DE2249689B2 - Brennerventildüse fur Gasfeuerzeuge - Google Patents

Description

Diese Anmeldung betrifft eine Brennerventildüse für piezoelektrisch gezündete Gasfeuerzeuge, deren Dusenrohr mittels einer sich axial bis über die äußere Düsenöffnung erstreckende Schraubenfeder verlängert ist.

Sowohl bei einer bekannten Brennerventildüse mit einem Düsenrohraufsatz in Form einer Schraubenfeder gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1 (DE-OS 44 454), als auch bei anderen bekannten Gasbrennerdüsen dieser Art mit einem das Düsenrohr umgebenden Mantel aus konzentrisch angeordneten Rohren mit luftdurchlässigen Wandungen (US-PS 36 03 710, 69 514, GB-PS 2 31 596) ist die Ausströmgeschwindigkeit des Brenngases vor allem bei schwankenden Temperaturen so unterschiedlich, daß keine einwandfreie Zündung mittels einer piezo-elektrisch erzeugten Funkens gewährleistet ist, weil an der Stelle am Funkenübersprungs am Düsenrohr nicht immer ein zündfähiges Brenngas/Luft-Gemisch vorhanden ist. Einer zeitlichen Verlängerung oder Verstärkung des Zündfunkens stehen konstruktive Nachteile entgegen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine fertigungsmäßig einfache Möglichkeit zu schaffen, an den Brennerventildüsen von Gasfeuerzeugen mit piezo-elektrischer Zündung die Zündbedingungen für das am Düsenrohr austretende Brenngas zu verbessern, ohne daß hierfür zusätzliche Einrichtungen, wie beispielsweise ein Widerstand zur Verlängerung der elektrischen Entladung, erforderlich sind.

Eine Brennerventildüse mit den Merkmalen gemäß kennzeichnendem Teil von Patentanspruch 1 und in des: Ausführungsmöglichkeiten nach den Unteransprüchen löst in überraschend einfacher Weise die erfindungsgemäße Aufgabe, indem eine bessere radiale Verteilung des Brenngasstromes in den Ringraum um das Düsenrohr und seine Vermischung mit der Umgebungsluft dadurch erzielt wird, daß die Durchtritte bei den jeweils konzentrisch äußeren Schraubenfedern größer gemacht sind als die Durchtritte bei den jeweils konzentrisch inneren Schraubenfedern. In der praktischen Ausführung dieses Gedankens werden im einfachsten Fall lediglich Schraubenfedern mit verschiedener, steigenden Windungen verwendet, von denen die mit den engeren Windungen jeweils konzentrisch innen und die mit den weiteren Windungen jeweils konzentrisch außen angeordnet werden. Der dadurch in radialer Richtung nach außen abnehmende Strömungswiderstand gewährleistet mit Sicherheit eine gleichmäßige Verteilung des Brenngases bei herabgesetzter und im wesentlichen konstanter Strömungsgeschwindigkeit, wie es für eine sichere Zündung des Brenngases unerläßlich ist.

Die technische Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung kann darin gesehen werden, daß der durch die Windungen einer inneren Schraubenfeder radial hindurchtretende Anteil des Brenngases in den Ringraum zwischen der nächstäußeren Schraubenfeder gelangt und sich dort unter weiterer Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit weiter aufteilt in einen axial nach oben abströmenden Anteil und einen radial durch die Windungen der äußeren Schraubenfeder strömenden Anteil. Durch diese Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit unter gleichzeitiger radialer Verteilung des Gasstromes entsteht aber mit Sicherheit eine zündfähige Brenngas/Luft-Mischung um das durch diese Schraubenfeder verlängerte Düsenrohr, so daß ein dort überspringender Funke mit Sicherheit eine Entzündung des Brenngas/Luft-Gemisches bewirkt, und zwar auch dann, wenn nur ein schwacher Zündfunken oder ein solcher von kurzer Dauer überspringt. Gerade diese Wirksamkeit auch eines schwachen oder kurzen Zündfunkens ist ein wesentlicher Vorteil bei der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung.

