FLAME IGNITION AND CONTROL DEVICE

Abstract: 1. A flame igniting and monitoring apparatus having an ignition flame directed towards burners and a safety flame situated lower and directed towards a thermocouple element, characterised in that the pilot-flame nozzle (5) is directed towards the under side of a deflector (2) consisting of refractory ceramic material and forms the under side of an impact surface (9) from which branch off at least one arched downwardly inclined flow-off trough (15) for the flames (10, 11) and at least one flow trough (14) extending substantially horizontally for the safety flame (13) directed towards the thermocouple element (6).

Description: Flammenzünd- und überwachungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Flammenzünd- und überwachungsvorrichtung, bestehend aus einer Zündflammendüse mit Deflektor und im Bereich von deren Austrittsöffnung angeordneter Zündkerze und Thermoelement. Unter "Deflektor" wird im folgenden eine Haube, Kappe oder dergleichen oberhalb der Austritts öffnung der Zündflammendüse verstanden, durch die die Zündflammengase in eine gwünschte Richtung oder Richtungen abgelenkt werden. Die aus der Düse austretenden Flammenzündgase werden mittels der elektrischen Zündkerze gezündet und die dadurch entfachte Pilotflamme entzündet die eigentlichen Brennergase. Damit die Zündflamme ständig brennt, ist als überwachungsorgan bei bekannten Zünd- und Sicherungsvorrichtungen für Gasbrenner ein Thermoelement vorgesehen, das von der Zündflamme bei normalem Betrieb erhitzt wird. Erlischt die Zündflamme, dann kühlt sich das Thermoelement ab und schaltet über ein Bimetall ein Sicherungsventil, das die weitere Zufuhr von Gas zu den Gasbrennern unterbindet. Dazu ist das Thermoelement mittels einer Halterung in der Nähe der Pilotflamme befestigt. Vielfach ist bei den bekannten Flammenzünd- und überwachungsvorrichtungen nicht sichergestellt, dass das Thermoelement gegen Sekundärabstrahlung aus der Gasbrennerflamme geschützt ist. Damit kann beim Ausfall der Zündflamme der Fall eintreten, dass durch diese Sekundärbestrahlung der Gas zufluss zu den Gasbrennern durch das Thermoelement nicht gestoppt wird, sondern die Gasbrenner weiter brennen, obwohl die Zündflamme erloschen ist. Ein weiterer Nachteil bekannter Flammenzünd- und Überwachungseinrichtungen besteht darin, dass sie nicht auf Sauerstoffmangel ansprechen. Bei Sauerstoffmangel steigt der CO2-Gehalt in den Flammengasen und führt zu einem Abreissen der Flamme. In diesem Fall soll die überwachungseinrichtung ebenfalls ansprechen und bis zur Neueinstellung der Brenner die Gaszufuhr unterbrechen. Flammenzünd- und überwachungsvorrichtungen gewinnen immer grössere Bedeutung im Bereich der Gasverbrauchseinrichtungen. Dies ergibt sich einesteils aus dem fortschreitenden Einsatz von Erdgas und durch Kohleverflüssigung gewonnenem Gas und andererseits aus der steigenden Notwendigkeit, Verbraucher vor den Gefahren unverbrannt austretender Gase zu schützen. Dies gibt Veranlassung nach Lösungen zu suchen, die vollständiger, sicherer und verlässlicher, dabei aber preiswerter eine Überwachung der Zündflammen sowohl bei deren Erlöschen als auch bei eintretendem Sauerstoffmangel und dadurch hervorgerufener unvollständiger Verbrennung ermöglichen. Die bei den bekannten Flammenzünd- und überwachungsvorrichtungen verwendeten Deflektoren bestehen aus Metall, insbesondere Stahl. Derartige Deflektoren wirken sich jedoch nachteilig auf die Zündung und Sicherung, hauptsächlich auf die Sauerstoffmangelsicherung, aus. Durch den Flammenkontakt erhitzen sich die metallischen Deflektoren. Diese Wärme gelangt durch Wärmeleitung zur Halterung und zur Düse, wodurch sich der Gasdurchflussquerschnitt ändert und eine Nachregulierung, meist über einen bimetallgesteuerten Schieber, zur Anpassung an die ver änderten Verhältnisse erfolgen muss. