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Sicherheitsvorrichtung für mit Gas gespeiste Heizgeräte Die Erfindung
bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung für mit Gas gespeiste Heizgeräte, wie
z. B. Gasöfen, Radiatoren oder Gasherde.
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Es ist bereits eine Sicherheitsvorrichtung für Gasbrenner bekannt,
die eine Steuerflamme aufweist, mit der über eine Bimetallfeder ein die Gaszufuhr
steuerndes Ventil beeinflußt wird, so daß das Ventil die Gaszufuhr unterbricht,
wenn aus irgendeinem Grund die Steuerflamme erlischt. Die Steuerflamme dieser bekannten
Vorrichtung brennt jedoch unter den gleichen Bedingungen wie die Flamme des Hauptbrenners,
so daß Steuerflamme und Hauptflamme gleichzeitig erlöschen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitsvorrichtung für Gasbrenner
zu schaffen, welche die Gaszufuhr abstellt, sobald Störungen bei der Verbrennungsluft
auftreten, beispielsweise, wenn der Sauerstoffgehalt der Verbrennungsluft unter
einen kritischen Wert absinkt oder der Inertgasgehalt der Luft zu groß wird, und
zwar soll das Abstellen zeitlich vor dem Erlöschen des Hauptbrenners erfolgen.
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Bei der Sicherheitsvorrichtung für mit Gas gespeiste Heizgeräte mit
einer Steuerflamme, die über einen temperaturempfindlichen Fühler ein die Gaszufuhr
zu einem Hauptbrenner steuerndes Ventil beeinflußt, besteht das Neue gemäß der Erfindung
darin, daß die Luft- und/oder Gaszufuhr zum Brenner der Steuerflamme so gewählt
ist, daß die Steuerflamme metastabil brennt und bei Abnehmen des Luftsauerstoffgehalts
oder beim Überschreiten der zulässigen Inertgaskonzentration der Luft zeitlich vor
der Flamme des Hauptbrenners, -erlischt.
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Vorzugsweise wird der Druck des Brenngases am Brenner der Steuerflamme
größer gewählt als der Gasdruck am Hauptbrenner, wobei der Gasdruck an dem Steuerflammenbrenner
sich aus dem dvnamischen und statischen Druck des Gases zusammensetzen kann, während
der Hauptbrenner nur vom statischen Gasdruck beaufschlagt wird. Der Hauptbrenner
kann zwei Kammern aufweisen, von denen der einen das Brenngas an einem Ende z. B.
durch ein Venturirohr zugeführt wird und die am anderen Ende die Öffnung für die
Steuerflamme aufweist und mit der anderen die Austrittsöffnung für den Hauptbrenner
aufweisenden Kammer durch Öffnungen verbunden ist, deren Querschnitt so gewählt
ist, daß unter normalen Betriebsbedingungen nur der statische Druck des Gases in
dieser zweiten Kammer herrscht. Außerdem kann der Brenner der Steuerflamme von dem
Hauptbrenner getrennt angeordnet sein und die Luft- und Gaszufuhr zu dem Brenner
der Steuerflamme über eine nach Art eines Venturirohres ausgebildete Einrichtung
erfolgen und die Erzielung des instabilen Brennzustands durch die knappe Einstellung
der Luftzufuhr zum Brenner der Steuerflamme am Einlaß des Venturirohres erfolgen.
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Durch die Sicherheitsvorrichtung gemäß der Erfindung wird erreicht,
daß die Steuerflamme bei Abnehmen des Sauerstoffgehalts oder beim Überschreiten
der zulässigen Inertgaskonzentration der Luft zeitlich vor der Hauptbrennerflamme
erlischt, so daß ein Erlöschen des Hauptbrenners ohne vorherige Ausschaltung der
Gaszufuhr praktisch ausgeschlossen ist und die Betriebssicherheit des Gasbrenners
wesentlich verbessert wird. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vor allem bei
Gasbrennern von Vorteil, die ohne eine Einrichtung für den Abzug der verbrannten
Gase betrieben werden, wie z. B. transportable Öfen bzw. Radiatoren oder solche,
die im Freien und ohne Abzugskamin betrieben werden.
