CH680749A5

CH680749A5 -

Info

Publication number: CH680749A5
Application number: CH1140/90A
Authority: CH
Inventors: Juergen Dr-Ing Rolker
Original assignee: Landis & Gyr Betriebs Ag
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1992-10-30
Also published as: EP0450173A1

Description

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CH 680 749 A5 CH 680 749 A5

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Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Gemischregelung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. The invention relates to a device for mixture control of the type mentioned in the preamble of claim 1.

Solche Vorrichtungen werden vorteilhaft bei Gasbrennern verwendet, bei denen mittels eines Gebläses eine Druckdifferenz zwischen dem Brennraum und der Atmosphäre erzeugt wird. Dabei kann das Gebläse in der Zuluft- oder in der Ab-luftleitung oder unmittelbar vor dem Brenner angeordnet sein. Such devices are advantageously used in gas burners in which a pressure difference between the combustion chamber and the atmosphere is generated by means of a fan. The blower can be arranged in the supply air or exhaust air line or directly in front of the burner.

Eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der EP-OS 0 275 568 bekannt. Hier wird für die Gemischregelung ein Gasdruckregler verwendet, der von einem Differenzdrucksignal angesteuert wird, das an einer Blende in der Verbrennungsluftleitung abgenommen wird. Das Messelement in der Luftleitung erzeugt zusätzlichen Druckverlust, weshalb ein entsprechend stärkeres Gebläse verwendet werden muss. Ferner sind zwei Steuerleitungen erforderlich, um das Differenzdrucksignal auf den Gasdruckregler zu übertragen. Zur Anpassung des Systems an Brenngase mit unterschiedlichem Heizwert oder Wobbe-Index müssen entweder der Durchmesser der Drossel in der Gasleistung bzw. in der Luftleitung angepasst werden oder das Flächenverhältnis der mit Gas und Luft beaufschlagten Membranen verändert werden. A device of the type mentioned in the preamble of claim 1 is known from EP-OS 0 275 568. Here, a gas pressure regulator is used for the mixture control, which is controlled by a differential pressure signal, which is taken from an orifice in the combustion air line. The measuring element in the air line generates additional pressure loss, which is why a correspondingly stronger fan must be used. Two control lines are also required to transmit the differential pressure signal to the gas pressure regulator. To adapt the system to fuel gases with different calorific values or Wobbe index, either the diameter of the throttle in the gas output or in the air line must be adjusted or the area ratio of the membranes loaded with gas and air must be changed.

Aus der DE-Z «Gas wärme international», 37 (1988), Heft 10, S. 551-563 sind Verhältnisdruckregler bekannt, bei denen der Luftdruck die Füh-rungsgrösse für den Gasdruck ist, wobei aber zur Kompensation der Feuerraumdruck an den Druckregler angeschlossen werden muss. An diese Verbindungsleitung und deren Anordnung zwischen Brenner bzw. Kessel und Gasdruckregler werden hohe Anforderungen gestellt, um eine Verfälschung der Signalübertragung durch Kondensat zu vermeiden. Relative pressure regulators are known from DE-Z "Gas Warm International", 37 (1988), Issue 10, pp. 551-563, in which the air pressure is the guide variable for the gas pressure, but with compensation for the combustion chamber pressure at the pressure regulator must be connected. High demands are placed on this connecting line and its arrangement between the burner or boiler and gas pressure regulator in order to prevent the signal transmission from being falsified by condensate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der statt zweier Steuerleitungen zwischen Luftzufuhrleitung und Druckregler nur eine einzige Steuerleitung nötig ist und bei der auf eine Messdrossel in der Luftzufuhrleitung verzichtet werden kann. The invention has for its object to provide a device in which instead of two control lines between the air supply line and pressure regulator, only a single control line is required and in which a measuring throttle in the air supply line can be dispensed with.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. According to the invention, the stated object is achieved by the features of claim 1. Advantageous refinements result from the dependent claims.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 ein Schema einer Vorrichtung zur Gemischregelung, 1 is a diagram of a device for mixture control,

Fig. 2 ein Schema einer Vorrichtung mit einer festen und einer einstellbaren Drossel, 2 is a diagram of a device with a fixed and an adjustable throttle,

Fig. 3 eine Anordnung von Drosseln in einer Mischkammer und Fig. 3 shows an arrangement of chokes in a mixing chamber and

Fig. 4 ein Schema einer Kombination mehrerer Drosselorgane. Fig. 4 is a diagram of a combination of several throttle bodies.

Ein vormischender Gasbrenner 1 gemäss der Fig. A premixing gas burner 1 according to FIG.