Diese Wirkung kann noch verbessert werden durch die konzentrische Anordnung weiterer Schraubenfedern, weil dadurch der Anteil und die Strömungsgeschwindigkeit des radial nach außen und axial nach oben austretenden Brenngases weiter herabgesetzt und vor allem auch auf einem konstanten Wert gehalten wird, so daß die für eine sichere Zündung erforderliche Kapazität entsprechend gewählt werden kann.

Der weitere Vorteil bei der Verwendung einfacher Schraubenfedern, zweckmäßigerweise aus rostfreiem Stahl, besteht darin, daß sie leicht und billig auf dem Markt erhältlich sind und daß sie sich einfach auf die zylindrische Düse montieren lassen. Die Abmessungen dieser Schraubenfedern können verschieden sein je nach den jeweiligen inneren und äußeren Abmessungen der Düse.

Der Düsenteil zur Aufnahme der Schraubenfedern ist in der Weise bearbeitet, daß Ringschultern oder Stufen sowohl an der Innenwand als auch an der Außenwand der Düse vorgesehen sind, welche zum Abstützen der

unteren Enden der Schraubenfedern dienen. Bei gewöhnlichen Gasfeuerzeugen beträgt die Stärke der Düsenwandung beispielsweise 0,4 nun, wobei dann die innere Schraubenfeder vorzugsweise einer. Durchmesser von 1,2 mm aufweist mit einer Toleranz von 0 bis s —0,05 nur. In diesem Falle besteht die Schraubenfeder aus einem Draht von 0,18 bis 0,25 mm, vorzugsweise 0,2 mm Durchmesser. Die Steigung der Schraubenwindungen einer solchen Schraubenfeder ist etwa 0,06 bis 0,02 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,03 mm. Die Länge des Abschnittes der Schraubenfeder, welcher aus der oberen Düsenöffnung heraussteht, beträgt 1,5 bis 3,0 mm, vorzugsweise 2,0 mm.

Die äußere Schraubenfeder hat vorzugsweise einen Außendurchmesser von 2,0 mm mit öffnungen von 0,08 bis 0,12 mm, vorzugsweise 0,1 mm zwischen den Schraubenwindungen. Sie steht 13 bis 3,0 mm über den oberen Rand der Düse heraus.

Die Schraubenfederabschnitte, welche über den oberen Düsenrand herausstehen, können gleiche oder verschiedene axiale Längen aufweisen, welche innerhalb einer Größenordnung von 0 bis i,0 mm liegen. Ein übermäßig großer Unterschied in den Längen der herausstehenden Federabschnitte würde die längeren Schraubenfedern in den heißesten Bereich der Brennerflamme bringen, so daß diese Schraubenfederabschnitte verbrennen könnten.

Der ringförmige Zwischenraum zwischen der inneren und der äußeren Schraubenfeder beträgt zwischen 0,15 und 0,25 mm, vorzugsweise 0,2 mm.

Bei üblichen Gasfeuerzeugen mit piezo-elektrisc'ner Zündung beträgt der günstigste Abstand zwischen dem Ende der Entladungselektrode und der als Kathode dienenden Düse für günstige Zündungsbedingungen normalerweise 3 mm. Diese gegenseitige Anordnung « der Elektroden erfordert aber eine einwandfreie technische Ausführung, um ihre genaue Lage zueinander festzulegen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung werden dagegen diese Fertigungsschwierigkeiten durch die Schraubenfedern weitgehend ausgeschaltet, denn die nach außen und oben gehende Strömung des Gas/Luft-Gemisches aus den zahlreichen öffnungen zwischen den Schraubenwindungen ist der Funkenentladung viel leichter ausgesetzt.

In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen von erfingsgemäß ausgebildeten Brennerventildüsen dargestellt, wobei die F i g. 1 bis 4 jeweils in einem vertikalen Axialschnitt in Seitenansicht vier verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten darstellen.

