DE3501719A1 - Brennstoffbetriebenes heizgeraet - Google Patents
Brennstoffbetriebenes heizgeraetInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
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Description
Brennstoffbetriebenes Heizgerät Beschreibung
Die Erfindung befaßt sich mit einem mit Brennstoff betriebenen Heizgerät, insbesondere einem Fahrzeugzusatzheizgerät.
Üblicherweise hat ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugzusatzgerät
ein Brenneraggregat, das mit Brennstoff und Brennluft versorgt wird, die über ein Gebläse geliefert wird, das ein
von einem Motor angetriebenes Lüfterrad hat. Mit dem Brennerftggregat
wird ein brennbares Gemisch aus Brennstoff und Luft aufbereitet, das in einer Brennkammer unter Flammenbildung
verbrannt wird.
Bei solchen Heizgeräten ist üblicherweise ein Flammwächter vorgesehen, dessen freies Ende in die Brennkammer und in die
Flammenzone ragt. Hierbei durchsetzt der Flammwächter das die Brennkammer begrenzende Brennrohr und gegebenenfalls geht
er auch noch durch die Mantelflächen eines Wärmetauschers, mittels dem die Wärme der bei der Verbrennung entstandenen
heißen Verbrennungsgase an ein Wärme übertragendes Medium, wie Wasser oder Luft, abgegeben wird. Dieser so vorgesehene
Flammwächter ist eine gesonderte Zusatzeinrichtung, die ins-
besondere zur Sicherheit vorgesehen ist und die Aufgabe hat, beim Fehlen einer Flamme in der Brennkammer des Heizgerätes
dasselbe abzuschalten, um eine BrennstoffanSammlung in der
Brennkammer des Heizgerätes zu verhindern, die gegebenenfalls zu einem explosionsartig zündbaren Gemisch im Heizgerät führen
könnte. Wenn während des Betriebs des Heizgerätes in der Brennkammer eine Flamme vorhanden ist, wird die Notabschaltung
des Heizgerätes unterdrückt.
Aus US-PS 3 281 812 ist eine Steuervorrichtung zur Überwachung
von mit Brennstoff betriebenen Heizanlagen bekannt. Als Anwendungsbeispiel wird eine Flamme eines mit Brennstoff betriebenen
Brenners in einer Brennkammer überwacht. Hierzu ist ein Flammensensor in Form einer lichtempfindlichen Zelle vorgesehen,
der der Flamme in der Brennkammer optisch zugeordnet ist. Zwischen der Flamme und dem Flammensensor ist eine die
Strahlung der Flamme periodisch unterbrechende Abschirmung, wie eine Blende vorgesehen, die mittels eines Motors angetrieben ist.
Zur Eigensicherung, d.h. zur ständigen Überwachung der Funktionsfähigkeit
und Funktionssicherheit dieser Flammenüberwachungseinrichtung ist eine komplizierte Auswerteschaltung erforderlich,
die verhindert, daß die Flammenüberwachungseinrichtung nicht fälschlicherweise das Vorhandensein einer Flamme
in der Brennkammer anzeigt, obgleich keine Flamme erzeugt worden ist.
Aus DE-AS 27 07 120 ist ein eigensicherer Flammenwächter für öl- oder Gasfeuerungen mit einem Flammenfühler bekannt,
der so beschaffen ist, daß auch mit einem hohen Strahlungswert betreibbare Flammenfühler verwendbar sind. Die Auswerteschaltung
soll hierbei eine möglichst große Eigensicherheit aufweisen,
um Funktionsfehler zu verhindern. Als Flammenfühler ist eine strahlungsempfindliche Zelle, beispielsweise eine UV-Zelle
vorgesehen, sowie eine die Strahlung zur strahlungsempfindlichen Zelle periodisch unterbrechende, rotierende Blende,
wobei beide Teile in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Auch diese Einrichtung dient zur Eigensicherung eines
Flammenfühlers, wozu ein gesondertes Aggregat, bestehend aus Sensor und Blende, zusätzlich im Heizgerät vorgesehen sein
muß.
Bei mit Brennstoff betriebenen Heizgeräten, die als Fahrzeugzusatzheizgeräte
bestimmt sind, ist aber darauf zu achten, daß diese Heizgeräte möglichst kompakt ausgelegt sind, betriebszuverlässig
arbeiten und insbesondere möglichst wenig Einbauraum in Anspruch nehmen. Daher sind insbesondere bei
diesem Anwendungsgebiet zusätzliche noch mit Motor betriebene Einrichtungen, wie Blende oder Abschirmungen o.dgl. unerwünscht,
da diese zusätzlichen Einbauraum in Anspruch nehmen, der bei der kompakten Auslegung von Fahrzeugzusatzheizgeräten im
allgemeinen nicht vorhanden ist.
