DE102006039603A1

DE102006039603A1 - Burner device with means for monitoring a flame

Info

Publication number: DE102006039603A1
Application number: DE102006039603A
Authority: DE
Inventors: Elmar Ströhle; Peter Wickelmaier
Original assignee: Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2008-02-28
Also published as: EP1892473A2

Abstract

Eine Brennervorrichtung weist eine Kraftstoffzuführung (5) zum Zuführen von Kraftstoff, eine Verbrennungsluftzuführung (1) zum Zuführen von Verbrennungsluft (2), einen Mischbereich (4) zum Bilden eines Gemischs des Kraftstoffs mit der Verbrennungsluft (2) und einen sich an den Mischbereich (4) anschließenden Brennraum auf, in dem das Gemisch in Form einer Flamme (8) zu einem Abgas verbrennbar ist. Ein Messelement (12) dient zum Erfassen eines Parameters, der ein Kriterium für das Vorhandensein der Flamme (8) darstellt, also zum Beispiel zum Detektieren einer Temperatur, einer Helligkeit oder von Gasionen. Das Messelement (12) ist stromauf von dem Abgasstrom in einem Bereich angeordnet, der einen durch die Verbrennungsluft (2) bedingten Sauerstoffüberschuss aufweist. Das Messelement (12) ist von einer Halterung (13) gehalten, an der wenigstens teilweise die Verbrennungsluft (2) vor Erreichen der Flamme (8) vorbeigeführt wird. Das Messelement (12) kann dabei auch vollständig durch die Verbrennungsluft (2) umströmt werden, so dass es wirksam gekühlt wird.A burner apparatus comprises a fuel supply (5) for supplying fuel, a combustion air supply (1) for supplying combustion air (2), a mixing region (4) for forming a mixture of the fuel with the combustion air (2) and one to the mixing region ( 4) subsequent combustion chamber, in which the mixture in the form of a flame (8) is combustible to an exhaust gas. A measuring element (12) serves to detect a parameter which represents a criterion for the presence of the flame (8), that is to say, for example, for detecting a temperature, a brightness or gas ions. The measuring element (12) is arranged upstream of the exhaust gas stream in a region which has an excess of oxygen due to the combustion air (2). The measuring element (12) is held by a holder (13), at least partially the combustion air (2) is passed before reaching the flame (8). The measuring element (12) can also be completely circulated through the combustion air (2), so that it is effectively cooled.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a burner device according to the preamble of claim 1.

Für den Einsatz in mobilen Freizeiteinrichtungen, wie zum Beispiel Booten, Wohnmobilen oder Caravans, sind Heizungen bekannt, die mit Kraftstoff (Diesel oder Benzin) oder Gas (Flüssiggas, wie zum Beispiel Propan, Butan oder Mischungen davon) betrieben werden können. Vorteile von mobilen Gas-Heizungen bestehen in dem geräuscharmen Betrieb, einem niedrigen Stromverbrauch sowie einem sehr geringen Abgasgeruch. Bei Flüssigkraftstoff-Heizungen ist als positiv zu vermerken, dass sie durch denselben Kraftstoff gespeist werden können, der im Kraftstofftank für den Antrieb des Freizeitmobils meist in größerer Menge vorhanden ist. Dadurch kann auf das zusätzliche Mitführen von Flüssiggasflaschen verzichtet werden. Aufgrund der Geruchsbelästigung durch die flüssigen Kraftstoffe und die daraus resultierenden Abgase sind jedoch besondere Vorkehrungen zu treffen. Insbesondere kann es problematisch sein, wenn die Flamme in der Brennervorrichtung nicht korrekt oder überhaupt nicht brennt, aber dennoch weiter Kraftstoff zugeführt wird. Der unter Umständen noch heiße Brenner erzeugt dann solange starken Qualm, bis schließlich die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird. Die Qualmbildung und die damit einhergehende Geruchsbelästigung ist aber bei einer mobilen Heizung im Freizeitbereich nur sehr kurzzeitig, über wenige Sekunden akzeptabel, keineswegs jedoch über einen längeren Zeitraum.For use in mobile recreational facilities, such as boats, campers or caravans, heaters are known that use fuel (diesel or gasoline) or gas (LPG, such as propane, butane or mixtures thereof) can be. Advantages of mobile gas heaters are the quiet operation, a low power consumption and a very low exhaust odor. For liquid fuel heaters is to be noted as positive that they are fueled by the same can be fed, the in the fuel tank for the drive of the recreational vehicle is usually present in larger quantities. This can affect the extra carry of liquefied gas cylinders be waived. Due to the odor nuisance from the liquid fuels however, the resulting emissions are special precautions hold true. In particular, it can be problematic if the flame in the burner device does not burn correctly or at all, but still fuel supplied becomes. The under circumstances still hot Brenner then generates as long as strong smoke until finally the Fuel supply is interrupted. The smoke formation and the so accompanying odor nuisance But is in a mobile heating in the leisure sector only very briefly, over a few Seconds acceptable, but not for a long time.

Es sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, mit denen das Vorhandensein einer Flamme in einem Brenner überwacht werden kann. Insbesondere ist es bekannt, eine Flamme mit optischen Mitteln zu erkennen. Alternativ dazu kann auch eine Temperaturänderung des Abgases oder der Flamme detektiert werden, aus der dann auf eine Änderung des Flammverhaltens geschlossen werden kann.It Various devices are known with which the presence monitored by a flame in a burner can be. In particular, it is known to use a flame with optical To recognize means. Alternatively, a temperature change can also occur of the exhaust gas or the flame are detected, then on a change the flame behavior can be closed.

