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Sicherungs- und Zündvorrichtung für einen Brenner Die Erfindung betrifft
eine Sicherungs- und Zündvorrichtung für einen Brenner mit einer bei Erhitzung durch
die Brennerfiamme wirksamen Stromquelle, z. B. einem Thermoelement, mit welcher
ein Elektromagnet verbunden ist, welcher direkt oder über einen Verstärkungs- oder
Servomechanismus indirekt in erregtem Zustand ein unter dauernder Schließwirkung
stehendes, z. B. durch eine Schließfeder belastetes Abschlußorgan in der Brennstoffzuleitung
zum Brenner entgegen der Schließwirkung offen hält, und mit einer elektrischen Zündvorrichtung.
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Alle bekannten Brennersicherungen dieser Art arbeiten mit einer bestimmten
minimalen Trägheit, die es erforderlich macht, den die Schließmittel der Sicherungseinrichtung
unwirksam machenden Zustand, im allgemeinen den brennenden Zustand des Brenners,
bei Inbetriebnahme des Brenners für eine bestimmte Zeit künstlich aufrechtzuerhalten
bzw. nachzuahmen. Hierzu sind im wesentlichen zwei Möglichkeiten gegeben. Die eine
besteht darin, das von der Sicherungseinrichtung überwachte Abschlußorgan zu öffnen,
das Gas am Brenner anzuzünden und dann das Abschlußorgan in seiner Offenstellung
festzuhalten, bis die Sicherungseinrichtung angesprochen hat. Die andere Möglichkeit
besteht darin, bei einem Sicherungssystem, welches eine Einleitung der Brennstoffzufuhr
zum Brenner nur gestattet, wenn bereits der Betriebszustand des Brenners nachgeahmt
ist, z. B. ein Zündholz für einige Zeit am Thermoelement wirken zu lassen, bis nach
einiger Zeit die Sicherung die Einleitung des Brennstoffes gestattet, wobei dann
durch das noch brennende Zündholz der Brennstoff gezündet wird. Das erstgenannte
Vorgehen hat den Nachteil, daß das Abschlußorgan einige Zeit willkürlich offengehalten
werden muß, während das zweite Vorgehen den Nachteil mit sich bringt, daß das Zündholz
längere Zeit in Brennähe gehalten werden muß und daß bei Einleitung des Brennstoffes
die Gefahr besteht, daß man sich die Finger verbrennt.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden,
eine Hilfs- oder Fremdstromquelle vorzusehen, welche entweder bei Betriebsaufnahme
des Brenners vorübergehend oder durch Betätigung eines im Bereiche des Brenners
befindlichen Thermoschalters dauernd einen Hilfs- oder Fremdstrom liefert, welcher
dazu dient, die Schließmittel der automatischen Brennersicherung zeitweise oder
dauernd unwirksam zu machen.
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Bei einer bekannten Brennersicherung dieser Art sind eine elektrische
Zündvorrichtung für den Brenner und eine elektrische Einrichtung zur Aufhebung der
Schließwirkung des Sicherungssystems in Serie geschaltet und können entweder durch
Druck auf einen Schalter willkürlich während beliebiger Zeit oder aber durch Schluß
eines im Bereiche der Brennerflamme befindlichen Thermoschalters dauernd an die
Hilfsstromquelle angeschaltet werden. Diese Anordnung hat den wesentlichen Nachteil,
daß sowohl die Zündvorrichtung als auch die Einrichtung zum Aufheben der Schließwirkung
des Sicherungssystems während der vollen Betriebsdauer die Hüfsstromquelle belasten,
was denn auch dazu geführt hat, daß man die Sicherungsvorrichtung vom Lichtnetz
her speist. Das hat wiederum den erheblichen Nachteil, daß das gasbeheizte Gerät
auf einen elektrischen Anschluß angewiesen ist.
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Eine ähnliche Lösung wurde dadurch gefunden, daß die elektrische Zündvorrichtung
und die Einrichtung zum Aufheben der Schließwirkung von einem Wechselstromnetz über
einen Transformator gespeist werden, welcher vom Thermostrom eines im Bereiche des
Brenners befindlichen Thermoelement gesteuert wird. Diese mit großem Aufwand arbeitende
Einrichtung gestattet lediglich, durch den Transformator
die elektrische
Zündvorrichtung während der normalen Betriebsperioden praktisch auszuschalten und
damit eine gewisse Energieeinsparung zu erzielen. Es läßt sich jedoch nicht die
dauernde Abhängigkeit von einer Wechselstrom-Hilfsquelle und ein erheblicher Aufwand
vermeiden.
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Es sind weiterhin auch Schaltungen bekannt, bei welchen die Hilfs-
oder Fremdstromquelle nur zur Inbetriebnahme des Brenners willkürlich eingeschaltet
wird und wobei ein stets geschlossener Sicherungsstromkreis, bestehend aus einem
Thermoelement und einem Haltemagneten, die Schließwirkung während des normalen Betriebs
des Brenners unwirksam macht. Hierbei sind jedoch stets getrennte Stromkreise für
die der Hilfs- oder Fremdstromquelle entnommenen Ströme vorgesehen, was schaltungstechnisch
einen erheblichen Aufwand und viel Raum erfordert.
