Elektrode

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für den Einsatz als lonisationselektrode zur Flammenüberwachung oder Zündelektrode bei einem Gas- oder Ölbrenner nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Mit einer lonisationselektrode wird das Vorhandensein einer Flamme bei einem Brenner überwacht. Dabei fließt ein Strom an einer Überwachungsstrecke zwischen dem Elektrodendraht und einem Massepotenzial, wenn das Brennstoff-/Luft-Gemisch ionisiert ist. Als Massepotenzial dient bei einem atmosphärischen Gasbrenner meistens die Brenneroberfläche, bei einem Gebläsebrenner für Öl oder Gas in der Regel die Blende zur Verteilung der Verbrennungsluft an der Mischeinrichtung. Von einem Feuerungsautomaten werden die Flammensignale ausgewertet.

Bekannte lonisationselektroden bestehen aus einem massiven Draht, der in Teilbereichen, insbesondere zur Befestigung, durch einen elektrisch isolierenden Körper eingefasst wird. Genau wie das erforderliche Zündelektrodenpaar, welches zwischen seinen zueinander stehenden Endbereichen eine Funkenstrecke bildet, ist die Flammenüberwachungseinrichtung mit einem Halter an der Blende eines Gebläsebrenners für Öl oder Gas oder an der Brennerplatte eines atmosphärischen Gasbrenners befestigt.

Neben der Temperaturbeständigkeit müssen Zünd- und lonisationselektroden auch eine ausreichende Korrosionsfestigkeit besitzen, um einen sicheren Brennerbetrieb über eine lange Zeitdauer zu gewährleisten. Metallische Zündelektroden unterliegen ständig einem gewissen Abbrand, so dass bei Wartungsarbeiten möglicherweise die Funkenstrecke bzw. der Elektrodenabstand neu justiert werden muss. Problematisch ist bei dem bisher verwendeten Elektrodendraht die Ausbildung von isolierenden Schutzschichten auf dessen Oberfläche, insbesondere durch Metall-, Chrom- und Aluminiumoxide. Dadurch kommt es im Laufe der Zeit zu einem starken Abfall des möglichen lonisationsstroms. Das lonisationssignal wird schwächer und bei darauf basierenden Verbrennungsregelungen sind Kalibrierungen nötig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Elektroden zur Zündung, Flammenüberwachung und lonisationsstrommessung bei Gas- und Ölbrennern zu optimieren.

Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Elektrode als lonisationselektrode zur Flammenüberwachung oder Zündelektrode bei einem Gas- oder Ölbrenner ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der von der Flamme beaufschlagte Bereich aus einem elektrisch leitfähigen Keramikkörper besteht.

Dabei ist der elektrisch leitfähige Keramikkörper in einem Isolierkeramikkörper gelagert. In einer Bohrung im Zentrum des Isolierkeramikkörpers sind ein als Anschlussstift dienender Stahldraht sowie der elektrisch leitfähige Keramikkörper mit einer elektrisch leitfähigen Glasschmelze fixiert. Auf einer gemeinsamen Achse mit dem elektrisch leitfähigen Keramikkörper ragt dabei der Stahldraht auf der gegenüberliegenden Seite aus dem Isolierkeramikkörper heraus.

Der elektrisch leitfähige Keramikkörper kann in einer ersten Ausführungsvariante eine rotationssymmetrische Form besitzen. Dies ist für eine Verwendung als Zündelektrode günstig. Dazu wird der elektrisch leitfähige Keramikkörper im flammennahen Endbereich mit einem größeren Durchmesser versehen. Zwei benachbarte Elektroden bilden dann mit ihren einander zugeordneten Endbereichen eine Funkenstrecke aus.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann der elektrisch leitfähige Keramikkörper flächig ausgeführt sein und einen abgewinkelten Endbereich besitzen. Dieser zeigt bei der Ausführung als Zündelektrode vorzugsweise in Richtung Funkenstrecke und kann wahlweise auch spitz zulaufen. Der flächig ausgeführte, elektrisch leitfähige Keramikkörper kann aus einem Verbund von mehreren keramischen, vorzugsweise miteinander versinterten Schichten bestehen.

Generell ist der Isolierkeramikkörper außen an einer Halteplatte befestigt. Speziell bei einem Zündelektrodenpaar ist ein Isolierkeramikkörper fest mit der Halteplatte verbunden. Dagegen ist der benachbarte, zugeordnete Isolierkeramikkörper verschiebbar an der Halteplatte gelagert, um den Elektrodenabstand in der Funkenstrecke einzustellen. Dies kann sehr einfach mit einer entsprechenden Lehre erfolgen. Vorzugsweise besteht der elektrisch leitfähige Keramikkörper aus einer Oxidkeramik, insbesondere aus der Gruppe der Siliziumkarbide.

Mit der Erfindung wird der Aufbau einer Elektrode zur Zündung, Flammenüberwachung und lonisationsstrommessung bei Gas- und Ölbrennern optimiert. Gegenüber herkömmlichen Elektroden ergibt sich eine deutlich höhere Robustheit, so dass ein sicherer Brennerbetrieb über eine lange Zeitdauer gewährleistet ist. Bei Zündelektroden ist der Abbrand nur noch minimal und bei der Verwendung als lonisationselektrode zur Flammenüberwachung können sich keine isolierenden Schutzschichten mehr ausbilden, welche das lonisationssignal abschwächen.

Es ergibt sich dadurch gegenüber herkömmlichen Ausführungen eine höhere lonisationsstromausbeute und der Abfall des lonisationsstroms im Laufe der Betriebszeit bleibt aus. Somit müssen Kalibrierungen von Verbrennungsregelungen, welche nach dem lonisationssignal arbeiten, nur noch in relativ großen Zeitabständen durchgeführt werden oder können sogar ganz entfallen.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt:

Fig. 1:

Einen Elektrode im Längsschnitt,

Fig. 2:

einen Elektrodenpaar mit rotationssymmetrische Form,

Fig. 3:

eine flächig ausgeführte Elektrode in perspektivischer Darstellung und

Fig. 4:

eine Elektrodenpaar mit einstellbarem Elektrodenabstand.

Die Elektrode für den Einsatz zur Flammenüberwachung besteht aus einer lonisationselektrode 1 zur lonisationsstrommessung oder ist als Zündelektrode 2 ausgeführt. Dabei besteht der von der Flamme beaufschlagte Bereich der Elektrode aus einem elektrisch leitfähigen Keramikkörper Jeweils zwei Zündelektroden 2 sind einander zugeordnet und bilden zwischen ihren Enden eine Funkenstrecke F aus.

In Teilbereichen ist die Elektrode von einem Isolierkeramikkörper 3 eingefasst und damit an einem Halter 4 zur Befestigung der Anordnung fixiert. Ein Stahldraht ist als Anschlussstift 5 zusammen mit dem elektrisch leitfähigen Keramikkörper der lonisationselektrode 1 oder der Zündelektrode 2 in einer Bohrung im Zentrum des Isolierkeramikkörpers 3 angeordnet und mit einer elektrisch leitfähigen Glasschmelze 6 fixiert.

Bei einem Paar von Zündelektroden 2 ist ein Isolierkeramikkörper 3 fest mit der Halteplatte 4 verbunden. Dagegen ist der benachbarte Isolierkeramikkörper 3 verschiebbar mit einer weiteren Platte 7 an der Halteplatte 4 gelagert, um den Elektrodenabstand bzw. die Funkenstrecke F einzustellen.