CN107883400B - 测量紊流流动 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测量紊流流动。一种用于燃烧设备的通流测量的燃烧设备，其包括侧管道（28）、带有入口（27）和出口的供给管道（11）、其中，入口被实施成允许流体流动到供给管道中，其中，出口被实施成允许流体流动从供给管道流出到燃烧设备的燃烧器（1）中，其中，侧管道包括质量流动传感器（13）、入口和阻流元件（14），其中，质量流动传感器突出到侧管道中且被实施成根据通过侧管道的流体的质量流动（15）来检测信号，其中，阻流元件将侧管道细分成面朝质量流动传感器的第一区段和背对质量流动传感器的第二区段，并且具有用于流体的进入表面，其被确定尺寸成允许流体流动（15）的限定的流动分布出现在侧管道的第一区段中。

Description

测量紊流流动
技术领域
本公开涉及对燃烧设备中的流体的流动的测量。尤其，本公开涉及在紊流存在的情况下，对诸如空气的流体的流动的测量。
背景技术
空气温度和空气压力的改变引起依赖于空气温度和空气压力的空气/燃料比λ的波动发生。燃烧设备因此被设置成空气过剩。该措施用于避免不卫生的燃烧。将燃烧设备设置至空气过剩的缺点是更低水平的系统效率。
此外，为了测量空气的量，考虑旋转速度传感器和空气压力开关。旋转速度传感器的缺点在于其对空气温度和空气压力的波动不敏感。空气压力开关的缺点在于利用所述开关监测空气仅在特定压力下成功。无论如何，若干开关的使用允许在若干压力下监测空气压力。即使这样，在燃烧设备的整个操作范围中的调整迄今仍然不太可能。用于调整的解决方案先前还需要两个单元。
紊流的发生使问题甚至更困难，因为流动传感器的信号受到其在紊流流动中间中的安装位置的极大影响。除此以外，紊流导致测量信号非常嘈杂。
德国专利DE4337703C1在1993年11月5日申请。1995年3月23日公开了该授权。DE4337703C1涉及带有输入侧调节器的多-调整设备。德国专利申请DE3703934A1在1987年2月9日申请，且在1987年8月13日公布。要求日期是1986年2月11日的优先权。DE3703934A1教导了一种用于控制燃料和/或空气至加热源的燃烧器的供给的设备。专利说明书GB1571906在1976年10月29日申请。整个说明书在1980年7月23日公开。GB1571906教导了关于用于燃烧器的空气/气体比的设置的改进。
欧洲专利EP1236957B1在2006年11月2日授权，且涉及燃烧器操作的加热设备至空气排气系统的适用。EP1236957B1公开了一种压力传感器/空气质量传感器28，其布置在加热设备的空气供给器14或排气排放系统中。调节设备30从传感器28的信号开始调节风扇26。为了将瞬时空气体积流动调整至所需的空气体积流动，存储操作特性曲线40。为了在温度有大的差异的情况下且关于紧急操作特性改善调节行为，提供温度传感器35。
欧洲专利EP2556303B1在2016年2月24日授权，且涉及具有质量平衡的气动复合结构。EP2556303B1公开了创建真空的文丘里喷嘴5，其带有在额外管道7中的质量流动传感器6。开环或闭环控制器9根据传感器6的信号调节风扇1的速度。
德国专利DE102004055715B4在2007年3月22日授权，且涉及点火设备的空气/燃料比的设置。根据DE102004055715B4，空气质量流动mL将被设置为增加的值，以便发生卫生的燃烧。
本公开的目的是改善燃烧设备中的流动测量，尤其是在紊流存在的情况下。
发明内容
本公开教导了在紊流存在的情况下用于测量燃烧设备中的流动的改善的方法和改善的设备。出于该目的，在燃烧设备中的侧管道被连接到用于气体流体的供给器和/或出口。侧管道被连接到供给器和/或出口，使得流体能够从供给器或出口流到侧管道中。至少一个阻流元件被引入到侧管道中。因此，在侧管道中的质量流动传感器对流体中的固体颗粒和/或液滴不敏感。此外，阻流元件减少了在质量流动传感器处的流动的紊动。为了进一步减少对固体颗粒、液滴和/或紊流的敏感性，在供给器和/或出口与侧管道之间的流体连接被设计为皮托管。