Auch dienen die vorstehend beschriebenen überwachungseinrichtungen
ausschließlich zur Gewährleistung der Eigensicherheit einer Flammenüberwachungseinrichtung bzw. einer Flammwächtereinrichtung.
Die Erfindung hingegen zielt darauf ab, ein brennstoffbetriebenes
Heizgerät der im Oberbegriff von Anspruch 1 umrissenen Art derart weiterzubilden, daß auf konstruktiv möglichst einfache
Weise und ohne die Verwendung von viel Einbauraum in Anspruch nehmende zusätzliche Einrichtungen die Flamme in der
Brennkammer zuverlässig überwacht werden kann und gegebenenfalls mit dieser Überwachungseinrichtung noch weitere Kontroll-
und Steuerfunktionen gleichzeitig ausgeführt werden können.
Erfindungsgemäß zeichnet sich hierzu ein brennstoffbetriebenes
Heizgerät, insbesondere Fahrzeugzusatzheizgerät, durch die Merkmale des Anspruchs 1 aus.
Die Flammwächtereinrichtung beim erfindungsgemäßen brennstoffbetriebenen
Heizgerät ist hierbei so beschaffen, daß ein in die Brennkammer ragender üblicher Flammwächter entfallen kann,
so daß sich die Fertigung und die Montage eines solchen Heizgerätes wesentlich vereinfacht. So entfallen beispielsweise
sämtliche Durchgangsbohrungen im Heizgerät, die zur Durchführung des bisher üblichen Flammwächters vorgesehen sein
müssen. Auch benötigt die Flammwächtereinrichtung nach der
Erfindung kein zusätzliches Bauteil, wie eine sich ständig drehende Abschirmung in Form einer Blende, da bei der erfindungsgemäßen
Ausbildung für diese Funktion das Lüfterrad des ohnedies vorhandenen Gebläses genutzt wird, das für
die Lieferung der Brennluft zum Brenneraggregat beim Heizgerät vorhanden ist. Nach der Erfindung weist das Lüfterrad
wenigstens eine zu seiner Achse parallel verlaufende öffnung auf, die auch als Fenster bezeichnet werden kann und durch
die der Lichtstrahl in einer in der Brennkammer vorhandenen Flamme hindurchgehen kann. Hinter dem Lüfterrad des Gebläses,
d.h . an der von der Brennkammer abgewandt liegenden Seite des Lüfterrades ist ein lichtempfindliches Element angeordnet,
das fluchtgerecht zu der Öffnung im Lüfterrad liegt. Das mit
der achsparallelen öffnung versehene Lüfterrad wirkt daher wie eine Abschirmung oder eine Blende für den von der Flamme erzeugten
Lichtstrahl, der bei fluchtender Anordnung von lichtempfindlichem Element und öffnung auf das lichtempfindliche
Element fällt. Durch die Drehung des Lüfterrades wird daher der Strahlgang von der Flamme in der Brennkammer zum lichtempfindlichen
Element wiederholt unterbrochen. Hierdurch werden entsprechende Impulse am lichtempfindlichen Element erzeugt,
die nach entsprechender Auswertung mittels einer Auswerteschaltung zu dem Ergebnis führen, daß entweder in der
Brennkammer eine Flamme vorhanden ist oder wenn auf das lichtempfindliche Element kein Licht fällt, in dieser Brennkammer
keine Flamme vorhanden ist. Im letztgenannten Falle wird dann
das Heizgerät abgeschaltet.
Mit dieser überraschend einfachen Ausbildung einer Flammwächtereinrichtung
ist eine zuverlässige Überwachung der Flamme in der Brennkammer möglich, ohne daß irgendein Bauteil in die
Brennkammer zur Flammüberwachung ragen muß. Die Flammwächtereinrichtung
nach der Erfindung arbeitet somit berührungslos und kann daher den Brennvorgang in der Brennkammer auch
nicht nachteilig beeinflussen. Auch sind bei der erfindungsgemäßen
Auslegung keine Dichtungsprobleme wie bei einem üblichen in die Brennkammer ragenden Flammwächter in Bereich seiner
Durchgangsbohrungen zu erwarten, da nach der Erfindung ein solches Teil ersatzlos entfällt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Bei der Ausbildung nach Anspruch 2 wird die Öffnung im
Lüfterrad so angeordnet, daß sie in einem vorbestimmten Abstand von der Mittelachse des Lüfterrads liegt, um sicherzustellen,
daß der Strahlengang von der Flamme bei einer in der Brennkammer gebildeten Flamme zuverlässig möglichst in der
Nähe seiner Kernzone auf die öffnung gerichtet ist.