Aus der DE 102 49 872 A1 ist ein mobiles Brennheizgerät bekannt, bei dem ein Flammwächter (Flammfühler) und ein Glühstift zum Start der Verbrennung als ein integrales Bauteil ausgeführt sind. Der Flammfühler sitzt direkt in der Flamme und liefert damit ein sehr schnelles Signal für die Flammerkennung. Nachteilig sind dabei jedoch die extrem hohen Fühlertemperaturen in der Flamme und die Tatsache, dass der Fühler durch Ablagerungen im Brennraum zerstört werden kann oder die Signalgüte durch Ablagerungen auf dem Fühler und/oder durch eine sich als Folge der Ablagerungen ergebende Verlagerung der Flamme gemindert wird.From the DE 102 49 872 A1 a mobile fuel heater is known in which a flame detector (flame sensor) and a glow plug to start the combustion are designed as an integral component. The flame sensor sits directly in the flame and thus provides a very fast signal for the flame detection. Disadvantages, however, are the extremely high sensor temperatures in the flame and the fact that the sensor can be destroyed by deposits in the combustion chamber or the signal quality is reduced by deposits on the sensor and / or resulting from the deposition of a displacement of the flame.

In der DE 299 24 803 U1 wird ein brennerbetriebenes Heizgerät mit einem Flammwächter in Gestalt eines Thermoelements beschrieben, das in den zentralen Bereich der Flamme hineinragt. Auch hier bestehen die vorstehend geschilderten Nachteile.In the DE 299 24 803 U1 describes a burner-operated heater with a flame detector in the form of a thermocouple, which projects into the central region of the flame. Again, there are the disadvantages described above.

Ebenso ist es bekannt, ein Thermoelement in den Abgasstrang, also stromab von der Flamme zu platzieren. Dabei ist die lange Ansprechzeit des Fühlers nachteilig, da die Flamme nicht unmittelbar überwacht werden kann. Der Fühler ist in einer Einbauumgebung angeordnet, die durch das Abgas stark aufgeheizt wird. Zudem ist es für den Fühler schwierig, zwischen einem Lastwechsel (Verkleinern der Heizleistung) und einem Flammabbruch zu unterscheiden, da beide Vorgänge zunächst ein Signal mit ähnlichem Charakter und Gradienten erzeugen. In beiden Fällen geht die Abgastemperatur zurück. Eine sichere Unterscheidung ist erst nach einem längeren Messzeitraum (zum Beispiel fünf Minuten) möglich. Ein derart langer Zeitraum ist jedoch – wie oben dargelegt – aufgrund der damit möglicherweise verbundenen Qualm- und Geruchsbildung inakzeptabel.As well It is known, a thermocouple in the exhaust line, so downstream from the flame to place. Here is the long response time of probe disadvantageous because the flame can not be monitored immediately. The feeler is arranged in an installation environment, which is strongly heated by the exhaust gas becomes. It is also for the feeler difficult between a load change (decreasing the heating power) and a flame-break to distinguish, since both processes first one Signal with similar Create character and gradient. In both cases, the exhaust gas temperature goes back. A safe distinction is only after a longer measurement period (for example, five Minutes). One However, such a long period of time is - as stated above - due possibly with it associated smoke and odor formation unacceptable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Brennervorrichtung mit einer zuverlässigen Flammerkennung anzugeben.Of the Invention is based on the object, a burner device with a reliable flame detection specify.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The The object is achieved by a Burner device solved according to claim 1. Advantageous further developments of the invention are in the dependent claims specified.

Eine erfindungsgemäße Brennervorrichtung, mit einer Kraftstoffzuführung zum Zuführen von Kraftstoff, einer Verbrennungsluftzuführung zum Zuführen von Verbrennungsluft, insbesondere primärer Verbrennungsluft, einem Mischbereich zum Bilden eines Gemischs des Kraftstoffs mit der Verbrennungsluft, einem sich an den Mischbereich anschließenden Brennraum, in dem das Gemisch in Form einer Flamme zu einem Abgas verbrennbar ist und mit einem Messelement zum Erfassen eines Parameters, der ein Kriterium für das Vorhandensein der Flamme darstellt, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement stromauf von dem Abgasstrom in einem Bereich angeordnet ist, der einen durch die Verbrennungs luft bedingten Sauerstoffüberschuss aufweist, und dass das Messelement von einer Halterung gehalten ist, an der die Verbrennungsluft vor Erreichen der Flamme vorbeigeführt wird.A burner device according to the invention, with a fuel supply for feeding of fuel, a combustion air supply for supplying Combustion air, in particular primary combustion air, a A mixing region for forming a mixture of the fuel with the combustion air, a adjoining the mixing area combustion chamber in which the Mixture in the form of a flame is combustible to an exhaust gas and with a measuring element for detecting a parameter that is a criterion for the Presence of the flame is characterized that the measuring element upstream of the exhaust gas flow in a range is arranged, the air through the combustion-related excess oxygen and that the measuring element is held by a holder is where the combustion air is passed before reaching the flame.

Demnach wird der Brennervorrichtung primäre Verbrennungsluft über die Verbrennungsluftzuführung zugeführt. Es besteht ohne Weiteres die Möglichkeit, dass der Flamme auch noch sogenannte sekundäre Verbrennungsluft zugeführt wird, die jedoch aus der Umgebung der Flamme stammt und nicht mit Kraftstoff angereichert ist. Die sekundäre Verbrennungsluft kann sich dadurch zum Beispiel auch mit dem Abgasstrom, also den von der Flamme erzeugten Reaktionsprodukten mischen. Die primäre Verbrennungsluft hingegen wird gezielt der Brennervorrichtung zugeführt und in dem Mischbereich mit Kraftstoff (zum Beispiel Diesel oder Benzin) angereichert. Der Kraftstoff wird dabei in geeigneter, an sich bekannter Weise – zum Beispiel über ein Metallvlies – verdampft, so dass er gas- oder dampfförmig von der Verbrennungsluft bis zu der Flamme geführt werden kann.Accordingly, the burner apparatus is supplied with primary combustion air via the combustion air supply. It is readily possible that the flame also so-called secondary combustion air is supplied, but which comes from the environment of the flame and is not enriched with fuel. As a result, the secondary combustion air can also be mixed, for example, with the exhaust gas flow, that is to say the reaction products produced by the flame. The primary combustion air, however, is targeted the burner fed device and enriched in the mixing area with fuel (for example, diesel or gasoline). The fuel is vaporized in a suitable manner known per se, for example via a metal fleece, so that it can be conducted in gas or vapor form from the combustion air to the flame.