意外地，在试验中发现，皮托探头被有利地对准，以便其对准下游。换言之，皮托探头的开口指向下游。因此，流动流经皮托探头。所述流动将通过该布置被向后吸入。利用该措施极大地改善了对固体颗粒、液滴和/或紊流的敏感性。
前述方法和前述设备进一步允许将用于不卫生燃烧的燃料/空气比λ的安全余量确定为更小。由于压力和温度随时间的自然波动，所以这样的安全余量是必要的。由于减小的安全余量，所以产生总体提高水平的燃烧设备效率。
将参考本公开的本申请基本方案解决克服紊流和关于固体颗粒的鲁棒性的所述问题。具体形式的实施例将涉及本申请的优选方案。
本公开的相关目的是提供一种用于测量燃烧设备中的流动的方法和/或设备，其中，能够经由致动器调整至少一个阻流元件的开口。优选地，经由（八线式）计算机网络电缆为致动器供应能量以用于调整阻流元件，其中，能量传输被集成到电缆中。
本公开的另外的目的是提供一种用于测量燃烧设备中的流动的方法和/或设备，其中，使用第一阻流元件和第二阻流元件。基于第一阻流元件和第二阻流元件来构造压力分隔件。侧管道布置成流体连接到在两个阻流元件之间的区段。布置在该侧管道中的是质量流动传感器。
本公开的另外的相关目的是提供一种用于测量燃烧设备中的流动的方法和/或设备，其中，侧管道的至少一个开口具有到燃烧设备的环境的流体连接，以便在供给器和/或出口与环境（燃烧设备外侧的区域）之间存在流体路径。
根据另外的形式的实施例，提供一种用于测量燃烧设备中的流动的方法和/或设备，其中，皮托管具有第一腔室和第二腔室。第一腔室具有到供给器和/或出口的流体连接。第一腔室和第二腔室具有到彼此及到侧管道的流体连接。侧管道在该点处收窄流动横截面。质量流动传感器位于侧管道中。优选地，第二腔室还具有到供给器和/或出口的流体连接。
本公开的另外的目的是提供一种用于测量燃烧设备中的流动的方法和/或设备，其中，质量流动传感器包括风速计和参考温度传感器，其中，以恒定功率和/或恒定电压和/或恒定电流操作风速计。
本公开的另外的相关目的是提供一种用于测量燃烧设备中的流动的方法和/或设备，其中，质量流动传感器包括风速计和参考温度传感器，其中，以恒定温度操作风速计。
本公开的另外的相关目的是提供一种用于测量燃烧设备中的流动的方法和/或设备，其中，基于（电子、数字）电路过滤通过紊流在质量流动传感器的信号中生成的噪声。有利地，基于移动平均值滤波器和/或基于带有有限脉冲响应的滤波器和/或基于带有无限脉冲响应的滤波器和/或基于切比雪夫滤波器完成过滤。
本公开的另外的目的是提供一种用于测量燃烧设备中的流动的方法和/或设备，其中，所述方法和/或设备满足安全要求。为此目的，质量流动传感器优选地（双重）冗余地被设计。尤其优选地，两个通道的结果将关于检查信号的似真度被彼此比较。此外，规定（基于评估电路）对每个个别传感器的信号检查似真度。理想地，评估电路还对自身检查无错功能。为此目的，评估电路能够优选地利用结果比较（双重）冗余地被设计，和/或能够生成用于评估电路的功能测试的测试信号。
本公开的另外的目的是提供一种用于测量燃烧设备中的流动的方法和/或设备，其中，基于（八线式）计算机网络电缆为质量流动传感器供应能量，其中，能量传输被集成到电缆中。
在本公开的相关目的中，提供一种方法和/或设备，其用于利用通过两线式、双向总线（例如，CAN总线）的数据传输（和能量供应）来测量流动。
附图说明
基于以下具体实施方式，本领域那些技术人员可获得各种细节。实施例的各个形式在该说明书中不是限制性的。说明书随附的附图能够如下描述：
图1示出带有燃烧设备的系统的示意图，其中，在空气供给器中的流体的流动被测量。
图2在详细示意图中示出侧管道。
图3示出带有燃烧设备且带有布置在压力侧上的空气翻板的系统的示意图。