Bei der ersten Ausbildung einer erfindungsgemäßen Brennerventildüse nach F i g. 1 sitzt in an sich bekannter Weise eine Düse 1 auf dem oberen Ende eines nicht dargestellten Behälters für Flüssiggas, wobei die axiale Düsenbohrung mit dem Behälterinnenraum in Verbindung steht. Diese Düse 1 leitet durch ihre mittlere Längsbohrung 2 das Brenngas nach oben. Diese Düsenbohrung 2 ist an ihrem oberen Ende offen und bildet dadurch eine Austrittsöffnung für das Brenngas in die Umgebungsluft. Der obere Abschnitt dieser Düsenbohrung 2 ist in der Weise ausgebildet, daß sein Durchmesser etwas größer ist als der übrige Teil der Düsenbohrung.

Eine erste Schraubenfeder 4, wie noch im einzelnen beschrieben wird, sitzt in einem Abschnitt, mit größerem Durchmesser der Düsenbohrung 2 und zwar f>5 so, daß die Feder 4 an ihrem unteren Ende von einer Ringschulter 6 getragen wird und sich in Längsrichtung der Düse 1 bis über die obere öffnung Xa der Düse 1 erstreckt und hier beispielsweise 0,2 mm herausragt Dieser überstehende Abschnitt der Feder 4 liegt hierbei konzentrisch und parallel zu dem Abschnitt der Düsenbohrung 2.

Ei.ie zweite Schraubenfeder 5 sitzt auf dem äußeren Umfang der Düse 1. Das untere Ende dieser zweiten Feder 5 liegt auf einer Ringschulter 7, welche von der Kante eines Abschnittes \b mit größerem Außendurchmesser der Düse 1 gebildet wird. Die äußere Feder 5 ragt gleichfalls in gleicher Länge über die obere Düsenöffnung Xa der Düse 1 heraus wie die innere Feder 4, wobei die beiden Federn parallel zueinander und mit einem ringförmigen Zwischenraum zwischen sich angeordnet sind. Die radiale Breite des ringförmigen Zwischenraumes zwischen den beiden Federn entspricht etwa der Wandungsstärke am oberen Ende der Düse 1.

Die erste Feder 4 und die zweite Feder unterscheiden sich in ihrem Durchmesser und ihren Abmessungen und sind ohne weiteres auf dem Markt erhältlich.

Die innere Feder 4 weist hierbei Luftdurchlaßöffnungen auf, welche kleiner sind als diejenigen der zweiten Feder 5. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel besteht die innere Feder 4 aus einem Schraubenfederabschnitt aus rostfreiem Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,20 mm, wobei die Luftdurchlaßöffnungen zwischen den Schraubenwindungen 0,05 mm haben und die Steigung der Schraubenwindungen 0,25 mm beträgt.

Die äußere Feder 5 besteht aus rostfreiem Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,2 mm, wobei die Durchlaßöffnungen zwischen den Schraubenwindungen 0,1 mm betragen bei einer Windungssteigung von 0,3 mm.

Bei einem Gasfeuerzeug mit einer vorstehend beschriebenen Brennerventildüsenanordnung und einer bekannten Einrichtung zur Zündung des durch die Bohrung 2 der Düse 1 ausströmenden Brenngases wird der unter Druck durch diese Bohrung 2 kommende Gasstrom aufgeteilt und strömt teilweise durch die Öffnungen zwischen den einzelnen Schraubenwindungen der ersten Feder 4 nach außen in den Raum zwischen dieser Feder 4 und der äußeren Feder 5. Die durch diesen Zwischenraum strömenden Gasströme werden dann noch weiter aufgeteilt, sobald sie durch die öffnungen der äußeren Feder 5 nach außen strömen.

Auf diese Weise wird der Gasdruck, den das Gas anfangs beim Austritt aus der Düsenöffnung hat, weitgehend herabgesetzt, indem der austretende Gasstrom in eine Mehrzahl einelner Gasströme beim Durchgang durch die zahlreichen öffnungen der Feder 4 aufgeteilt wird, worauf dann die einzelnen Gasströme nochmals aufgeteilt werden beim Durchgang durch die zahlreichen öffnungen der äußeren Feder 5. Während dieser abschnittsweisen Bewegung des Brenngases wird die Anzahl der durch die Öffnungen der äußeren Feder 5 austretenden Gasströme naturgemäß beträchtlich erhöht und durch die Passage durch die beiden Federn 4 und 5 gleichmäßig verteilt. Das Brenngas strömt daher außerhalb der äußeren Feder 5 in einer Mehrzahl kleinerer Ströme und mischt sich hierbei mit der Umgebungsluft in einem sehr vorteilhaften Mischungsverhältnis, so daß man auf diese Weise ideale Bedingungen der Gasmischung für eine Entzündung durch einen schwachen Funken erhält. Eine derartige Mischung aus Brenngas und Luft wird unfehlbar gezündet durch einen Entladungsfunken zwischen der Entladungselektrode A, welche mit dem nicht dargestellten piezo-elektrischen Element elektrisch verbun-