Der sich an den Mischbereich anschließende Brennraum muss räumlich nicht durch bauliche Maßnahmen von dem Mischbereich getrennt sein. Vielmehr ergibt sich der Brennraum durch die Strömungsverhältnisse, insbesondere durch die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft und des Abgases. Der Brennraum umgibt den Bereich, in dem sich die Flamme ausbildet.Of the The combustion chamber adjoining the mixing area does not have to be spatially through structural measures be separated from the mixing area. Rather, the combustion chamber results through the flow conditions, in particular by the flow velocity the combustion air and the exhaust gas. The combustion chamber surrounds the area, in which the flame is formed.

Das Messelement dient dazu, einen Parameter zu erfassen, anhand dessen das Vorhandensein der Flamme erkannt werden kann. Dies ist zum Beispiel – wie auch aus dem Stand der Technik bekannt – eine Temperaturänderung, eine bestimmte Helligkeit, wenn die Flamme brennt oder auch das Erkennen von Ionisationsvorgängen, die während der Verbrennung in der Flamme stattfinden.The Measuring element serves to capture a parameter, based on which the presence of the flame can be detected. This is for example - as well known from the prior art - a temperature change, a certain brightness when the flame is burning or even recognizing of ionization processes, during the Burning in the flame take place.

Erfindungsgemäß ist das Messelement jedoch nicht – wie beim Stand der Technik – im Abgasstrom oder mitten in der Flamme angeordnet, sondern stromauf davon. Insbesondere ist das Messelement in einem Bereich angeordnet, in dem ein Sauerstoffüberschuss gegeben ist, der durch die primäre Verbrennungsluft erreicht wird. Dies kann der Bereich sein, in dem die Verbrennungsluft zugeführt wird oder auch ein "Anfangsbereich" der Flamme (Flammwurzel), in dem noch ein Sauerstoffüberschuss durch die Verbrennungsluft gegeben ist. Der Sauerstoffüberschuss der Verbrennungsluft wird in der Flamme stromabwärts abgebaut, da der Sauerstoff weitgehend durch die Kohlenwasserstoffe des Kraftstoffs reduziert wird. In diesem stromab gelegenen Bereich der Flamme jedoch ist die Flammtemperatur sehr viel höher, so dass das Messelement dort nicht angeordnet werden sollte.This is according to the invention However, measuring element not - like in the prior art - im Exhaust stream or located in the middle of the flame, but upstream from that. In particular, the measuring element is arranged in a region, in which an excess of oxygen is given by the primary combustion air is reached. This can be the area in which the combustion air is supplied or also an "initial area" of the flame (flame root), in the still an excess of oxygen is given by the combustion air. The excess of oxygen The combustion air is broken down in the flame downstream, as the oxygen largely reduced by the hydrocarbons of the fuel becomes. However, in this downstream area of the flame is the flame temperature is much higher, so that the measuring element should not be placed there.

Weiterhin wird das Messelement von einer Halterung gehalten, die derart angeordnet ist, dass die Verbrennungsluft noch vor Erreichen der Flamme an ihr vorbeigeführt wird. Das Messelement kann dabei ein eigenständiges, von einer getrennten Halterung gehaltenes Bauelement sein. Ebenso kann jedoch das Messelement mit der Halterung in einem gemeinsamen Bauteil, wie zum Beispiel einem PT1000-Temperatur-Messelement, zu einem Flammfühler integriert sein. Als Messelement wird daher lediglich der für die eigentliche Messung wirksame Bereich eines Sensors angesehen, zum Beispiel ein Widerstandselement, dessen Widerstandswert sich bei Temperaturänderung ändert. Die umgebenden Komponeten, die das Messelement (zum Beispiel den Widerstand) einbetten, schützen und halten sowie die Spannungsversorgung und Signalableitung übernehmen, werden der Halterung zugerechnet.Farther the measuring element is held by a holder arranged in such a way is that the combustion air even before reaching the flame you passed becomes. The measuring element can be an independent, a separate Holder be held component. Likewise, however, the measuring element with the holder in a common component, such as a PT1000 temperature measuring element, integrated into a flame sensor be. As a measuring element is therefore only effective for the actual measurement Range of a sensor, for example a resistance element, whose resistance changes with temperature change. The surrounding components, which embed, protect and protect the measuring element (for example the resistor) hold and take over the power supply and signal derivation, are attributed to the holder.

Somit kann auch die Halterung in den Bereich der Flamme hineinragen, in dem der Sauerstoffüberschuss aufgrund der Verbrennungsluft gegeben ist. Jedoch muss sichergestellt sein, dass wenigstens ein Teil der Halterung ausserhalb der Flamme angeordnet ist – und zwar stromaufwärts von der Flamme –, so dass die noch kalte Verbrennungsluft zum Kühlen der Halterung und damit – zumindest indirekt – auch des Messelements genutzt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Messelement sehr viel niedrigeren Temperaturen ausgesetzt ist, als dies bei Messelementen aus dem Stand der Technik bekannt ist, die im Zentrum der Flamme oder im heißen Abgasbereich positioniert sind.Consequently can also protrude the holder in the area of the flame, in the oxygen surplus due to the combustion air is given. However, it must be ensured be that at least part of the bracket outside the flame is arranged - and though upstream from the flame -, so that the still cold combustion air to cool the bracket and thus - at least indirectly - too of the measuring element can be used. In this way it is possible that the measuring element is exposed to much lower temperatures than this is known in the case of measuring elements from the prior art, which positioned in the center of the flame or in the hot exhaust area are.

