DE29608070U1 - Pilot burner with ground electrode - Google Patents
Pilot burner with ground electrodeInfo
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Dr. Winfried LiekeDr. Winfried Lieke
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Datum: 03. Mai 1996 Date: 03 May 1996
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Zündbrenner mit MasseelektrodeIgnition burner with ground electrode
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zündbrenner mit Injektor, lonisationselektrode und Masseelektrode.The present invention relates to an ignition burner with injector, ionization electrode and ground electrode.
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 geschehenExamples of pilot burners are used in gas-powered heating systems, such as gas boilers or flow heaters. The fuel used in the heating system is ignited by a permanently burning pilot flame on the pilot burner. The pilot flame of the pilot burner is maintained by an injector that is connected to a gas reservoir. The pilot flame on the pilot burner is ignited by discharging an overvoltage between an ignition electrode arranged on the pilot burner and a ground electrode. If the pilot flame goes out, which can happen, for example, due to an air blast, a pressure surge or a temporary interruption in the gas supply
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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 lonisationselektrode erfolgen, in der durch Flammenionisation durch die Zündflamme ein geringer aber meßbarer Stromfluß induziert wird. Solche über die lonisationselektrode von Zündbrennern nach dem Stand der Technik gemessenen lonisationsströme 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.can, it must be re-ignited in the manner described above. If this re-ignition does not take place, the gas supply must be stopped. Otherwise, unburned gas could flow out of the injector unhindered, accumulate in large quantities and possibly lead to an explosion after ignition, which could pose a significant risk to people and equipment in the vicinity. For this reason, the burning of the ignition flame in such ignition burners is permanently monitored. This can be done, as is the case with the ignition burner of the present invention, via an ionization electrode, in which a small but measurable current flow is induced by flame ionization by the ignition flame. Such ionization currents measured via the ionization electrode of ignition burners according to the state of the art are in the order of about 1.5 microamperes, with the switching threshold being about 0.8 microamperes. The measurement of such low currents or differences in currents can be subject to errors in such systems due to the occurrence of leakage currents and can lead to malfunctions, e.g. extinguishing of the ignition flame due to unnecessary interruption of the gas supply or the above-mentioned dangers due to uncontrolled gas leakage. Another problem that can occur with ignition burners based on the state of the art is that the ignition flame is blown out by a pressure surge when the burner is ignited.
Gegenüber dem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Zündbrenner mit Injektor, lonisationselektrode und Masseelektrode zu schaffen, bei dem die Zündflamme stabilisiert ist und bei dem die über die lonisationselektrode gemessenen lonisationsströme höher sind als bei herkömmlichen Zündbrennern, um höchstmögliche Funktionssicherheit, Meß- und Schaltgenauigkeit, trotz eventuell auftretender Kriechströme zu gewährleisten.Compared to the prior art, the present invention is based on the object of creating an ignition burner with an injector, ionization electrode and ground electrode, in which the ignition flame is stabilized and in which the ionization currents measured via the ionization electrode are higher than in conventional ignition burners in order to ensure the highest possible functional reliability, measurement and switching accuracy, despite any leakage currents that may occur.
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 lonisationselektrode verläuft.The object is achieved in that a section of the ground electrode of the ignition burner of the present invention runs through the area covered by the ignition flame between the injector and the ionization electrode.
Es hat sich herausgestellt, daß Form und Anordnung der Masseelektrode des Zündbrenners einen Einfluß auf den in der lonisationselektrode 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 lonisationselektrode 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 vorliegendenIt has been found that the shape and arrangement of the ground electrode of the pilot burner have an influence on the current flow induced in the ionization electrode and the stability of the ignition flame. The ground electrode of the pilot burner of the present invention is shaped and arranged in such a way that the ignition flame is divided and directed to the ionization electrode arranged above it. This apparently causes a stabilization of the ignition flame and reduces the risk of the ignition flame being blown out by the pressure surge during ignition or by an air blast. Another and particularly important advantage of the present
Erfindung ist, daß die Anordnung der gemäß der Erfindung geformten Masseelektrode bewirkt, daß durch die Zündflamme in der lonisationselektrode Ströme von etwa 3 bis 4 Mikroampere induziert werden, was der zwei- bis dreifachen Stromstärke bekannter Vorrichtungen entspricht. Diese gegenüber bekannten Anordnungen vergleichsweise hohen lonisationsströme bedeuten eine erhebliche Zunahme der Funktionssicherheit des Zündbrenners, da Kriechströme, &zgr;. B. verursacht durch korrosionsbedingte Undichtigkeit der Isolation der lonisationselektrode, das in der Meßeinheit erzeugte Signal nicht mehr so leicht verfälschen können wie bisher.The advantage of the invention is that the arrangement of the ground electrode formed according to the invention causes currents of about 3 to 4 microamperes to be induced by the ignition flame in the ionization electrode, which corresponds to two to three times the current strength of known devices. These ionization currents, which are comparatively high compared to known arrangements, mean a considerable increase in the functional reliability of the ignition burner, since leakage currents, e.g. caused by corrosion-related leaks in the insulation of the ionization electrode, can no longer distort the signal generated in the measuring unit as easily as before.
