AT396028B - METHOD FOR CONTROLLING A FULLY PRE-MIXING AREA BURNER - Google Patents

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Description

AT 3% 028 BAT 3% 028 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung eines voll vormischenden Flächenbrenners mit einer Brennerplatte, die einen Mischraum abschließt und mit einem Gebläse, in dessen Saugbereich eine von einem Gasventil gesteuerte Gaszufuhr mündet und das den Mischraum mit einem Gas-Luftgemisch versorgt sowie auf die Ausbildung eines derartigen Flächenbrenners.The invention relates to a method for controlling a fully premixed surface burner with a burner plate, which closes a mixing chamber and with a blower, in the suction area of which a gas supply controlled by a gas valve opens and which supplies the mixing chamber with a gas / air mixture, and to the training of such a surface burner.

Bei einem in der DE-OS 37 16 641 beschriebenen Brenner wird die Temperatur der Flamme gemessen und mit einem belastungsabhängigen Soll-Wert verglichen. Das Gebläse und das Gasventil werden so lange nachgestellt, bis die gemessene und die vorgegebene Temperatur übereinstimmen. Regelgröße sowie erfaßte Größe ist die Flammentemperatur. Nachteilig hierbei ist vor allem die Ungenauigkeit der Temperaturerfassung und deren erhebliche Schwankungsbreite aufgrund des auf die Erfassung der Strahlungswärme und nicht der Wärmeleitung basierenden Meßprinzips.In a burner described in DE-OS 37 16 641, the temperature of the flame is measured and compared with a load-dependent target value. The fan and the gas valve are readjusted until the measured and the specified temperature match. The controlled variable and the detected variable is the flame temperature. A disadvantage here is the inaccuracy of the temperature detection and its considerable fluctuation range due to the measuring principle based on the detection of the radiant heat and not the heat conduction.

Voll vormischende Flächenbrenner haben die Eigenschaft, auf Luftzahl-, Lufttemperatur- oder Brenngasänderungen wesentlich empfindlicher zu reagieren als zum Beispiel Diffusionsbrenner mit ausgeprägten Einzelflammen. Dies liegt an der räumlich enger begrenzten Reaktionszone und den damit verbundenen Problemen der sicheren Flammenerkennung durch Erfassung des Ionisationsstromes zwischen zwei mit Hochspannung beaufschlagten Elektroden, der von der Ionendichte im Erfassungsbereich abhängt. Es besteht bei den vormischenden Flächenbrennem einerseits die Gefahr des Abhebens der Flammen bei hohem Luftüberschuß und zu großer Flächenbelastung und andererseits die Gefahr des Rückzündens in den Mischraum bei Luftmangel und kleinen Flächenbelastungen.Fully premixed surface burners have the property of being much more sensitive to changes in the number of air, air temperature or fuel gas than, for example, diffusion burners with pronounced single flames. This is due to the spatially more narrowly defined reaction zone and the associated problems of reliable flame detection by detecting the ionization current between two high-voltage electrodes, which depends on the ion density in the detection area. With premixed surface burners, there is on the one hand the danger of the flames lifting off when there is a large excess of air and excessive surface load, and on the other hand there is a risk of reignition in the mixing room if there is insufficient air and small surface loads.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Regelung eines Flächenbrenners vorzuschlagen, das sich durch verbesserte Genauigkeit auszeichnet, um so eine definierte Lage der Flammenfront sicherzustellen.The aim of the invention is to propose a method for regulating a surface burner, which is characterized by improved accuracy, in order to ensure a defined position of the flame front.

Erflndungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Temperatur der Brennerplatte erfaßt und auf einen Soll-Wert geregelt wird, in dem die Luftzufuhr in Abhängigkeit von der erfaßten Temperatur variiert wird.This is achieved according to the invention in that the temperature of the burner plate is detected and regulated to a target value in which the air supply is varied as a function of the detected temperature.

Durch diese Maßnahmen werden optimale Verbrennungsergebnisse erzielt. Dies ist dadurch bedingt, daß die Lage der Flammenfront zur Brennerplatte einer bestimmten Temperatur der Brennerplatte entspricht Ändert die Flamme aufgrund äußerer Einflüsse ihre Lage zur Brennerplatte, so ändert sich auch die Temperatur an einem beliebigen Punkt innerhalb der Brennerplatte.These measures ensure optimal combustion results. This is due to the fact that the position of the flame front to the burner plate corresponds to a certain temperature of the burner plate. If the flame changes its position to the burner plate due to external influences, the temperature changes at any point within the burner plate.

