Was ist eine Ionisationselektrode & wie funktioniert sie?

Eine Ionisationselektrode überwacht Flammen in Gasbrennern. Das Bauteil nutzt die Leitfähigkeit von Gas. Letztere erzeugt einen Stromkontakt. Dessen Weiterleitung erfolgt erst nach dem Entflammen von Gas. Dieser Anschalteffekt erfährt eine zusätzliche Sicherung durch die Stromart, die gebildet wird.
ionisationselektrode grafische darstellung

Die Ionisationselektrode führt Wechselstrom zu. Als Gegenpol dient ein Strom leitendes Bauteil des Gehäuses. Eine unter Wechselstrom gesetzte Gasflamme wandelt den Strom in Gleichstrom um. Der Stromempfänger ist technisch darauf eingestellt, innerhalb eines Zündzeitraums von bis zu 10 Sekunden Gleichstrom geliefert zu bekommen. Bleibt er aus, erfolgt die Zündung erneut. Bei abermals erneutem Ausbleiben schaltet die Gaszufuhr ab. Aufgrund dieser Eigenschaft unterbleibt unerwünschter Gasaustritt.

Physikalisches Prinzip und Funktionsweise

Hinter dem Physikalischen Prinzip der Ionisation steckt das Ladungsverhalten von Atomen und Molekülen. Die Stromzuführung durch die Ionisationselektrode „entreißt“ ihnen negativ geladene Elektronen. Zurück bleiben positiv geladene Kationen. Sie streben physikalisch dazu, wieder „neutral“ zu werden. Dafür nutzen sie die Elektronen des angelegten Wechselstroms. Die Neigung zum Ausgleich geht noch weiter und wirkt wie ein Wechselrichter. Der angestrebte Zielzustand ist Gleichstrom.

Flammenwächter arbeiten mit einer Stromspannung von 50 Volt und einigen Mikroampere. Voraussetzung für den funktionierenden Stromfluss durch Ionisierung sind die richtig angelegten Pole der Netzspannung. Die Fließrichtung muss durch die zutreffende Seitenwahl und Befestigung der Ionisation folgen. Weitere Bedingung ist eine echte Erdung des leitfähigen Gehäuseteils.

Kombibauteil für Zündung und Kontrolle

Das Zuhause der Ionisationselektrode ist der Gasfeuerungsautomat (GFA). Zum GFA gehört der Zündtrafo, der den Niederspannungsstrom aus herkömmlichem Netzstrom erzeugt. Das Magnetventil führt die Meldung aus, ob Gleichstrom fließt. Die Steuerbox oder Platine meldet den Impuls und verursacht die verbleibende Öffnung oder das Schließen des Ventils.

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Da die Ionisationselektrode die Gasflamme berühren muss beziehungsweise hineingehalten wird, ist ihre Lebensdauer beschränkt. Viele Heizungstechniker betrachten sie als Verschleißteil und wechseln sie bei jeder jährlichen Heizungswartung aus. Gasheizungshersteller empfehlen bei durchgängig störungsfreier Funktion des GFA ein Tauschintervall von 3 Jahren.

Ionisationselektrode: Reinigung und Versorgungsstromstärke

Um eine Ionisationselektrode zu reinigen, ist sie freizulegen. Die sichere Trennung von der Stromzufuhr ist eine zwingende Voraussetzung. Je nach Größe und Beschaffenheit lässt sich die Ionisationselektrode reinigen, indem der Fachmann den Kontaktkopf oder Stift mit einer Bürste oder einem speziellen Reinigungsvlies abreibt. Brandrückstände sind unter Umständen die Folge von Schmutz im Brennraum oder unreinem Gas.

Bei Gas Durchlauferhitzern ragt die Ionisationselektrode in eine offen sichtbare Flamme. Bei Konstruktionstypen dieser Art können auch Verschmutzungen aus der Umgebungsluft oder Feuchtigkeit die Funktionsfähigkeit einschränken oder zum Ausfall führen.

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Geschlossene Gasbrenner benötigen eine Mindeststromstärke von 1,5 Mikroampere. Heizbrenner mit Gasgebläse fordern für die zuverlässige Ionisation 15 bis 20 Mikroampere.

Erfahrungen zu Störungen

Ionisation nutzen einige Hersteller, um die Aktivität des Brenners zu regeln und zu steuern. Bei diesen Geräten ist zu überprüfen, ob dies eine Beeinflussung der Flammenüberwachung zur Folge hat. Erfahrungsberichte belegen, dass es dazu kommen kann. Eine Brennerregelung mittels Ionisation hat nichts mit der Funktionsweise von Ionisationselektroden zu tun.

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Ein Störungsgrund der Elektroden sind unter Umständen verbogene Köpfe beziehungsweise Stifte. Diese lassen sich schnell übersehen. Die große Hitze kann zu funktionseinschränkenden Verbiegungen führen.

Die meisten modernen Elektroden bestehen aus Legierungen, die Brennertemperaturen problemlos auch jahrelang ohne Verformung meistern. Verschmutzungen des Brennraums können jedoch durch Hitzerückstau zu Temperaturen führen, die eine Verformung verursachen. Einige Hersteller schließen den Ersatz als Kulanzleistung in ihre Serviceverträge ein.