Nach Anspruch 3 sind mehrere öffnungen, vorzugsweise drei,
in regelmäßigen Winkelabständen verteilt auf einer gemeinsamen
Radiuslinie angeordnet, wodurch das Auflösungsvermögen des lichtempfindlichen Elements verbessert wird.
Nach Anspruch 4 sind die öffnungen oder Fenster zweckmäßigerweise
als Bohrungen ausgebildet, die sich auf fertigungstechnisch einfache Weise im Lüfterrad des Gebläses ausbilden
lassen.
Nach Anspruch 5 ist mit dem Ausgang des lichtempfindlichen
Elements, wie einer Fotozelle, eine Auswerteeinrichtung verbunden, die in ihrer einfachsten Ausbildungsform beim Fehlen
einer Flamme in der Brennkammer das Heizgerät dadurch abschaltet, daß vom lichtempfindlichen Element kein Impuls geliefert
wird.
Nach den Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 6 bis 8 kann diese Auswerteeinrichtung gleichzeitig auch noch weitere Funktionen
erfüllen. Da die vom lichtempfindlichen Element durch Empfang des Lichts gelieferten Impulse von der Drehzahl des
Lüfterrads des Gebläses abhängig sind, die sich in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Heizgerätes ändern kann, kann die erfindungsgemäße
Flammwächterexnrichtung in Verbindung mit der Auswerteeinrichtung auch dazu benutzt werden, die Drehzahl
des Lüfterrads des Gebläses zu regeln, indem über die Auswerteeinrichtung der Antriebsmotor des Gebläses angesteuert
wird. So ist es beispielsweise erwünscht, beim Vor- oder
Nachlauf des Heizgerätes das Lüfterrad des Gebläses mit einer geringeren Drehzahl laufen zu lassen, wobei diese
Drehzahlregelung beim Vor- oder Nachlauf über die Auswerteeinrichtung dadurch aktiviert werden kann, daß in dieser
Betriebsphase des Heizgerätes keine Flamme in der Brennkammer vorhanden ist, was bedeutet, daß kein Licht auf das lichtempfindliche
Element der Flammwächtereinrichtung beim erfindungsgemäßen Heizgerät fällt.
Gleichzeitig gestattet aber auch eine solche Anordnung gemäß dem Anspruch 7 eine ständige Überwachung der Drehzahl des
Lüfterrads des Gebläses.
Dank dieser Überwachungsmöglichkeit gestattet aber die Auswerteeinrichtung
in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Flammwächtereinrichtung auch die Möglichkeit, die Funktion
des Gebläses und insbesondere des Lüfterrades des Gebläses zu überwachen, wobei dann die Auswerteeinrichtung eine Störungsmeldung
liefert, wenn beispielsweise das Lüfterrad des Gebläses trotz Arbeiten des Motors stillsteht, wobei dann das
lichtempfindliche Element der Flammwächtereinrichtung je nach Stellung des Lüfterrades entweder ständig mit Licht
beaufschlagt wird oder der Lichtstrahlgang ständig unterbrochen ist. Als Ursache für das Stillstehen des Lüfterrades
des Gebläses kommen dann eine defekte Kupplung oder ein defekter Antriebsmotor in Betracht.
Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Flammwächtereinrichtung
gleichzeitig auch eine Überwachung der Funktion des Gebläses und das Gerät kann auch dann abgeschaltet werden,
wenn beispielsweise das die Brennluft liefernde Gebläse defekt ist. Durch entsprechende Analyse der vom lichtempfindlichen
Element der Flammwächtereinrichtung erhaltenen Impulswerte kann man auch eine Störungsanalyse durchführen, so daß eine
direkte Störmeldung erfolgen kann, die die Ursache der Störung des Heizgeräts angibt.
