Vorrichtung zur Kontrolle eines Verbrennungsvorgangs

Abstract

 Die Erfindung befasst sich mit einer Verbrennungsvorrichtung (1), die mit einem Brenner (7) zur kontrollierbaren Verbrennung von flüssigem Brennstoff, vorzugsweise mit Luft, mit einem Vorratsbehälter (6) für den flüssigen Brennstoff sowie mit einer Kontrolleinheit (17), die der Bedienung der Verbrennungsvorrichtung (1) und der Kontrolle der Verbrennung dient, ausgestattet ist. Die Verbrennungsvorrichtung (1) weist eine Pumpe (5) auf, die am Brenner (7) angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, flüssigen Brennstoff aus dem Brenner (7) zu entfernen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Verbrennungsvorrichtungen, die zur Beheizung von Wohnräumen vorgesehen sind, bekannt. Ebenfalls bekannt sind auch Verbrennungseinrichtungen, die der Erzeugung von Licht dienen. Zur Versorgung mit Licht bzw. Wärme stehen heute vielfältige technologische Möglichkeiten zur Verfügung, die ohne sichtbare bzw. offenes Verbrennung funktionieren.

[0003] Allerdings kann eine offene Flamme einen faszinierenden Anblick bieten, weshalb Öfen und Lampen mit offener Flamme als Dekorationsutensil beliebt sind. Zudem können Verbrennungsvorrichtungen, die mit flüssigen Brennstoffen betrieben werden, mit vergleichsweise geringem Aufwand mobil eingesetzt werden, beispielsweise als Heiz- und Warmhaltevorrichtung für Speisen und Getränke.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbrennungsvorrichtung, insbesondere für dekorative Anwendungen, bereitzustellen, die bequem und sicher bedienbar ist.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0006] In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindungen angegeben.

[0007] Die Erfindung geht von einer Verbrennungsvorrichtung mit einem Brenner zur kontrollierbaren Verbrennung von flüssigem Brennstoff, vorzugsweise mit Luft, mit einem Vorratsbehälter für den flüssigen Brennstoff, mit einer Kontrolleinheit, die der Bedienung der Verbrennungsvorrichtung und der Kontrolle der Verbrennung dient, aus. Vorzugsweise ist der Brenner dazu ausgebildet, eine offene und/oder sichtbare Flamme zu erzeugen. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die Verbrennungsvorrichtung eine Pumpe aufweist, die am Brenner angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, flüssigen Brennstoff aus dem Brenner zu entfernen.

[0008] Der Vorratsbehälter kann dazu dienen, den Brenner mit einem flüssigen Brennstoff, wie beispielsweise Ethanol oder Petroleum, zu versorgen. Des Weiteren kann der Vorratsbehälter auch dazu dienen, überschüssigen unverbrannten Brennstoff aufzufangen.

[0009] Die Kontrolleinheit dient einer Überwachung der Verbrennung von Brennstoff in der Verbrennungsvorrichtung. Hierfür kann sie beispielsweise mit Mess- und/oder Regel- und/oder Steuerungskomponenten ebenso ausgestattet sein wie z.B. mit elektronischen Schnittstellen für Sensoren und/oder für Aktoren. Die Kontrolleinheit kann dazu vorgesehen sein, Eigenschaften einer Flamme im Brenner, beispielsweise ihrer Helligkeit, ihrer Größe bzw. ihrer Form, zu kontrollieren. Des Weiteren kann die Kontrolleinheit mit Bedien- und/oder Anzeigeelementen ausgestattet sein, die Benutzern eine Bedienung sowie eine Erkennung von Betriebszuständen der Verbrennungsvorrichtung durch Benutzer gestatten. Sie kann z.B. Bedienmittel für ein Entzünden bzw. ein Löschen einer Flamme im Brenner anbieten. Beispielsweise kann die Kontrolleinheit derart ausgebildet sein, dass jegliche Bedienung und jegliche Kontrolle des Betriebs der Verbrennungsvorrichtung über die Kontrolleinheit stattfindet, um durch eine durchgehende Automatisierung eine vergleichsweise hohe Betriebssicherheit zu gewährleisten.