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, diesen Nachteil zu vermeiden und sicherzustellen, dass das beim Erlöschen der Zündflamme die Gas zufuhr zu den Brennern unterbrechende Thermoelement auch als Sauerstoffmangelsicherung wirkt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der Deflektor aus feuer festem keramischen Material besteht. Da keramisches Material ein schlechter Wärmeleiter ist, wird bei der erfindungsgemässen Ausbildung der Flammenzünd- und überwachungsvorrichtung mit einem keramischen Deflektor verhindert, dass sich der Düsenquerschnitt der Zündflammendüse ändert und nachgestellt werden muss. Ausserdem ist keramisches Material dauerhafter, oxidiert und verkohlt nicht, so dass eine erfindungsgemäss mit keramischem Deflektor ausgestattete Flammenzündund Überwachungsvorrichtung eine längere Lebensdauer hat. Bisher wurde die Haltbarkeit der gesamten Zünd- und überwachungsvorrichtung mit von der Lebensdauer des Deflektors bestimmt. Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist vorgesehen, dass Führungskanäle für die in verschiedene Richtungen aus dem Deflektor ausströmenden Zündflammenteilströme im Deflektor derart ausgeformt sind, dass der auf das Thermoelement gerichtete Teilstrom gegenüber dem CO2- Gehalt des Zündflammengases derart sensibel ist, dass die Flamme bei Sauerstoffmangel das Thermoelement nicht mehr beheizt, mindestens ein weiterer Teilstrom aber eine stabil weiterbrennende Flamme erzeugt. Bei auftretendem Sauerstoffmangel erlischt die das Thermoelement beheizende Flamme, die durch einen Teilstrom des Flammenzündgases gespeist wird, oder reisst ab. Das erkaltende Thermoelement schaltet dann die Gaszufuhr zu den Brennern ab. Währenddessen verbrennt das in der Zufuhrleitung zu der Flammenzünddüse befindliche Gas in einer stabilen Flamme, die durch einen oder mehrere andere Teilströme gespeist werden, solange weiter, bis sämtliches Gas verbrannt ist. Dadurch wird verhindert, dass bei Neuzündung eine Verpuffung entsteht. Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemässen Flammenzünd- und überwachungsvorrichtung soll der Deflektor ferner so geformt sein, dass Zündflammen auf verschiedenen Ebenen austreten, wobei es bevorzugt wird, dass die auf das Thermoelement gerichtete Zündflamme auf einer niedrigeren Ebene aus dem Deflektor austritt als die Brennergaszündflammen. Hierdurch wird nämlich erreicht, dass das Thermoelement durch Wärmeabstrahlung aus den Brennergasen geschützt wird und nur auf die durch den auf ihn gerichteten Teilstrom des Zündflammengases anspricht, so dass sichergestellt ist, dass die Gaszufuhr sowohl unterbrochen wird, wenn die Zündflamme erlischt als auch wenn Sauerstoffmangel auftritt. Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Flammenzünd- und überwachungsvorrichtung soll an der von den Flammenzündgasen angeströmten Unterseite des Deflektors eine Prallfläche gebildet sein, von der mindestens eine gewölbte aufwärts geneigte Abströmmulde für die Brennergaszündflammen und mindestens eine annähernd waagerecht verlaufende Strömungsmulde für die auf das Thermoelement gerichtete Zündflamme abzweigen. Das in den gewölbten aufwärts geneigten Abströmmulden strömende Zündgas bildet dabei auch dann eine stabile Flamme, wenn sich die Gaszufuhrmenge verringert. Demgegen über erlischt die Flamme in dem annähernd waagerecht verlaufenden Strömungskanal oder der -mulde bei auftretendem Sauerstoffmangel sehr rasch, so dass durch das erkaltende Thermoelement die Gas zufuhr gestoppt wird. Da das keramische Material des Deflektors sehr gut formbar ist, können alle möglichen beliebigen Formen von Strömungsmulden oder -kanälen vorgesehen werden. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemässen Flammenzünd- und Überwachungsvorrichtung soll die Zündelektrode im Deflektor eingebaut sein. Dabei soll die Anordnung insbesondere derart getroffen sein, dass der Zündfunke im Innern des Deflektors entsteht. Während bei den bekannten Vorrichtungen die Elektrodenspitze während des Betriebs ständig der Pilotflamme ausgesetzt ist, sich dabei die Oxydation abnutzt und durch Ankohlung verschmutzt, ist bei der erfindungsgemässen Anordnung die Elektrode im Deflektor isoliert, geschützt gegen Wärmestrahlungen und verschmutzungssicher untergebracht. Da das keramische Material des Deflektors elektrisch isolierende Eigenschaften hat, kann auf eine besondere Isolierung der Elektrodenspitze verzichtet werden. Durch den Wegfall der Zündkerzenisolierung kann ein weiterer Kostenvorteil erzielt werden. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemässen Zünd- und Überwachungsvorrichtung soll der Deflektor in einer Halterung aus einem Material von geringer Wärmeleitfähigkeit eingebaut sein, und an der Halterung sollen Schilde zum Schutz der Zündflammendüse gegen Wärmestrahlung angebracht sein. Diese Schilde können durch ausgestanzte und ausgeklappte Abschnitte der Seitenwandungen der Halterung erzeugt sein. Im folgenden werden noch einmal die Vorteile der erfindungsgemässen Flammenzünd- und Überwachungsvorrichtung zusammenfassend aufgeführt: - Erhöhung der Lebensdauer durch Fertigung des Deflektors aus feuerfestem keramischen Material, - leichte Ausformbarkeit der Flammenzündgaskanäle oder -mulden im Deflektor, - Schutz des Thermoelements gegen Sekundärstrahlung und Siche rung von dessen jederzeitiger Funktionsfähigkeit, - Gewährleistung einer Sicherung nicht nur beim Erlöschen der Zündflamme sondern auch bei Auftreten von Sauerstoffmangel, - Sicherung des vollständigen Abbrennens der in der Flammen zündgaszufuhrleitung befindlichen Gase nach Unterbrechung der Gaszufuhr durch das Thermoelement, - Schutz der Zündkerze durch Einbau in den Deflektor, - Verzicht auf eine Zündkerzenisolierung, deren Rolle das Deflektormaterial übernimmt, - Schutz der Zündgasdüse gegen Wärmestrahlung durch Anbrin gung von Strahlungsschilden an der Halterung. Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Zeichnung näher erläutert Figt 1 zeigt eine Flammenzünd- und überwachungsvorrichtung herkömmlicher Bauart in teilweise geschnittener An sicht und Fig. 2 in Draufsicht, Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Deflektors aus feuerfestem Material gemäss der Erfindung, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des in einer Halterung eingebauten Deflektors, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Deflektors mit eingebauter Zündelektrode und Fig. 6 eine Schnittansicht des in Fig. 5 dargestellten Deflektors. Gleiche Teile in den Zeichnungen sind mit denselben Bezugsziffern versehen. Bei der bekannten Flammenzünd- und überwachungsvorrichtung gemäss Fig. 1 und 2 sind auf einem Befestigungsblech 1 der Deflektor 2 in seiner Halterung 3, und die in der Düsenhalterung 4 befestigte Düse 5, das Thermoelement 6 und die Zündelektrode 7 mittels einer Feder 8 montiert. Der Deflektor 2 leitet die aus der Düse 4 ausströmenden Gase durch einen Kanal 14 in Richtung auf das Thermoelement 6 und Zündelektrode 7 zu in waagerechte Richtung um. Durch die Zündelektrode 7 werden die Gase entzündet. Solange die Flammen brennen und das ihnen ausgesetzte Thermoelement 6 aufheizen, bleibt die Gaszufuhr aufrechterhalten. Reisst die Flamme ab oder erlischt sie, kühlt das Thermoelement 6 ab und schaltet thermoelektrisch die Gaszufuhr ab, was den Stillstand des Zünd- und der Gasbrenner zur Folge hat. Die in den Fig. 3 bis 6 dargestellte erfindungsgemässe Flammenzünd- und überwachungsvorrichtung mit einem Deflektor 2 aus keramischem Material ist so mit Strömungskanälen bzw. -mulden ausgeführt, dass mindestens zwei Gasteilströme gebildet werden. Der aus der Zündflammendüse 5 austretende Gas stahl trifft auf eine Prallfläche 9 an der Unterseite des Deflektors 2 und teilt sich dann in drei Teilströme, von denen zwei in Richtung der Pfeile 10, 1Oa bzw. 11, 11a über gewölbte schräg aufwärts ge richtete Mulden 15 nach oben zur Zündung der aus dem Gasbrennern 12, 12a austretenden Gase strömen und der dritte Teilstrom in Richtung des Pfeils 13 in annähernd waagerechte Richtung durch die Mulde 14 auf das Thermoelement 6 strömt (Fig.. 3 und 5). Durch die in dem Deflektor 