[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zündbrenner mit Injektor, Ionisationselektrode
und Masseelektrode.
[0002] Beispiele für Zündbrenner finden u. a. Anwendung in gasbetriebenen Heizungsanlagen,
wie Gasheizkesseln oder Durchflußerhitzern. Hierbei wird der in der Heizungsanlage
verwendete Brennstoff über eine am Zündbrenner permanent brennende Zündflamme entzündet.
Die Zündflamme des Zündbrenners wird dabei über einen Injektor, der mit einem Gasreservoir
verbunden ist, aufrecht erhalten. Die Entzündung der Zündflamme am Zündbrenner erfolgt
durch Entladung einer Überspannung zwischen einer am Zündbrenner angeordneten Zündelektrode
und einer Masseelektrode. Erlischt die Zündflamme, was z. B. durch einen Luftstoß,
einen Druckstoß oder eine zeitweilige Unterbrechung der Gasversorgung geschehen kann,
so muß diese nach der vorgenannten Art und Weise neu gezündet werden. Unterbleibt
diese Neuzündung, so muß die Gaszufuhr gestoppt werden. Andernfalls könnte unverbranntes
Gas aus dem Injektor ungehindert ausströmen, sich in größeren Mengen ansammeln und
u. U. nach einer Zündung zur Explosion führen, was eine erhebliche Gefahr für in der
Umgebung befindliche Menschen und Anlagen bedeuten könnte. Aus diesem Grund wird das
Brennen der Zündflamme in derartigen Zündbrennern permanent überwacht. Dies kann,
wie es auch beim Zündbrenner der vorliegenden Erfindung der Fall ist, über eine Ionisationselektrode
erfolgen, in der durch Flammenionisation durch die Zündflamme ein geringer aber meßbarer
Stromfluß induziert wird. Solche über die Ionisationselektrode von Zündbrennern nach
dem Stand der Technik gemessenen Ionisationsströme liegen in einer Größenordnung von
etwa 1,5 Mikroampere, wobei die Schaltschwelle bei etwa 0,8 Mikroampere liegt. Die
Messung derart geringer Stromstärken bzw. Stromstärkenunterschiede kann in solchen
Anlagen durch das Auftreten von Kriechströmen mit Fehlern behaftet sein und zu Fehlfunktionen,
z. B. Erlöschen der Zündflamme wegen unnötiger Unterbrechung der Gaszufuhr oder den
obengenannten Gefahren durch unkontrollierten Gasaustritt, führen. Ein weiteres Problem,
das bei Zündbrennern nach dem Stand der Technik auftreten kann, ist, daß die Zündflamme
durch einen Druckstoß beim Zünden des Brenners ausgeblasen wird.
[0003] Gegenüber dem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Zündbrenner mit Injektor, Ionisationselektrode und Masseelektrode zu schaffen,
bei dem die Zündflamme stabilisiert ist und bei dem die über die Ionisationselektrode
gemessenen Ionisationsströme höher sind als bei herkömmlichen Zündbrennern, um höchstmögliche
Funktionssicherheit, Meß- und Schaltgenauigkeit, trotz eventuell auftretender Kriechströme
zu gewährleisten.
[0004] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Abschnitt der Masseelektrode des Zündbrenners
der vorliegenden Erfindung durch den von der Zündflamme überstrichenen Bereich zwischen
Injektor und Ionisationselektrode verläuft.
