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Sicherheitsvorrichtung für Gasbrenner Die Erfindung bezieht sich auf
eine Sicherheitsvorrichtung für Gasbrenner mit einer Zündgasflamme zum Anzünden
des Hauptbrenners und einem Elektromagneten, der bei eingeschaltetem Erregerstrom
ein mittelbar oder unmittelbar von Hand zu öffnendes Gasventil in der Offenstellung
hält und des,-sen Erregerstrom ein von einer Gasflamme beheiztes Thermoelement liefert.
Bei den bisher bekannten Sicherheitsvorrichtungen der genannten Art war das von
Hand zu öffnende Elektromagnetventil als Hauptgasventil ausgebildet, welches die
Gaszufuhr zum Hauptbrenner steuerte und noch mit einem Hilfsventil zum Steuern des
Zündgases versehen war. Diese Vorrichtungen besaßen den Nachteil, daß sie nur für
einen begrenzten Gasdruckbereich verwendbar waren, da die elektromagnetische Kraft
des von einem Thermoelement gespeisten Elektromagneten verhältnismäßig gering ist.
Außerdem war man gezwungen, das Hauptgasventil in der Nähe des Hauptbrenners anzuordnen,
bei dem sich das Thermoelement befindet, um die Leiturig zwischen Thermoelement
und Elektromagneten möglichst kurz und damit den Spannungsabfall in dieser Leitung
möglichst gering zu halten.
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Die Erfindung ist dem Bekannten gegenüber dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Sicherheitsvorrichtung der eingangs genannten. Art das mittelbar oder
unmittelbar vonHand zu öffnendeElektromagnetventi,l in der Zündgasleitung angeordnet
ist und der Elektromagnet eine gleichzeitig mit der
Öffnungseinrichtung
des Gasventils zu betätigende elektrische Schaltvorrichtung-zum Steuern eines in
der Hauptgasleitung angeordneten Gasventüls derart beeinflußt, daß dieses Hauptgasventil
nur bei geöffnetem Zündgasventil geöffnet werden kann bzw. geöffnet wird und beim
Schließen des Zündga-sventils selbsttätig geschlossen wird. Hierdurch wird erreicht,
daß der Thermostrom nur zum Steuern des Zündga!sstromes dient, wofür die durch den
Thermostrom erzielbaren Kräfte vollkommen ausreichen, da es sich beim Zündgas im
allgemeinen um verhältnismäßig geringe Drücke bzw. um kleine Ventilflächen handelt,
die auch bei hohen Gasdrücken leicht zu steuern sind. Für das besondere Hauptga!sventil
können dagegen. Schaltkräfte angewendet werden, die keiner zwangsläufigen Begrenzung
unterliegen, wie bei Schaltvorrichtungen, deren Leistung von dem durch ein Thermoelement
erzeugbaren Strom abhängig sind. Man kann z. B. zum Steuern des Hauptgasventils
Elektromagneten verwenden, die an die jeweils vorhandene Lichtspannung angeschlossen
sind, wodurch --sich beliebig hohe Gasdrücke beherrschen lassen, so daß die Sicherheitsvorrichtung
für alle praktisch vorkommenden Bedarfsfälle verwendet werden kann. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß das Hauptgasventil nicht unbedingt in der Nähe des Hauptbrenners
bzw. des Thermoelements angeordnet werden muß, sondern entsprechend den jeweils
vorliegenden: Betriebsverhältnissen in beliebiger Entfernung vom Hauptbrenner angeordnet
werden 'kann.
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Weitere Merkmale :der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung
und den Patentansprüchen angeführt.