1 ist an eine Zuluftleitung 2 und eine Abgasleitung 3 angeschlossen. Die zur Verbrennung nötige Luft wird von einer Ansaugleitung 4 entnommen und durch ein Gebläse 5 der Zuluftleitung 2 zugeführt, über eine Luftdrossel 6 strömt die Luft in einen Mischraum 7, an den sich ein Verteilraum B an-schliesst, in dem das Luft-Gas-Gemisch einem Flächenbrenner 9 zugeführt wird. In Strömungsrichtung hinter diesem Flächenbrenner 9 befindet sich ein Brennraum 10, in dem sich ein Wärmetauscher 11 befindet. 1 is connected to an air supply line 2 and an exhaust gas line 3. The air required for combustion is taken from an intake line 4 and fed to the supply air line 2 by a blower 5; via an air throttle 6, the air flows into a mixing space 7, to which a distribution space B connects, in which the air-gas Mixture is fed to a surface burner 9. In the direction of flow behind this surface burner 9 there is a combustion chamber 10 in which a heat exchanger 11 is located.

Dem Mischraum 7 wird über ein Drosselorgan 12 das Brenngas aus einer Gasleitung 13 zugeführt. Der Druck in der Gasleitung 13 wird von einem Gasdruckregler 14 geregelt, der einen Eingangsraum 15 aufweist, an den ein Absperrventil 16 angeschlossen ist. The fuel gas is fed from a gas line 13 to the mixing chamber 7 via a throttle element 12. The pressure in the gas line 13 is regulated by a gas pressure regulator 14 which has an input space 15 to which a shut-off valve 16 is connected.

Der Gasdruckregler 14 umfasst neben dem Eingangsraum 15 einen Ausgangsraum 17, eine Solldruckkammer 18 und eine Istdruckkammer 19. Eine Vordruck-Ausgleichsmembran 20 trennt den Eingangsraum 15 von der Istdruckkammer 19 und eine Arbeitsmembran 21 trennt die Istdruckkammer 19 von der Solidruckkammer 18. Die Solldruckkammer 18 steht über eine Steuerleitung 22 mit der Zuluftleitung 2 in Verbindung, und eine Rückführleitung 23 verbindet den Ausgangsraum 17 mit der Istdruckkammer 19. In addition to the input space 15, the gas pressure regulator 14 comprises an output space 17, a target pressure chamber 18 and an actual pressure chamber 19. A pre-pressure compensation membrane 20 separates the input space 15 from the actual pressure chamber 19 and a working membrane 21 separates the actual pressure chamber 19 from the solid pressure chamber 18. The target pressure chamber 18 stands Via a control line 22 to the supply air line 2, and a return line 23 connects the outlet space 17 to the actual pressure chamber 19.

In der Zuluftleitung 2 und somit auch in der Steuerleitung 22 und in der Solldruckkammer 18 herrscht der Luftdruck pl, der auf die eine Seite der Arbeitsmembran 21 wirkt. Auf die andere Seite der Arbeitsmembran 21 wirkt der Gasdruck pg, der in der Istdruckkammer 19 und wegen der Rückführleitung 23 sowohl in dieser als auch im Ausgangsraum 17 und in der Gasleitung 13 herrscht. Im Mischraum 7 wirkt der Gemischdruck pm. Durch die Gasleitung 13 fliesst ein Gasvoiumenstrom Vg und durch die Zuluftleitung 2 fliesst ein Luftvolumenstrom Vl. In the supply air line 2 and thus also in the control line 22 and in the target pressure chamber 18, the air pressure pl prevails, which acts on one side of the working membrane 21. On the other side of the working membrane 21, the gas pressure pg acts, which prevails in the actual pressure chamber 19 and because of the return line 23 both in this and in the outlet space 17 and in the gas line 13. The mixture pressure pm acts in the mixing chamber 7. A gas volume flow Vg flows through the gas line 13 and an air volume flow Vl flows through the supply air line 2.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich das Verhältnis des Luftvolumenstroms Vl zum Gasvolumenstrom Vg nicht ändert, wenn sich das Verhältnis der über das Drosselorgan 12 wirkenden Druckdifferenz pg-pm zur über die Luftdrossel 6 wirkenden Druckdifferenz PL-PM nicht ändert. Da die Volumenströme Vl und Vg beide in den gleichen Raum, nämlich in den Mischraum 7, fliessen, sind die Druckdifferenzen pg-pm und pl-PM nur dann gleich, wenn der Gasdruck pg gleich dem Luftdruck pl ist. Diese Bedingung wird vom Gasdruckregler 14 erfüllt, an dessen Arbeitsmembran 21 der Vergleich des Gasdrucks pg mit dem Luftdruck pl, der die Führungsgrösse darstellt, erfolgt. Weicht der Gasdruck pg vom Luftdruck pl ab, so wird das Stellorgan des Gasdruckreglers 14 durch die Arbeitsmembran 21 so bewegt, dass die Differenz PG-PL gegen Null geht. Der Gasdruckregler 14 ist also ein Gleichdruckregler. The invention is based on the knowledge that the ratio of the air volume flow Vl to the gas volume flow Vg does not change if the ratio of the pressure difference pg-pm acting via the throttle element 12 to the pressure difference PL-PM acting via the air throttle 6 does not change. Since the volume flows Vl and Vg both flow into the same space, namely into the mixing space 7, the pressure differences pg-pm and pl-PM are only the same if the gas pressure pg is equal to the air pressure pl. This condition is met by the gas pressure regulator 14, on the working membrane 21 of which the gas pressure pg is compared with the air pressure pl, which represents the reference variable. If the gas pressure pg deviates from the air pressure pl, the actuator of the gas pressure regulator 14 is moved through the working membrane 21 in such a way that the difference PG-PL approaches zero. The gas pressure regulator 14 is therefore a constant pressure regulator.