图4示出带有燃烧设备且带有在风扇之前的混合设备的系统的示意图。
图5示出带有旁路管道的侧管道的示意图。皮托探头具有指向下游的开口。
具体实施方式
图1示出一种系统，其包括燃烧器1、热消耗器2、具有能够被设置的速度的风扇3和带有机动调整的翻板（Klappe）4。带有机动调整的翻板4被布置在空气进口27之后。热消耗器2（热交换器）能够例如是热水容器。流体空气的通流（颗粒流动和/或质量流动）5能够根据图1既通过带有机动调整的翻板4又通过指定风扇的旋转速度22被设置。
在没有翻板4的情况下，也能够仅通过设置风扇3的速度来调整空气通流5。为了调整例如风扇3的速度，考虑脉冲宽度调制。根据另一形式的实施例，风扇3的马达连接到转换器。因此经由转换器的频率调整风扇3的速度。
根据另一形式的实施例，风扇以固定不变的速度运行。然后通过翻板4的位置来限定空气通流5。此外，进一步，致动器是可能的，其改变空气通流5。在这样的情况下，能够涉及在废气排放管道中的可调整翻板或燃烧器喷嘴的调整。
通过燃料翻板9设置流体燃料的通流6（例如，颗粒流动和/或质量流动）。根据一种形式的实施例，燃料翻板9是阀（带有机动调整）。
例如，诸如天然气和/或丙烷气体和/或氢气的可燃气体被认为是燃料。例如，诸如加热油的液体燃料也被认为是燃料。在该情况下，在油喷嘴的回路中，通过带有机动调整的油压调节器来替换翻板9。通过冗余安全阀7–8实现安全停机功能和/或关闭功能。根据特定形式的实施例，安全阀7–8和燃料翻板9被实现为整体单元。
根据另一形式的实施例，燃烧器1是燃烧发动机。尤其，考虑带有功率-热耦合的系统的燃烧发动机。
燃料在燃烧器1中和/或在燃烧器1之前混合到空气的流动5中。混合物在热消耗器2的燃烧室中燃烧。热在热消耗器2中向前运输。例如，加热的水被经由泵带走至加热元件，和/或在工业点火系统中，（直接）加热物品。排气流动10经由排气路径30，例如烟囱排放。
闭环和/或开环控制和/或监测设备16协调所有致动器，以便针对燃烧器功率的每个点对于对应空气通流5-这意指管道11中的空气的通流5（质量流动和/或颗粒流动）-经由翻板9的设置来设置燃料的正确通过量6。因此，产生期望的燃料/空气比λ。根据特定形式的实施例，闭环和/或开环控制和/或监测设备16被设计为微控制器。
为此目的，闭环和/或开环控制和/或监测设备16经由信号22设置风扇3并经由信号23设置空气翻板4至（以特性曲线的形式）存储在闭环和/或开环控制和/或监测设备16中的值。优选地，闭环和/或开环控制和/或监测设备16包括（非-易失）存储器。那些值被存储在存储器中。经由信号26指定燃料翻板9的设置。在操作中，经由信号24、25设置安全截止阀7、8。
如果要揭露在翻板4、9中和/或在风扇3中（例如在翻板或风扇的（电子）接口或控制设备中）的故障，那么这能够经由用于翻板4的（双向）信号线23和/或经由用于翻板9的（双向）信号线26通过翻板4的位置的面向安全的反馈完成。能够例如经由冗余位置发生器实现面向安全的位置消息。如果需要关于旋转速度的面向安全的反馈，则这能够经由（双向）信号线22使用（面向安全的）旋转速度发生器完成。冗余旋转速度发生器能够例如用于该目的，和/或测量的速度能够与所需速度进行比较。激活和反馈信号能够经由不同信号线和/或经由双向总线传递。
装配在燃烧器之前的是侧管道28。小量的流出空气15朝外流动通过侧管道28。理想地，空气15在该情况下流出到风扇3从其吸入空气的空间中。根据另一形式的实施例，流出空气15流出到热消耗器2的点火空间中。根据另一形式的实施例，空气往回流动到空气管道11中。在该情况下，阻流元件（至少局部地）布置在分接点和回路之间的空气管道11中。侧管道28，连同燃烧器1和热消耗器2的废气路径30形成分流器。对于通过燃烧器1和废气路径30的限定流动路径，对于空气流动5的（可逆地明确的）值，关联值的空气流动15通过侧管道28流出。通过燃烧器1和废气路径30的流动路径必须仅在这样的情况下针对燃烧器功率的每个点被限定。其能够因此随燃烧器功率（且因此随空气通流）而变化。
