Die Erfindung betrifft einen Flammenzünder mit Gleitfunkenentladung.

Bei dem bekannten Flammenzünder findet eine Hochleistungsgleitfunkenzündung mit der Funkenstrecke auf der Außenfläche des Flammenzünders zwischen den zwei Elektroden statt, wobei der Funke über den herausragenden äußeren Teil der Oberfläche des Isolators gleitet, dabei das den Flammenzünder umströmende Verbrennungs-Luft-Gas-Gemisch zündet, in welchem Zündgas, im folgenden Brenngas genannt, enthalten ist um eine zuverlässige Zündung zu erreichen. Die Funkenentladung dieses Hochleistungstyps wird durch ein Zündsystem bewirkt, welches eine Spannungskapazität aufweist, die ausreichend ist den Zündfunken zu bewirken.

Einer der Nachteile eines solchen Flammenzünders ist die Erosion an der Elektrode als ein Ergebnis der erforderlichen Spannung, um den Zündfunken zu bewirken, so dass dieser im Laufe des Betriebs des Flammenzünders größer und größer werden muss. Diese Flammenzünder haben deshalb eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer. Ein weiterer Nachteil ist der verhältnismäßig große Durchmesser derartiger Flammenzünder, insbesondere wenn sie als Industriegaszünder mit hoher Leistung verwendet werden, wobei zudem je nach unterschiedlichen Verbrennungs-Luft-Gas-Gemischen verschiedene Zünder erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen Flammenzünder zu entwickeln mit einer sicheren Zündung, einer langen Lebensdauer, mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser und der für verschiedene Verbrennungs-Luft-Gas-Mischungen verwendbar ist.

Um dieses zu erreichen weist die Erfindung einen Flammenzünder auf, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die Erfindung beruht auf der Einsicht, dass die bei Flammenzündern bekannten Probleme mit äußerer Gleitfunkenentladung im wesentlichen dadurch verursacht sind, dass die gleitende Funkenzündung die am Zünder vorbeiströmende Verbrennungs-Gas-Luft-Mischung zünden muss. Durch das erfindungsgemäße Anordnen eines Durchgangs durch den Flammenzünder kann das Brenngas, um gezündet zu werden, teilweise oder vollständig durch diesen Durchgang und zu der Funkenstrecke geführt werden. Dieser Brenngasanteil kann offensichtlich sicher in einfacher Art bei geringer Leistung der Gleitfunkenentladung gezündet werden, dadurch die Primärflamme bildend. Wegen der verhältnismäßig geringen Leistung ist die Erosion an der Elektrode ebenfalls verhältnismäßig gering, wodurch die Lebensdauer des Flammenzünders verlängert wird. Die Primärflamme ist gemischt mit Luft aus der Verbrennungs-Luft-Gas-Mischung, welche am Flammenzünder entlang fließt, so dass eine stabile Verbrennung entsteht. Der äußere Gleitfunken kann die Primärflamme sicher zünden unter extremen Wechseln der Gas-Luft-Bedingungen, wie sie bei Gleitfunkenzündung in dem Grenzbereich zwischen dem Brenngas und dem Verbrennungs-Luft-Gas-Gemisch stattfindet. Außerdem ist es bei dem erfindungsgemäßen Flammenzünder mit äußerer Gleitfunkenentladung nicht notwendig, das Brenngas und das Verbrennungs-Luft-Gas-Gemisch zu mischen bevor es zum oder über den Flammenzünder geleitet wird.

EP-A-0 093 642 weist einen Flammenzünder mit einer äußeren Elektrode auf, die vollständig einen Isolator und eine zentrale innere Elektrode umgibt.

Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flammenzünders mit äußerer Gleitfunkenzündung ist der Durchgang in dem Metallgehäuse angeordnet. Alternativ ist der Durchgang in einer durchgehenden zentralen Längsbohrung in der ersten Elektrode angeordnet, in welcher das stromaufseitige Ende dieser ersten Elektrode mit der Brenngasquelle verbindbar ist. Diese erfindungsgemäßen Flammenzünder können eingesetzt werden mit anderen Zündgegenständen und Pilotbrennern und Industrie-Gas-Zündern für geringe Leistung, geringer als 50 kW. Für eine größere Leistung bis zu 500 kW ist es vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße Flammenzünder mit äußerer Gleitfunkenzündung so gestaltet ist, dass die erste Elektrode mit einer zentralen Durchgangslängsbohrung versehen ist und dass das Stromabende der ersten Elektrode mit mindestens einer durchgehenden Radialhilfsbohrung ausgestattet ist, welche einerseits in die zentrale Bohrung und andererseits nahe der Funkenstrecke mündet, wobei das Stromaufende dieser ersten Elektrode mit der Brenngasquelle verbindbar ist. Hierdurch wird ein Teil des Brenngases, das in die Zentralbohrung gelangt, über die radiale Hilfsbohrung zu der Funkenstrecke geleitet. Dieser Brenngasanteil kann in einfacher Art wiederholt gezündet werden bei einer relativ geringen Leistung der äußeren Gleitfunkenentladung, dabei die Primärflamme bildend. Die Primärflamme ist mit Luft gemischt, die aus dem Verbrennungs-Luft-Gas-Gemisch stammt, welches an dem Flammenzünder entlang strömt, mit dem Ergebnis, dass eine stabile Verbrennung erreicht wird mit einer sicheren wiederholten Zündung des von der zentralen Bohrung herauskommenden Hauptbrenngasstroms.