An dem Messelement und/oder an der Halterung können wenigstens 30% der Verbrennungsluft vorbeigeführt werden. Das bedeutet, dass wenigstens 30% der Verbrennungsluft zur Kühlung des Messelements bzw. der Halterung genutzt werden können. Dabei wird der Begriff der Verbrennungsluft allgemein verwendet und kann sowohl primäre als auch sekundäre Verbrennungsluft umfassen. Das Messelement bzw. die Halterung können somit sowohl durch primäre als auch durch sekundäre Verbrennungsluft gekühlt werden. Durch die Bereitstellung von. wenigstens 30% der Verbrennungsluft ist es gewährleistet, dass das Messelement und die Halterung zuverlässig gekühlt werden.At At least 30% of the combustion air can be guided past the measuring element and / or on the holder. This means that at least 30% of the combustion air for cooling the Measuring element or the holder can be used. This is the term the combustion air is commonly used and can both primary and secondary combustion air include. The measuring element or the holder can thus both by primary and through secondary Combustion air cooled become. By providing. at least 30% of the combustion air is it guaranteed that the measuring element and the holder are reliably cooled.

Das Messelement kann vollständig durch die Verbrennungsluft umströmt werden. In diesem Fall wird das Messelement von der Halterung vollständig stromauf von der Flamme im Verbrennungsluftstrom gehalten.The Measuring element can completely flows around the combustion air become. In this case, the measuring element from the holder is completely upstream held by the flame in the combustion air flow.

Ebenso kann das Messelement im Bereich einer zwischen der Flamme und der Verbrennungsluft vorhandenen Flammgrenze angeordnet sein, so dass das Messelement zum Beispiel teilweise in die Flammgrenze eintauchen kann. In diesem Bereich liegt der geforderte, durch die Verbrennungsluft bedingte Sauerstoffüberschuss vor. Die Flammgrenze lässt sich mit bloßem Auge gut erkennen und kennzeichnet den Bereich, in dem die Flamme entsteht und von dem aus die Flamme ausgeht. Die Flammgrenze wird auch als Flammwurzel bezeichnet. Bei stabilen Strömungsverhältnissen wird auch die Position der Flammgrenze relativ stabil sein, während die stromabwärts gelegenen Flammenden üblicherweise durch das Flackern bzw. Züngeln der Flamme eine höhere Variabilität aufweisen können.As well can the measuring element in the area between the flame and the Combustion air existing flame border be arranged so that For example, partially immerse the measuring element in the flame boundary can. In this area is the required, by the combustion air conditional oxygen excess in front. The flame border lets yourself with mere Eye well and marks the area where the flame arises and from which emanates the flame. The flame border is also known as the root of the flame. At stable flow conditions Also, the position of the flame boundary will be relatively stable while the downstream one Flaming usually by the flickering or licking the flame a higher variability can have.

Das Messelement kann derart angeordnet sein, dass ein Sichtkontakt zwischen dem Messelement und der Flamme gegeben ist. Aufgrund der Tatsache, dass das Messelement stromauf von dem Abgasstrom und auch von dem größten Teil der Flamme – unter Umständen sogar vollständig stromauf von der Flamme – angeordnet sein muss, wird das Messelement nicht durch heißes Gas umströmt. Damit ist eine Temperaturmessung der Flamme bzw. des Abgases durch Konvektion zwar möglich, aber nicht zwingend erforderlich. Vielmehr muss die in der Flamme entstehende Wärme in Form von Strahlungswärme erfasst werden. Die Strahlungswärme lässt sich dann besonders zuverlässig detektieren, wenn der geforderte Sichtkontakt zwischen dem Messelement und der Flamme besteht.The measuring element can be arranged such that a visual contact between the measuring element and the flame is given. Because of the act The fact that the measuring element must be arranged upstream of the exhaust gas stream and also of the largest part of the flame - possibly even completely upstream of the flame -, the hot-gas flows around the measuring element. For a temperature measurement of the flame or the exhaust gas by convection is indeed possible, but not mandatory. Rather, the heat generated in the flame must be detected in the form of radiant heat. The radiant heat can be detected particularly reliably when the required visual contact between the measuring element and the flame exists.

Dabei sollte der Sichtkontakt möglichst großflächig sein, so dass keine störenden Bauelemente wie Blenden oder Gitter zwischen der Flamme und dem Messelement angeordnet sind. Der Raum zwischen dem Messelement und dem Teil der Flamme, deren Strahlungswärme erfasst werden soll, sollte daher frei von weiteren Bauelementen bleiben. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn von dem Messelement ausgehend ein fiktiver Messkegel mit einem Kegelwinkel von wenigstens 60° den Raum virtuell beschreibt, der keine weiteren Bauelemente zwischen Messelement und Flamme aufweisen soll.there should the visual contact as possible be large, so no disturbing Components such as screens or grille between the flame and the Measuring element are arranged. The space between the measuring element and the part of the flame whose radiant heat is to be detected should therefore remain free from other components. It may be advantageous be, if starting from the measuring element, a fictitious measuring cone with a cone angle of at least 60 ° describes the space virtually, which have no further components between the measuring element and the flame should.

Der von dem Messelement zu erfassende Parameter kann ausgewählt sein aus der Gruppe Temperatur, Strahlung, Vorhandensein von Gasionen.Of the The parameter to be detected by the measuring element may be selected from the group temperature, radiation, presence of gas ions.