[0010] Die Kontrolleinheit kann z.B. mechanische und/oder elektrische und/oder elektronische Elemente umfassen. Vorzugsweise kann die Kontrolleinheit mit einem Mikroprozessor ausgestattet sein. Der Kontrolleinheit kann beispielsweise die Kontrolle der Zufuhr von Brennstoff zum Brenner unterliegen, beispielsweise indem die Kontrolleinheit zur Ansteuerung eines einstellbaren Ventils einer Versorgungsleitung vom Vorratsbehälter zum Brenner ausgebildet ist.

[0011] Die Pumpe kann am Brenner unmittelbar oder durch eine Leitung verbunden angebracht sein. Die Pumpe kann einen elektrischen Antrieb aufweisen. Ebenso kann die Pumpe für einen mittelbaren Antrieb durch mechanische Antriebselemente ausgebildet sein.

[0012] Die Pumpe zum Abpumpen von flüssigem Brennstoff aus dem Brenner bietet den Vorteil, dass damit überschüssiger Brennstoff aus dem Bereich des Brenners schnell und zuverlässig entfernbar ist. Hierdurch ist vorteilhaft eine Verdunstung von überschüssigem Brennstoff vermeidbar, wodurch die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung Gefahren einer unkontrollierten Entzündung eines Brennstoff-Luft-Gemisches sowie einer Verschlechterung beispielsweise der Atemluft eines Raumes entgegenwirkt.

[0013] Vorzugsweise ist die Kontrolleinheit dazu ausgebildet, beim Löschen einer Flamme im Brenner die Pumpe derart anzusteuern, dass die Pumpe Brennstoff aus dem Brenner pumpt. Dadurch kann vorteilhaft vermieden werden, dass sich restlicher Brennstoff an erhitzten Teilen des Brenners unkontrolliert entzünden kann.

[0014] Ein Abpumpen des Brennstoffs kann während und/oder nach dem Löschen einer Flamme im Brenner stattfinden. Vorteilhafterweise wird die Erfindung derart ausgeführt, dass eine Verbindung der Pumpe mit dem Brenner Mittel aufweist, die eine Ausbreitung von Flammen in die Verbindung, insbesondere bis zur Pumpe, begrenzen und/oder gänzlich verhindern. Dies bietet den Vorteil, dass das Abpumpen von Brennstoff vergleichsweise schneller und sicherer durchführbar ist. Zudem ruft eine solche Ausführung der Erfindung geringeren Verschleiß und Reinigungsbedarf an Teilen der Verbrennungsvorrichtung, insbesondere an der Pumpe, hervor.

[0015] Insbesondere lässt sich auf diese Weise die Verbrennungsvorrichtung derart ausbilden, dass das Abpumpen von Brennstoff zum Löschen brennender Flammen am Brenner einsetzbar ist. Vorzugsweise umfassen die Mittel zur Verhinderung einer Flammenausbreitung einer Brennstoff führenden Verbindung eine Kapillardüse, insbesondere eine Mehrfachkapillardüse, und/oder eine Rückschlagventil.

[0016] Für eine vergleichsweise sichere Ausführung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Verbrennungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, Brennstoff mit der Pumpe aus dem Brenner abzupumpen, wenn an die Kontrolleinheit ein Signal zum Abstellen der Verbrennung und/oder zur Meldung einer Störung übermittelt wird. Dadurch kann die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung automatisch in einen vergleichsweise sicheren Zustand versetzt werden.

[0017] Um vermeiden zu können, dass nach einem fehlgeschlagenen Entzünden des Brenners in diesem Brennstoff verbleibt und somit langsam verdunsten kann, ist es zudem bevorzugt, dass der Brenner mit einem Sensor ausgestattet ist, mit dem eine Entzündung von Brennstoff im Brenner feststellbar ist. Vorzugsweise ist der Sensor zur Überwachung an die Kontrolleinheit angeschlossen. Dadurch kann zum Entzünden vorgesehener Brennstoff z.B. nach einer vorgegebenen Anzahl von Zündversuchen aus dem Brenner wieder entfernt werden.