Die notwendige Verbrennungsluft wird hereingezogen durch den Hauptbrenngasstrom, welcher einen Unterdruck auf Grund der hohen Ausgangsgeschwindigkeit bewirkt. Weil der Hauptbrenngasstrom die Verbrennungsluft hereinzieht, kann die Düse als selbstwirkend bezeichnet werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flammenzünders ist der durch die Hilfsbohrung strömende Brenngasanteil gesteuert, in dem am Stromabende der zentralen Bohrung ein Innengewinde vorgesehen ist, welches sich vom Stromabende bis oberhalb der Mündung der Hilfsbohrung erstreckt und dass eine Düse in dieses Stromabende der zentralen Bohrung geschraubt ist. Je nach dem wie weit die Düse hereingeschraubt ist, desto mehr oder weniger groß verbleibt der Eingang zu der Hilfsbohrung an der zentralen Bohrung, so dass das Brenngas, das in die Hilfsbohrung strömt, durch das Gewinde eine größere oder kleinere Menge ist, wodurch die Menge des Brenngases, das durch die Hilfsbohrung strömt, wunschgemäß steuerbar ist.

Manche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Flammenzünders mit äußerer Gleitfunkenentladung werden im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der ein erfindungsgemäßer Flammenzünder im Längsschnitt dargestellt ist.

In der Zeichnung ist im Längsschnitt ein Flammenzünder mit Außengleitfunkenentladung zur Zündung eines an einer Außenoberfläche des Flammenzünders zu einem Außengleitfunken strömenden Verbrennungs-Luft-Gas-Gemisches dargestellt, der in einem Gehäuserohr 15 angeordnet ist. Der Flammenzünder weist eine erste zentrale Elektrode 1 mit einem Stromabende 4 auf, welches eine äußere Oberfläche hat, die Teil der äußeren Oberfläche des Flammenzünders ist. Ein Isolator 3 oder eine Anordnung von Isolatoren, welcher, bzw. welche koaxial die zentrale Elektrode 1 umgibt, hat eine freie äußere Fläche 31, die ein Teil der äußeren Oberfläche des Flammenzünders ist. Ein Metallgehäuse 6 umgibt koaxial den Isolator 3, bzw. die Anordnung von Isolatoren, wobei das Gehäuse 6 auf der Stromabseite eine Außenfläche aufweist, welche eine zweite Elektrode 2 bildet und Teil der Außenfläche des Flammenzünders ist. Diese zweite Elektrode 2 ist mit Abstand von dem Stromabende 4 der ersten Elektrode 1 angeordnet um eine Funkenstrecke zu bestimmen, dort wo die Oberfläche des Isolators 3 angeordnet ist.

In diesem Flammenzünder findet eine äußere Funkenentladung hoher Leistung statt, und zwar in der Funkenstrecke 5, zwischen den zwei Elektroden 1 und 2 und über die Oberfläche des Isolators 3, als sogenannte Gleitfunkenentladung.

Die zentrale Elektrode 1 ist beispielsweise mit einer durchgehenden Längsbohrung 7 ausgestattet. Das Stromabende 4 der ersten Elektrode 1 ist vorzugsweise mit mindestens einer durchgehenden radialen Hilfsbohrung 8 ausgestattet. Diese Hilfsbohrung 8 mündet einerseits in die Zentralbohrung 7 und andererseits nahe der Funkenstrecke 5. Ein Stromaufende 9 der ersten Elektrode 1 ist verbindbar mit einer Brenngasquelle, so dass das Brenngas 12 durch die Zentralbohrung 7 und die Hilfsbohrung 8 durch den Flammenzünder strömen kann. Der durch die Hilfsbohrung 8 in die Nähe der Funkenstrecke 5 strömende Brenngasanteil wird durch die Gleitfunkenentladung entzündet und bildet damit eine Primärflamme nahe dem Bereich 13. Eine Verbrennungsluft 11 (die möglicherweise, aber nicht notwendigerweise eine Gasmischung ist, welche abweicht von dem Brenngas) wird durch das Gehäuserohr 15, in welchem der Flammenzünder angeordnet ist, am Flammenzünder vorbei und um ihn herum geleitet, wobei die Primärflamme mit Luft gemischt wird. Die Verbrennungsluft wird angesaugt durch den Hauptbrenngasstrom, der mit hoher Geschwindigkeit aus dem Stromabende 10 austritt, dabei einen Unterdruck bewirkend. Hierdurch wird eine stabile Verbrennung bei der Primärflamme erreicht, welche wiederholt den Hauptflammengasteil zündet, der durch die Ausgangsöffnung 10 aus der zentralen Bohrung 7 ausströmt, während sich eine Hauptflamme etwa in dem Bereich 14 bildet.