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Alle Nachteile der erwähnten bekannten Sicherungs- und Zündvorrichtungen
können nun gemäß der Erfindung dadurch vermieden werden, daß die Vorrichtung in
an sich bekannter Weise eine Hilfsstromquelle bzw. an eine Hilfsstromquelle anschließbare
Kontaktstellen aufweist, wobei die Hilfs- bzw. Fremdstromquelle zwecks Einschaltung
des Brenners bzw. Öffnens des erwähnten Abschlußorgans willkürlich, z. B. durch
Schalterbetätigung, vorübergehend zur Einwirkung direkt auf den den Elektromagnet
und die Stromquelle enthaltenden Sicherungskreis selbst gebracht werden kann, um
im Elektromagnet und in einer Zündvorrichtung, z. B. einer Zündspirale, einen Stromfluß
zu erzeugen und damit ein Öffnen des Abschlußorgans zu bewirken bzw. zu gestatten
und den Brenner zu zünden, worauf die durch die Brennerflamme erhitzte Stromquelle
die Erregung des Elektromagnets übernimmt. Da also der ohnehin vorhandene Sicherungsstromkreis,
bestehend aus einem Thermoelemept, einer Thermosäule od. dgl. Stromquelle, selbst
auch der Übertragung des Fremd-oder Hilfsstromes dient, kann die Schaltung wesentlich
vereinfacht ;;erden. Thermoelektrische Sicherungsstromk-reise sind stets äußerst
niederohmig.
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Es sind allerdings auch bereits einfache Zünd- und Sicl!eiiingsjorrichicingen
bekannt, welche nur einen thermoelektrischen Sicherungsstromkreis der obenerwähiiten
Art auAveisea und bei welchen zur Betriebsaufnahme das Thermoelemeni mittels einer
Zündflaonme erhitzi wird, wobei der dadurch entwikkeite Thermostroin den Haupthahn
zum Hauptbrenner öffnen soll. Damit war jedoch nicht die erfindun,sgemäße Maßnahme
nahegelegt, eine elektrische Hilfs- oder Fremdstromquelle direkt auf den niederolimigen
Sicherungsstromkreis einwirken zu lassen. Wird bei der letztgenannten bekannten
Vorrichtung die Zündramme nicht vorschriftsgemäß ausgeschaltet, wenn der Brenner
in Betrieb ist, so kann bei einem gleichzeitigen Erlöschen des Brenners und der
Zündflamme bei der letzteren genügend Gas unverbrannt ausströmen, um eine giftige
oder explosive Atmosphäre zu erzeugen. Dieser erhebliche Nachteil ist beim Erfindungsgegenstand
ganz vermieden, indem stets eine ungefährliche Hilfs- oder Fremdstromquelle verwendet
wird, um den Brenner wieder in Betrieb zu setzen.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand schematisch dargestellter,
thermisch gesicherter Brenner bzw. schematisch dargestellter Vorrichtungen zum Anzünden
des Brenners näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 schematisch einen Brenner mit seinem
thermoelektrisch gesicherten Regelorgan und ein Zündgerät gemäß der Erfindung, Fig.
2 eine Variante zu Fig. 1, F!-, 3 eine Sicherungseinrichtung und ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Zündgerätes in teilweise schematischer Darstellung, Fig. 4
eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, Fig.5 eine der Fig.4 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 6 eine Ausführungsvariante der Zündvorrichtung, Fig. 7 eine schematische Darstellung
einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung in einer ersten
Betriebslage und Fig. 8 einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 7 in einer anderen
Betriebslage.
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Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Gasbrenner, welcher z. B. als
Herdbrenner geeignet ist, weist ein Mischrohr 1 und einen Brennerdeckel 2 auf. Die
kranzartige Brennerflamme brennt in der angedeuteten Weise im Bereich eines Thermoelementes
3, welches über Leiter 4 und 5 an die Erregerspule 6 eines Hufeisen- oder Topfmagneten
7 angeschlossen ist. Der Magnet 7 ist zusammen mit einem Teller 8 auf dem Regelbolzen
9 des Brennerventils befestigt. Das Brennerventil weist ein durch eine Membran 10
dicht verschlossenes Gehäuse 11 mit einer Gaseinfaßöffnung 12 und einer derselben
gegenüberliegenden Regeldüse 13 auf. Die Gaseinlaßöffnung 12 ist in nicht dargestellter
Weise an eine Gasleitung angeschlossen, und die Düse 13 ist in den Eingang des Mischrohres
1 gerichtet. Am oberen Ende des Regelbolzens 9 ist ein Regelkegel 14 angebracht,
welcher bei Axialbewegung des Regelbolzens die Düse 13 mehr oder weniger öffnet
und somit den in das Mischrohr austretenden Gasstrom regelt. Am unteren Teil des
Regelbolzens 9 ist ein Ventilteller 15 axial verschiebbar gelagert, welcher unter
der Wirkung einer zwischen ihre und dem Teller 8 angebrachten Drucldeder 16 gegen
einen Ventilsitz 17 gepreßt wird. Der Ventilteller 17 und der Magnet 7 bestehen
aus hochremanenzfreiem Material hoher magnetischer 1'ermeabilität. Zwischen dem
Ventilteller 15 und dein Ventilgehäuse 11 ist eine weitere Feder 1.8 vorgesehen,
die schwächer ist als die Feder 16 und grundsätzlich die Tendenz hat, den Ventilteller
15 vom Ventilsitz 17 abzuheben. Der Regelbolzen 9 ist mit dem einen Ende eines bei
19' am Ventilgehäus-.2 drehbar gelagerten Hebels 19 gelenkig verbunden, dessen anderes
Ende gegen die Membran 10 anliegt oder an derselben befestigt ist. Diesem Hebelende
gegenüber liegt das Ende einer Betätigungsschraube 20 gegen die Membran an, die
mit dem dem Brenner zugeordneten Betätigungsorgan in nicht näher dargestellter Weise
gedreht und dabei in Axialrichtung verschoben werden kann.