本领域技术人员认识到，取决于压力条件，侧管道28能够关于空气管道11既是流出管道又是流入管道。
阻流元件（具有隔膜的形式）14被装配在侧管道28中。利用阻流元件14，限定分流器的流出空气15的量。本领域技术人员认识到，隔膜14作为限定的流动阻器的功能还能通过具有限定长度（和直径）的小管实现。本领域技术人员进一步认识到，还能通过使用层流流动元件或通过另一限定的流动阻器來实现隔膜14的功能。
根据特定形式的实施例，能够通过马达调整阻流元件14的进入表面。为了避免和/或补救通过悬浮颗粒引起的堵塞，能够调整阻流元件14的进入表面。尤其，阻流元件14能够被打开和/或关闭。阻流元件的进入表面被优选地调整多次，以便避免和/或补救堵塞。
在侧管道28中的流动15的量依赖于阻流元件14的进入表面。因此，经由存储在非-易失存储器中的特性值，针对阻流元件14中的每一个进入表面存储空气流动5的值。这使得能够确定空气流动5。
利用该布置，通过侧管道28的通流15（颗粒流动和/或质量流动）是对于通过燃烧器的空气流动5的量度（Mass）。在该情况下，例如由于空气的密度的改变导致的影响由通过质量流动传感器13的绝对压力和/或空气温度的改变來补偿。通常，流动15相比空气流动5小得多。因此，空气流动5（实际上）不受侧管道28影响。根据特定形式的实施例，通过侧管道28的（颗粒和/或质量）流动15比通过空气管道11的（颗粒和/或质量）流动5小至少100倍，优选地小至少1000倍，更优选地小至少10000倍。
图2以放大视图示出在侧管道28的区域中的截面。借助于质量流动传感器13检测在侧管道28中的流动15的值。传感器的信号经由信号线21传输至闭环和/或开环控制和/或监测设备16。在闭环和/或开环控制和/或监测设备16中，信号被映射至通过侧管道28的流动15的值和/或通过空气管道11的空气流动5的值。根据另一种形式的实施例，在质量流动传感器13的地点处存在信号处理设备。信号-处理设备具有合适的接口，其用于将已处理的信号（针对空气流动5和/或流动15的值）传递至闭环和/或开环控制和/或监测设备16。
诸如质量流动传感器13的传感器允许在高流动速度下进行测量，特别是结合操作中的燃烧设备。这样的流动速度的典型值位于在通常0.1 m/s和5 m/s、10 m/s、15 m/s、20m/s、或甚至100 m/s之间的范围内。适用于本公开的质量流动传感器例如是OMRON®D6F-W或SENSOR TECHNICS®WBA-型传感器。这些传感器的可用范围通常始于在0.01 m/s和0.1m/s之间的速度，且以例如5 m/s、10 m/s、15 m/s、20 m/s或甚至100 m/s的速度终止。换言之，诸如0.1 m/s的下限能够与诸如5 m/s、10 m/s、15 m/s、20 m/s、或甚至100 m/s的上限组合。
不管在闭环和/或开环控制和/或监测设备16中或在质量流动传感器13的地点处是否完成了信号处理，信号处理设备都能够包含滤波器。滤波器对通过紊流引起的信号的波动进行平均。本领域技术人员为此目的选择合适的滤波器，诸如例如，移动平均值滤波器、带有有限脉冲响应的滤波器、带有无限脉冲响应的滤波器、切比雪夫滤波器等。根据特定形式的实施例，滤波器被设计为（可编程的）电子电路。
（电子）滤波器使测量信号平滑。根据一种形式的实施例，滤波器能够具有自适应设计。为了做到这一点，利用移动平均值滤波器，测量信号在长的、最大积分时间（例如，2秒至5秒）内被平均作为比较值。如果测量值偏离平均值，和/或偏离预定带外的所需值，则在所需值中呈现跳跃。测量值现在被直接用作实际值。因此，调节电路对调节电路的抽样率立即做出反应。