[0018] Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Verbrennungsvorrichtung mit einem Sensor zur Messung von Verbrennungsgasen ausgestattet ist. Hierdurch kann z.B. die Kontrolleinheit unerwünschte Betriebsbedingungen für die Verbrennungsvorrichtung als Störungen registrieren. Beispielsweise ermöglicht ein Sensor für Kohlendioxid die Bestimmung eines Brennstoffs, der für die Verbrennungseinrichtung ungeeignet ist, und/oder die Erkennung einer unerwünscht hohen Kohlendioxidkonzentration in der Raumluft.

[0019] Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Verbrennungsvorrichtung mit einem Antrieb versehen ist, der zum Bewegen einer Brennerabdeckung vorgesehen ist. Hierdurch kann die Kontrolleinheit z.B. bei unerwünschten Betriebsbedingungen den Verbrennungsvorgang schlagartig durch Schliessen der Abdeckung beenden, wenn mit einer geschlossenen Abdeckung zugleich die Sauerstoffzufuhr unterbrochen ist.

[0020] Die Kontrolleinheit kann z.B. mit einem Neigungssensor zur Erkennung einer Schieflage der Verbrennungsvorrichtung, insbesondere des Brenners, verbunden sein, um bei Erreichen eines vorgegebenen Neigungswinkels den Brenner sofort abzudecken. Ebenso kann die Verbrennungsvorrichtung mit einem Erschütterungssensor ausgestattet sein, um vorteilhaft bei einer Gefährdung durch starke Stöße die Verbrennungsvorrichtung mittels der Abdeckung sichern zu können.

[0021] Die Verbrennungsvorrichtung weist vorzugsweise eine oder mehrere Warnlampen in einem Sichtbereich auf, um im Falle einer Störung eine vorgegebene Warnlampe aufleuchten zu lassen.

[0022] Vorzugsweise ist der Brenner mit einem Füllstandsensor ausgestattet. Dadurch kann die Kontrolleinheit beispielsweise erkennen, wann ein Abpumpen von Brennstoff aus dem Brenner abgeschlossen ist, und einen Antrieb der Pumpe abstellen.

[0023] Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass die Pumpe an einer Leitung installiert ist, die den Brenner mit dem Vorratsbehälter verbindet. Hierdurch ermöglicht ein Abpumpen von überschüssigem Brennstoff aus dem Brenner eine Rückgewinnung von Brennstoff für eine spätere Nutzung. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Pumpe dazu ausgebildet ist, den Brenner mit Brennstoff aus dem Vorratsbehälter zu versorgen. Vorzugsweise ist die Pumpe derart ausgebildet, dass mit ihr Brennstoff in entgegengesetzte Richtungen gefördert werden kann. Der Brenner, insbesondere wenn dieser mit einem Füllstandssensor ausgestattet ist, kann dadurch unter Kontrolle der Kontrolleinheit sowohl mit Brennstoff befüllt als auch von Brennstoff entleert werden, so dass beide Vorgänge unter Kontrolle der Kontrolleinheit automatisiert und vergleichsweise sicher ablaufen können. Vorzugsweise weist die Kontrolleinheit eine zeitgesteuerte Logik auf, um beispielsweise bei Versagen des Füllstandssensors ein Überfüllen des Brenners zu verhindern.

[0024] Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Kontrolleinheit, insbesondere leitungslos, fernbedienbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass eine Verbrennungsvorrichtung, die in einem Wohnraum beispielsweise auch dekorativen Zwecken dient, bequem und mühelos bedienbar ist.

[0025] Ferner ist es bevorzugt, dass die Verbrennungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, mit Hilfe der Pumpe den Vorratsbehälter aufzufüllen, und insbesondere den Füllvorgang bei Erreichen einer vorgegebenen maximalen Füllmenge selbständig abzubrechen. Dies bietet den Vorteil, dass ein Befüllen des Vorratsbehälters kontrolliert und somit vergleichsweise sicherer durchführbar ist.