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Fig. 1 zeigt den Zustand, in welchem das schematisch dargestellte
Gerät zum Zünden des Brenners angelegt wurde und den aus dem Brenner ausströmenden
Brennstoff bereits gezündet hat. Dieses Gerät weist einen Teil 21 auf, in welchem
eine aus einem oder mehreren Elementen bestehende elektrische Batterie oder gegebenenfalls
ein elektrischer Akkumulator untergebracht ist. Die Klemmen der Batterie sind mit
zwei schematisch dargestellten Leitern
22 und 23 verbunden, deren
äußere Enden so gestaltet sind, daß sie leicht mit ebenfalls schematisch dargestellten
Kontaktstellen 24 bzw. 25 in der Nähe des Brenners in Berührung gebracht werden
können. Im Leiter 22 ist ein Heizfaden 28 eingeschaltet, welcher durch den verfügbaren
Batteriestrom zum Glühen gebracht werden kann. Die feststehenden, voneinander elektrisch
isolierten Kontaktstellen 24 und 25 sind über Leiter 26, 27 an die Klemmen der Erregerwicklung
6 des Magnets 7 angeschlossen.
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Es ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß im dargestellten Betriebszustand
von der Batterie des Gerätes 21 über den Heizfaden 28, dessen Leiter 22, die Kontaktstelle
24, den Leiter 26, die Erregerspule 6, den Leiter 27, die Kontaktstelle 25 und den
Leiter 23 ein Stromkreis geschlossen ist, durch welchen ein Strom fließt, welcher
infolge des sehr niedrigen Widerstandes aller Leiter mit Ausnahme des Heizfadens
28 durch den Widerstand des letzteren bestimmt wird und dessen Leistung praktisch
ausschließlich zur Erhitzung des Heizfadens 28 dient. Der Erregerwicklung 6 ist
dabei die aus den Leitern 4 und 5 und dem Thermoelement 3 gebildete Leiterschleife
parallel geschaltet, deren Widerstand in derselben Größenordnung liegt wie der Widerstand
der Erregerspule 6, so daß z. B. etwa die Hälfte des Batteriestromes durch die Erregerspule
6 fließt. Dieser Spulenstrom genügt, um den Magnet 7 so stark zu erregen, daß er
den Ventilteller 15 entgegen dem Druck der Feder 16 zu halten vermag. Dieser Betriebszustand
ist in Fig. 1 dargestellt, wobei der Ventilteller bereits aus seiner Schließlage
entfernt ist, so daß eine bestimmte Gasmenge bei der Düse 13 in das Mischrohr 1
ausströmt. Das somit beim Brenner austretende Gas-Luft-Gemisch ist durch den glühenden
Heizfaden bereits ,gezündet worden und beginnt nun, das Thermoelement 3 zu erhitzen,
wodurch ein Thermostrom zu fließen beginnt. Es ist darauf zu achten, daß dieser
Thermostrom in derselben Richtung durch die Erregerspule G fließt wie der Strom
der immer noch angelegten Batterie des Gerätes 21.
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Hat der Thermostrom eine genügende Stärke erreicht, um den Magneten
7 selbst genügend zu erregen, damit er den Ventilteller 15 entgegen der Wirkung
der Feder 16 zu halten vermag, so kann das Gerät 23 entfernt werden. Der Batteriestrom
setzt nun aus, und die Vorrichtung bleibt dank dem Thermostrom im dargestellten
Zustand. Erlischt der Brenner während des Betriebes z. B. unter der Einwirkung überkochenden
Gutes, so erkaltet das Thermoelement 3, und der Thermostrom sinkt entsprechend ab
bis die Haftkraft des Magnets 7 unter die durch die Druckkraft der Feder 18 verminderte
Druckkraft der Feder 16 absinkt. In diesem Augenblick wird der Ventilteller 15 vom
Magnet 7 abgerissen und durch die Feder 16 gegen seinen Sitz 17 gepreßt, so daß
jeder Gaszufluß zum Brenner unterbunden wird.
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Soll nun der Brenner wieder in Betrieb genommen werden, so muß durch
Drehen der Betätigungsschraube 20 das Brennerventil in seine Schließstellung gebracht
werden. Die axiale Einwärtsbewegung der Schraube 20 wird dabei auf den Hebel
19 übertragen, welcher den Regelbolzen 9 und damit den Magnet 7 nach unten
schiebt, bis der Magnet auf den auf seinem Sitz befindlichen Ventilteller 15 auftrifft.
In diesem Zustande wird nun das Gerät 21 wieder in der beschriebenen und dargestellten
Weise angelegt, wobei der Magnet 7 in der erwähnten Weise durch Batterie3trom
erregt und mit dem Ventilteller 15 gekuppelt wird, wobei die Schließfeder 16 unwirksam
gemacht wird.
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Wird nun das Ventil durch Herausschrauben der Schraube 20 geöffnet,
so nimmt der dabei angehobene Magnet 7 den Ventilteller 15 nach oben mit und gibt
in der erwähnten Weise den Gaszufluß zum Brenner, welcher durch Verschieben des
Ventilkegels 14 geregelt werden kann, frei. Sobald das Gas-Luft-Gemisch beim Brenner
austritt, wird es vom Heizfaden 28 gezündet. Wie erwähnt, wird nun das Thermoelement
durch die Brennerflamme erhitzt, und nach einer kleinen Weile kann das Gerät 21
entfernt werden.
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Das Gerät 21 liefert also bei der Inbetriebnahme des Brenners einerseits
die zum Unwirksammachen der Schließmittel der Sicherungseinrichtung des Brenners
erforderliche elektrische Energie und zugleich die zum Zünden des Brenners erforderliche
thermische Energie.