皮托探头12、阻流元件14和滤波器的组合是有利的。滤波器允许补偿质量流动传感器13的信号的波动的频率部分，其很少能够经由皮托探头12和/或阻流元件14补偿。优选地，皮托探头12对在供给管道11中的质量流动5的大于10Hz、更优选地大于50Hz的压力波动求积分。优选地，阻流元件14使供给管道11中的质量流动5的压力波动减幅5倍，更优选地减幅多于10倍，或者甚至多于40倍。与其互补地，滤波器对在大于1 Hz、优选地大于10 Hz的范围中的波动求积分。
如果测量值再次位于限定带内，则积分时间随着调节电路的（每次）抽样逐步增加。以这种方式积分的值用作实际值。这样做直到达到最大积分时间为止。调节电路现在将被视为稳定的。以这种方式平均的值现在用作实际值。所公开的方法使最大动态下的精确、稳定的测量信号成为可能。
根据另外的特定形式的实施例，各个或所有信号线21–26被设计为（八线式）计算机网络电缆，其具有（或者没有）集成到电缆中的能量传输。有利地，连接到信号线21–26的单元不仅经由信号线21-26通信，而且其还经由单独的信号线21-26被供应能量以供其操作。理想地，能够通过信号线21-26传输高达25.5瓦特的功率。作为替代方式，还能经由两线式、双向总线，例如CAN总线传输信号。
在图2中示出的测量侧管道28中的流动的形式对于燃烧设备尤其有利。在风扇3和燃烧器1之间的空气管道11中的空气流动5（在许多情况下）是紊流。从紊流所得的流动波动在这样的情况下与空气流动5的平均值处于相同的数量级。这意味着，空气流动5的值的直接测量变得显著更困难。与在空气管道11中通过风扇3引起的流动波动相比，在侧管道28中发生的流动波动被证明小得多。因此，利用在图2中示出的布置，获得质量流动传感器13的信号的显著改善的信噪比。侧管道28优选地构造成以便（实际上）没有获得流动15的相关宏观流动分布。在侧管道28中，流动15还优选地以层流方式在质量流动传感器13上滑动。本领域技术人员尤其使用雷诺数R eD ，以将在带有直径D的侧管道28中的流体的质量流动15分成层流或者紊流。根据一种形式的实施例，雷诺数R eD <4000，尤其优选地R eD <2300，更优选地R eD <1000的流动算作层流。
优选地，阻流元件14的进入表面被确定尺寸成以便允许在侧管道28中出现（质量流动15的）限定的、优选地层流流动分布。在侧管道28中（流体的质量流动15）的限定流动分布特征在于随侧管道28的半径变化的质量流动15的限定速率分布。质量流动15因此不混乱地流动。对于在侧管道28中的每一个流动量15，限定的流动分布是独特的。利用限定的流动分布，在质量流动（传感器）处局部地测量的流动值代表在侧管道28中的流动量。其因此代表在供给管道11中的空气流动5。（质量流动15的）在侧管道28中的限定的流动分布优选地不是紊流。尤其，在侧管道28中的（质量流动15的）限定的流动分布能够具有随侧管道28的半径变化的（抛物型）速度分布。
然而，在根据图2的布置中，涉及间接压力测量。与压力测量相比，由于温度改变导致的质量流动的改变也被检测。在此公开的设备还能够借助于闭环和/或开环控制和/或监测设备16补偿温度改变。质量流动传感器13易于实际上安装在压力侧上的任何系统上。
为了更进一步减少紊流的影响，流动15能够被引导越过皮托探头12到侧管道28中。皮托探头12布置在空气管道11中。皮托探头12被设计为具有带有任何给定横截面（例如，圆形、有角的、三角形、梯形、优选地圆形）的管的形式。管12在主要空气流动5的方向上的端部被关闭或极大地收窄。从带有主要流动5的管突出出去的管的端部形成侧管道28的开始。该端部向外通向侧管道28中。在皮托探头12的沿着空气流动5从其到来的方向的侧上侧向地制成若干入口开口（例如，狭槽或孔）31。通过开口31，流体（诸如例如来自空气管道11的空气）能够进入到皮托探头12中。因此，皮托探头12经由开口31与空气管道11具有（直接）流体连接。开口31的总表面（流体能够流动通过其的开口31的横截面）远大于阻流元件14的进入表面。因此，（实际上）针对通过侧管道28的空气流动15的值来确定阻流元件14的进入表面。根据特定形式的实施例，流体能够流动通过其的开口31的总横截面比阻流元件14的进入表面大至少2倍、优选地大至少10倍、尤其优选地大至少20倍。
