme abhängige Stromquelle enthaltenden Sicherungskreis selbst gebracht werden kann, um im Elektromagneten und in der Zündvorrichtung einen Stromfluss zu erzeugen und damit ein Öffnen des Abschlussorgans zu bewirken bzw. zu gestatten und den Brenner zu zünden, worauf die durch die Brennerflamme wirksam gemachte Stromquelle die Erregung des Elektromagneten übernimmt. Da also der ohnehin vorhandene, z.
B: ein Thermo- element oder eine Thermosäule enthaltende flammenabhängige Sicherungsstromkreis selbst auch der übertragung des Fremd- oder Hilfsstromes dient, kann die Schaltung wesentlich vereinfacht werden. Thermoelektrische Sicherungsstromkreise sind stets äusserst niederohmig, und es war daher auch keinesfalls naheliegend, die erfindungsgemässe Massnahme zu treffen.
Es sind allerdings auch bereits einfache Zünd- und Sicherungsvorrichtungen bekannt, welche nur einen thermoelektrischen Sicherungsstromkreis der oben erwähnten Art aufweisen, und bei welchen zur Betriebsaufnahme das Thermoelement mittels einer Zündflamme erhitzt wird, wobei der dadurch entwickelte Thermostrom den Haupthahn zum Hauptbrenner öffnen soll. Damit war jedoch nicht die erfindungsgemässe Massnahme nahegelegt, eine elek- trische Hilfs- oder Fremdstromquelle direkt auf den niederohmigen Sicherungsstromkreis einwirken zu lassen.
Wird bei der letztgenannten bekannten Vorrichtung die Zündflamme nicht vorschriftsgemäss ausgeschaltet, wenn der Brenner in Betrieb ist, so kann bei einem gleichzeitigen Erlöschen des Brenners und der Zündflamme bei der letzteren genügend Gas unverbrannt ausströmen, um eine giftige oder explosive Atmosphäre zu erzeugen. Dieser erhebliche Nachteil ist beim Erfindungsgegenstand ganz vermieden, indem stets eine ungefährliche Hilfs- oder Fremdstromquelle verwendet wird, um den Brenner wieder in Betrieb zu setzen.
Im folgenden sind anhand der Zeichnung Beispiele der erfindungsgemässen Einrichtung erläutert. Fig. 1 zeigt einen Brenner mit seinem thermo- elektrisch gesicherten Regulierorgan und einer Zündvorrichtung.
Fig. 2 zeigt eine Variante zu Fig. 1.
Fig.3 illustriert eine weitere Sicherungs- und Zündeinrichtung in teilweiser schematischer Darstellung.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Gasbrenner, welcher z. B. als Herdbrenner geeignet ist, weist ein Mischrohr 1 und einen Brennerdeckel 2 auf. Die kranzartige Brennerflamme brennt in der angedeuteten Weise unter anderem in den Bereich eines Thermoelementes 3, welches über Leiter 4 und 5 an die Erregerspule 6 eines Hufeisen- oder Topfmagneten 7 angeschlossen ist. Der Magnet 7 ist zusammen mit einem Teller 8 auf dem Regulierbolzen 9 des Brennerventils befestigt. Das Brennerventil weist ein durch eine Membran 10 dicht verschlossenes Gehäuse 11 mit einer Gaseinlassöffnung 12 und einer derselben gegenüberliegenden Regulierdüse 13 auf.
Die Gaseinlassöffnung 12 ist in nicht dargestellter Weise an eine Gasleitung angeschlossen, und die Düse 13 ist in den Eingang des Mischrohres 1 gerichtet. Am obern Ende des Regulierbolzens 9 ist ein Regulierkegel 14 angebracht, welcher bei Axialbewegung des Regulierbolzens die Düse 13 mehr oder weniger öffnet und somit den in das Mischrohr austretenden Gasstrom reguliert. Am untern Teil des Regulierbolzens 9 ist ein Ventilteller 15 axial verschiebbar gelagert, welcher unter der Wirkung einer zwischen ihm und dem Teller 8 angebrachten Druckfeder 16 gegen einen Ventilsitz 17 gepresst werden kann. Der Ventilteller 15 und der Magnet 7 bestehen aus hoch remanenzfreiem Material hoher magnetischer Permeabilität.