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Fig. 2 zeigt eine Anordnung, die der in Fig. 1 dargestellten weitgehend
entspricht. Der Unterschied liegt darin, daß der Batteriestrom nicht an der Erregerwicklung
6 angelegt wird, sondern an den vorstehenden Teilen des Thermoelementes 3. Das in
Fig. 2 mit 29 bezeichnete Gerät ist mit an den Batterieklemmen angeschlossenen Leitern
30 und 31 ausgerüstet, deren Enden so beschaffen sind, daß sie leicht mit zwei möglichst
weit auseinanderliegenden Punkten des Thermoelementes in Verbindung gebracht werden
können. Im Leiter 31 ist ein Heizfaden 32 eingeschaltet, durch welchen der Batteriestrom
durchfließen muß und welcher dadurch auf eine zur sicheren Zündung des Brenners
genügende Temperatur erhitzt wird. Die Arbeitsweise mit diesem Gerät ist grundsätzlich
genau dieselbe wie mit dem Gerät nach Fig. l . Werden die Leiter 30 und 31 des Gerätes
29 in der in Fig. 2 dargestellten Weise mit dem Thermoelement in Verbindung gebracht,
so fließt ein Strom über Leiter 31, den Heizfaden 32, das Ende des Leiters 31, die
eine Elektrode des Thermoelementes 3 und den Leiter 30 zurück zur Batterie; dieser
Strom ist praktisch nur durch den Widerstand des Heizfadens 32 begrenzt. Allerdings
entsteht auch in der einen unter Strom stehenden Elektrode des Thermoelementes ein
sehr geringer Spannungsabfall, welcher jedoch in der Größenordnung der üblicherweise
durch das im Betrieb erhitzte Thermoelement erzeugten Thermospannung lieb und daher
über den durch die andere Elektrode des Thermoelementes und die Erregerspule 6 gebildeten
elektrischen Parallelpfad einen Strom auftreten läßt, welcher den Magnet 7 genügend
erregt, um die Kupplung des Magnets entgegen dem Druck der Feder 16 zu ermöglichen.
In der beschriebenen Weise kann nun das Ventil geöffnet werden, wobei das am Brenner
ausströmende Gas-Luft-Gemisch durch den erhitzten Heizfaden 32 gezündet wird.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung hat den Nachteil, daß weitere
Leiter 26 und 27 erforderlich sind, während die Anordnung nach Fig. 2 ein schlechtes
Verhältnis von Batteriestrom zu Erregerstrom ergibt. Diese Nachteile können weitgehend
behoben werden, wenn eine Anordnung gemäß Fig. 3 getroffen wird. Entsprechende Teile
sind hier gleich bezeichnet wie in Fig. 1. Das aus einem Rohr und einer einseitig
damit verschweißten Stange bestehende Thermoelement
3 ist mittels
einer hitzebeständigen Isolation, z. B. eines Porzellanringes 33, in einem leitenden
Apparateteil 34, z. B. einem Teil des Brennerdekkels 2, montiert. Das Thermoelement
ist an eine niederohmige Erregerspule 6 angeschlossen. Fig. 3 zeigt in schematischer
Weise auch den Magnetkern 7 und einen Magnetanker 15, die den gleich bezeichneten
Teilen in Fig. 1 entsprechen können. Es ist das vordere Ende des Gerätes dargestellt,
dessen Batterie 35 mit dem einen Pol an einen elektrisch isolierten Stift 36 und
mit dem anderen Pol an ein leitendes, den Stift 36 umgebendes Rohr 37 angeschlossen
ist. Der Stift 36 ist von einem Heizfaden 38
umgeben, welcher in bekannter
Weise zwischen die Pole der Batterie geschaltet wird, wenn das Gerät benutzt wird.
Die Innenwand des Rohres 37 ist mit einer feuerfesten Auskleidung 39 versehen, die
mit etwas Spiel über das Thermoelement geschoben werden kann. Im Rohr 37 und in
dessen Auskleidung 39 sind Öffnungen vorgesehen, durch welche ein brennbares Gemisch
durchtreten kann. Die Erregerwicklung 6 ist mit einer weiteren Erregerwicklung 40
verbunden, deren anderes Ende an den leitenden Apparateteil 34 angeschlossen ist.
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Bei der dargestellten Lage der Teile fließt ein Batteriestrom von
der Batterie 35 durch den Stift 36, das Thermoelement 3, die Wicklung 40, den leitenden
Apparateteil 34 und das gegen den leitenden Teil 34 angelegte Rohr 37 zurück zur
Batterie 35. Dieser Strom, der bei einer entsprechend hochohmigen Wicklung 40 sehr
gering sein kann, genügt wiederum, um in der erwähnten Weise den Magnet 6, 7 entgegen
der Wirkung einer Schließfeder zur Haftung zu bringen und damit die Einleitung des
Gases in den Brenner zu ermöglichen. Das aus dem in Fig. 3 nicht dargestellten Brenner
ausströmende brennbare Gemisch gelangt teilweise durch die Öffnungen des Rohres
37 an die dabei erhitzte Heizspirale 38 und wird entzündet. Im folgenden wird nun,
wie auch im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 erläutert, das Thermoelement durch die
Brennerflamme erhitzt und liefert einen Thermostrom, welcher schließlich selbst
zur genügenden Erregung des Magneten 6, 7 genügt. Natürlich könnte auch hier der
Heizfaden in Serie zur Wicklung 40 geschaltet sein, in welchem Falle sich auch ein
besonderer Schalter im Gerät erübrigte.
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Die in Fig.3 dargestellte Anordnung hat gegenüber den vorher beschriebenen
auch den erheblichen Vorteil, daß die Erregerwicklung 40 eine derartige Erregung
des Magnets 6, 7, 15 ermöglichen kann, daß dieser Magnet eine gewisse Arbeit zu
verrichten imstande ist, die z. B. so groß sein kann, daß dadurch das Absperrorgan
der Sicherungseinrichtung aus seiner Schließlage in eine Offenlage gebracht werden
kann. Es ist also möglich, bei entsprechend kleiner Bemessung des Schließweges des
Ventiltellers 15 in Fig. 1 den Magnet 7 so stark zu erregen, daß dieser den Ventilteller
15 aus geringem Abstand anzuziehen vermag, womit der Gaszufluß zum Brenner eingeleitet
ist. Es könnte also in diesem Falle zur Inbetriebnahme des Brenners genügen, einfach
das Gerät beim Brenner an der vorgeschriebenen Stelle anzulegen bzw. auf das Thermoelement
aufzuschieben, was äußerst einfach ist und trotzdem eine absolute Sicherung ermöglicht.