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 !onisationselektrode induzierten lonisationsströme.In a preferred embodiment of the invention, the ground electrode of the ignition burner is an optionally bent rod. The ground electrode is preferably bent in a U-shape, with the U-bend preferably being curved and particularly preferably having a constant bending radius. The cross section of the ground electrode of the ignition burner preferably has a cylindrical cross section, but optionally also an ellipsoidal or polygonal cross section. This shape of the ground electrode obviously causes both a stabilization of the ignition flame and an increase in the ionization currents induced in the ionization electrode.
Vorzugsweise weist der Zündbrenner eine Zündelektrode auf und ist mit einem Halteblech verbunden, über das die einzelnen Komponenten des Zündbrenners befestigt und positioniert sind.Preferably, the ignition burner has an ignition electrode and is connected to a holding plate, via which the individual components of the ignition burner are attached and positioned.
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 lonisationsströme erzielt wird.A further preferred embodiment of the present invention has a ground electrode that is symmetrical with respect to the longitudinal axis of the injector. The symmetry of the ground electrode prevents it from deforming when heated on one side, thereby achieving a largely constant ionization current.
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.A particularly preferred embodiment of the invention has a ground electrode of the ignition burner made of an aluminum-chromium alloy, preferably of the aluminum-chromium alloy 1.4765. The thermal stability of this material ensures the highest temperature resistance and long service life of the ground electrode.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das eine Ende der !onisationselektrode des Zündbrenners in der Verlängerung der Längsachse des Injektors über dem Massebügel so angeordnet, daß die Zündflamme auf dieses Ende der lonisationselektrode gelenkt wird, was sich offensichtlich vorteilhaft auf die Höhe des induzierten lonisationsstromsIn a further preferred embodiment of the invention, one end of the ionization electrode of the ignition burner is arranged in the extension of the longitudinal axis of the injector above the ground bracket in such a way that the ignition flame is directed to this end of the ionization electrode, which obviously has an advantageous effect on the level of the induced ionization current.
auswirkt.affects.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:Further advantages, features and possible applications of the present invention will become clear from the following description of a preferred embodiment and the associated figures. They show:
Figur 1 eine Seitenansicht eines Zündbrenners, undFigure 1 is a side view of a pilot burner, and
Figur 2 eine schematische Draufsicht auf dieselbe Zündbrenneranordnung von oben.Figure 2 is a schematic plan view of the same pilot burner arrangement from above.
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Zündbrenners mit Injektor 1, lonisationselektrode 2, Masseelektrode 3, Zündelektrode 4 und Halteblech 5.Figure 1 shows a schematic side view of an ignition burner with injector 1, ionization electrode 2, ground electrode 3, ignition electrode 4 and holding plate 5.
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 lonisationselektrode 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 lonisationselektrode 2 und die Zündelektrode 4 sind jeweils von Isolationsummantelungen, entsprechend 2' und 4', umhüllt, die durch Bohrungen im Halteblech 5 hindurchgeführt sind und die lonisationselektrode 2 und die Zündelektrode 4 isolieren und vor Kriechströmen abschirmen sollen. Die Befestigung der lonisationselektrode 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.It can be seen in Figure 1 that the gas outlet of the injector 1, the apex of the U-shaped ground electrode 3 and the free end of the L-shaped ionization electrode 2 are arranged along the longitudinal axis of the injector 1. The injector 1 consists of a substantially cylindrical tube with a rounded top, on which side plates are arranged, which extend from a base 7 of the substantially cylindrical tube over the top of the injector to the opposite side at the level of the base 7. These plates serve on the one hand to deflect the gas flowing out of the injector outlet and thereby give the ignition flame a special shape and on the other hand to dissipate the heat generated by the ignition flame on the injector. It can also be seen that the ground electrode 3 is bent essentially in a U-shape, the U-bend being curved with a constant bending radius, the cross-section being essentially circular and the distance between the two legs from the apex of the ground electrode up to the height of the base 7 of the injector being constant and then increasing in the direction of the holding plate. The ends of the ground electrode 3 are attached to the holding plate 5. The ionization electrode 2 and the ignition electrode 4 are each covered by insulating sheaths, corresponding to 2' and 4', which are passed through holes in the holding plate 5 and are intended to insulate the ionization electrode 2 and the ignition electrode 4 and shield them from leakage currents. The fastening of the ionization electrode 2 and the ignition electrode 4 with the corresponding insulation sheaths 2' and 4' to the holding plate 5 is carried out via fastening plates 8 and 8', respectively, which are preferably made of plastic or another insulating material, which are connected to the insulation sheaths 2' and 4', respectively, and riveted or screwed to the holding plate 5 via the devices 6 and 6', respectively.
Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die in Figur 1 dargestellte Zündbrenneranord-Figure 2 shows a schematic plan view of the pilot burner arrangement shown in Figure 1.
nung von oben mit Injektor 1, Masseelektrode 3 und Halteblech 5, wobei die Stellen, an denen in Figur 1 die lonisationselektrode 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.View from above with injector 1, ground electrode 3 and retaining plate 5, whereby the places at which the ionization electrode 2 and the ignition electrode 4 are arranged in Figure 1 are only indicated in this drawing by the circles 2' and 4'. In Figure 2 it is clear that the ground electrode 3 is arranged offset in the circumferential direction to the attached plates of the injector 1 by an angle of approximately 45°.
Claims (13)
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| Country | Link |
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| DE (1) | DE29608070U1 (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970116 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990604 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20021018 |
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| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20041103 |