Zwischen dem Ventilteller 15 und dem Ventilgehäuse 11 ist eine weitere Feder 18 vorgesehen, die schwächer ist als die Feder 16 und grundsätzlich die Tendenz hat, den Ventilteller 15 vom Ventilsitz 17 abzuheben. Der Regulierbolzen 9 ist mit dem einen Ende eines bei 19' am Ventilgehäuse drehbar gelagerten Hebels 19 gelenkig verbunden, dessen anderes Ende unmittelbar, oder, wie gezeigt, mittelbar gegen die Membran 10 anliegt oder an derselben befestigt ist. Diesem Hebelende gegenüber liegt das innere Ende einer Betätigungsschraube 20 gegen die
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Membran an, die mit dem dem Brenner zugeordneten Betätigungsorgan in nicht näher dargestellter Weise gedreht und dabei in Axialrichtung verschoben werden kann.
Fig. 1 zeigt den Zustand, in welchem das schematisch dargestellte Gerät zum Zünden des Brenners vorschriftsgemäss angelegt wurde und den aus dem Brenner ausströmenden Brennstoff bereits gezündet hat. Dieses Gerät weist einen zylindrischen Teil 21 auf, in welchem eine aus einem oder mehreren Elementen bestehende elektrische Batterie oder gegebenenfalls ein geeigneter elektrischer Akkumulator untergebracht sind. Die Klemmen der Batterie sind mit zwei schematisch dargestellten Leitern 22 und 23 verbunden, deren äussere Enden so gestaltet sind, dass sie leicht mit ebenfalls schematisch dargestellten Kontaktstellen 24 bzw. 25 in der Nähe des Brenners in Berührung gebracht werden können. Im Leiter 22 ist ein Heizfaden 28 eingeschaltet, welcher durch den verfügbaren Batteriestrom zum Glühen gebracht werden kann.
Die feststehenden, voneinander elektrisch isolierten Kontaktstellen 24 und 25 sind über geeignete Leiter 26 bzw. 27 an die Klemmen der Erregerwicklung 6 des Magneten 7 angeschlossen.
Es ist aus Fig. 1 leicht ersichtlich, dass im dargestellten Betriebszustand von der Batterie des Gerätes 21 über dessen Leiter 22 mit dem Heizfaden 28, die Kontaktstelle 24, den Leiter 26, die Erregerspule 6, den Leiter 27, die Kontaktstelle 25 und den Leiter 23 ein Stromkreis geschlossen ist, durch welchen ein Strom fliesst, welcher infolge des sehr niedrigen Widerstandes aller Leiter mit Ausnahme des Heizfadens 28 durch den Widerstand des letzteren bestimmt wird und dessen Leistung praktisch ausschliesslich zur Erhitzung des Heizfadens 28 dient. Der Erregerwicklung 6 ist dabei die aus den Leitern 4 und 5 und dem Thermoelement 3 gebildete Leiterschleife parallel geschaltet, deren Widerstand in derselben Grössenordnung liegt wie der Widerstand der Erregerspule 6, so dass z.
B. etwa die Hälfte des Batteriestromes durch die Erregerspule 6 fliesst. Dieser Spulenstrom genügt; um den Magneten 7 so stark zu erregen, dass er den Ventilteller 15 entgegen dem Drucke der Feder 16 zu halten vermag. Dieser Betriebszustand ist in Fig. 1 dargestellt, wobei der Ventilteller bereits aus seiner Schliesslage entfernt ist, so dass eine bestimmte Gasmenge bei der Düse 13 in das Mischrohr 1 ausströmt. Das somit beim Brenner austretende Gas-Luft-Gemisch ist durch den glühenden Heizfaden bereits gezündet worden und beginnt nun, das Thermoelement 3 zu erhitzen, wodurch ein Thermostrom zu fliessen beginnt.
Es ist darauf zu achten, dass dieser Thermostrom in derselben Richtung durch die Erregerspule 6 fliesst wie der Strom der immer noch angelegten Batterie des Gerätes 21. Hat der Thermostrom eine genügende Stärke erreicht, um den Magneten 7 selbst genügend zu erregen, damit er den Ventilteller 15 entgegen der Wirkung der Feder 16 zu halten vermag, so kann das Gerät 21 entfernt werden. Der Batteriestrom setzt nun aus, und die Vorrichtung bleibt dank dem Thermostrom im dargestellten Zustand. Erlöscht der Brenner während des Betriebes z.
B. unter der Einwirkung überkochenden Gutes, so erkaltet das Thermoelement 3, und der Thermostrom sinkt entsprechend ab, bis die Haftkraft des Magneten 7 unter die durch die Druckkraft der Feder 18 verminderte Druckkraft der Feder 16 absinkt. In diesem Augenblick wird der Ventilteller 15 vom Magneten 7 abgerissen und durch die Feder 16 gegen seinen Sitz 17 gepresst, so dass jeder Gaszufluss zum Brenner unterbunden wird. Soll nun der Brenner wieder in Betrieb genommen werden, so muss die Betätigungsschraube 20 so gedreht werden, dass sie sich einwärts bewegt.