[0005] Es hat sich herausgestellt, daß Form und Anordnung der Masseelektrode des Zündbrenners
einen Einfluß auf den in der Ionisationselektrode induzierten Stromfluß und die Stabilität
der Zündflamme haben. Die Masseelektrode des Zündbrenners der vorliegenden Erfindung
ist so geformt und angeordnet, daß die Zündflamme geteilt wird und zu der darüber
angeordneten Ionisationselektrode geleitet wird. Dies bewirkt offenbar eine Stabilisierung
der Zündflamme und vermindert die Gefahr, daß die Zündflamme durch den Druckstoß beim
Zünden oder durch einen Luftstoß ausgeblasen wird. Ein weiterer und besonders wichtiger
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die Anordnung der gemäß der Erfindung
geformten Masseelektrode bewirkt, daß durch die Zündflamme in der Ionisationselektrode
Ströme von etwa 3 bis 4 Mikroampere induziert werden, was der zwei- bis dreifachen
Stromstärke bekannter Vorrichtungen entspricht. Diese gegenüber bekannten Anordnungen
vergleichsweise hohen Ionisationsströme bedeuten eine erhebliche Zunahme der Funktionssicherheit
des Zündbrenners, da Kriechströme, z. B. verursacht durch korrosionsbedingte Undichtigkeit
der Isolation der Ionisationselektrode, das in der Meßeinheit erzeugte Signal nicht
mehr so leicht verfälschen können wie bisher.
[0006] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Masseelektrode des Zündbrenners
ein wahlweise gebogener Stab. Bevorzugt ist die Masseelektrode U-förmig gebogen, wobei
der U-Bogen vorzugsweise gekrümmt verläuft und besonders bevorzugt einen konstanten
Biegeradius aufweist. Der Querschnitt der Masseelektrode des Zündbrenners weist bevorzugt
einen zylindrischen Querschnitt, wahlweise aber auch einen elypsoiden oder polygonalen
Querschnitt auf. Offenbar bewirkt diese Form der Masseelektrode sowohl eine Stabilisierung
der Zündflamme als auch eine Erhöhung der in der Ionisationselektrode induzierten
Ionisationsströme.
[0007] Vorzugsweise weist der Zündbrenner eine Zündelektrode auf und ist mit einem Halteblech
verbunden, über das die einzelnen Komponenten des Zündbrenners befestigt und positioniert
sind.
[0008] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine bezüglich
der Längsachse des Injektors symmetrische Masseelektrode auf. Die Symmetrie der Masseelektrode
verhindert, daß sich diese bei einseitiger Erwärmung verformt, wodurch eine weitgehende
Konstanz der Ionisationsströme erzielt wird.
[0009] Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist eine Masseelektrode
des Zündbrenners aus einer Aluminium-Chrom-Legierung, vorzugsweise aus der Aluminium-Chrom-Legierung
1.4765, auf. Die thermische Stabilität dieses Materials gewährleistet höchste Temperaturbeständigkeit
und lange Lebensdauer der Masseelektrode.
[0010] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das eine Ende der
Ionisationselektrode des Zündbrenners in der Verlängerung der Längsachse des Injektors
über dem Massebügel so angeordnet, daß die Zündflamme auf dieses Ende der Ionisationselektrode
gelenkt wird, was sich offensichtlich vorteilhaft auf die Höhe des induzierten Ionisationsstroms
auswirkt.
[0011] Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung
werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:
- Figur 1
- eine Seitenansicht eines Zündbrenners, und
- Figur 2
- eine schematische Draufsicht auf dieselbe Zündbrenneranordnung von oben.
[0012] Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Zündbrenners mit Injektor 1,
Ionisationselektrode 2, Masseelektrode 3, Zündelektrode 4 und Halteblech 5.
[0013] Man erkennt in Figur 1, daß der Gasauslaß des Injektors 1, der Scheitelpunkt der
U-förmig gebogenen Masseelektrode 3 und das freie Ende der L-förmig gebogenen Ionisationselektrode
2 entlang der Längsachse des Injektors 1 angeordnet sind. Der Injektor 1 besteht hierin
aus einem im wesentlichen zylindrischen Rohr mit abgerundeter Oberseite, an dem seitliche
Bleche angeordnet sind, die sich von einer Basis 7 des im wesentlichen zylindrischen
Rohres über die Oberseite des Injektors bis hin zur gegenüberliegenden Seite auf Höhe
der Basis 7 erstrecken. Diese Bleche dienen zum einen dazu, das aus dem Injektorauslaß
ausströmende Gas umzulenken und der Zündflamme dadurch eine spezielle Form zu verleihen
und andererseits zur Ableitung der durch die Zündflamme am Injektor entstehenden Wärme.