Andererseits läßt sich durch Änderung der Gebläseleitung die Temperatur der Brennerplatte ändern und damit die Lage der Flammenfront zur Brennerplatte ändern. Damit kann einerseits ein Abheben der Flammen von der Brennerplatte wie auch ein Absinken der Flammenfront an die Zuströmseite der Brennerplatte und damit die Gefahr des Rückzündens verhindert werden.On the other hand, the temperature of the burner plate can be changed by changing the fan line and thus the position of the flame front relative to the burner plate can be changed. On the one hand, this can prevent the flames from lifting off the burner plate and lower the flame front to the inflow side of the burner plate, thus preventing the risk of reignition.

Weiters kann vorgesehen sein, daß die Luftzufuhr zwischen zwei Grenzwerten variiert wird. Diese Verfahrensweise stellt sicher, daß sich der Luftdurchsatz nur in einem vorgegebenen und sinnvollen Rahmen ändern kann.It can further be provided that the air supply is varied between two limit values. This procedure ensures that the air flow rate can only change within a predetermined and reasonable range.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt auch darin, daß auf eine Anpassung des Brenners von Ort an verschiedene Gasarten und wechselnde Widerstände in der Luft-Abgas-Anlage verzichtet werden kann, da eben die Lage der Flammenfront geregelt werden kann. Außerdem gleicht die dadurch erzielte Flammenstabilisierung in einem bestimmten Rahmen von außen einwirkende Störgrößen selbsttätig aus, wie zum Beispiel wechselnde Gasqualitäten, Schwankungen in der Spannungsversorgung des Motors des Gebläses oder Änderungen in der Temperatur der LuftThe advantage of the method according to the invention also lies in the fact that there is no need to adapt the burner to different types of gas and changing resistances in the air-exhaust system, since the position of the flame front can be regulated. In addition, the flame stabilization achieved in this way automatically compensates for external disturbances, such as changing gas qualities, fluctuations in the voltage supply to the motor of the fan or changes in the temperature of the air

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird praktisch eine Lambda-Regelung erreicht, wobei ausschließlich ein Temperaturgeber als Sensor benötigt wird. Dabei braucht an die Genauigkeit des Temperatursensors keine besondere Anforderung gestellt zu werden.The measures according to the invention practically achieve lambda control, with only a temperature sensor being required as a sensor. There is no special requirement for the accuracy of the temperature sensor.

Der Soll-Wert für eine Temperatur innerhalb der Brennerplatte könnte zum Beispiel 200 °C betragen.The target value for a temperature inside the burner plate could be, for example, 200 ° C.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Flächenbrenner zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzuschlagen.Another object of the invention is to propose a surface burner for carrying out the method according to the invention.

Bei einem Flächenbrenner mit einer Brennerplatte, die einen Mischraum abschließt, der von einem Gebläse, in dessen Saugbereich eine von einem Gasventil gesteuerte Gaszufuhr mündet und das den Mischraum mit einem Gas-Luft-Gemisch versorgt, wird daher vorgeschlagen, daß das Gebläse und das Gasventil von einer Steuerung gesteuert sind, die eingangsseitig mit einem die Brennerplatte durchsetzenden Temperaturfühler verbunden ist und die das Gebläse in Abhängigkeit von der vom Temperaturfühler erfaßten Temperatur regelt, wobei mit steigender Temperatur die Förderleistung des Gebläses erhöht wird.In the case of a surface burner with a burner plate, which closes off a mixing chamber which opens from a blower into whose suction region a gas supply controlled by a gas valve and which supplies the mixing chamber with a gas-air mixture, it is therefore proposed that the blower and the gas valve are controlled by a controller which is connected on the input side to a temperature sensor passing through the burner plate and which regulates the fan as a function of the temperature detected by the temperature sensor, the delivery rate of the fan being increased with increasing temperature.

Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß eine Beeinflussung der Lage der Flammenfront in Abhängigkeit von der Temperatur des Brenners möglich ist. Das kann mit relativ einfachen Temperaturfühlern geschehen, wobei eine Genauigkeit von zum Beispiel ± 10 K durchaus ausreichend ist.These measures ensure that the position of the flame front can be influenced as a function of the temperature of the burner. This can be done with relatively simple temperature sensors, whereby an accuracy of, for example, ± 10 K is quite sufficient.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Steuerung eine Sicherheitsschaltung mit einem Zeitglied aufweist, das mit Schwellwertschaltem verbunden ist, die bei Unterschreiten einer bestimmten Mindesttemperatur und Überschreiten einer bestimmten maximalen Temperatur das Zeitglied aktivieren und bei Überschreiten der Mindesttemperatur beziehungsweise Unterschreiten der maximalen Temperatur rücksetzen, wobei das Zeitglied bei seinem Ablauf ein das Gasventil sperrendes Signal abgibt.According to a further feature of the invention, it can be provided that the control has a safety circuit with a timer which is connected to threshold switches which activate the timer when the temperature falls below a certain minimum and a certain maximum temperature is exceeded and when the minimum temperature or the maximum is exceeded Reset temperature, the timer emitting a signal blocking the gas valve when it expires.