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Das in Fig.3 dargestellte Gerät kann natürlich sinngemäß auch bei
Zündvorrichtungen gemäß Fig.1 und 2 verwendet werden, wobei z. B. in Fig. 1 die
beiden Kontaktstellen 24 und 25 als Platte bzw. von derselben isolierter, vorstehender
Stift ausgebildet sein müßten, wobei beim Anzünden das Rohr 37 des in Fig.3 dargestellten
Zünders mit der plattenförmigen Kontaktstelle und der Stift 36 des Anzünders mit
der stiftförmigen Kontaktstelle zusammenarbeiten würde. Bei der Vorrichtung nach
Fig. 2 würde der einzige Unterschied gegenüber der Zündeinrichtung nach Fig. 3 darin
bestehen, daß das Thermoelement 3 nicht isoliert in seinem Träger angeordnet würde
und daß keine hochohmige Erregerwicklung 40 vorgesehen würde.
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Die hier beschriebenen Verfahren zum Anzünden eines gesicherten Brenners
können natürlich sinngemäß auch auf die eingangs erwähnten Anordnungen angewandt
werden, bei denen das Absperrorgan der thermoelektrischen Sicherungseinrichtung
zuerst in die Offenlage gebracht werden muß, wobei es dann durch den Batteriestrom
in dieser Offenlage gehalten wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch nicht unbedingt auf die beschriebenen
Anordnungen mit thermoelektrisch-magnetischer Sicherung beschränkt, sondern es wäre
auch möglich, als Energiequelle im Gerät zum Zünden des Brenners z. B. ein Brennstoffreservoir
vorzusehen und zur Inbetriebnahme des gesicherten Brenners das Thermoelement mittels
einer Flamme zu erhitzen, die aus diesem Brennstoffreservoir gespeist wird. Als
Brennstoffe kommen dabei besonders gasförmige und flüssige Stoffe, wie Butangas,
Benzin od. dgl., in Frage.
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Das Anzünden des Brenners und das Unwirksammachen der Schließmittel
der Sicherungsvorrichtung des Brenners könnten natürlich auch mittels anderer Stromquellen
vorgenommen werden. Es wäre z. B. möglich, Netzstrom unter Zwischenschaltung eines
Transformators und Gleichrichters zu verwenden. Es wäre auch denkbar, die erforderliche
elektrische Energie auf mechanischem Wege zu erzeugen, wie es z. B. für Taschenlampen
bekannt ist, indem im Gerät ein kleiner Generator vorgesehen ist, welcher durch
Betätigung eines Hebels in Betrieb gesetzt wird, wenn das Gerät in der erwähnten
Weise verwendet wird.
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In Fig. 4 ist ein z. B. als Herdbrenner verwendbarer Gasbrenner 1
schematisch dargestellt, welcher über die Gasleitung 12 und das Sicherungsventil
11 gespeist werden kann. Entsprechende Teile sind gleich bezeichnet wie in den Fig.
1 bis 3. Das Sicherungsventil, welches zugleich als Absperr- und Regelorgan dienen
kann, wird durch ein im Bereiche der Brennerflamme angeordnetes Thermoelement 3
in der an Hand der Fig. 1 beschriebenen Weise überwacht. Im Bereich der aus dem
Brenner 1 ausströmenden Gase und zugleich im Bereich des Thermoelementes 3 ist eine
als Anzündvorrichtung dienende Heizspirale 49 angeordnet, welche durch Schließen
eines Schalters 55 mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden und damit
auf eine zum Anzünden der aus dem Brenner ausströmenden Gase genügende Temperatur
gebracht werden kann.
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Die in Fig. 4 dargestellte Zünd- und Sicherungsvorrichtung arbeitet
wie folgt: Im dargestellten Betriebszustand wird das Thermoelement 3 durch die Brennerflamme
erhitzt und liefert einen Thermostrom, durch welchen der Magnet 7 des Sicherungsventils
11 genügend erregt wird,
um den Ventilteller 15 entgegen
der Wirkung der Druckfeder 16 zu halten. Erlischt die Brennerflamme aus irgendeinem
Grunde, so erkaltet das nennoelement, und der Thermostrom sinkt ab, bis die Schließfeder
16 den Ventilteller 15 vom Magnet 7 zu lösen vermag, denselben gegen den oberen
Rand der Gaszuleitung 12 preßt und damit die Gaszufuhr zum Brenner unterbindet.
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Um den Brenner wieder in Betrieb zu nehmen, wird zuerst der Schalter
55 geschlossen, so daß die Heizspirale 49 erhitzt wird. Dieselbe erhitzt auch das
Thermoelement 3, so daß dasselbe in kurzer Zeit einen genügenden Thermostrom liefert,
um ein öffnen des Sicherungsventils zu gestatten. Dieses Öffnen geschieht in der
an Hand der Fig. 1 beschriebenen Weise. Dabei kann wieder Gas zum Brenner 1 strömen
und wird bei seinem Austritt aus demselben von der Heizspirale 49 gezündet. Die
Erwärmung des Thermoelementes wird nun wieder von der Brennerflamme übernommen,
und die Heizspirale kann, um die Brennersicherung wirksam werden zu lassen, ausgeschaltet
werden.
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Zum betriebsmäßigen Abstellen des Brenners wird der Magnet 7 mit dem
daranhaftenden Ventilteller 15
nach unten gegen den Ventilsitz gepreßt.