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Die Erfindung wird im nachstehenden an Hand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Brenners entsprechend der Erfindung;
Fig.2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 ist eine perspektivische
Ansicht des Brenners und der Steuerungsvorrichtung des Absperrhahns; Fig. 4, 5 und
6 zeigen drei verschiedene Ausführungsformen der Sicherheitsvorrichtung gemäß der
Erfindung.
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Wie aus Fig. 1, 2 und 3 ersichtlich, besteht der Brenner aus zwei
Kammern 1 und 2. Die Kammer 1 erhält das unter Druck stehende Gas durch eine Düse
3, die an ihrem Ende die Form eines Venturirohres 1 a. besitzt. Ihr anderes gebogenes
Ende 1 b hat eine Öffnung in Form der Durchbohrung 4. Die Kammer 1 ist mit der Kammer
2 durch die Öffnungen 5
verbunden. Die Kammer 2 weist eine erste
Reihe von Öffnungen 6 mit normalem Querschnitt auf und eine zweite Reihe
von Öffnungen 7 mit geringem Querschnitt und ferner eine Reihe von Zündöffnungen
8, ebenfalls mit geringem Querschnitt. Die Öffnungen 7 befinden sich zwischen den-
Öffnungen 6 und der Öffnung 4, und zwar sind sie so angebracht, daß die Zündflamme,
die aus der Öffnung 4 kommt, durch die Flammen, die aus den- Öffnungen 6 kommen,
gezündet werden kann, daß jedoch eine merkliche Verformung des Bimetallstreifens
9 durch die Flammen der Öffnungen 6 nicht hervorgerufen wird. Der Querschnitt der
Kammer 1 ist, wie aus Fig. 2 zu ersehen, genau kreisförmig, während derjenige der
Kammer 2 einem Trapez ähnelt.
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In der Nähe der Öffnung 4 ist ein Pyrostat@ in Form eines Bimetallstreifens
9 angebracht, der im warmen. Zustand sich der Rolle 10 .in den Weg stellt, die an
einem Arm 11 angebracht ist. Dieser ist auf der Welle 12 des Hahns 13 befestigt,
der die Zuführungsleitung 14 des Gases zur Kammer 1 steuert. Eine Feder 15 ist bestrebt,
den Hebel 11 im Sinne des Pfeils f zu schwenken. Man kann den Schalthebel
16 nicht in die Verschlußstellung des Absperrhahns 13 bringen, solange der
Bimetallstreifen 9 warm ist. Im Falle eines Brenngases, das als komprimiertes Flaschengas
Verwendung findet, muß man daher das Auslaßventil der Flasche schließen, um den
Brenner abzustellen, und man vermeidet auf diese Weise Verluste zwischen dem Auslaßventil
und dem Absperrhahn 13.
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Da das Gas aus den Öffnungen 6 nur unter statischem Druck ausströmt,
d. h. unter einem Druck, der unter dem liegt, mit dem das Gas aus Öffnung 4 ausströmt,
erlischt die aus der Öffnung 4 austretende Steuerflamme im Fall eines Zwischenfalls
(z. B. des Rückgangs des Sauerstoffgehalts der dem Brenner umgebenen Luft) vor den
Flammen, die aus den Öffr_ungen 6 kommen. Unter diesen Verhältnissen verbrennen
die letzteren Flammen das Gas, das in den Brenner gelangt zwischen dem Augenblick,
wo die Steuerflamme erlischt und dem Moment, in dem als Folge des Erlöschens der
Steuerflamme der Absperrhahn 13 nach Freigabe durch den Pyrostaten 9 wirksam geschlossen
ist.
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Es sei darauf hingewiesen, daß der Querschnitt der ,Öffnungen 5 so
bemessen sein muß, daß das Gas während seines Durchgangs durch die Kammer 2 seinen
dynamischen Druck restlos verliert.
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Wenn am Ausgang der Düse 3 eine Flamme entsteht, kommt das Gas an
den Austrittsöffnungen 4 und 6 zum Erlöschen, und infolgedessen sperrt der Pyrostat
9 automatisch die Gaszufuhr.
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Um den Abfluß der Luft, die sich am äußeren Ende 1 b der Kammer l
befindet, zu beschleunigen und infolgedessen eine frühere Flammenbildung an der
Öffnung 4 zu erreichen, sieht man eine Öffnung 26 vor, die die Kammern 1 und 2 verbindet.