Auf diese Weise ergibt sich eine günstige Verknüpfung der Brennersteuerung mit Sicherheitseinrichtungen, wobei mit der Heranziehung der Temperatur der Brennerplatte als Kriterium für die Sicherheitsabschaltung des -2-In this way, there is a favorable link between the burner control and safety devices, with the use of the temperature of the burner plate as a criterion for the safety shutdown of the -2-

Claims (4)

AT 396 028 B Brenners der Vorteil eines im Hinblick auf die Sicherheit des Brennerbetriebes sehr aussagekräftigen Kriteriums verbunden ist Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Brenner, Fig. 2 ein Diagramm der Temperatur gegenüber der Luftzahl des Gemisches, Fig. 3 ein Diagramm des Drehzahl-Sollwertes des Gebläses in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennerplatte und Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Anordnung des Temperaturfühlers. Die Brennerplatte (1) ist in einem Brennraum (2) angeordnet, der mit einer Abgasleitung (3) verbunden ist In diesem Brennraum ist ein Wärmetauscher (4) angeordnet, der den Brenngasen Wärme entzieht Der Brenner ist als eine Brennerplatte (1) ausgebildet, die einen Mischraum (5) nach oben zu begrenzt In diesen Mischraum (5) mündet eine mit der Druckseite eines Gebläses (6) verbundene Leitung (7). An der Saugseite (6') des Gebläses (6) wird Verbrennungsluft und gleichzeitig Gas angesaugt. Letzteres wird über eine Leitung (8), in der ein Gasventil (9) angeordnet ist zugefühit In der Brennerplatte (1) ist ein Temperaturfühler (10) angeordnet, der mit einem Eingang einer Steuerung (11) verbunden ist, deren Ausgänge mit dem Gebläse (6), dem Gasventil (9), sowie einer Zündelektrode (12) und einer Überwachungselektrode (13) vebunden sind. Dabei sind die beiden Elektroden (12), (13) oberhalb der Brenneiplatte (1) angeordnet, wobei die Oberwachungselektrode (13) mit Hochspannung beaufschlagt ist und erfaßt über den Ionisationsstrom das Vorhandensein einer Flamme. Die Steuerung (11) steuert das Gebläse (6) in der Weise, daß sobald eine bestimmte Soll-Temperatur, die vom Temperatursensor (10) der Brennerplatte (1) erfaßt wird, überschritten wird, dessen Drehzahl und damit dessen Förderleistung solange erhöht wird, bis entweder die besagte Soll-Temperatur wieder erreicht wird oder das Gebläse (6) mit dessen maximaler Drehzahl und damit maximaler Förderleistung betrieben wird. Steigt trotz dieses Betriebes des Gebläses (6) die Temperatur der Brennerplatte (1) weiter, so wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit das Gasventil (9) geschlossen und damit der Brenner stillgesetzt. Anderseits wird auch, wenn die Temperatur der Brennerplatte (1) trotz des Betriebes des Gebläses (6) mit der minimalen Drehzahl und damit minimaler Förderleistung weiter absinkt, das Gasventil (6) nach Ablauf einer bestimmten Zeit ebenfalls geschlossen. Aus der Fig. 2 ist zu ersehen, daß da- Brenner in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennerplatte (1) mit einer sich ändernden Luftzahl betrieben wird, wobei ein bestimmter Toleranzbereich der Luftzahl vorgesehen ist. Aus Fig. 3 ist zu ersehen, wie die Ansteuerung des Gebläses sich mit der Plattentemperatur ändert. Dargestellt am Beispiel eines P-Reglers mit Endlagenbegrenzung. Aus der Fig. 4 ist zu ersehen, daß der Temperaturfühler (10) von unten her in die Brennerplatte (1) eingesetzt ist und sich über ca. 3/4 der Höhe der Brennerplatte (1) erstreckt PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Regelung eines voll vormischenden Flächenbrenners mit einer Brennerplatte, die einen Mischraum abschließt und mit einem Gebläse, in dessen Saugbereich eine von einem Gasventil gesteuerte Gaszufuhr mündet und das den Mischraum mit einem Gas-Luft-Gemisch versorgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Brennerplatte erfaßt und auf einen Soll-Wert geregelt wird, indem die Luftzufuhr in Abhängigkeit von der erfaßten Temperatur variiert wird.AT 396 028 B burner is associated with the advantage of a criterion which is very meaningful with regard to the safety of the burner operation. The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. 