Die axiale Einwärtsbewegung der Schraube 20 wird dabei auf den Hebel 19 übertragen, welcher den Regulierbolzen 9 und damit den Magneten 7 nach unten schiebt, bis der Magnet auf den auf seinem Sitz befindlichen Ventilteller 15 auftrifft. In diesem Zustande wird nun das Gerät 21 wieder in der beschriebenen und dargestellten Weise angelegt, wobei der Magnet 7 in der erwähnten Weise durch Batteriestrom erregt und mit dem Ventilteller 15 gekuppelt wird, wobei die Schliessfeder 16 unwirksam gemacht wird. Wird nun das Ventil durch Herausschrauben der Schraube 20 geöffnet, so nimmt der dabei nach oben sich bewegende Magnet 7 den Ventilteller 15 nach oben mit und gibt in der erwähnten Weise den Gaszufluss zum Brenner, welcher durch Verschieben des Ventilkegels 14 reguliert werden kann, frei.
Sobald das Gas-Luft-Gemisch beim Brenner austritt, wird es vom Heizfaden 28 gezündet. Wie erwähnt, wird nun das Thermoelement durch die Brennerflamme erhitzt, und nach einer kleinen Weile kann das Gerät 21 entfernt werden. Das Gerät 21 liefert also bei der Inbetriebnahme des Brenners einerseits die zum Unwirksammachen der Schliessmittel der Sicherungseinrichtung des Brenners erforderliche elektrische Energie und zugleich die zur Zündung des Brenners erforderliche thermische Energie.
Fig. 2 zeigt eine .Anordnung, die der in Fig. 1 dargestellten weitgehend entspricht. Der Unterschied liegt darin, dass der Batteriestrom nicht an der Erregerwicklung 6 angelegt wird, sondern an den vorstehenden Teilen des Thermoelementes 3. Das in Fig. 2 mit 29 bezeichnete Gerät ist mit an die Batterieklemmen angeschlossenen Leitern 30 und 31 ausgerüstet, deren Enden so beschaffen sind, dass sie leicht mit zwei möglichst weit auseinanderliegenden Punkten des Thermoelementes in Verbindung gebracht werden können.
Im Leiter 31 ist ein Heiz- faden 32 eingeschaltet, durch welchen der Batteriestrom durchfliessen muss und welcher dadurch auf eine zur sicheren Zündung des Brenners genügende Temperatur erhitzt wird. Die Arbeitsweise mit diesem Gerät ist grundsätzlich genau dieselbe wie mit dem Gerät nach Fig. 1.
Werden die Leiter 30 und 31 des Gerätes 29 in der in Fig. 2 dargestellten Weise mit dem Thermoelement in Verbindung gebracht, so fliesst ein Strom über Leiter 31, den Heizfaden 32 am
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Ende des Leiters 31, die eine Elektrode des Thermo- elementes 3 und den Leiter 30 zurück zur Batterie, welcher Strom praktisch nur durch den Widerstand des Heizfadens 32 begrenzt ist.
Allerdings entsteht auch in der einen unter Strom stehenden Elektrode des Thermoelementes ein sehr geringer Spannungsabfall, welcher jedoch in der Grössenordnung der üblicherweise durch das im Betrieb erhitzte Thermo- element erzeugten Thermospannung liegt und daher über den durch die andere Elektrode des Thermo- elementes und die Erregerspule 6 gebildeten elektrischen Parallelpfad einen Strom auftreten lässt, welcher den Magneten 7 genügend erregt, um die Kupplung des Magneten entgegen dem Drucke der Feder 16 zu ermöglichen. In der beschriebenen Weise kann nun das Ventil geöffnet werden,
wobei das am Brenner ausströmende Gas-Guft-Gemisch durch den erhitzten Heizfaden 32 gezündet wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung hat den Nachteil, dass zusätzliche Leiter 26 und 27 erforderlich sind, während die Anordnung nach Fig.2 ein schlechtes Verhältnis von Batteriestrom zu Erregerstrom ergibt. Diese Nachteile können weitgehend behoben werden, wenn eine Anordnung gemäss Fig. 3 getroffen wird. Entsprechende Teile sind hier gleich bezeichnet wie in Fig. 1. Das aus einem Rohr und einer einseitig damit verschweissten Stange bestehende Thermoelement 3 ist mittels einer hitzebeständigen Isolation, z. B. einem Porzellanring 33, in einem leitenden Apparateteil 34 montiert.