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Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Es zeigt F.ig. i einen Längsschnitt durch eine Sicherheitsvorrichtung, Fig. 2 eine
schematisch dargestellte Betriebsanlage mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung
und Fig. 3 das elektrische Schaltschema der Betriebsanlage nach Fig. 2.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. i ist an einer Befestigungsplatte i
ein mantelförmiges Blechgehäuse 2 befestigt, welches den Zünder umschließt, der
aus einer Zündflammendüse 3, einem Thermoelement q., einer Heizflammendüse 5 zum
Beheizen des Thermoelements und einer elektrischen Zündvorrichtung 6 zum Anzünden
der Zündflamme besteht, die an einem gemeinsamen Gehäuse 7 befestigt sind. Der dem
Heizraum der Anlage zugekehrte Boden des Blechgehäuses 2 besitzt ein Loch 8 für
den Durchtritt der Zündflamme, welches grade so groß ausgebildet ist, daß es der
an dieser Stelle liegende Querschnitt der Heizflamme ausfüllt. Die Stromzuführungsleitung
g für die elektrische Zündvorrichtung 6 ist durch einen in der Grundplatte i befestigten
Isolierkörper io hindurchgeführt. Das Gehäuse 7 ist mittels eines Rohres i i an
eine entsprechende Bohrung der Grundplatte angeschlossen. Durch das Rohr i i kann
das Gas sowohl zur Ziindflammendüse 3 als auch zur Heizflammendüse 5 strömen. Die
Stromleitungen i2 des Thermoelements sind durch -die Grundplatte i hindurchgeführt
und unmittelbar mit den Enden der Wicklung-des.Elektromagneten verbunden, auf den
im nachfolgenden noch näher hingewiesen wird. An ihrem unteren Ende :besitzt die
Grundplatte eine in .den Innenraum des Blechgehäuses mündende Bohrung 13 zum Anschluß
einer Luftzufuhrleitung. Diese zugeführte Luft dient sowohl zum Kühlen des Brenners
als auch zur Aufrechterhaltung der Verbrennung an den Düsen 3 und 5. Die -schon
erwähnte bestimmte Größe der Bohrung 8 im Boden des Blechgehäuses 2 wirkt zusammen
mit der Zündflamme als Luftmangelsicherung, derart, daß beim Ausbleiben der Luftzufuhr
durch die Bohrung 13 die Flammen an den Düsen 3, 5 erlöschen.
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An -der dein Blechgehäuse 2 entgegengesetzten Seite der Grundplatte
i ist ein Gehäuseteil 1d. befestigt, der mit einer Bohrung 15 zum Anschluß der Zündgaszufdhrleitung
versehen ist. Der Zünd-Z> führt über ein von einer Schließfeder 16 belastetes Zündgasventil
17 zu dem Rohr ii. An dem Gehäuseteil 1q. ist ein weiterer Gehäuseteil 18 befestigt,
der in.. einer besonderen Kammer i9 auf einer Platte 2o den Elektromagneten 21 trägt.
Die beiden Enden der Wicklung des Elektromagneten sind, wie schon erwähnt, unmittelbar
mit den Stromschienen 12 verbunden. Durch diese Anordnung wird die Verbindung zwischen
Thermoelement und Elektromagneten einfach und elektrisch besonders vorteilhaft,
da die sonst beim Verlegen besonderer Verbindungsleitungen mit Klemmstellen auftretenden
Spannungsverluste praktisch ausgeschaltet sind, Das Zündgasventil 17 ist
mit einem den Magneten 21 durchdringenden Stopfbuchsenstift 22 verbunden, dessen
freies Ende aus der dem ebenfalls in der Kammer i9 angeordneten beweglichen Anker
23 gegenüberliegenden Fläche des Elektromagneten 2i hinausragt und in einem gewissen
Abstand von dem in seiner Ruhestellung befindlichen Anker 23 endet. Der Anker 23
wird von einer nicht näher dargestellten Rückführkraft, beispielsweise einer Feder,
in der gezeichneten Ruhelage gehalten und ist an einem Steuerstift 2:1 befestigt,
welcher gleichachsig zum Stopfbuchsenstift 22 in einer aus Isoliermaterial bestehenden
Platte 25 verschiebbar geführt ist. Die Platte 25 schließt die Kammer i9 ab, welche
sowohl gegenüber den gasführenden Teilen als auch gegenüber den im nachfolgenden
näher beschriebenen elektrischen Schaltvorrichtungen staubdicht abgedichtet ist
und mit einem ins Freie führenden Atmungsloch 26 versehen sein kann.
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Der Steuerstift 24, trägt an seinem dem Anker 23 entgegengesetzten
Ende ein isoliert angeordnetes elektrisches Schaltglied 27, welches zwei Kontaktschienen
28, 28' miteinander verbindet, sobald der Anker 23 auf dem Magneten 21 aufliegt.