Bei den Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 9 und 10 sind auf verschiedenen Radiuslinien des Lüfterrads des Gebläses ein
oder mehrere öffnungen vorgesehen und den jeweiligen Radiuslinien ist ein lichtempfindliches Element zugeordnet. Mit
einer solchen Auslegung kann erreicht werden, daß die auf den verschiedenen Radiuslinien liegenden lichtempfindlichen Elemente
hinsichtlich ihrer Ausgangswerte verglichen und überprüft werden können, so daß man auf diese Weise ohne komplizierte
zusätzliche Einrichtungen auch eine Eigensicherheit der Flammwächtereinrichtung insgesamt durch Mehrfachanordnung
gewährleisten kann. Ferner ist es aber auch möglich, den vorhandenen lichtempfindlichen Elementen jeweils gesonderte Überwachungsfunktionen
zuzuordnen, wie die Funktionskontrolle des Gebläses oder die Drehzahlregelung desselben. In diesem Fall
vereinfacht sich dann die Auslegung der dem jeweiligen lichtempfindlichen Element nachgeschalteten Auswerteeinrichtung,
da diese dann nicht auf mehrere unterschiedliche Zustände ansprechen muß, sondern nur jeweils ein spezielles Kriterium
überwachen muß und dieses mit Ja oder Nein entschieden wird sowie davon abhängig dann die entsprechenden Teile des Heizgerätes
angesteuert werden.
Durch Zusammenschalten der lichtempfindlichen Elemente insgesamt
gestattet eine solche Auslegung auch, daß der Flammenzustand der Flamme in der Brennkammer in zeitlicher Funktion
und Entwicklung überwacht werden kann, so daß man beispielsweise feststellen kann, ob die Flamme gleichmäßig brennt oder
flackert o.dgl.
Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines brennstoff-
betriebenen Heizgerätes mit einer Flammwächtereinrichtung
,
Fig. 2 eine schematische Ansicht der wesentlichen
Teile eines Heizgeräts mit einer erfindungsgemäßen Flammwächtereinrichtung,
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Lüfterrad des
in Fig. 2 gezeigten Gebläses und
Fig. 4 und 5 eine Ausführungsvariante eines Heizgeräts
mit einer Flammwächtereinrichtung nach der Erfindung, wobei auf unterschiedlichen
Radiuslinien des Lüfterrades öffnungen und den jeweiligen Radiuslinien ein lichtempfindliches
Element zugeordnet ist.
In Fig. 1 ist in einer schematischen Ansicht unter Weglassung von nicht erfindungswesentlichen Einzelheiten ein brennstoffbetriebenes
Heizgerät gezeigt, das als Fahrzeugzusatzheizgerät dient und insgesamt mit 1 bezeichnet ist. Hierbei kann
es sich beispielsweise um ein Luft- oder Wasserheizgerät handeln, wobei diese Unterscheidung die vorgesehenen übertragenden
Medien berücksichtigt. Auch sind als Brenneraggregate verschiedene Brennertypen, wie Zerstäuberdüsen, Fließbrenner
o.dgl. verwendbar. In der Zeichnung ist beispielsweise mit 2 ein Zerstäuber eines insgesamt mit 3 bezeichneten Brenneraggregats
gezeigt. Das Brenneraggregat 3 wird mit Brennstoff über eine Brennstoffleitung 4, die an einen nicht gezeigten
Brennstoffvorrat angeschlossen ist, und eine Pumpe 5 versorgt. Brennluft wird dem Brenneraggregat 3 über ein Gebläse
6 zugeführt, das von einem Motor 7 angetrieben wird und ein Lüfterrad 8 aufweist. Bei der Versorgung des Brenneraggregats
3 mit Brennluft und Brennstoff wird ein brennbares Gemisch erzeugt, das mittels einer Zündeinrichtung 34 in einer Brennkammer
9 unter Flammbildung verbrannt wird. Für die Brennluftansaugung ist ein Finlaß
BAD
10 vorgesehen. Die in der Brennkammer 9 gebildeten heißen Verbrennungsgase treten über einen Verbrennungsgasauslaß
11 aus.
Bei dem in Fig. 1 schematisch gezeigten Heizgerät 1 dient als wärmeübertragendes Medium Luft, das über einen Lufteinlaß
12 angesaugt, mit Hilfe eines Gebläses 13 durch einen die Brennkammer 9 mantelförmig umgebenden Raum 14 gedrückt wird,
in dem die Luft in Wärmeaustausch mit dem in der Brennkammer 9 gebildeten heißen Verbrennungsgasen tritt und dann die so
erwärmte Luft als Heizluft über einen Auslaß 15 beispielsweise zum Fahrgastinnenraum eines Fahrzeugs austritt.