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In den Fig. 4, 5 und 6 ist der Brenner der Steuerflamme an einem Gestell
angeordnet, das. von dem Gestell des Hauptbrenners unabhängig ist. Aus diesem Grunde
ist der Hauptbrenner nicht eingezeichnet, der von beliebiger bekannter Art sein
kann.
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In Fig.4 ist die Einstellvorrichtung für das die Zuführung steuernde
Ventil ein Bimetallstreifen; in Fig. 5 besteht sie aus einer Einrichtung, die auf
der Ausdehnung einer Flüssigkeit beruht, und in Fig. 6 handelt es sich um ein aus
einem Thermoelement bestehendes System.
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Indiesen drei Fällen wird der Steuerbrenner A mit Brenngas durch den
InjektorB versorgt und mit priinärer Verbrennungluft durch den Ring C, der die Luftzufuhr
des Venturirohres V regelt.
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Der Brenner A wird so eingeregelt, daß die Flamme metastabil brennt,
d. h., die Regelung erfolgt im Grenzbereich des Abhebens der Flamme bei normaler
Atmosphäre. -- _ Es ist bekannt, daß für ein gegebenes Gas die Ausbreitungsgeschwindigkeit
der Flamme in diesem Gas einesteils von der anfänglichen Regelung des Brenners und
anderenteils von dem absoluten Sauerstoffgehalt der Atmosphäre abhängt.
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Indem man den Brenner so einregelt, daß man eine metastabile Flamme
erhält, d. h. bei einer Regelung im Grenzbereich des Abreißens bei normaler Atmosphäre,
erhält man eine sehr zuverlässig arbeitende Sicherheitsvorrichtung. Wenn beispielsweise
die Atmösphäre, bei der der Brenner arbeitet, an Sauerstoff über das zuträgliche
Maß hinaus ärmer wird oder die Inertgaskonzentration zunimmt, wird die Stabilität
der Flamme gestört. Da sie vorher im Grenzbereich des Abreißens einreguliert wurde,
hebt sie ab, wodurch der Gasstrom unterbrochen wird, und die Hauptbrennerflamme
erlischt, wenn diese sich noch im stabilen Zustand befindet.
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In Fig. 4 wirkt die Flamme besagten Brenners auf den Bimetallstreifen
D, der durch eine geeignete Vorrichtung das Ventil E verstellt, das die Hauptzuführung
des Geräts und vor allem diejenige des in der Zeichnung nicht dargestellten Hauptbrenners
steuert. In dem gezeigten Beispiel besteht diese Steuerung darin, daß eine Feder
freigegeben wird, die das Ventil E im Fäll des Erlöschens des Brenners A schließt.
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Bei der Fig. 5 besteht die Vorrichtung D aus einer Einrichtung, die
auf der Ausdehnung einer Flüssigkeit oder eines Gases in einem Gefäß beruht, das
mit einer Käspel verbunden ist, die eine Klinke steuert, welche das Ventil E verriegelt,
solange der Brenner brennt. Wenn der Brenner ausgeht, wird das Ventil entriegelt
und schließt sich unter der Wirkung einer Feder.
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Bei der Fig. 6 steht ein ThermöelementF unter der Wirkung der Flamme
und versorgt ein Solenoid, welches das Schließen und Öffnen der Zuführung steuert.
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- Die Wirkungsweise dieser Vorrichtungen ist folgende: Das Sicherheitsventil
E wird betätigt und in der Öffnungsstellung gehalten. Die Flammen des Hauptbrenners
werden gezündet, ebenso die Flamme des Sicherheitsbrenners A. Solange die auf die
Flamme des Brenners reagierende Vorrichtung wirksam ist, bleibt dann das Ventil
E geöffnet.
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Wenn es so weit kommt, daß die Atmosphäre nicht mehr den Gesundheitsbedingungen
entspricht, geht die Flamme von dem metastabilen Zustand in den unstabilen Zustand
über und erlischt durch Abheben, wodurch sie die Vorrichtungen zur Abschaltung freig
ibt-und -gleichzeitig die Versorgung des Hauptbrenners und des Sicherheitsbrenners
sperrt.
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Der Sicherheitsbrenner kann eine oder mehrere Flammen aufweisen. Die
Versorgung des Brenners kann mit einem Brenngas -erfolgen, das von dem den Hauptbrenner
versorgenden Brenngas verschieden ist, ohne daß damit die Grenzen der Erfindung
überschritten werden.