Die Kontaktschienen 28, 28' können hintereinanderliegend, wie in Fig. i, oder gegenüberliegend,
wie in Fig. 3, angeordnet sein. An der Isolierplatte 2$ ist ein
Isolierkörper
29 befestigt, indem eine ebenfalls aus Isoliermaterial bestehende Buchse
30 axial zum Steuerstift 24 verschiebbar gelagert ist. Die Buchse
30 wird von einer Feder 31 in der gezeichneten Ruhelage gehalten und kann
durch einen Druckknopfstift 32, der in einem abnehmbaren Deckel 33 axial zur Buchse
30 verschiebbar ist, um einen bestimmten Betrag in Richtung auf den Anker
23 zu verschoben werden. Gegenüber dem Schaltglied 27 bzw. dem Steuerstift 24 ist
in der Buchse 3o ein federnd nachgiebiger Stift 34 gelagert, der gegen den Steuerstift
24 anliegt. Durch diesen nachgiebigen Stift 34 wird erreicht, daß der verhältnismäßig
-schwache Steuerstift 24 nicht von dem Handdruckknopf 32 aus überlastet werden kann,
da nach Auflegen des Ankers 23 auf den Magneten 2i lediglich die Federkraft des
Stiftes 34 auf den Steuerstift 24 einwirkt. An der gleichen Seite wie der Stift
34 ist an der Buchse 30 ein Schaltglied 35 befestigt, welches in der gezeichneten
Ruhestellung zwei Kontaktschienen 36, 36' miteinander v erbi.ndet, die nur in der
Fig. 3 dargestellt sind. Wird der Druckknopf 32 verschoben, so unterbricht das Schaltglied
die Verbindung zwischen den Kontaktschienen 36, 36' und verbindet hierauf zwei Kontaktfedern
37, 37'. Die Verbindung zwischen den Kontaktfedern 37, 37' wird während. der ganzen
Betätigungsdauer des Druckknopfes 32 aufrechterhalten und erst dann wieder unterbrochen,
wenn der Druckknopf in seine Ausgangslage zurückkehrt, worauf die Kontaktschienen
36, 36' wieder miteinander verbunden werden. An der dem Druckknopf 32 zugekehrten
Seite trägt die Buchst 30 eine Stromschiene 38, deren eines Ende 39 in einer
Bohrung 40 einer Stromführungsleitung 4i gleitend geführt ist, die mit der Stromführungsleitung
9 in Verbindung steht. Das andere Ende 42 der Stromschiene 38 .gleitet beim Verschieben
der Buchse 30 an einer Kontaktfeder 43 entlang. In der gezeichneten Ruhestellung
besteht keine Verbindung zwischen den Kontakten 42 und 43. Die Stromzuführun.gsleitung
41 ist mit einer schlagwettersicheren Isolation 44 versehen. Im oberen Teil des
Gehäuses 18 ist noch eine durch ein Schaufenster 45 im Deckel 33 sichtbare Kontrollampe
46 angeordnet, deren Kontakte, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, mit der Stromschiene
28 und der Stromschiene 36 verbunden sind.
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In Fig. 3 sind, die m-it der Fig. i übereinstimmenden schematisch
dargestellten Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Gegenüber der Fig.
1 zeigt die Fig. 3 noch die elektrischen Verbindungen innerhalb der Vorrichtung
nach Fig. i sowie einen Spannungswandler 47 und den Hauptstromkreis 48 zum Steuern
des Hauptga.sventils. Der Spannungswandler 47_ besitzt einen Transformator 49, einen
Unterbrecher 5o und eine Zündspule 51. In dem Hauptstromkreis sind hintereinandergeschaltet
ein in der Hauptgasleitung angeordnetes Elelktromagnetventil52, ein von einem Druckfühler
53 gesteuerter Unterbrecher 54 und ein von einem Wärmefühler 55 gesteuerter Unterbrecher
56. Die beiden Leitungen des Hauptstromkreises 48 sind an die Kontaktschienen 28,
36 angeschlossen, die auch mit den beiden Leitungen der Kontrollampe 46 verbunden
sind. Die Kontaktschiene 28' ist durch eine Leitung 57 mit der Kontaktfeder 37 und
durch eine Leitung 58 mit der Primärwicklung der Zündspule 51 verbunden. Die Sekundärwicklung
der Zündspule 51 steht über eine Leitung 59 mit der Kontaktfeder 43 in Verbindung.