Das Thermo- element ist an eine Erregerspule 6 geringen Widerstandes angeschlossen. Fig. 3 zeigt in schematischer Weise auch den Magnetkern 7 und einen Magnetanker 15, die den gleich bezeichneten Teilen in Fig. 1 entsprechen können. In Fig. 3 ist das vordere Ende des Zündgerätes dargestellt, dessen Batterie 35 mit dem einen Pol an einen elektrisch isolierten Stift 36 und mit dem andern Pol an ein leitendes, den Stift 36 umgebendes Rohr 37 angeschlossen ist. Der Stift 36 ist von einem Heizfaden 38 umgeben, welcher in bekannter Weise zwischen die Pole der Batterie geschaltet wird, wenn das Gerät benützt wird.
Die Innenseite des Rohres 37 ist mit einer feuerfesten Auskleidung 39 versehen, die zusammen mit dem Rohr 37 mit Spiel über das Thermoelement geschoben werden kann. Im Rohr 37 und in dessen Auskleidung 39 sind Öffnungen vorgesehen, durch welche ein brennbares Gemisch durchtreten kann. Die Erregerwicklung 6 ist mit einer weiteren Erregerwicklung 40 verbunden, deren anderes Ende an den leitenden Apparateteil 34 angeschlossen ist.
Bei der dargestellten Lage der Teile fliesst ein Batteriestrom von der Batterie 35 durch den Stift 36, das Thermoelement 3, die Wicklung 40, den leitenden Apparateteil 34 und das gegen den leitenden Teil 34 angelegte Rohr 37 zurück zur Batterie 35. Dieser Strom, der bei einer entsprechend hochohmigen Wicklung 40 sehr gering sein kann, genügt wiederum, um in der erwähnten Weise den Anker 15 an dem Magneten 6, 7 entgegen der Wirkung einer nicht ge- zeigten Schliessfeder zur Haftung zu bringen und damit die Einleitung des Gases in den Brenner zu ermöglichen. Das aus dem in Fig.3 nicht dargestellten Brenner ausströmende brennbare Gemisch gelangt teilweise durch die Öffnungen des Rohres 37 an die dabei erhitzte Heizspirale 38 und wird entzündet.
Im folgenden wird nun wie auch im Zusammenhange mit Fig. 1 und 2 erläutert, das Thermoelement durch die Brennerflamme erhitzt und liefert einen Thermostrom, welcher schliesslich selbst zur genügenden Erregung des Magneten 6, 7 genügt. Natürlich könnte auch hier der Heizfaden in Serie zur Wicklung 40 geschaltet sein, in welchem Falle sich auch ein besonderer Schalter im Gerät erübrigte.
Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung hat gegen- über den vorher beschriebenen auch den erheblichen Vorteil, dass die Erregerwicklung 40 eine derartige Erregung des Magneten 6, 7 ermöglichen kann, dass dieser Magnet eine gewisse Arbeit zu verrichten imstande ist, die z. B. so gross sein kann, dass dadurch das Absperrorgan der Sicherungseinrichtung aus seiner Schliesslage in eine Offenlage gebracht werden kann. Es ist also möglich, bei entsprechend kleiner Bemessung des Schliessweges des Ventiltellers 15 in Fig. 1 den Magneten 7 so stark zu erregen, dass dieser den Ventilteller 15 aus geringem Abstande anzuziehen vermag, womit der Gaszufluss zum Brenner eingeleitet ist.
Es könnte also in diesem Falle zur Inbetriebnahme des Brenners genügen, einfach das Gerät beim Brenner an der vorgeschriebenen Stelle anzulegen bzw. auf das Thermoelement aufzuschieben, was äusserst einfach ist und trotzdem eine absolute Sicherung ermöglicht.
Die Entzündung des Brenners und das Unwirk- sammachen der Schliessmittel der Sicherungsvorrichtung des Brenners könnten natürlich auch mittels anderer geeigneter Stromquellen vorgenommen werden. Es wäre z. B. möglich, Netzstrom unter Zwischenschaltung eines geeigneten Transformators und Gleichrichters zu verwenden. Es wäre auch denkbar, die erforderliche elektrische Energie auf mechanischem Wege zu erzeugen, wie es z. B. für Taschenlampen bekannt ist, indem im Gerät ein kleiner Generator vorgesehen ist, welcher durch Betätigung eines Hebels in Betrieb gesetzt wird, wenn das Gerät in der erwähnten Weise verwendet wird.