DE19932546A1 - Gasbrenner - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner mit mindestens einer in einer Flammenzone innerhalb eines Brennergehäuses (2) angeordneten Sonde (4) zum Erfassen des Verbrennungszustandes eines Gas-Luft-Gemisches durch Auswertung eines Sondenpotentials. Die Qualität der Verbrennung wird mit relativ geringem Aufwand dadurch zuverlässig erfasst, dass die Sonde (4) aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist, das in Abhängigkeit von einem Aufprall von Ionen oder Elektronen aus dem Plasma der Flamme ohne Anlegen einer äußeren Spannung von selbst ein Potential annimmt (Fig.).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner mit mindestens einer in einer Flammenzone innerhalb eines Brennergehäuses angeordneten Sonde zum Erfas­ sen des Verbrennungszustandes eines Gas-Luft-Gemisches durch Auswertung eines Sondenpotentials.

Ein Gasbrenner dieser Art ist in der DE 195 02 901 C1 angegeben. Bei diesem bekannten Gasbrenner ist eine Regeleinrichtung mit einer Ionisationselektrode als Sonde für den Verbrennungszustand eines Gas-Luft-Gemisches vorgesehen. Zur Verbesserung der Erfassung des jeweiligen Verbrennungszustandes weist die Regelschaltung eine Auswertestufe auf, die die Schwankungen des Ionisations­ stromes auswertet, welche in Folge der in Abhängigkeit von dem Gas-Luftver­ hältnis (Lambda-Wert) schwankenden Flammenstabilität stehen. Zum Betreiben der Sonde ist über ein kapazitives Koppelglied eine Wechselspannung aufge­ schaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner der eingangs ge­ nannten Art bereit zu stellen, bei dem der Verbrennungszustand mit weniger Aufwand zuverlässig erfaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass die Sonde aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist, das in Abhängigkeit von einem Aufprall von Ionen oder Elektronen aus dem Plasma der Flamme ohne Anlegen einer äußeren Spannung von selbst ein Poten­ tial annimmt.

In Untersuchungen der Erfinder hat sich gezeigt, dass der Verbrennungszustand mit einer derartigen, in andersartigen technischen Anwendungen an sich z. B. als Langmuir-Sonde bekannten Sonde, der Verbrennungszustand des Gas-Luft-Ge­ misches zuverlässig erfaßt werden kann. Beispielsweise wurden Versuchsmes­ sungen in einem Brennwertgerät mit einstellbarem Verhältnis des Gas-Luft- Gemisches vorgenommen. Als Flammensonde wurde eine stabförmige Sonde entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 verwendet. Die gegenüber dem Brennergehäuse isolierte Sonde wurde so montiert, dass sie in die Flamme ragte. Das Potential der Sonde wurde gegen die Brennermasse elek­ trometrisch als Meßspannung erfaßt. Gleichzeitig wurde die Sauerstoffkonzen­ tration im Abgas mit einer Sauerstoffsonde gemessen. Dabei hat sich gezeigt, dass sich die Sondenspannung eindeutig und reproduzierbar in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration ändert, so dass das abgegriffene Sondenpotential als Meßspannung auf einfache Weise ohne das Erfordernis einer zusätzlichen Spannung zur Bestimmung des Verbrennungszustandes des Gas-Luft-Gemisches ausgenutzt werden kann. Damit ergibt sich auch ein kostengünstiger und wartungsfreundlicher Aufbau.

Das Sondenpotential und die damit verbundene Meßspannung wird dadurch sicher festgestellt, dass zum Erfassen des Sondenpotentials ein Spannungs­ messer in Form eines Elektrometers vorgesehen ist.

Zum Einregeln eines optimalen Lambda-Wertes ist vorteilhaft vorgesehen, dass die mittels des Spannungsmessers abgegriffene Meßspannung als Eingangs­ größe einer Regeleinrichtung zum Regeln eines zugeführten Gas-Luft-Gemisches dient. Die Regelung erfolgt dabei insbesondere durch eine elektrische Gas-Luft- Verbundregelung.

Für punktuelle Messungen in der Flammenzone des Brenners ist es günstig, dass die Sonde stabförmig ausgebildet ist.

Ist vorgesehen, dass mehrere Sonden voneinander isoliert rasterförmig in der Flammenzone angeordnet sind, so können Bereiche mit schlechter Verbrennung erkannt werden. Dadurch kann auch der Verschmutzungsgrad des Brenners be­ urteilt werden.

Die Maßnahme, dass die Sonde gitterförmig ausgebildet ist, gewährleistet eine vom Einbauort relativ unabhängige Meßspannung. Das Gitter bewirkt zusätzlich eine Kühlung der Flamme und damit eine Reduzierung der Abgasschadstoffe (NOx).

Ist der Brenner in der Weise ausgestattet, dass zusätzlich zu der mindestens einen Sonde Zündelektroden einer Hochspannungszündeinrichtung als Meßson­ den geschaltet sind, so ergeben sich weitere Möglichkeiten für die Bestimmung und Regelung der Verbrennungsgüte.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Be­ zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Gasbrenner 1 mit einem Brennergehäuse 2 und einer in eine Flamme 3 bzw. Flammenzone eingebrachten stabförmigen Sonde 4. Das Son­ denpotential wird mittels eines Spannungsmessers 5 in Form eines Elektrometers gegen die Gehäusemasse zum Erfassen einer Meßspannung abgegriffen.

Die erfaßte Meßspannung in Form einer Gleichspannung kann direkt ausgewertet werden, um Rückschlüsse auf die Qualität der Verbrennung zu ziehen. Die Meß­ spannung dient beispielsweise als Eingangsgröße einer elektrischen Gas-Luft- Verbundregelung, die den Verbrennungsprozeß auf einen optimalen Lambdawert (Luftzahl) einregelt, da die Meßspannung direkt mit dem Sauerstoffgehalt im Abgas und somit mit der Luftzahl zusammen hängt. Die Meßmethode führt im Gegensatz zu anderen Systemen mit Flammensonden zur zuverlässigen Erfas­ sung der Verbrennungsgüte ohne Anlegen einer äußeren Spannung. Der Schal­ tungsaufwand ist dabei gering.

Claims (7)

1. Gasbrenner mit mindestens einer in einer Flammenzone innerhalb eines Brennergehäuses (2) angeordneten Sonde (4) zum Erfassen des Verbren­ nungszustandes eines Gas-Luft-Gemisches durch Auswertung eines Son­ denpotentials, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (4) aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist, das in Abhängigkeit von einem Aufprall von Ionen oder Elektronen aus dem Plasma der Flamme ohne Anlegen einer äußeren Spannung von selbst ein Potential annimmt.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen des Sondenpotentials ein Spannungsmesser (5) in Form eines Elektrometers vorgesehen ist.

3. Gasbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des Spannungsmessers (5) abgegriffene Meßspannung als Eingangsgröße einer Regeleinrichtung zum Regeln eines zugeführten Gas-Luft-Gemisches (6) dient.

4. Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (4) stabförmig ausgebildet ist.

5. Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sonden (4) voneinander isoliert rasterförmig in der Flam­ menzone angeordnet sind.

6. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (4) gitterförmig ausgebildet ist.

7. Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der mindestens einen Sonde (4) Zündelektroden einer Hochspannungszündeinrichtung als Meßsonden geschaltet sind.