[0026] Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass die Verbrennungsvorrichtung mit Mitteln zur Entzündung des Brennstoffs mit Hilfe elektromagnetischer Induktion ausgestattet ist. Beispielsweise können zur Entzündung des Brennstoffs zwei Elektroden vorgesehen sein, die zur Erzeugung eines Zündfunkens von einem Hochspannungstransformator mit einer vorgegebenen Zündspannung versorgt werden. Hierdurch steht ein Entzündungsmechanismus zur Verfügung, der sich vergleichsweise genau mittels einer Kontrolleinheit steuern lässt.

[0027] Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Brenner einen hochtemperaturfesten Mikrovergaser umfasst. Insbesondere in Verbindung mit einer Entzündung durch elektromagnetische Induktion bietet ein hochtemperaturfester Mikrovergaser den Vorteil, dass damit auf sichere Weise ein zündfähiges Gemisch aus Luft und Brennstoff bereitgestellt werden kann und somit eine Entzündung einer Flamme im Brenner gefahrlos und zuverlässig durchführbar ist.

Ausführungsbeispiel

[0028] Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführung der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei wird auf weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung hingewiesen. Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Skizze den Aufbau einer erfindungsgemaßen Verbrennungsvorrichtung 1.

[0029] Die Verbrennungsvorrichtung 1 ist mit einem Vorratsbehälter 6 für Brennstoff, einem Brenner 7 sowie einer Kontrolleinheit 17 ausgestattet. In die Kontrolleinheit 17 sind eine Mikroprozessor gesteuerte Elektronikeinheit 4, ein Hochspannungszündtransformator 11 sowie ein Empfänger 3 für eine Funkfernbedienung mit einem Sender 2 integriert.

[0030] In einer Leitung 16, die den Vorratsbehälter 6 mit dem Brenner 7 verbindet, ist eine Pumpe 5 angeordnet. In einem Abschnitt der Leitung 16 zwischen der Pumpe 5 und dem Brenner 7 sind ein Rückschlagventil 14 sowie eine Mehrfachkapillardüse 13 nacheinander angeordnet, die vorteilhaft auf unterschiedliche Weise einer Ausbreitung von Flammen in die Leitung entgegenwirken können. Die Mehrfachkapillardüse 13 versorgt den Brenner 7 einen Mikrovergaser 9, an dem mit Hilfe der Zündelektroden 10 der Brennstoff im Brenner 7 entzündet werden kann, um eine Flamme zu erzeugen.

[0031] Die Pumpe 5 wird von der Elektronikeinheit 4 angesteuert. Hierfür überwacht die Elektronikeinheit 4 einen Füllstandsensor 8 im Brenner 7. Beim Einschalten der Verbrennungsvorrichtung 1 veranlasst die Elektronikeinheit 4 die Pumpe 5 dazu, Brennstoff aus dem Vorratsbehälter 6 in den Brenner 7 zu fördern, bis der Sensor 8 signalisiert, dass sich im Brenner 7 eine ausreichende Menge Brennstoff zur Entzündung einer Flamme befindet. Daraufhin steuert die Elektronikeinheit 4 einen Zündtrafo 11 an, um an die Zündelektroden 10 eine ausreichende hohe Spannung zur Erzeugung eines Lichtbogens oder Zündfunkens anzulegen. Mittels eines Temperatursensors 12 überprüft die Mess- und Regeleinheit 4/17, ob ein von ihr ausgelöster Zündvorgang erfolgreich war. Beispielsweise kann nach einem gescheiterten ersten Zündversuch die Elektronikeinheit 4 einen weiteren Zündversuch durch Ansteuerung des Zündtransformators 11 auslösen und nach einer vorgegebenen Anzahl erfolgloser Zündversuche die Pumpe 5 dazu veranlassen, eine noch im Brenner 7 befindliche Brennstoffmenge in den Vorratsbehälter 6 zurückzupumpen. Hierdurch kann vorteilhaft vermieden werden, dass sich im Brenner 7 verbliebener Brennstoff in unerwarteter Weise entzünden kann. Ebenso wird dadurch vorteilhaft vermieden, dass sich der im Brenner 7 vorhandene Brennstoff durch Verdunstung im Raum ausbreitet und die Luftqualität verschlechtert.