Zum Erfassen der Temperatur kann das Messelement als Temperatur-Messelerent, zum Beispiel als PT1000 Fühler (Messbereich bis etwa 500°C) ausgeführt sein. Es ist daher nicht erforderlich, einen speziellen Hochtemperaturfühler vorzusehen. Sofern durch die übertragene Strahlungswärme eine hohe Temperatur, die jedoch nicht über 600°C liegen muss, erfasst wird, wird dies als Kriterium für das Vorhandensein der Flamme gewertet. Fällt die Temperatur jedoch unter einen vorher zu definierenden Wert, wird daraus geschlossen, dass keine Flamme mehr vorliegt. Die Kraftstoffzuführung ist dann zu unterbrechen.To the Detecting the temperature, the measuring element as a temperature Messelerent, for example as a PT1000 sensor (Measuring range up to about 500 ° C) accomplished be. It is therefore not necessary to provide a special high-temperature sensor. Unless transferred by the Radiant heat one high temperature, which does not have to exceed 600 ° C, this will serve as a criterion for that Presence of the flame scored. If the temperature falls, however a previously defined value, it is concluded that there is no flame left. The fuel supply is then to interrupt.

Alternativ kann das Messelement auch zum Erfassen von Strahlung, zum Beispiel zum optischen Erfassen der Helligkeit, also des von der Flamme abgegebenen Lichts ausgebildet sein. Die Licht-Strahlung kann dabei im sichtbaren Bereich, aber auch im Bereich der UV- oder Infrarotstrahlung liegen. Sofern der Bereich um das Messelement hell ist, muss eine Flamme vorliegen. Somit ist auch eine optische Detektion der Flamme möglich. Ebenso kann ein Flackerdetektor verwendet werden, der Strahlungsschwankungen im sichtbaren, UV- oder IR-Bereich erkennt und daraus das Vorhandensein einer Flamme ableitet.alternative The measuring element can also detect radiation, for example for optically detecting the brightness, that is, that emitted by the flame Be formed light. The light radiation can be seen in the visible Range, but also in the field of UV or infrared radiation. If the area around the measuring element is bright, a flame must be used available. Thus, an optical detection of the flame is possible. As well For example, a flicker detector can be used that can compensate for radiation variations visible in the visible, UV or IR range and from this the presence derives from a flame.

Als weitere Alternative ist es möglich, das Messelement als Ionisationsfühler auszubilden. Der Ionisationsfühler ist in der Lage, Ionisationsvorgänge in der Flamme zu detektieren, die beim Verbrennungsvorgang auftreten. Hierbei ist es allerdings Voraussetzung, dass der Messfühler im Bereich der Flamme angeordnet ist, jedoch unter Beachtung der obigen Regeln. Demnach soll der für die Messung relevante Teil des Ionisationsfühlers (Messelement) nicht im heißen Zentrum der Flamme oder gar stromabwärts davon positioniert sein, sondern in dem durch die Zuführung der Verbrennungsluft kühleren Anfangsbereich der Flamme, wo auch noch der geforderte Sauerstoffüberschuss vorliegt.When another alternative is it possible the measuring element as Ionisationsfühler train. The ionization sensor is able to ionize in detect the flame that occurs during the combustion process. However, it is a prerequisite that the sensor in the Area of the flame is arranged, however, respecting the above Regulate. Accordingly, should the for the measurement relevant part of the ionization sensor (measuring element) is not in be called Center of the flame or even downstream of it, but in that by the feeder the combustion air cooler starting area the flame, where also the required oxygen surplus is present.

Das Messelement liefert ein Signal, das von einer nicht näher zu erläuternden, an sich bekannten Steuerung ausgewertet wird. Sofern die Steuerung erkennt, dass eine Flamme vorliegt, müssen keine Steuerungsmaßnahmen ergriffen werden. Wenn hingegen die Flamme erlischt bzw. sich beim Startvorgang nicht nach einem vordefinierten Zeitraum ausbildet, wird das Fehlen der Flamme durch das Messelement detektiert und daraufhin durch die Steuerung erkannt. Die Steuerung kann dann Maßnahmen ergreifen, wie zum Beispiel ein Unterbre chen der Kraftstoffzufuhr, um eine Geruchsbelästigung und Qualmbildung zu verhindern. Ebenso kann die Steuerung ein akustisches oder optisches Signal an den Bediener abgeben, um ihn auf das Erlöschen der Flamme hinzuweisen.The Measuring element supplies a signal which is from an unspecified, is evaluated in a known control. If the controller recognizes that a flame must exist no control measures be taken. If, on the other hand, the flame extinguishes, resp Does not start after a predefined period of time, the absence of the flame is detected by the measuring element and then recognized by the controller. The controller can then take action such as a fuel cut, an odor nuisance and prevent smoke formation. Likewise, the controller can be an audible or send an optical signal to the operator to silence him Flame to point.

In dem Mischbereich kann ein Vliesverdampfer zum Verdampfen des flüssigen Kraftstoffs vorgesehen sein. Dem Vliesverdampfer, zum Beispiel einem ringförmigen Metallvlies, wird Kraftstoff tröpfchenweise von einer Seite zugeführt. Durch die im Brennraum entstehende Wärme der Flamme ist das Metallvlies derart erhitzt, dass der Kraftstoff verdampft und durch die heranströmende Verbrennungsluft weiterbefördert wird. Dabei vermischt er sich mit der Verbrennungsluft und wird schließlich in der Flamme verbrannt.In The mixing section may be a non-woven evaporator for evaporating the liquid fuel be provided. The nonwoven evaporator, for example an annular metal fleece, Fuel is drop by drop supplied from one side. Due to the heat generated in the combustion chamber of the flame is the metal fleece heated so that the fuel evaporates and by the incoming combustion air conveyed becomes. He mixes with the combustion air and is after all burned in the flame.