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Bei dem in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es erforderlich,
zur Inbetriebnahme des Brenners zuerst den Schalter 55 zu schließen, dann das Sicherungs-
und Regelventil 11 zu öffnen und schließlich den Schalter 55 wieder zu öffnen. Besonders
bei Brennern, die keine Betriebsregulierung erfordern, sondern mit konstanter Leistung
arbeiten, wäre es erwünscht, diese Manipulationen zu vereinfachen. Das ist möglich,
wenn man an Stelle eines einfachen Thermoelementes eine Thermosäule verwendet, die
genügend elektrische Energie liefert, um mindestens ein Hilfsventil zu öffnen. Durch
Öffnen des Hilfsventils kann mit Hilfe des Gasdruckes ein Hauptventil geöffnet werden,
welches den Hauptgasstrom zum Brenner freigibt. Die Anordnung müßte ferner so getroffen
sein, daß das Hauptventil beim Schließen des Hilfsventils auch geschlossen wird.
Wird bei einer derartigen Anordnung die Thennosäule durch die Heiz- und Zündspirale
49 erhitzt, so liefert sie einen Thermostrom, durch welchen das Hilfsventil und
folglich auch das Hauptventil geöffnet und der Brennstoff zum Brenner zugeführt
wird. Ist der Brenner gezündet, so kann der Stromkreis zur Heizspirale 49 unterbrochen
werden, und die weitere Erwärmung derThermosäule wird .durch die Brennerflamme übernommen.
Erlischt der Brenner, so erkaltet die Thermosäule, das Hilfsventil schließt sich
und bewirkt auch die Schließung des Hauptventils, wodurch die Gaszufuhr zum Brenner
unterbrochen wird. Zum betriebsmäßigen Abstellen des Brenners können willkürlich
betätigbare Mittel zum Schließen des Ventils vorgesehen sein.
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Eine weitere Ausführungsform einer Zünd- und Sicherungsvorrichtung,
die gestattet, den Brenner lediglich durch Schließen eines elektrischen Stromkreises
in Betrieb zu nehmen, ist in Fig. 5 dargestellt, in welcher entsprechende Teile
gleich bezeichnet sind wie in Fig. 4. An Stelle des Kochbrenners 1 ist ein Strahlbrenner
51 vorgesehen, welcher z. B. als Grillbrenner in einem Gasherd verwendet werden
kann. Solche Strahlbrenner werden üblicherweise nicht geregelt, und es ist daher
nur ein Absperrventil, jedoch kein Regelventil erforderlich. Die Heizspirale 49,
welche über den Schalter 55 mit einer nicht dargestellten Gleichstromquelle verbunden
werden kann, ist in Serie mit dem aus der Thermosäule oder dem Thermoelement 3 und
der Wicklung 6 gebildeten Stromkreis geschaltet, so daß beim Schließen des Schalters
55 ein relativ starker Gleichstrom durch die Wicklung 6 des Magnets 7 fließt und
denselben genügend erregt, damit dieser den Ventilteller 15 aus seiner Schließstellung
anzuziehen vermag. Beim Schließen des Schalters 55 wird also das Sicherungsventil
11 geöffnet und Gas zum Brenner 51 zugelassen. Zugleich wird das Thermoelement oder
die Thennosäule 3 durch die Heiz- und Zündspirale 49 geheizt, so daß bereits ein
genügender Thermostrom geliefert wird, um den Ventilteller 15 am Magnet 7 festzuhalten,
wenn der Brenner gezündet wird. Der Schalter kann nun geöffnet werden, und die Brennerflamme
sorgt für die weitere genügende Erwärmung des Thermoelementes oder der Thermosäule
3. Erlischt der Brenner, so erkaltet das Thermoelement 3, und der Ventilteller 15
wird durch die Schließfeder 1.6 vom Magnet 7 getrennt und gegen den Ventilsitz gepreßt,
um die weitere Gaszufuhr zum Brenner zu unterbinden.
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Anstatt den Stromkreis der Heiz- und Zündspirale 49 direkt an den
Thermostromkreis anzuschließen, könnte auf dem Magnet 7 eine separate, mit der Spirale
49 in Serie oder parallel zu derselben geschaltete hochohmige Spule vorgesehen sein,
welcher ein zum Öffnen des Sicherungsventils genügender elektrischer Strom zugeführt
werden könnte.
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Um auch ein betriebsmäßiges Abstellen des Brenners durch elektrische
Steuerung zu erzielen, könnte bei der in Fig. 5 dargestellten Schaltung ein weiterer,
punktiert angedeuteter Schalter 55' vorgesehen sein, mittels dessen der Thermostromkreis
kurzgeschlossen und damit der Ventilteller 15 zum Abfallen gebracht werden kann.
Zur normalen Bedienung des Brenners würde es in diesem Falle genügen, zum Einschalten
den Schalter 55 und zum Ausschalten den Schalter 55' zu betätigen.
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Der Schalter 55 könnte auch gemäß Fig. 6 als Umschalter mit neutraler
Mittelstellung ausgebildet sein, welcher normalerweise geöffnet wäre und in einer
Arbeitsstellung zum Anschließen der Gleichstromquelle und in der anderen Arbeitsstellung
zum Kurzschließen des Thermostromkreises benutzt werden könnte. Die Schalterstellungen
könnten dabei sinngemäß etwa mit »EIN« (E); »SICHERUNG« (S) und »AUS« (A) bezeichnet
werden. Diese vollelektrische Steuerung hätte auch den Vorteil, daß das Sicherungs-
und Absperrventil 11 in einem vollständig geschlossenen, dichten Gehäuse untergebracht
werden könnte.