den und gegenüber der Düse 1 angeordnet ist, und der äußeren luftdurchlässigen Feder 5. Die erfindungsgemäß ausgebildete Brennerventildüse vermeidet daher vollständig die Notwendigkeit, die Dauer des Entladungsfunkens zu verlängern, was mit einem zusätzlichen Widerstand durchzuführen ist, wie es bisher üblich war.

Die Brennerventildüsenanordnung gemäß der Erfindung ist außerordentlich einfach in ihrer konstruktiven Ausbildung, indem lediglich mindestens zwei Federn 4 und 5 mit luftdurchlässigen Wandungen beiderseits der Düsenwandung vorgesehen zu werden brauchen ohne die Notwendigkeit eines Widerstandes, so daß diese Düse in ganz einfacher Weise und mit niedrigen Gestehungskosten gefertigt werden kann. Selbst wenn der Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern 4 und 5 aus irgendwelchen Gründen während des Betriebes des Feuerzeuges durch Staub oder Schmutz verunreinigt wird, verbrennt dieser vollständig durch die Brennerflamme, so daß niemals eine Verstopfung dieses ringförmigen Zwischenraumes auftreten kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig.2 besteht der einzige Unterschied gegenüber der Ausführung nach F i g. 1 darin, daß die äußere Feder 5 mit einer Verlängerung 5a so weit über die obere Düsenöfinung heraussteht, beispielsweise mehr als 1,0 mm, daß sie das freie obere Ende der in der Bohrung 3 befindlichen inneren Feder 4 überragt. Auch bei dieser Ausbildung treten die Anteile des Brenngases, welche am oberen Ende der inneren Feder 4 austreten durch die öffnungen der äußeren Feder 5, welche einen größeren Innendurchmesser hat als der Außendurchmesser der inneren Feder 4, wobei die Gasströme in dem Raum zwischen den beiden Federn 4 und 5 nach oben strömen. Durch diese Anordnung werden die gesamten Brenngasströme zu einer ganz gleichmäßigen Aufwärtsströmung in ihrer Gesamtheit veranlaßt, so daß das unerwünschte Flackern der Flamme oder deren Ausblasen durch erhöhten Druck des Brenngases, wie es oft bei bisher bekannten Gasfeuerzeugen der Fall ist, vollständig verhindert und eine normal brennende Flamme erhalten wird.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 erstreckt sich die innere Schraubenfeder 4 weiter nach oben als die äußere Schraubenfeder 5. Das aus der öffnung der Ventilbohrung 2 austretende Gas wird hierbei in drei Strömungen aufgeteilt, nämlich in eine erste, dem Durchgang des Zylindereinsatzes 4 aufsteigenden Strömung, in eine zweite, in dem Zwischenraum zwischen den beiden Schraubenfedern 4 und 5 aufsteigende Strömung und in eine dritte, durch die Windungen der äußeren Feder 5 nach außen strömende Strömung. Diese dritte Strömung wird ausreichend in ihrer Strömungsgeschwindigkeit und ihrem Strömungsdruck gedämpft, da sie den Zwischenraum zwischen der ίπηΡΓΡΠ Feder 4 und der äußeren Feder 5 durchströmen muß. Hierbei mischt sich aber der Gasstrom außerhalb der äußeren Feder 5 innig mit der Umgebungsluft und bildet somit die Vorbedingung für eine ganz leichte Entzündung durch einen schwachen Zündfunken, wie es auch bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Falle ist.