[0032] Die Kontrolleinheit 17 der Verbrennungsvorrichtung 1 ist zusätzlich mit dem Funkempfänger 3 sowie dem Sender 2 ausgestattet, mit dem die Verbrennungsvorrichtung 1 fernbedienbar gesteuert werden kann. Dies bietet eine bequeme und komfortable Bedienung der Verbrennungsvorrichtung 1.

[0033] Die Kontrolleinheit 17 kann z. B. gemeinsam mit weiteren elektrischen Verbrauchern, wie beispielsweise der Pumpe 5, über ein Stromnetz oder auch über Batterie versorgt werden.

[0034] Die Elektronikeinheit 4 kann zudem anhand eines CO₂-Sensors 15 überprüfen, ob anhand des CO₂-Gehalts der Luft ein Betrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 beispielsweise aus gesundheitlichen Gründen abgebrochen bzw. unterbunden werden soll. Gegebenenfalls bietet die Kontrolleinheit eine Anzeige, an der eine solche Situation einen Benutzer angezeigt werden kann.

Bezugszeichenliste:

[0035] 

1

Verbrennungsvorrichtung / Flüssigkeitsofen

2

Sender

3

Funkempfänger

4

Mikroprozessor gesteuerte Elektronikeinheit

5

Pumpe

6

Vorratsbehälter

7

Edelstahlbrenner

8

Füllstandssensor

9

Mikrovergaser

10

Zündelektroden

11

Zündtransformator

12

Temperatursensor

13

Mehrfachkapillardüse

14

Rückschlagmembran

15

CO₂-Sensor

16

Rücklaufleitung

17

Kontrolleinheit

Ansprüche

1. Verbrennungsvorrichtung (1) mit einem Brenner (7) zur kontrollierbaren Verbrennung von flüssigem Brennstoff, vorzugsweise mit Luft, mit einem Vorratsbehälter (6) für den flüssigen Brennstoff, mit einer Kontrolleinheit (17), die der Bedienung der Verbrennungsvorrichtung (1) und der Kontrolle der Verbrennung dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsvorrichtung (1) eine Pumpe (5) aufweist, die am Brenner (7) angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, flüssigen Brennstoff aus dem Brenner (7) zu entfernen.

2. Verbrennungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (17) dazu ausgebildet ist, beim Löschen einer Flamme im Brenner (7) die Pumpe (5) derart anzusteuern, dass die Pumpe (5) Brennstoff aus dem Brenner (7) pumpt.

3. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Pumpe (5) mit dem Brenner (7) Mittel (13,14) aufweist, die eine Ausbreitung von Flammen in die Verbindung, insbesondere bis zur Pumpe (5), verhindern.

4. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsvorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, mit der Pumpe (5) Brennstoff aus dem Brenner (7) abzupumpen, wenn der Kontrolleinheit (17) eine Störung und/oder ein Abstellen der Verbrennung signalisiert wird.

5. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (7) mit einem Sensor (12) ausgestattet ist, mit dem eine Entzündung von Brennstoff im Brenner (7) feststellbar ist.

6. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsvorrichtung (1) mit einem Sensor (15) zur Messung von Verbrennungsgasen ausgestattet ist.

7. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (7) mit einem Füllstandssensor (8) ausgestattet ist.

8. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) an einer Leitung (16) installiert ist, die den Brenner (7) mit dem Vorratsbehälter (6) verbindet.

9. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) dazu ausgebildet ist, den Brenner (7) mit Brennstoff aus dem Vorratsbehälter (6) zu versorgen.

10. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (17), insbesondere leitungslos, fernbedienbar ist.

11. Verbrennungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsvorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, mit Hilfe der Pumpe (5) den Vorratsbehälter (6) aufzufüllen, und insbesondere den Füllvorgang bei erreichen einer vorgegebenen maximalen Füllmenge selbständig abzubrechen.

12. Verbrennungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsvorrichtung (1) mit Mitteln (10,11) zur Entzündung des Brennstoffs mit Hilfe elektromagnetischer Induktion ausgestattet ist.

13. Verbrennungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (7) einen hochtemperaturfesten Mikrovergaser (9) umfasst.

Zeichnung