Die Kontaktschiene 36' ist an die Kontaktfeder 37' und mittels einer Leitung 6o
an die Sekundärwicklung des Transformators 49 angeschlossen..
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Die schematisch dargestellte Betriebsanlage nach Fig. 2 besitzt die
gleiche elektrische Schaltung wie Fig. 3. Die übereinstimmenden Teile sind mit den
gleichen Bezugszeichen versehen, während die mit der Fig. i übereinstimmende und
in Ansicht dargestellteSicherheitsvorrichtung mit A bezeichnet ist.
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Im einzelnen ist bei der Anlage nach Fig. 2 in der Hauptgasleitung
61 das Hauptgasventil 52 angeordnet, welches in an sich bekannter Weise als Elektromagnetventil
ausgebildet ist und bei eingeschaltetem Stromkreis 48 durch Betätigen des Druckknopfes
62 geöffnet werden kann. Hinter dem Hauptgasventil ist an die Hauptgasleitung der
Hauptbrenner 63 angeschlossen, der in den Ofen 64 hineinragt und an diesem befestigt
ist. An den Hauptbrenner 63 ist noch eine Luftleitung 65 angeschlossen, durch die
ein Ventilator 66 . die zur Verbrennung der Hauptbrennerflamme erforderliche Luft
liefert. An die Luftleitung 65 ist noch ein Rohr 67 angeschlossen, das mit dem Druckfühler
53 verbunden und mittels eines Abzweigrohres 68 an die Bohrung 13 der Sicherheitsvorrichtung
A angeschlossen ist. Von dem Hauptgasventil ist eine Zündgasleitung 69 abgezweigt,
die an die Bohrung 15 der Sicherheitsvorrichtung A angeschlossen ist.
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Die .dargestellte Betriebsanlage sowie die einzelnen Vorrichtungen
derselben arbeiten folgendermaßen Die Sicherheitsvorrichtung.4 befindet sich nach
der in Fig. i dargestellten Lage der Einzelteile im Ruhezustand. Soll die Anlage
in Betrieb gesetzt werden, .so wird zunächst der Druckknopf 32 in seine Führung
hineingedrückt, wodurch die Buchse 30 entgegen der Wirkung der Feder 31 um
den gleichen Betrag verschoben wird. Dabei wird von dem Schaltglied 35 die Verbindung
zwischen den Kontaktschienen 36, 36' und damit der Hauptstromkreis 48 unterbrochen.
Durch diese Unterbrechung des Stromkreises wird zunächst erreicht, daß das Hauptgasventil
52 nicht während, sondern erst nach erfolgter Inbetriebsetzung der Sicherheitsvorrichtung
A eingeschaltet werden kann. Eine vorzeitige Einschaltung des Hauptgasventils 52
würde zur Folge haben, daß unverbranntes Gas aus dem Hauptbrenner ausströmen würde,
was besonders bei geschlossenen Verbrennungsräumen beim nachfolgenden Anzün'd'en
der Zündflamme eine gefährliche Verpuffung ergeben würde. Außerdem wird durch die
erwähnte Unterbrechung des Stromkreises 48 erreicht, daß die Leitungen 6o und 58
auch zum Inbetriebsetzen der Zündanlage verwendet
werden können,
was eine einfachere und billigere Leitungsverlegung ergibt. Nachdem das Schaltglied
35 die Kontaktschienen 36, 36' verlassen hat, verbindet es die Kontaktfedern 37,
37', wodurch der Primärstromkreis der Zündstromanlage über die Leitungen 57, 58
und 6o geschlossen wird. Gleichzeitig sind auch .die Gleitkontakte 42, 43 miteinander
in, Berührung gebracht worden, wodurch der Sekundärstromkreis der Zündstromanlage
durch die Leitung 59 geschlossen wird. Der Zündstrom fließt jetzt durch die Teile
38, 39, 41 und 9 zur Zündvorrichtung 6, von der die Zündfunken zum Thermoelement
4 überspringen. Die Zündanlage ist also in Betrieb gesetzt, bevor das Zündgasventil
17 geöffnet wind, wodurch auch .das Ausströmen unverbrannteh Zündgases aus der Düse
3 verhindert wird, was beim Einströmen in geschlossene Verbrennungskammern und nachfolgendem
Anzünden der Zündflamme auch schon zu gefährlichen Verpuffungen führen kann. Sobald
der Druckknopf 32 sich in seiner heruntergedrückten Stellung befindet, ist auch
-der Steuerstift 24 derart verschoben, daß der Anker 23 auf dem Magneten 2r aufliegt.