In gebrochenen Linien ist in Fig. 1 ein an sich üblicher Flammwächter 16 gezeigt, dessen freies Ende 17 in die Brennkammer
9 und in die Flammenzone 18 ragt. Der Flammwächter 16 erstreckt sich hierbei durch das die Brennkammer 9 begrenzende
Brennrohr 19 und durchsetzt auch den Raum 14, durch den
die Luft als wärmeübertragendes Medium geleitet wird. Dieser Flammwächter 16 steht dann über den Außenmantel 20 des Heizgeräts
vor und ist mit einem entsprechenden Steuergerät (nicht näher dargestellt) des Heizgeräts 1 verbunden. Dieser übliche
Flammwächter 16 arbeitet derart, daß er beim Fehlen einer Flamme in der Flammenzone 18 der Brennkammer 9 das Heizgerät
1 automatisch abschaltet, um die Bildung von explosionsartig zündbaren Gemischen im Heizgerät 1 zu verhindern.
Wenn sich nach der Inbetriebnahme des Heizgeräts 1 in der Brennkammer 9 eine Flamme ausbildet, so ist der Flammwächter
16 inaktiv und die vorstehend genannte Notabschaltung des Heizgeräts 1 wird verhindert.
In durchgezogenen Linien ist in Fig. 1 eine erfindungsgemäße
Flammwächtereinrichtung eingetragen. Die in Fig. 1 insgesamt mit 22 bezeichnete Flammwächtereinrichtung umfaßt eine
achsparallele Durchgangsöffnung 23 im Lüfterrad 8 des Gebläses 6. Dieser Durchgangsöffnung 23 ist ein lichtempfindliches
Element 24 zugeordnet, das auf der kühlen von der Brennkammer 9 abgewandten Seite 25 des Lüfterrads 8 angeordnet
ist. Da sich das Lüfterrad 8 des Gebläses 6 beim Arbeiten des Motors 7 dreht, wird bei vorhandener Flamme in der Brennkammer
9 der Strahlengang von der Brennkammer 9 zum lichtempfindlichen Element 24 regelmäßig in Abhängigkeit von der
Drehzahl der Lüfterrads 8 unterbrochen, so daß das lichtempfindliche Element 24 Impulse liefert, die einem Steuergerät
26 zugeführt werden.
Anhand den Fig. 2 und 3 wird eine erste bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Flammwächtereinrichtung 22 näher gezeigt. Gleiche oder ähnliche Teile wie bei dem
Heizgerät 1 nach Fig. 1 sind in den Fig. 2 und 3 mit denselben Bezugszeichen versehen.
Bei dieser ersten Ausführungsform sind drei öffnungen bzw.
Durchgangsöffnungen 23 im Lüfterrad 8 beispielsweise vorgesehen, die in einem vorbestimmten Abstand von der Mittelachse
27 des Lüfterrads 8 liegen und die Durchgangsöffnungen 23 sind,wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, in regelmässigen Winkelabständen
verteilt und auf einer -gemeinsamen Radiuslinie 28 angeordnet.
Das lichtempfindliche Element 24 ist dieser Radiuslinie 28
zugeordnet und die Durchgangsöffnungen 23 unterbrechen bei der Drehung des Lüfterrads 8 in regelmäßiger Zeitfolge den
Strahlengang der Flamme in der Brennkammer 9 zum lichtempfindlichen
Element 24. Mit dem lichtempfindlichen Element 24 ist das Steuergerät 26 verbunden, bei dem in seiner unteren
Hälfte schematisch Impulsfolgen angedeutet sind, die als Eingang am Steuergerät 26 anliegen und durch das Zusammenwirken
der Durchgangsöffnungen 23 im Lüfterrad 8 und dem lichtempfindlichen
Element 24 erzeugt werden. Vorteilhafterweise sind die Durchgangsöffnungen 23 Bohrungen 29, die sich fertigungstechnisch
einfach im Lüfterrad 8 ausbilden lassen.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Flammwächtereinrichtung 22 wird in dem Heizgerät 1 anstelle des zuvor üblichen Flammwächters
16 eingesetzt. Das Steuergerät 26 enthält eine nicht näher dargestellte Auswerteeinrichtung, die die am Steuergerät
26 anliegende Impulsfolge verarbeitet und das Heizgerät 1 abschaltet, wenn auf das lichtempfindliche Element
24 kein Licht fällt, was bedeutet, daß sich in der Brennkammer
9 beispielsweise keine Flamme gebildet hat. Die erfindungsgemäße Flammwächtereinrichtung 22 ermöglicht somit
eine berührungslose Überwachung der Flamme in der Brennkammer 9 und die Flammwächtereinrichtung 22 läßt sich mit äußerst
geringem Platzbedarf bei einem Heizgerät 1 der gattungsgemässen Art verwirklichen.