Wie erkennbar, ist die Zündung der Primärflamme leicht wiederholbar und erfordert lediglich einen geringen Aufwand um die Hauptflamme sicher zu zünden. Mit seinem kleinen Durchmesser erreicht der erfindungsgemäße Flammenzünder eine verhältnismäßig große Zündleistung und kann in verschiedenen Konzentrationen, unterschiedlichen Drücken und verschiedenen Verbrennungsluft-Gas-Mischungen und Arten von Brenngas verwendet werden, ohne dass sein Aufbau dem angepasst werden müsste.

Die Anzahl der Hilfsbohrungen 8, deren Durchmesser und der Durchmesser der Zentralbohrung 7 kann bestimmt und zueinander justiert werden, mit Hilfe von einfachen Versuchen, so dass eine bestimmte Brenngasmenge durch die Hilfsbohrungen 8 strömt und an der Ausgangsöffnung 10 ankommt, um damit den Flammenzünder mit einer vorgegebenen Leistung oder mit einer besonderen Zündcharakteristik auszustatten.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flammenzünders ist der Brenngasteil, der durch die Hilfsbohrung 8 strömt, einstellbar indem die Stromaböffnung 10 der zentralen Bohrung 7 mit einem Gewinde oder einer inneren Verzahnung versehen ist, welche oberhalb des Ausgangs der Hilfsbohrung 8 endet. Bei mehr oder weniger tiefem Verdrehen einer Düse in dieser Stromaböffnung 10 der Zentralbohrung 7 neben der Mündung der Hilfsbohrung 8 kann der Querschnitt, welchen das Brenngas hat um in die Hilfsbohrung 8 zu gelangen, justiert werden, wodurch erreicht wird, dass die Menge des Brenngases, die durch die Hilfsbohrung 8 strömt, gesteuert wird. Weil der Hauptbrenngasstrom in das Luft-Gas-Gemisch dringt, kann die Düse als Selbstzünder bezeichnet werden.

Im Gegensatz zu den bekannten Flammenzündern mit äußerer Gleitfunkenentladung ist beim erfindungsgemäßen Flammenzünder mit äußerer Gleitfunkenentladung die Brenngasversorgung in den Flammenzünder integriert, wodurch eine wiederholbare Zündung gebildet wird. Es ist deshalb nicht notwendig, das Brenngas mit dem Verbrennungs-Luft-Gas-Gemisch zu vermischen bevor es an dem Flammenzünder entlanggeleitet wird. Im Unterschied zur Erfindung wird dort Verbrennungs-Luft-Gas-Gemisch zuerst mit dem Brenngas im Flammenzünder mit innerer Funkenentladung gemischt, wonach die Mixtur dem inneren Funkenentlader zugeführt wird. Diese Vorhervermischung erfordert einen erheblichen Mehraufwand des Aufbaus des Flammenzünders.

Der erfindungsgemäße Zünder kann neben anderen Dingen in Pilotbrennern und Industrie-Gas-Zündern, mit einer Kapazität von 5 bis 500 kW, eingesetzt werden. Sollte eine größere Leistung gewünscht sein, kann ein zusätzliches Gas direkt in die Hauptflamme eingeführt werden. Bei kleineren Kapazitäten, kleiner als 50 kW, kann der Hauptbrenngasstrom und der Primärgasstrom kombiniert werden, wobei es möglich ist einen Kanal zur Entlastung in der Nähe der Funkenstrecke in dem Metallgehäuse vorzusehen oder in der ersten Elektrode, wobei dieser Kanal verbindbar ist mit der Gasquelle. Andere Ausgestaltungen, in welchen das Brenngas auf andere Weise in den Flammenzünder aufgenommen ist, haben die selben Vorteile, so lange mindestens ein Teil des Brenngases entlang der Gleitfunkenstrecke geleitet wird.