Die Verbrennungsluftzuführung kann eine Dralleinrichtung aufweisen, um einen Strömungsdrall und damit eine wirbelförmige Strömung der Verbrennungsluft beim Eintreten in den Mischbereich zu erzeugen. Durch die drallförmige Strömung der Verbrennungsluft wird der Kraftstoff zuverlässiger und gleichförmiger mit der Verbrennungsluft gemischt, was eine verbesserte Verbrennung sicherstellt.The Combustion air supply may include a swirling device to a flow twist and thus a vortex-shaped flow the combustion air when entering the mixing area to produce. By the swirl-shaped flow combustion air, the fuel becomes more reliable and uniform the combustion air mixed, resulting in improved combustion ensures.

Das Messelement mit der Halterung kann z. B. von "hinten" in die Flamme gesteckt und soweit in den Mischbereich oder den Brennraum eingeführt werden, dass das Messelement eine direkte Messung der Strahlunswärme der Flamme ermöglicht. Das Messelement wird dabei von der Verbrennungsluft (Frischluft) wenigstens teilweise angeströmt oder gar vollständig umströmt, so dass eine gezielte Ablenkung der Flamme vom Messelement weg erfolgt. Die Anströmung mit Verbrennungsluft kann dabei konzentrisch um das Messelement, aber auch in Form eines "Vorhangs" ausgebildet sein.The measuring element with the holder can, for. B. inserted from the "back" in the flame and as far into the mixing area or the combustion chamber are introduced, that the measuring element allows direct measurement of Strahlunswärme the flame. The measuring element is at least partially supplied by the combustion air (fresh air) or even completely flows around, so that a targeted deflection of the flame takes place away from the measuring element. The flow of combustion air can be formed concentrically around the measuring element, but also in the form of a "curtain".

Das Messelement hat je nach Einbautiefe und damit Eindringtiefe keinen oder einen nur minimalen Kontakt mit der Flammgrenze und kann daher entweder die Strahlungswärme der Flamme auf kürzeste Distanz messen, ohne jedoch die hohen Flammtemperaturen anzunehmen, oder kann nur mit der äußersten Spitze des Messelements in die durch den Verbrennungsluftstrom gezielt geformte Flammgrenze eintauchen. Die in das Messelement eingebrachte Wärme und die umströmende Verbrennungsluft halten das Messelement in einem thermischen Gleichgewicht. Das Messelement kann dabei milimetergenau relativ zu der Flamme bzw. der Flammgrenze platziert werden, so dass sich die Wärmever teilung im Messelement und der Halterung und damit die Absoluttemperatur des Messelements optimal einstellen lassen.The Measuring element has no depth depending on the depth and thus penetration depth or a minimal contact with the flame boundary and therefore can either the radiant heat the flame on shortest Measure distance, but without assuming the high flame temperatures, or can only with the utmost Point of the measuring element in the targeted by the combustion air flow dip shaped flame border. The introduced into the measuring element Heat and the flowing around Combustion air keeps the measuring element in a thermal equilibrium. The measuring element can be accurate to the millimeter relative to the flame or the flame boundary are placed so that the heat distribution in the measuring element and the holder and thus the absolute temperature to set the measuring element optimally.

Auch bei einem Lastwechsel der Brennervorrichtung bleibt die gemessene Temperatur am Fühler nahezu konstant. So steht zum Beispiel einer höheren Brennerleistung mit größerer Strahlungswärme der Flamme ein höherer (Kühl-)Volumenstrom durch die Verbrennungsluft gegenüber. Der auf das Messelement und die Halterung wirkende Aufheiz- und Kühlmechanismus ist daher gegenläufig wirksam, so dass sich das Temperaturniveau am Messelement kaum ändert.Also at a load change of the burner device remains the measured Temperature at the sensor almost constant. For example, a higher burner output with greater radiant heat is available Flame a higher one (Cooling) flow through the combustion air opposite. The heating and cooling mechanism acting on the measuring element and the holder is therefore in reverse effective, so that the temperature level hardly changes at the measuring element.

Der Sauerstoffüberschuss am Messelement gewährleistet, dass keine Rußbildung das Messergebnis beeinträchtigen kann. Durch die gezielte Umströmung des Messelements mit sauberer Verbrennungsluft kann darüberhinaus ein Schutzmantel gegenüber sonstigen Ablagerungen gebildet werden.Of the Excess oxygen ensured at the measuring element, that no soot formation affect the measurement result can. Due to the targeted flow around In addition, the measuring element with clean combustion air can a protective jacket opposite other deposits are formed.

Da die Halterung in einem Bereich angeordnet ist, der wenigstens teilweise durch die Verbrennungsluft gekühlt wird, ist es sehr einfach möglich, Kabel, die zu dem Messelement geführt werden müssen, ohne besonders hohe Temperaturbelastung zu halten.There the holder is arranged in a region which at least partially cooled by the combustion air it is very easy, cable, which led to the measuring element Need to become, without keeping a particularly high temperature load.

Das Messelement kann an einer Stelle angeordnet werden, in der durch Formgebung des Mischbereichs bzw. des Brennraums eine höhere Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird als stromab davon. Insbesondere kann die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft in diesem Bereich höher sein als die nachfolgende Flammausbreitungsgeschwindigkeit. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Flamme nicht zurückschlägt.The Measuring element can be arranged in a place in the through Shaping the mixing area or the combustion chamber a higher flow velocity is reached as downstream of it. In particular, the flow velocity the combustion air in this area be higher than the subsequent one Flame propagation speed. This will ensure that the flame does not hit back.