Ferner kann die Auswerteeinrichtung im Steuergerät 26 auch den Motor 7 des Gebläses 6 ansteuern, so daß mit Hilfe der
Flammwächtereinrichtung 22 noch eine weitere Funktion erfüllt wird. Die vom lichtempfindlichen Element 24 gelieferten Impulse
sind von der Drehzahl des Lüfterrads 8 des Gebläses 6 abhängig und ändern sich daher in Abhängigkeit von dieser Drehzahl.
Zur Steuerung des Heizgeräts 1 ist es beispielsweise erwünscht, die Drehzahl des Lüfterrads 8 des Gebläses 6 beim Vor- oder
Nachlauf des Heizgerätes entsprechend zu regeln. Beim Vor- und/oder Nachlauf des Heizgerätes 1 ist in der Brennkammer
keine Flamme vorhanden, so daß auf das lichtempfindliche Element
24 der Flammwächtereinrichtung 22 kein Licht fä,llt. In
Abhängigkeit von diesem Betriebszustand des Heizgeräts 1 kann dann über die Auswerteeinrichtung im Steuergerät 2 6 der
Motor 7 des Gebläses 6 angesteuert werden, um die Drehzahl desselben zu regeln. Ferner gestattet die erfindungsgemäße
Flammwächtereinrichtung 22 auch eine ständige überwachung der Drehzahl des Lüfterrads 8 des Gebläses 6, die ebenfalls
von der Auswerteeinrichtung des Steuergeräts 8 ausgeführt wird. Durch diese ständige Überwachung der Drehzahl des Lüfterrads
8 des Gebläses 6 wird ermöglicht, daß die Flammwächtereinrichtung 22 in Verbindung mit dem Steuergerät 26 und
der in diesem vorgesehenen Auswerteeinrichtung beispielsweise eine Störungsmeldung liefern kann, wenn im Störfall das Lüfterrad
8 des Gebläses 6 stillsteht und hierdurch keine weitere zuverlässige Verbrennung des Gemisches unter Flammenbildung
in der Brennkammer 9 gewährleistet ist. In Abhängigkeit von der Stellung des Lüfterrads 8 wird in diesem Zustand das
lichtempfindliche Element 24 der Flammwächtereinrichtung 22 ständig mit Licht beaufschlagt oder der Lichtstrahlengang
ist ständig unterbrochen. Dank dieser Kriterien kann beispielsweise mit Hilfe der erfindungsgemäßen Flammwächtereinrichtung
22 ein Defekt am Gebläse 6 erkannt und gemeldet werden. Als Ursache für das Stillstehen des Lüfterrades 8 des Gebläses 6
kommt eine defekte Kupplung oder ein defekter Motor 7 in Betracht. Bei gestörter Funktion des Gebläses 6 ermöglicht daher
die erfindungsgemäße Flammwächtereinrichtung 22 auch eine Abschaltung
des Heizgeräts 1. Ferner kann die Auswerteeinrichtung im Steuergerät 26 auch so beschaffen sein, daß man durch
Analyse der vom lichtempfindlichen Element 24 der Flammwächtereinrichtung
22 erhaltenen Impulswerte auch die Ursache der Störung des Heizgeräts 1 ermitteln kann und diese dann in
entsprechender Weise an den Benutzer melden oder anzeigen kann.
Anhand den Fig. 4 und 5 wird eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Flammwächtereinrichtung erläutert. Diese
dort mit 22' bezeichnete Flammwächtereinrichtung unterscheidet
sich von der zuvor anhand den Fig. 2 und 3 eingehend erläuterten Flammwächtereinrichtung 22 im wesentlichen dadurch, daß
auf beispielsweise zwei verschiedenen Radiuslinien 30, 31 mehrere Durchgangsöffnungen 23 angeordnet sind. Jeder Radiuslinie
30, 31 ist je ein lichtempfindliches Element 32, 33 zugeordnet. Die Ausgänge der lichtempfindlichen Elemente 32
und 33 sind mit einem gemeinsamen Steuergerät 26' verbunden
oder sie können auch mit gesonderten Steuergeräten und diesen zugeordneten Auswerteeinrichtungen verbunden sein.