1 schematically shows a burner according to the invention, FIG. 2 shows a diagram of the temperature versus the air ratio of the mixture, FIG. 3 shows a diagram of the setpoint speed of the fan as a function of the temperature of the burner plate, and FIG. 4 shows an enlarged representation of the Arrangement of the temperature sensor. The burner plate (1) is arranged in a combustion chamber (2), which is connected to an exhaust pipe (3). A heat exchanger (4) is arranged in this combustion chamber, which removes heat from the combustion gases. The burner is designed as a burner plate (1), which limits a mixing chamber (5) upwards. A line (7) connected to the pressure side of a blower (6) opens into this mixing chamber (5). Combustion air and gas are sucked in at the suction side (6 ') of the fan (6). The latter is supplied via a line (8) in which a gas valve (9) is arranged. A temperature sensor (10) is arranged in the burner plate (1) and is connected to an input of a controller (11), the outputs of which are connected to the fan (6), the gas valve (9), and an ignition electrode (12) and a monitoring electrode (13) are connected. The two electrodes (12), (13) are arranged above the firing plate (1), the monitoring electrode (13) being subjected to high voltage and detecting the presence of a flame via the ionization current. The controller (11) controls the blower (6) in such a way that as soon as a certain target temperature, which is detected by the temperature sensor (10) of the burner plate (1), is exceeded, its speed and thus its delivery rate is increased as long as until either the desired temperature is reached again or the blower (6) is operated at its maximum speed and thus maximum delivery rate. If the temperature of the burner plate (1) continues to rise despite this operation of the fan (6), the gas valve (9) is closed after a predetermined time and the burner is thus stopped. On the other hand, if the temperature of the burner plate (1) continues to decrease despite the operation of the fan (6) at the minimum speed and thus the minimum delivery rate, the gas valve (6) is also closed after a certain time. It can be seen from FIG. 2 that the burner is operated with a changing air ratio depending on the temperature of the burner plate (1), a certain tolerance range being provided for the air ratio. From Fig. 3 it can be seen how the control of the fan changes with the plate temperature. Shown using the example of a P controller with end position limitation. From Fig. 4 it can be seen that the temperature sensor (10) is inserted from below into the burner plate (1) and extends over about 3/4 of the height of the burner plate (1) Premixing surface burner with a burner plate, which closes a mixing chamber and with a blower, in the suction area of which a gas supply controlled by a gas valve opens and which supplies the mixing chamber with a gas-air mixture, characterized in that the temperature of the burner plate is measured and measured The target value is regulated by varying the air supply as a function of the detected temperature. 2. Flächenbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (6) und das Gasventil (9) von einer Steuerung (11) gesteuert sind, die eingangsseitig mit einem die Brennerplatte (1) durchsetzenden Temperaturfühler (10) verbunden ist und die das Gebläse (6) in Abhängigkeit von der vom Temperaturfühler (10) erfaßten Temperatur regelt, wobei mit steigender Temperatur die Förderleistung des Gebläses (6) erhöht wird.2. Surface burner for performing the method according to claim 1, characterized in that the fan (6) and the gas valve (9) are controlled by a controller (11) which is connected on the input side to a burner plate (1) passing through temperature sensor (10) and which regulates the blower (6) as a function of the temperature detected by the temperature sensor (10), the delivery rate of the blower (6) being increased with increasing temperature. 3. Flächenbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (11) eine Sicherheitsschaltung mit einem Zeitglied aufweist, das mit Schwellwertschaltem verbunden ist, die bei Unterschreiten einer bestimmten Mindesttemperatur und Überschreiten einer bestimmten maximalen Temperatur das Zeitglied aktivieren und bei Überschreiten der Mindesttemperatur beziehungsweise Unterschreiten der maximalen Temperatur rücksetzen, wobei das Zeitglied bei seinem Ablauf ein das Gasventil (9) sperrendes Signal abgibt Hiezu3. Surface burner according to claim 2, characterized in that the controller (11) has a safety circuit with a timing element which is connected to threshold switches which activate the timing element when the temperature falls below a certain minimum temperature and exceeds a certain maximum temperature and when the minimum temperature is exceeded or Reset below the maximum temperature, the timer emitting a signal that blocks the gas valve (9) when it expires 4 Blatt Zeichnungen -3-4 sheets of drawings -3-
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