Mit Hilfe der Halterung ist es möglich, einen physischen Kontakt des Messelements und damit einen Wärmeübergang in einem Bereich vorzusehen, der fernab von den heißen Bereichen der Flamme und des Abgases gelegen ist. Zum Beispiel kann die Halterung an einer Rückwand des Brenners befestigt werden, an der konstruktionsbedingt erheblich niedrigere Temperaturen vorliegen.With Help the bracket it is possible a physical contact of the measuring element and thus a heat transfer to be provided in an area away from the hot areas located the flame and the exhaust gas. For example, the holder on a back wall be attached to the burner, due to the design considerably lower temperatures are present.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figur näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennervorrichtung.These and other advantages and features of the invention will become apparent below by way of example with the aid of the accompanying figure explained in more detail. The single figure shows a cross section through an embodiment the burner device according to the invention.

Die Figur zeigt in vereinfachter Querschnittsdarstellung eine erfindungsgemäße Brennervorrichtung. Über eine Verbrennungsluftzuführung 1 wird primäre Verbrennungsluft 2 zugeführt. Im Bereich der Verbrennungsluftzuführung 1 können als Dralleinrichtung dienende Drallschaufeln 3 vorgesehen sein, die die Verbrennungsluftströmung mit einem Drall versehen, so dass die Verbrennungsluft 2 wirbelförmig in einen Mischbereich 4 geführt wird.The figure shows a simplified cross-sectional view of a burner device according to the invention. About a combustion air supply 1 becomes primary combustion air 2 fed. In the area of combustion air supply 1 may be used as a twisting swirl vanes 3 be provided, which provided the combustion air flow with a swirl, so that the combustion air 2 vortex-shaped in a mixing area 4 to be led.

In dem Mischbereich 4 ist eine Kraftstoffzuführung zum Zuführen von Kraftstoff vorgesehen, die durch Metallvliese 5 exemplarisch dargestellt wird. Die Metallvliese 5 können ringförmig ausgebildet sein und an unterschiedlichen Stellen platziert sein. Die in der Figur gezeigten Positionen dienen daher lediglich der Erläuterung.In the mixing area 4 is a fuel supply for supplying fuel provided by metal nonwovens 5 is shown as an example. The metal fleeces 5 may be annular and placed at different locations. The positions shown in the figure are therefore only illustrative.

In dem Mischbereich 4 ist eine mehrfach geschlitzte Wand 4a vorgesehen. Durch die Schlitze kann Verbrennungsluft 2 auch in den äußeren Bereich strömen und so das in der Figur gezeigte äußere Metallvlies 5 erreichen.In the mixing area 4 is a multiply slotted wall 4a intended. Through the slots can combustion air 2 also flow into the outer region and so the outer metal fleece shown in the figure 5 to reach.

Dem Metallvlies 5 wird von außen Kraftstoff zugeführt, der im Metallvlies 5 verdampft. Der verdampfte Kraftstoff wird durch die verwirbelte Verbrennungsluft 2 mitgeführt, so dass das daraus resultierende Gemisch zu einem Brennraum 6 gelangt, der von einem Flammrohr 7 umschlossen ist.The metal fleece 5 is fed from the outside fuel in the metal fleece 5 evaporated. The evaporated fuel is due to the swirling combustion air 2 entrained, so that the resulting mixture to a combustion chamber 6 that comes from a flame tube 7 is enclosed.

Dort bildet sich eine Flamme 8 in bekannter Weise aus. Stromauf von der Flamme 8 lässt sich eine Flammfront bzw. Flammgrenze 9 erkennen, die durch die herrschenden Strömungsverhältnisse im Mischbereich 4 bzw. Brennraum 6 relativ stabil gehalten wird. Die Flammgrenze 9 stellt den Bereich dar, an dem der Verbrennungsvorgang beginnt. Dort liegt durch die zuströmende Verbrennungsluft 2 ein Sauerstoffüberschuss vor.There a flame forms 8th in a known manner. Upstream of the flame 8th can be a flame front or flame border 9 recognize by the prevailing flow conditions in the mixing area 4 or combustion chamber 6 is kept relatively stable. The flame border 9 represents the area where the combustion process begins. There is due to the incoming combustion air 2 an excess of oxygen.

Um eine kontrollierte Verbrennung in der Flamme 8 zu erreichen, ist weiterhin eine Blende 10 im Flammrohr 7 angeordnet. Das in der Flamme 8 entstehende Abgas wird nach oben abgeleitet und kann zum Beispiel einem Wärmetauscher zugeführt werden, der Bestandteil einer Heizung, zum Beispiel einer mobil einsetzbaren Heizung für Reisemobile und Caravans sein kann.To a controlled combustion in the flame 8th to reach, is still an aperture 10 in the fire tube 7 arranged. That in the flame 8th Exhaust gas is discharged upwards and For example, it may be supplied to a heat exchanger which may be part of a heater, such as a mobile heater for motorhomes and caravans.

Im Bereich der Blende 10 kann auch sogenannte sekundäre Verbrennungsluft aus der Umgebung zugeführt werden, die in der Flamme 8 verbrennt.In the area of the aperture 10 can also be fed so-called secondary combustion air from the environment, in the flame 8th burns.

Im Inneren des Mischbereichs 4 ist ein Flammfühler 11 derart angeordnet, dass sein für die Messung relevantes Messelement 12 möglichst nah an die Flamme 8 heranreicht, ohne jedoch in die Flamme 8 einzudringen. Das Messelement 12 befindet sich somit nahe der Flammgrenze 9 im Bereich der Zuströmung der Verbrennungsluft 2.Inside the mixing area 4 is a flame sensor 11 arranged such that its relevant for the measurement measuring element 12 as close to the flame as possible 8th reached, but without the flame 8th penetrate. The measuring element 12 is thus close to the flame border 9 in the area of the inflow of combustion air 2 ,

Das Messelement 12 wird durch eine zu dem Flammfühler 11 gehörende Halterung 13 gehalten. Das Messelement 12 und die Halterung 13 bilden den Flammfühler 11 als integrales Bauelement, das zum Beispiel durch einen handelsüblichen Temperaturfühler (PT1000) mit Schutzrohr gebildet werden kann.The measuring element 12 gets through to the flame sensor 11 belonging bracket 13 held. The measuring element 12 and the holder 13 form the flame sensor 11 as an integral component, which can be formed for example by a commercially available temperature sensor (PT1000) with protective tube.