Eine solche Auslegung der Flammwächtereinrichtung 22* gestattet
zusätzlich zu den vorstehend im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 erläuterten Funktionen der Flammwächtereinrichtung 22 und
des Steuergeräts 26 auf einfache und unkomplizierte Weise eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Flammwächtereinrichtung
22' zur Gewährleistung einer Eigensicherheit derselben.
Hierzu werden im Steuergerät 26' die jeweiligen Ausgänge der
lichtempfindlichen Elemente 32 und 33 gegeneinander verglichen.
Alternativ ermöglicht eine solche Auslegung der Flammwächtereinrichtung
22' auch die Trennung von Flammenüberwachung und Funktionsüberwachung des Heizgeräts 1, wobei dann beispielsweise
den lichtempfindlichen Elementen 32 und 33 je-
Weils gesonderte Auswerteeinrichtungen in Verbindung mit
einem jeweiligen Steuergerät zugeordnet werden. So kann beispielsweise das eine lichtempfindliche Element 32 ausschließlich
für die Flammüberwachung verwendet werden, während das lichtempfindliche Element 33 beispielsweise zur
Funktionskontrolle des Gebläses 6 oder zur Drehzahlregelung desselben dient. Bei einer solchen Funktionstrennung können
dann die den lichtempfindlichen Elementen 32, 33 nachgeschalteten Auswerteeinrichtungen entsprechend einfach und
daher störungsunanfällig ausgebildet werden, indem das Gerät in Abhängigkeit von der zu überwachenden Funktion nur zwei
Entscheidungszustände hat.
Bei einer Zusammenschaltung der lichtempfindlichen Elemente
32 und 33 wird darüber hinaus noch erreicht, daß der Flammenzüstand der Flamme in der Brennkammer 9 in zeitlicher Funktion
und Entwicklung detektierbar ist, um den Brennzustand der Flamme zu ermitteln und in Abhängigkeit hiervon beispielsweise die
entsprechende Versorgungseinrichtung des Brenneraggregats 3 anzusteuern.
Obgleich in der Zeichnung nicht näher dargestellt, können selbstverständlich anstelle von drei oder wie in Fig. 5
gezeigt, anstelle von fünf Durchgangsöffnungen auf der jeweiligen Radiuslinie 28, 30, 31 auch eine größere oder kleinere
Anzahl von Durchgangsöffnungen 23 vorgesehen sein.
Auch kann die Anzahl der Durchgangsöffnungen 23 auf den
jeweiligen Radiuslinien 28, 31, 32 unterschiedlich sein, um die mit dem dieser Radiuslinie zugeordneten lichtempfindlichen
Element 24, 32, 33 auszuführende und zu überwachende Funktion zuverlässig und mit ausreichendem Auflösungsvermögen
erfüllen zu können.
Die Anzahl der im Lüfterrad 8 vorgesehenen Radiuslinien 28, 30, 31 hängt natürlich auch von dem Durchmesser des Lüfterrads
8 ab, da dessen Funktion durch die Durchgangsöffnungen 23 nicht beeinträchtigt werden darf und darüber hinaus
das Lüfterrad 8 auch nicht durch die Durchgangsöffnungen 23 zu sehr geschwächt werden darf.
Ferner kann bei der Erfindung gemäß einer nicht näher dargestellten
Ausführungsvariante die Auswerteeinrichtung auch eine Abschaltung des Heizgeräts zum Unterspannungsschutz veranlassen,
so daß die Batterie geschont und eine ausreichende Energiereserve für den zuverlässigen Start der Brennkraftmaschine des
Fahrzeugs sichergestellt wird. Um die bei der Vorgabe von Schaltschwellen bei elektronischen Bauelementen unvermeidbaren
Streubreiten zu vermeiden, kann über die Auswerteeinrichtung die Drehzahl des Lüfterrads, erfaßt durch die Flammwächtereinrichtung,
verarbeitet und als Kriterium für die Auslösung des Unterspannungsschutzes herangezogen werden, so daß genau
definierte Impulse, Lichtimpulssignale, eine einfachere und genauere Auslösung gewährleisten. Die Verarbeitung der Drehzahl
in der Auswerteexnrichtung kann digital erfolgen, oder als Kriterium kann die Länge der beispielsweise rechteckigen
Lichtimpulse herangezogen werden, die mit abnehmender Drehzahl größer wird. Wenn dann eine vorbestimmte Impulsdauer oderlänge
unterschritten wird, schaltet die Auswerteeinrichtung aus Sicherheitsgründen das Heizgerät ab.