ίο Daneben wird der zuerst erwähnte, innere Gasstrom gerade aufwärts gerichtet durch die Verängerung 4a der inneren Feder 4, so daß die Flamme aus der Düsenöffnung verlängert und in ihrem Durchmesser verkleinert wird. Selbst in dem Fall, wo der Abstand zwischen dem oberen Ende der Düse und dem oberen Ende der inneren Feder 4 verhältnismäßig groß ist, erhält man mit Sicherheit eine wirksame Flammenhöhe, die bis über das obere Ende der inneren Feder 4 reicht.

Ferner strömt der erste Gasstrom aus der Verlängerung 4a durch deren Wandöffnungen nach außen und bildet hierdurch um diese Verlängerung 4a eine dicke Brenngaswolke. Eine derartige dicke Brenngaswolke erschwert jedoch den Durchgang des Entladungsfunken durch diese Wolke. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung geht der elektrische Funke jedoch an einer anderen Stelle über, und zwar im Bereich des dritten Gasstromes, so daß die Mischung aus Gas und Luft an dieser Stelle gezündet wird. Auch auf diese Weise kann eine ungehinderte Zündung erwartet werden.

Obgleich die vorstehend beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung mit zwei Federn mit luftdurchlässigen Wandungen enthalten, nämlich eine innere Feder und eine äußere Feder, ist die Erfindung keinesfalls hierauf beschränkt, da auch mehrere derartige Federn vorgesehen werden können, wie die Ausführungsform nach Fig.4 zeigt Hierbei sind drei Federnelemente 4,5 und 10 vorhanden, welche von den entsprechenden Ringschultern 6, 7 und 8 getragen und in parallelen, konzentrischen Abständen voneinander

w gehalten werden. Die innere Feder 4 sitzt hierbei ebenfalls wieder in einer Erweiterung der Düsenbohrung 2. Die oberen Enden dieser drei Federn 4,5 und 10 können entweder in gleicher Höhe liegen, wie es für die Federn 4 und 5 in F i g. 1 der Fall ist, sie können aber auch in unterschiedlichen Höhen liegen, wobei ihre axialen Längen abgestuft sind, wie es beispielsweise in F i g. 4 dargestellt ist.

Auf jeden Fall erhält man durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Brennerventildüse für Gasfeuerzeuge mit piezo-elektrischer Zündung eine gleichmäßige und zuverlässige Zündung des Brenngases.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Brennerventildüse für piezo-elelctrisch gezündete Gasfeuerzeuge, deren Düsenrohr mittels einer sich axial bis über die äußere Düsenöffnung erstreckenden Schraubenfeder verlängert ist, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere, konzentrisch und achsparallel zu der ersten Schraubenfeder (4) angeordnete Schraubenfeder (5 bzw. 10), welche sich ebenfalls axial bis über die äußere Düsenöffnung (ia) erstreckt und mit der ersten Schraubenfeder einen ringförmigen Zwischenraum bildet, wobei die jeweils konzentrisch inneren Schraubenfedern (4 bzw. 5) kleinere Öffnungen zwischen ihren Schraubenwindungen aufweisen als die jeweils konzentrisch äußeren Schraubenfedern (5 bzw. 10).

2. Düse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine größere axiale Länge des aus der Düsenöffnung (ta) herausstehenden Abschnittes von einer in der Düsenbohrung (3) sitzenden Schraubenfeder (4) als diejenige des über die Düsenöffnung herausstehenden Abschnittes von den äußeren Düsenumfang umgebenden Schrauben federn (5) (F i g. 3 und 4).

3. Düse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine geringere axiale Länge des aus der Düsenöffnung (ia) herausstehenden Abschnittes von einer in der Düsenbohrung (3) sitzenden Schraubenfeder (4) als diejenige des über die Düsenöffnung herausstehenden Abschnittes von den äußeren Düsenumfang umgebenden Schraubenfedern (5) (F i g. 2).

4. Düse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch gleiche axiale Längen der über die obere Düsenöffnung (ia) herausstehenden Schraubenfederabschnute(Fig. 1).

5. Düse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch abgestufte axiale Längen der über die obere Düsenöffnung (ia) herausstehenden Schraubenfederabschnitte (F i g. 4).

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