Der Flammfühler 11 ist über eine Befestigung 14 an einem Brennerrücken 15 befestigt. Von dort können Versorgungsspannungs- und Signalleitungen 16 abgeführt werden.The flame sensor 11 is about a fixture 14 on a burner back 15 attached. From there supply voltage and signal lines 16 be dissipated.

Wie durch den Pfeil in der Figur dargestellt, umströmt die Verbrennungsluft 2 den Flammfühler 11, bevor sie zur Flamme 8 gelangt. Da die Verbrennungsluft 2 aus der Umgebung stammt, ist sie zunächst kalt und kühlt somit die Halterung 13 und das Messelement 12. Dadurch liegt an dem Messelement 12 eine Temperatur an, die erheblich niedriger ist als die Temperaturen in der Flamme 8. Das Messelement 12 registriert lediglich die von der Flamme 8 resultierende Strahlungswärme. Das Messelement 12 gelangt jedoch nicht in Kontakt mit heißen Gasen in der Flamme 8 oder im Abgas.As shown by the arrow in the figure, flows around the combustion air 2 the flame sensor 11 before going to the flame 8th arrives. As the combustion air 2 comes from the environment, it is initially cold and thus cools the holder 13 and the measuring element 12 , This is due to the measuring element 12 a temperature that is significantly lower than the temperatures in the flame 8th , The measuring element 12 only registers those from the flame 8th resulting radiant heat. The measuring element 12 however, does not come in contact with hot gases in the flame 8th or in the exhaust.

Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann der Flammfühler 11 durch einen Ionisationsfühler gebildet sein. Da der Ionisationsfühler darauf angewiesen ist, in Kontakt mit den in der Flamme entstehenden Gasionen zu gelangen, muss das an der Spitze des Flammfühlers 11 befindliche Messelement 12 in der Flamme 8 positioniert sein. Es genügt dabei aber, das Messelement 12 in dem Bereich der Flammgrenze 9 zu platzieren, wo bereits Verbrennungsvorgänge und damit Ionisationen erfolgen, jedoch noch ein Sauerstoffüberschuss durch die heranströmende Verbrennungsluft 2 gegeben ist.In another, not shown embodiment of the invention, the flame sensor 11 be formed by an ionization sensor. Since the ionization sensor is dependent on getting into contact with the gas ions that are formed in the flame, this must be done at the tip of the flame sensor 11 located measuring element 12 in the flame 8th be positioned. But it suffices but the measuring element 12 in the area of the flame border 9 to place where already combustion processes and thus ionizations done, but still an excess of oxygen due to the incoming combustion air 2 given is.

Da die Verbrennungsluft 2 wenigstens die Halterung 13 kühlt, dient die Halterung 13 als Wärmesenke für das Messelement 12, so dass das Messelement 12, obwohl im Bereich der Flammwurzeln an der Flammgrenze 9 angeordnet, gekühlt wird und eine niedrigere Temperatur anliegt als in der Flamme 8.As the combustion air 2 at least the holder 13 cools, serves the holder 13 as a heat sink for the measuring element 12 so that the measuring element 12 although in the area of the flame roots at the flame border 9 is arranged, cooled and at a lower temperature than in the flame 8th ,

Claims

Burner device, with - a fuel supply ( 5 ) for supplying fuel; - a combustion air supply ( 1 ) for supplying combustion air ( 2 ); - a mixing area ( 4 ) for forming a mixture of the fuel with the combustion air ( 2 ); - one to the mixing area ( 4 ) subsequent combustion chamber ( 6 ) in which the mixture in the form of a flame ( 8th ) is combustible to an exhaust gas; and with - a measuring element ( 12 ) for detecting a parameter which is a criterion for the presence of the flame ( 8th ); characterized in that - the measuring element ( 12 ) is arranged upstream of the exhaust gas stream in a region which is separated by the combustion air ( 2 ) has excessive oxygen excess; and that - the measuring element ( 12 ) from a holder ( 13 ) is held at the at least partially the combustion air ( 2 ) before reaching the flame ( 8th ) is passed.

Burner device according to claim 1, characterized in that on the measuring element ( 12 ) and / or on the holder ( 13 ) at least 30% of the combustion air are passed.

Burner device according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring element ( 12 ) at least partially by the combustion air ( 2 ) is flown.

Burner device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring element ( 12 ) completely by the combustion air ( 2 ) is flowed around.

Burner device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring element ( 12 ) - related to the flow of combustion air ( 2 ) - upstream of the flame ( 8th ) is arranged.

Burner device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the measuring element ( 12 ) in the area between the flame ( 8th ) and the combustion air ( 2 ) existing flame border ( 9 ) is arranged.

Burner device according to one of the claims che 1 to 6, characterized in that the measuring element ( 12 ) is arranged such that a visual contact between the measuring element ( 12 ) and the flame ( 8th ) given is.

Burner device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the of the measuring element ( 12 ) is selected from the group temperature, radiation, presence of gas ions.

Burner device according to claim 8, characterized in that the measuring element ( 12 ) is a temperature measuring element or an optical sensor.

Burner device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the of the measuring element ( 12 ) to be detected temperature is a maximum of 600 ° C.

Burner device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the measuring element ( 12 ) is an ionization probe.

Burner device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the mixing area ( 4 ) a nonwoven evaporator ( 5 ) for vaporizing the fuel.

Burner device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the combustion air supply ( 1 ) a swirl device ( 3 ), for generating a flow swirl of the combustion air ( 2 ) when entering the mixing area ( 4 ).