1 Heizgerät
2 Zerstäuber
3 Brenneraggregat
4 Brennstoffleitung
5 Pumpe
6 Gebläse
7 Motor
8 Lüfterrad
9 Brennkammer
10 Einlaß für Brennluft
11 Verbrennungsgasauslaß
12 Lüfteinlaß
13 Gebläse für Heizluft
14 Raum für Heizluft
15 Heizluftauslaß
16 Flammwächter
17 Freies Ende
18 Flammenzone
19 Brennrohr
20 Außenmantel 22,
22' Flammwächtereinrichtung
23 Durchgangsöffnung
24 lichtempfindliches Element
25 abgewandte kühle Seite
26' Steuergerät
27 Mittelachse des Lüfterrads
28 Radiuslinie in Fig. 2 und 3
29 Bohrungen
30 Radiuslinie in Fig. 4 und 5
31 Radiuslinie in Fig. 4 und 5
32 lichtempfindliches Element in Fig. 4 und
33 lichtempfindliches Element in Fig. 4 und
34 Zündeinrichtung
Claims (14)
1. Brennstoffbetriebenes Heizgerät, insbesondere Fahrzeugzusatzheizgerät,
mit einem Brenneraggregat, das mit Brennstoff und über ein von einem Motor angetriebenes
Gebläse mit einem Lüfterrad gelieferten Brennluft zur Erzeugung eines brennbaren Gemisches versorgbar ist, das in
einer Brennkammer unter Flammenbildung verbrannt wird, und mit einer Flammwächtereinrichtung, die bei fehlender Flamme
in der Brennkammer das Heizgerät abschaltet, dadurch gekennzeichnet , daß die Flammwächtereinrichtung
(22, 22') wenigstens eine zur Achse (27) des Lüfterrads (8) des Gebläses (6) parallele öffnung (23) im
Lüfterrad (B) und ein der Öffnung (23) zugeordnetes lichtempfindliches
Element (24, 32, 33) aufweist, das auf der kühlen von der Brennkammer (9) abgewandten Seite (25) des
Lüfterrades (8) angeordnet ist.
2. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnung (23)
im Lüfterrad (8) einen vorbestimmten Abstand von der Mittelachse (27) des Lüfterrads (8) hat.
3. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens drei Öffnungen (23) in regelmäßigen Winkelabständen verteilt auf
einer gemeinsamen Radiuslinie (28, 30, 31) angeordnet sind.
4. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnung(en) (23) Bohrung(en) (29) sind.
5. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß
mit dem Ausgang des lichtempfindlichen Elements (24, 32, 33) eine Auswerteeinrichtung verbunden ist, die das Heizgerät (1)
bei fehlender Flamme in der Brennkammer (9) und daher fehlendem Licht am lichtempfindlichen Element (24, 32, 33) abschaltet.
6. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswerteeinrichtung
den Motor (7) des Gebläses (6) in Abhängigkeit von den am lichtempfindlichen Element (24, 32, 33) empfan-
genen Lichtimpulsen zur Drehzahlregelung ansteuert.
7. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die
Auswerteeinrichtung die Drehzahl des Lüfterrads (8) des -Gebläses (6) überwacht.
8. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet ,
daß die Auswerteeinrichtung über das lichtempfindliche Element (24, 32, 33) eine Störungsmeldung liefert, wenn
das Lüfterrad (8) stillsteht. &'
9. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (23) auf unterschiedlichen Radiuslinien
(30, 31) angeordnet sind und jeder Radiuslinie (30, 31) ein lichtempfindliches Element (32, 33) zugeordnet ist.
10. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet , daß auf den Radiuslinien (30, 31) jeweils eine unterschiedliche Anzahl von
Öffnungen (23) angeordnet sind.
11. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Element (24, 32, 33) ein
Fototransistor o.dgl. ist.
12. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung das Heizgerät zum Unterspannungsschutz
abschaltet, wenn eine vorbestimmte und über die Flammwächtereinrichtung(22,22') erfaßte Drehzahl des Lüfterrads
unterschritten ist.
13. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung die Drehzahl digital auswertet.
14. Brennstoffbetriebenes Heizgerät nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung die Länge der empfangenen Lichtimpulse verarbeitet, und
bei Unterschreiten einer vorbestimmten Impulslänge das Heizgerät abschaltet.
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