2 eingesetzte Zündkerze 7 werden die Zündflammengase beim Auftreffen auf die Prallfläche 9 entzündet (Fig. 5 und 6). Wie Fig. 4 zeigt, ist der Deflektor 2 in einer Halterung 3 aus Blech eingesetzt, aus deren Seitenwandungen Strahlungsschilde 18, 19 zum Schutz der Düse 5 ausgeklinkt sind, die eine Öffnung 20 zum Durchtritt der Zündgase bilden. Die Funktionsweise der erfindungsgemässen Flammzünd- und Überwachungseinrichtung ist folgendermassen: Die Düse 5 wird mit einem Gas bestimmten Drucks von einer bekannten Vorrichtung gespeist. Der Gasstrahl 16 trifft im Punkt 9 auf den Deflektor 2 und verteilt sich im gezeigten Falle hier in drei Richtungen, in zwei 10, 10a; 11, 11a zur Zuendung der Gase der Brenner 12, 12a und eine 13 für die überwachungsflamme, welche zur Beheizung des Thermoelements 6 bestimmt ist. Der Zündfunke der Zündkerzen 7 (siehe Fig. 6) entzündet das Gas, welches durch den Kanal 14 strömt, und auch die seitlichen Gasteilströme 10, 10a; 11, 11a. Das Thermoelement 6 wird somit beheizt und der gesicherte Gashahn, der damit verbunden ist, gibt Gas frei für die Brenner 12, 12a, welche von den Flammen 10, 10a; 11, 11a entzündet werden. Sobald der C02-Gehalt der Luft zunimmt, hebt sich die Flamme 13 immer mehr ab, bis das Thermoelement 6 nicht mehr genügend beheizt wird und das Sicherheitsventil zur Schliessung der Gaszufuhr betätigt. Gleichzeitig brennen die Flammen 10, 1Oa; 11, 11a unabhängig weiter, da sie aufgrund der gewählten Kanalformung eine grössere Flammenstabilität besitzen, und halten die Flammen der Brenner 12, 12a wach. Diese Flammen vermindern somit die Bildung von Kohlenoxyd, welches sich gewöhnlich beim Abheben der Flammen bildet, und verbrauchen alle restlichen Spuren von Gas in den Zuleitungsrohren und Brennern während der Schliessphase.

Claims: Ansprüche: 1. Flammenzünd- und Überwachungsvorrichtung, bestehend aus einer Zündflammendüse mit Deflektor und im Bereich von deren Austrittsöffnung angeordneter Zündkerze und Ther moelement, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass der Deflektor (2) aus feuerfestem keramischen Mate rial besteht. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Führungskanale C14, 15) für die in verschiedene Richtungen aus dem Deflektor (2) ausströmenden Zündflammenteilströme im Deflektor (2) der art ausgeformt sind, dass der auf das Thermoelement C6) gerichtete Teilstrom (13) gegenüber dem C02-Gehalt des Zündflammengases derart sensibel ist, dass die Flamme bei Sauerstoffmangel das Thermoelement (6) nicht mehr beheizt, mindestens ein weiterer Teilstrom (10, 11) aber eine stabil weiterbrennende Flamme erzeugt. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Deflektor (2) so ge formt ist, dass Zündflammen (10, 11; 13) auf verschiedenen Ebenen austreten. 4 Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die auf das Thermoelement (6) gerichtete Zündflamme (13) auf einer niedrigeren Ebene aus dem Deflektor (2) austritt als die Brenner gaszündflammen (10, 11). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an der von den Flammenzündgasen angeströmten Unterseite des Deflektors (2) eine Prallfläche (9) gebildet ist, von der mindestens eine gewölbte aufwärts geneigte Abström mulde (15) für die Brennergaszündflammen (10, 11) und mindestens eine annähernd waagerecht verlaufende Strö mungsmulde (14) für die auf das Thermoelement (6) ge richtete Zündflamme (13) abzweigen. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zündelektrode (7) im Deflektor (2) eingebaut ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Zündfunke im Innern des Deflektors (2) entsteht. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Deflektor (2) in einer Halterung (3) aus einem Material von geringer Wärmeleitfähigkeit eingebaut ist und an der Halterung (3) Schilde (18, 19) zum Schutz der Zünd flammendüse (5) gegen Wärmestrahlung angebracht sind.

Inventors: PEHAU, ROGER-PIERRE
Applicants: COSIC CONTROLS S.P.A.
Application year: 1979
Main classification: F23Q9
IPC codes: F23Q9