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Natürlich könnte auch bei der Schaltung gemäß Fig.5 oder der oben
beschriebenen Ausführungsvariante hierzu nach Fig 6 oder bei welcher eine separate
Einschaltwicklung auf dem Magnet 7 vorgesehen ist, lediglich ein Hilfsventil mit
sehr kleiner Steuerbewegung elektrisch gesteuert werden, während ein Hauptventil
auf pneumatischem Wege mittels des Hilfsventils gesteuert würde.
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Es wäre bei den Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei welchen die thermoelektrische Brennersicherung bei der Betriebsaufnahme des
Brenners mit elektrischer Fremdenergie gespeist wird, nicht unbedingt erforderlich,
das Thermoelement irr Heizbereich der Zündvorrichtung anzuordnen, wobei
man
aber die Brennersicherung so lange mit der Stromquelle verbunden halten müßte, bis
das Thermoelement durch die gezündete Brennerflamme genügend erhitzt wäre, um die
Gaszufuhr aufrechtzuerhalten. Dabei könnte an Stelle einer Heizspirale eine andere
Zündvorrichtung, z. B. ein Funkenzünder, vorgesehen sein, welcher weniger Energie
benötigt.
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Die Fig.7 und 8 zeigen schematisch eine Zünd-und Sicherungsvorrichtung
für einen Brenner, welche in besonderer Weise darauf hinzielt, das Ausströmen unverbrannten
Brennstoffes mit Sicherheit zu verhindern.
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Der Brenner 51, die Gasleitung 42, das Sicherungsventil 43, die Zündspirale
49 und das Thermoelement bzw. die Thermosäule 44 entsprechen den Teilen 51, 12,
11, 49 und 3 der in Fig. 5 dargestellten Anordnung. In den das Thermoelement 44
und die Magnetwicklung 45 enthaltenden thermoelektrischen Sicherungsstromkreis ist
ein Quecksilberschalter 53 eingeschaltet, bei welchem bei der in Fig. 7 dargestellten
Betriebslage der Sicherungsstromkreis dauernd unterbrochen ist. Der aus einer Batterie
54 gespeiste Stromkreis der Zündspirale 49 enthält einen durch einen Quecksilberschalter
55 gebildeten Einschalter, welcher beim dargestellten Betriebszustand den Zündstromkreis
unterbricht. Der Quecksilberschalter 55 weist in seinem Gefäß eine Trennwand 56
mit einer kleinen Öffnung 57 auf, durch welche das Quecksilber von der links der
Trennwand 56 liegenden Kammer des Quecksilberschalters langsam in die rechts der
Trennwand 56 liegende Kammer überfließen kann. Die beiden Quecksilberschalter 53
und 55 sind an einer gemeinsamen Achse befestigt, die in der Zeichnung schematisch
durch eine punktierte Linie 58 bezeichnet ist und an welcher ein Betätigungskopf
59 befestigt ist.
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Bei der in Fig. 7 dargestellten, dem ausgeschalteten Brenner entsprechenden
Lage der Teile ist der als Magnetanker ausgebildete Ventilteller 47 vom Magnet 46
abgefallen und schließt die Gasleitung 42 ab, so daß kein Gas zum Brenner
51 strömen kann. Der bei dem Quecksilberschalter 53 unterbrochene Thermostromkreis
ist unwirksam. Auch der an den Quecksilberschalter 55 unterbrochene Zündstromkreis
ist unwirksam. Werden nun die beiden Quecksilberschalter 53 und 55 durch Drehen
des Betätigungsknopfes 59 aus der in Fig. 7 dargestellten Lage in die in Fig.8 dargestellte
Lage verschwenkt, so wird der thermoelektrische Sicherungsstromkreis durch den Quecksilberschalter
53 augenblicklich geschlossen, und die Sicherung wird wirksam. Die Quecksilbermenge
des Quecksilberschalters 55 fließt unter die Trennwand 56 und schließt daher den
Zündstromkreis, so daß die Zündspirale 49 auf Zündtemperatur erhitzt wird. Durch
die Zündspirale 49 wird die Thermosäule 44 erhitzt, bis ihr Thermostrom den Magnet
46 genügend zu erregen vermag, um den Ventilsitz 47 des Brennstoffventils
43 nach oben zu ziehen und somit Gas zum Brenner 51 zu leiten. Inzwischen ist nun
die Quecksilbermenge des Quecksilberschalters 55 durch die Öffnung 57 der Trennwand
56 in den rechten Teil des Quecksilberschalters 55 abgeflossen, so daß der Zündstromkreis
erneut unterbrochen wurde. Die Schaltverzögerung des Quecksilberschalters 55 ist
so bemessen, daß während der Verzögerungszeit das Thermoelement 44 genügend erhitzt
wird, um die Brennstoffzufuhr zum Brenner 51 zu bewirken und daß in dieser
Zeit auch die Zündung des ausströmenden Brennstoffes sicher erfolgt.
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Damit befindet sich der Brenner 51 im Betrieb, und die Brennersicherung
ist in der oben beschriebenen Weise wirksam. Soll der Brenner wieder abgestellt
werden, so werden die beiden Quecksilberschalter 53 und 55 in die in Fig. 7 dargestellte
Lage zurückgeschwenkt, wobei der thermoelektrische Sicherungsstromkreis bei dem
Quecksilberschalter 53 sofort unterbrochen wird. Damit wird der Elektromagnet 46,
45 stromlos, der Ventilteller 47 fällt unter der Wirkung der Feder 48 ab
und sperrt die Brennstoffzufuhr zum Brenner 51 augenblicklich. Die Quecksilbermenge
des Quecksilberschalters 55 fließt bei dieser Ausschaltbewegung über die Trennwand56
sofort in den links derselben liegenden Raum zurück und befindet sich hernach in
der in Fig. 7 dargestellten Lage, in welcher der Zündstromkreis unterbrochen ist.