Das Verhältnis des Luftvolumenstroms Vl zum Gasvolumenstrom Vg ändert sich bei einer solchen Anordnung auch dann nicht, wenn der Druck pm im Mischraum 7 infolge unterschiedlichen Widerstands des Flächenbrenners 9 oder der Abgaslei- The ratio of the air volume flow Vl to the gas volume flow Vg does not change in such an arrangement even if the pressure pm in the mixing chamber 7 due to different resistance of the surface burner 9 or the exhaust gas line

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tung 3 oder wegen Veränderungen an den Heizflächen des Wärmetauschers 11 variiert. device 3 or due to changes in the heating surfaces of the heat exchanger 11 varies.

Ewähnt sei, dass die Lastverstellung bei einer solchen Vorrichtung durch Drehzahlregelung des Gebläses 5 erfolgt. Dadurch werden je nach Drehzahl des Gebläses 5 unterschiedliche Luftdrucke pl und somit auch unterschiedliche Luftvolumenströme Vl erzeugt. Durch den Gasdruckregler 14 wird dabei der Gasdruck pG und damit auch der Gasvolumenstrom Vg nachgeführt. It should be mentioned that in such a device the load is adjusted by regulating the speed of the blower 5. Depending on the speed of the fan, 5 different air pressures pl and thus also different air volume flows Vl are generated. The gas pressure pG and thus also the gas volume flow Vg is tracked by the gas pressure regulator 14.

Es ist aber auch möglich, ein Gebläse 5 mit konstanter Drehzahl anzuwenden und dabei in bekannter Weise den Luftvoiumenstrom mittels einer Drosselklappe zu steuern oder zu regeln. However, it is also possible to use a blower 5 with a constant speed and to control or regulate the air volume flow in a known manner by means of a throttle valve.

Um das Verhältnis des Gasvolumenstroms Vg zum Luftvolumenstrom Vl beispielsweise im Hinblick auf unterschiedliche Brennwerte bzw. Wobbe-Indi-zes des zur Verbrennung kommenden Gases einstellbar machen zu können, ist es vorteilhaft, das Drosselorgan 12 gemäss der Fig. 2 aufzuteilen in eine Reihenschaltung einer festen Drossel 12a mit einer einstellbaren Drossel 12b. Dabei ist es weiter vorteilhaft, die einstellbare Drossel 12b in den Gasdruckregler 14 zu integrieren, so dass Gasdruckregler 14 und einstellbare Drossel 12b eine Baueinheit bilden. In order to be able to make the ratio of the gas volume flow Vg to the air volume flow Vl adjustable, for example with regard to different calorific values or Wobbe indices of the gas coming for combustion, it is advantageous to divide the throttle element 12 according to FIG. 2 into a series connection of a fixed one Throttle 12a with an adjustable throttle 12b. It is further advantageous to integrate the adjustable throttle 12b into the gas pressure regulator 14, so that the gas pressure regulator 14 and the adjustable throttle 12b form a structural unit.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung, nämlich der Art, dass die feste Drossel 12a (Fig. 2) und die Luftdrossel 6 (Fig. 2) unmittelbar im Mischraum 7 angeordnet sind und zusammen mit dem Mischraum 7 eine Baueinheit bilden. Die feste Drossel 12a wird dabei gebildet durch Bohrungen 30 in einer Wandung 31 des Mischraums 7, während die Luftdrossel 6 durch eine an eine Wandung 31 des Mischraums 7 angrenzende Scheibe 32 mit einer Vielzahl von Bohrungen 33 im Randbereich der Scheibe 32 gebildet wird. Vorteilhaft ist dies besonders im Hinblick auf die für den Flächenbrenner 9 gewünschte vollständige Durchmischung von Brenngas und Luft. Zweckmässigerweise sind dabei die Bohrungen 33 gegenüber den Bohrungen 30 auf Lücke mittig versetzt. 3 shows a further advantageous embodiment, namely of the type that the fixed throttle 12a (FIG. 2) and the air throttle 6 (FIG. 2) are arranged directly in the mixing space 7 and form a structural unit together with the mixing space 7. The fixed throttle 12a is formed by bores 30 in a wall 31 of the mixing chamber 7, while the air throttle 6 is formed by a disk 32 adjacent to a wall 31 of the mixing chamber 7 with a plurality of bores 33 in the edge region of the disk 32. This is particularly advantageous with regard to the complete mixing of fuel gas and air desired for the surface burner 9. The holes 33 are expediently offset from the holes 30 in the middle of the gap.