Weiterhin erkennt man, daß die Masseelektrode 3 im wesentlichen U-förmig gebogen ist,
wobei der U-Bogen gekrümmt mit konstantem Biegeradius verläuft, der Querschnitt im
wesentlichen kreisförmig ist und der Abstand der beiden Schenkel vom Scheitelpunkt
der Masseelektrode bis hin zur Höhe der Basis 7 des Injektors konstant ist und sich
anschließend in Richtung des Halteblechs vergrößert. Die Enden der Masseelektrode
3 sind hierin am Halteblech 5 befestigt. Die Ionisationselektrode 2 und die Zündelektrode
4 sind jeweils von Isolationsummantelungen, entsprechend 2' und 4', umhüllt, die durch
Bohrungen im Halteblech 5 hindurchgeführt sind und die Ionisationselektrode 2 und
die Zündelektrode 4 isolieren und vor Kriechströmen abschirmen sollen. Die Befestigung
der Ionisationselektrode 2 und der Zündeleketrode 4 mit den entsprechenden Isolationsummantelungen
2' und 4' am Halteblech 5 erfolgt über vorzugsweise aus Kunststoff oder einem anderen
isolierenden Material bestehende Befestigungsplatten 8 bzw. 8', die mit den Isolationsummantelungen
2' bzw. 4' verbunden und über die Vorrichtungen 6 bzw. 6' mit dem Halteblech 5 vernietet
oder verschraubt sind.
[0014] Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die in Figur 1 dargestellte Zündbrenneranordnung
von oben mit Injektor 1, Masseelektrode 3 und Halteblech 5, wobei die Stellen, an
denen in Figur 1 die Ionisationselektrode 2 und die Zündelektrode 4 angeordnet sind,
in dieser Zeichnung nur durch die Kreise 2' und 4' angedeutet sind. In Figur 2 wird
deutlich, daß die Masseelektrode 3 in Umfangsrichtung zu den aufgesetzten Blechen
des Injektros 1 um einen Winkel von etwa 45° versetzt angeordnet ist.
1. Zündbrenner mit Injektor (1), Ionisationselektrode (2) und Masseelektrode (3), dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der Masseelektrode durch den von der Zündflamme überstrichenen Bereich
zwischen Injektor und Ionisationselektrode verläuft.
2. Zündbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündbrenner eine Zündelektrode
(4) aufweist.
3. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündbrenner
mit einem Halteblech (5) verbunden ist.
4. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseelektrode
(3) einen wahlweise gebogenen Stab aufweist.
5. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseelektrode
(3) im wesentlichen U-förmig gebogen ist.
6. Zündbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der U-Bogen der Masseelektrode
(3) im wesentlichen gekrümmt verläuft.
7. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der U-Bogen
der Masseelektrode (3) einen konstanten Biegeradius, vorzugsweise mit einem halben
Injektordurchmesser, aufweist.
8. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseelektrode
(3) des Zündbrenners einen im wesentlichen zylindrischen, wahlweise elypsoiden oder
polygonalen Querschnitt aufweist.
9. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseelektrode
(3) des Zündbrenners zumindest in Abschnitten aus einer Aluminium-Chrom-Legierung,
vorzugsweise aus der Aluminium-Chrom-Legierung 1.4765, besteht.
10. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseelektrode
(3) des Zündbrenners bezüglich der Längsachse des Injektors (1) symmetrisch ist.
11. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelpunkt
der Masseelektrode (3) des Zündbrenners in der Verlängerung der Längsachse des Injektors
(1) angeordnet ist.
12. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche
der Masseelektrode (3) des Zündbrenners am Injektor (1) anliegen oder damit verbunden
sind.
13. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das freie
Ende der Ionisationselektrode (2) des Zündbrenners in der Verlängerung der Längsachse
des Injektors (1) über der Masseelektrode angeordnet ist.