In dieser Stellung ist auch das Schaltglied 27 auf die Kontaktschienen 28, 28' gedrückt
und dadurch die über .die Leitung 58 führende eine Leitung des Hauptstromkreises
48 geschlossen. Das Hauptgasventil 52 kann jetzt aber noch nicht geöffnet werden,
da die zweite Leitung ,des Hauptstromkreises, die über die Leitung 6o führt, noch
unterbrochen ist. Durch Verschieben des Stopfbuchsensstiftes 22 ist jetzt auch das
Zündgasventil 17 entgegen der Wirkung der Feder 16 geöffnet worden, so daß das Zündgas
von der Zündgasleitung 69 durch die Bohrung 15 das geöffnete Zündga-sventil 17
und das Rohr r z zu .den Düsen 3 und 5 strömen kann. Das an diesen Düsen ausströmende
Gas wird sofort von den zwischen dem Teil 6 und T'hermoelement 4 überspringenden
Zündfunken angezünd¢t. Von der Heizflamme der Düse 5 wird das Thermoelement 4 beheizt,
worauf der entstehende Thermostrom die Wicklung . des Elektromagneten 2 z durchfließt,
der jetzt den Anker 23 und auch das Schaltglied 27 in seiner die Kontaktschienen
28, 28' verbindenden Lage festhält. Hierauf wird der Druckknopf 32 losgelassen,
worauf die Feder 3 r die Buchse 30 in ihre in Fig. r gezeichnete Ausgangslage
zurückschiebt. Hierbei verläßt das Schaltglied 35 die Kontaktfedern 37, 37', wodurch
der durch die Leitungen 57, 58 und 6o gebildete Primärstromkreis der Zündstromanlage
unterbrochen wird. Gleichzeitig werden .die Gleitkontakte 42, 43 voneinander abgehoben,
so daß auch der Sekundärstromkreis der Zündstromanlage unterbrochen ist. Durch diese
Unterbrechung wird erreicht, daß bei Anlagen mit mehreren Sicherheitsvorrichtungen
A sämtliche Sicherheitsvorrichtungen an einen gemeinsamen Spannungswandler 47 angeschlossen
werden können, da der Zündstromkreis immer an der jeweils in Betrieb zu setzenden
Sicherheitsvorrichtung geschlorssen wird. Nachdem das Schaltglied 35 die Kontaktfedern
37, 3.7' verlassen hat, wird es in seine Endstellung bewegt, wobei es die Kontaktschienen
36,3& miteinander verbindet. Erst jetzt ist der Hauptstromkreis über
die beiden Schaltglieder 27 und 35 geschlossen. Außerdem ist jetzt auch die Kontrolllampe
46, welche an die Kontaktschienen angeschlossen ist, eingeschaltet, wodurch angezeigt
wird, daß die Zündflamme brennt und die Anlage in Betriebsbereitschaft ist. Nunmehr
kann das Hauptgasventil 52 durch Betätigen des Druckknopfes 62 geöffnet werden,
worauf das Gas auch zu dem Hauptbrenner 63 strömen kann und die Hauptbrennerflamrne
von der bereits brennenden Zündflamme angezündet wird. Jetzt befindet sich die Anlage
in Betrieb; er Betriebszustand der Anlage wird durch die Steuerglieder 53, 54 bzw.