Es ist vorteilhaft, die einstellbare Drossel 12b gemäss der Fig. 4 zu ersetzen durch eine Parallelschaltung einer ersten fest einstellbaren Drossel 40 und einer Reihenschaltung einer zweiten fest einstellbaren Drossel 41 mit einer durch einen Antrieb 42 steuerbaren Drossel 43. Dadurch wird der Gasvolumenstrom Vg aufgeteilt in zwei Teilströme, von denen der eine steuerbar ist. Dies ermöglicht es, den Gasvolumenstrom Vg nachzuregeln durch Einflussgrössen, die die Verbrennung beeinflussen und/oder die die Güte der Verbrennung charakterisieren. Solche Einflussgrössen sind einerseits beispielsweise die Zuiufttemperatur, andererseits zum Beispiel der Sauerstoff- und/oder Kohlenmonoxid-gehalt des Abgases. Weiterhin ist es möglich, den Gasvolumenstrom Vg in Abhängigkeit vom Heizwert oder Wobbe-Index zu steuern. It is advantageous to replace the adjustable throttle 12b according to FIG. 4 by a parallel connection of a first fixedly adjustable throttle 40 and a series connection of a second fixedly adjustable throttle 41 with a throttle 43 which can be controlled by a drive 42. This divides the gas volume flow Vg into two partial flows, one of which is controllable. This makes it possible to readjust the gas volume flow Vg by influencing variables which influence the combustion and / or which characterize the quality of the combustion. Such influencing variables are, on the one hand, for example the inlet temperature, on the other hand, for example, the oxygen and / or carbon monoxide content of the exhaust gas. It is also possible to control the gas volume flow Vg depending on the calorific value or Wobbe index.

Vorteilhaft ist es, wenn die Drosseln 40, 41, 43 mit dem Gasdruckregler 14 eine Baueinheit bilden. Dadurch ist es möglich, bereits werksseitig optimale Voreinstellungen vornehmen zu können. It is advantageous if the throttles 40, 41, 43 form a structural unit with the gas pressure regulator 14. This makes it possible to be able to make optimal presettings at the factory.

Claims

1. Device for regulating the mixture of fuel gas and air in premixing gas burners with a supply air line (2), a gas pressure regulator (14) and a throttle element (12) in the gas stream, gas and air flowing into a mixing chamber (7), characterized in that the Gas pressure regulator (14) is a constant pressure regulator that can be controlled by the pressure in the supply air line (2) and that an air throttle (6) is present in the air supply line (2), the pressure drop of which is the same as the pressure drop across the throttle element (12; 12a, 12b; 40, 41, 43) in the gas stream.

2. Device according to claim 1, characterized in that the throttle member (12) is formed in the gas stream by a fixed throttle (12a) and an adjustable throttle (12b).

3. Device according to claim 2, characterized in that the adjustable throttle (12b) forms a structural unit with the gas pressure regulator (14).

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the fixed throttle (12a) in the gas flow and the air throttle (6) are arranged in the mixing chamber (7).

5. The device according to claim 2 or 3, characterized in that the adjustable throttle (12b) is formed in the gas stream by a parallel connection of a first fixed throttle (40) and a series connection of a second fixed throttle (41) with a drive (42) controllable throttle (43).

6. The device according to claim 5, characterized in that the throttles (40, 41, 43) form a structural unit with the gas pressure regulator (14).

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