Damit ist die in Fig. 7 dargestellte Ausschaltlage erreicht, in welcher ein ungewolltes
Öffnen des Brennstoffventils ausgeschlossen ist, weil der Sicherungsstromkreis am
Quecksilberschalter 53 dauernd unterbrochen ist.
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Natürlich wäre es möglich, die Quecksilberschalter durch irgendwelche
mechanische Schalter zu ersetzen, wovon der eine z. B. mit einem Verzögerungswerk
ausgerüstet sein könnte. Quecksilberschalter haben jedoch im vorliegenden Zusammenhang
den wesentlichen Vorteil, daß sie stets zuverlässige Kontakte ergeben, was vor allem
im niederohmigen thermoelektrischen Sicherungsstromkreis wesentlich ist.
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Es wäre an sich möglich, an Stelle zweier Quecksilberschalter einen
einzigen speziell konstruierten Quecksilberschalter zu verwenden. Wie in Fig. 8
angedeutet, kann der Quecksilberschalter 55 ein weiteres Kontaktpaar 60 und 61 aufweisen,
an welches der Sicherungsstromkreis angeschlossen werden könnte. Bei der in Fig.
8 dargestellten Situation kurz nach erfolgter Einschaltung wäre dann beispielsweise
der Sicherungsstromkreis noch unterbrochen, was aber ohne Bedeutung ist, da in diesem
Augenblick das Thermoelement 44 ohnehin noch nicht genügend erwärmt wäre,
um das Ventil 43 zu öffnen. Etwas später würden aber dann die beiden Kontakte
60 und 61
durch die herabfließende Quecksilbermenge verbunden, wodurch
der Sicherungsstromkreis geschlossen würde. Beim Ausschalten würde die Quecksilbermenge
in dem Quecksilberschalter 55 in der beschriebenen Weise sofort nach links fließen
und somit eine sofortige Unterbrechung des Sicherungsstromkreises bewirken.
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Wird das Öffnen des Ventils 43 durch den Thermostrom einer Thermosäule
44 bewirkt, so erfolgt das Einschalten des Brenners mit ziemlicher Verzögerung,
und außerdem wird während dieser Verzögerungszeit von der Zündspirale 49 ziemlich
viel elektrische Energie verbraucht. Die Inbetriebnahme des Brenners kann erheblich
beschleunigt und der Verbrauch elektrischer Energie durch die Zündspirale 49 erheblich
herabgesetzt werden, wenn das Öffnen des Ventils 43 mittels Fremdstrom aus
der Batterie 54 vorgenommen wird. Zu diesem Zweck kann die in Fig.7 in strichpunktierten
Linien angedeutete Schaltung verwendet werden, bei welcher der Thermostromkreis
in Serie in den Zündstromkreis geschaltet ist. Die Anschlüsse des Zündstromkreises
am Thermostromkreis sollen dabei möglichst nahe bei der Spule
45
liegen, damit der größte Teil des Zündstromes durch die Spule 45 fließt. Diese Schaltungsanordnung
kann mit besonderem Vorteil mit der oben beschriebenen Ausführungsvariante verbunden
werden, bei welcher der Sicherungsstromkreis an die Kontakte 60
und 61 des
Quecksilberschalters 55 angeschlossen ist. In diesem Falle ist nämlich beim Einschalten
des Zündstromkreises der über das Thermoelement 44 und den Quecksilberschalter 55
(Kontakt 60, 61) führende Zweig des Sicherungsstromkreises noch offen, und es fließt
daher der gesamte Zündstrom über die Wicklung 45 und bewirkt somit eine sehr intensive
Erregung des Magnets 46. Dabei ergibt sich noch der weitere wesentliche Vorteil,
daß bei einer eventuellen Unterbrechung des Zündstromkreises, z. B. infolge Durchbrennens
der Zündspirale, jede Gaszufuhr zum Brenner ausgeschlossen wäre, so daß derartige
Defekte sofort angezeigt und Unfälle verhütet würden.
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Es wäre schließlich auch möglich, den Zündstromkreis durch einen wärmeempfindlichen
Schalter zu unterbrechen, wenn der Schalter durch den in Betrieb gesetzten Brenner
genügend erhitzt ist. Ein solcher Schalter 62 ist bei der Zündspirale 49 in Fig.
7 schematisch dargestellt. Dieser Schalter würde den Zündstromkreis sofort nach
dem Einsetzen der Verbrennung unterbrechen, und es könnte in diesem Falle auf die
Anordnung eines Verzögerungsschalters verzichtet werden. Es wäre in diesem Falle
besonders leicht möglich, an Stelle von Quecksilberschaltern einfache mechanische
Schalter vorzusehen, da keine Schaltverzögerungen erforderlich sind.
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Es wäre auch möglich, den Sicherungsstromkreis kurzzuschließen, anstatt
zu unterbrechen, zu welchem Zweck der Quecksilberschalter 53 parallel an den stets
geschlossenen Sicherungsstromkreis angeschlossen werden müßte und wobei die Kontakte
auf die andere Seite des Schalters verlegt sein müßten.
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Für die Zündspirale 49 wird vorzugsweise ein hitzebeständiger Träger
vorgesehen, in welchem die Zündspirale mindestens teilweise eingebettet ist. Es
kann z. B. ein Träger mit einer halboffenen Nut zur Aufnahme der Heizspirale aus
einem keramischen Material vorgesehen werden. Diese Maßnahme bewirkt nicht nur einen
Schutz der Zündspirale gegen mechanische Beschädigung, sondern dient auch als Wärmespeicher
und Isolator, welcher die Zündspirale bei Betriebsunterbrechungen relativ lange
auf einer hohen Temperatur hält, so daß die Zündspirale bei der Wiederaufnahme des
Betriebs rasch die erforderliche Zündtemperatur erreicht.