55, 56 selbsttätig überwacht. Bleibt z. B. der Ventilator 66 stehen, wodurch die
für die ordnungsgemäße Verbrennung an den Brennern erforderliche Luftzufuhr ausbleibt,
so bewirkt der Bruchfühler 53, daß der Kontakt 54 unterbrochen wird. Dadurch wird
der Stromkreis 48 unterbrochen, wodurch das Hauptgasventil52 selbsttätig geschlossen
wird und die Brennerflamme am Hauptbrenner 63 erlischt. Außerdem überwacht der Fühler
55 die Temperatur in dem Verbrennungsraum derart, daß beim Erreichen einer gewollten
Höchsttemperatur der Kontakt 56 geöffnet und der Stromkreis 48 unterbrochen wird.
In diesem Fall kann nach Absinken der Temperatur unter die zulässige Höchstgrenze,
im ersteren Fall nach Instandsetzen der Luftanlage, das Hauptgasventil 52 wieder
von Hand geöffnet und damit die Anlage wieder in Betrieb gesetzt werden, da während
dieser Ausschaltungen die Zündflamme weiterbrennt, die Anlage also in Betriebsbereitschaft
bleibt. Erlöschen jedoch aus irgendeinem Grunde, z. B. infolge Ausbleibens dir Gaszufuhr,
die Zünd- und Heizflammen an den Düsen 3 und 5, so daß das Thermoelement 4 nicht
mehr beheizt wird, so wird der Elektromagnet 21 wegen Ausbleiben des Thermostromes
nicht mehr erregt. Darauf wird der Anker 23 vom Magneten 21 losgelassen, worauf
die Feder 16 ,das Zündgasventil 17 schließt und der Anker 23 von der Ventilschließfeder
16 oder einer nicht näher dargestellten Rückführungskraft in seine in Fig. r dargestellte
Ausgangslage zurückbewegt wird. Hierbei wird das Schaltglied 27 von den Kontaktschienen
28, 28' abgehoben, wodurch der Hauptstromkreis 48 unterbrochen und das Hauptgasventil
52 ausgeschaltet wird. Jetzt ist die Anlage vollständig ausgeschaltet. Diese Ausschaltung
kann z. B. auch durch Absperren der Zündgaszufuhr gewollt herbeigeführt werden.
Die Wiederinbetriebsetzung der Anlage muß jetzt. in der bereits beschriebenen Weise
erfolgen.
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Der Erfindungsgedanke ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Das Hauptgasventil 52 kann z. B. auch als selbsttätig wirkendes Elektromagnetventil
ausgebildet sein, welches sich beim Schließen des Stromkreises 48 selbsttätig öffnet,
so .daß die Vorrichtung 62 zum Öffnen des Hauptgasventils 52 nicht erforderlich
ist. In diesem Fall wird das Hauptgasventil 52
beim Unterbrechen
des Hauptstromkreises 48 durch einen der Unterbrecher 54 oder 56 selbsttätig geschlossen,
aber nach Einschalten des jeweils ausgeschalteten Unterbrechers wieder selbsttätig
eingeschaltet.
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Die von Hand zu betätigende elektrische Schaltvorrichtung zum Steuern
des in der Hauptgasleitung 61 angeordneten Gasventils 52 kann auch auf mechanische
Übertragungsmittel einwirken, die das Hauptgasventil 52 bei geschlossenem Zündgasventil
17 in der Schließstellung sperren und bei geöffnetem Zündgasventil und brennender
Zündflamme derart freigeben, daß es von Hand geöffn; t werden kann bzw. sich selbsttätig
öffnet.
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Wie schon in der Beschreibungseinleitung angedeutet, kann das Elektromagnetventil
5a auch zum Anschluß an die Lichtspannung ausgebildet sein, wobei der Transformator
49 ganz fortfallen könnte.
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Durch den erfindungsgemäßen Zusammenbau verschiedener Einrichtungen
zu einer Schaltvorrichtung nach Fig. i wird ein einfacher, übersichtlicher und betriebssicherer
Aufbau erzielt. Diese Vorrichtung besitzt noch den weiteren Vorteil, daß sie in
dem vom Hersteller gelieferten Zustand ohne zusätzliche Verlegung von Rohr oder
elektrischen Leitungen betriebsfertig eingebaut werden kann.