与皮托探头12的横截面相比，本领域技术人员为开口31的总表面选择较小的表面。这意味着，紊流主要流动5的波动（实际上）没有影响。在皮托探头的管中，建立平静的收缩压力。根据特定形式的实施例，流体能够流动通过其的开口31的总横截面比皮托探头12的横截面小至少2倍、优选地小至少5倍、尤其优选地小至少10倍。
该布置的另一优点在于如下事实：悬浮颗粒和/或液滴非常不可能进入侧管道28。通过空气在侧管道28中的显著更低的速度并且通过皮托探头12中的收缩压力，悬浮颗粒和/或液滴将继续在紊流主要流动5中打旋。由于收缩压力且由于开口31，更大的固体颗粒很少能够进入皮托探头12中。更大的固体颗粒将打旋经过皮托探头12。为此目的，入口31的各个开口优选地具有小于5 mm、更优选地小于3 mm、尤其优选地小于1.5 mm的直径。
本领域技术人员沿着皮托探头12制成开口31，使得收缩压力的平均值在皮托探头12中的空气流动5的宏观流动分布上形成。本领域技术人员选择具有限定长度的皮托探头12，以便使管内侧的空气流动5的宏观流动分布平滑。本领域技术人员经由适于空气管道11的皮托探头的长度，针对不同设计的空气管道11来补偿相应流动条件。这样的补偿尤其适用于带有不同直径的空气管道。
已经惊人地证明，将皮托探头12的开口31沿下游方向对准是尤其有利的。皮托探头12将空气管道11细分成第一区段和第二区段。空气管道11的第一区段远离所述管指向下游。空气管道11的第二区段远离皮托探头12指向上游。在该情况下，空气流动的方向限定上游和下游。换言之，上游与空气流动5的方向相对，下游是在空气流动5的方向上。
与第一假定相反，根据其指向下游的皮托探头12将倾向于允许流体流动到管道11中，该布置证明是有效的。对准下游的皮托探头12向后吸入流动。额外因素在于，利用该布置，颗粒入侵到皮托探头12中的危险被显著地减少。
作为与图1相比较的修改形式的实施例，图3示出带有能够通过马达调整的空气翻板4的系统。空气翻板4布置在风扇3的下游。空气翻板4也布置在侧管道28的下游。用于图3的系统允许针对燃烧器功率的每一点限定空气翻板4的位置和/或风扇3的速度。这从空气通流5的每个值和空气翻板4的（反馈）设置和/或风扇3的（反馈）速度（可逆明确地）产生在侧管道28中的流动值15。
作为与图1和图3相比较的修改形式的实施例，图4示出在风扇3之前带有混合设备17的系统。与来自图1和来自图3的系统相比，燃料不在燃烧器1处与空气混合。作为替代，在风扇3之前使用混合设备17将燃料混合到空气流动5中。相应地在风扇3中和在管道11中存在燃料/空气混合物。燃料/空气混合物随后在热消耗器2的点火空间中在燃烧器1中燃烧。
与图1和图3相比，空气15在吸入侧上流入越过质量流动传感器13。在该地点处，风扇3创建真空。换言之，侧管道28是流入管道。侧管道28有利地布置在混合设备17之前。这意味着，通过混合设备17生成的任何可能的真空对通过侧管道28的通流15（颗粒流动和/或质量流动）没有作用。
由于带有机动调整的燃料翻板9的调整引起的气体量的改变不影响通过侧管道28的通流15。混合设备17在侧管道28的区域中（实际上）不再具有任何作用。如果在风扇3的供给器中的真空不够，那么限定的阻流元件能够利用在风扇供给器的进口27处的阻流元件18创建。连同在侧管道28中的阻流元件14，实现分流器。
在图4中，流体流动5能够仅经由风扇3借助于信号线22设置。本领域技术人员认识到，能够额外地安装带有机动调整的翻板。这种翻板关于风扇3布置在压力侧或吸入侧上。根据另一形式的实施例，能够安装风扇来代替阻流元件18。其然后实际上被实施成带有机动调整（带有反馈）的阻流元件。
质量流动传感器13简单地配合在实际上任何系统的吸入侧上。在图3和图4中公开的系统还补偿空气密度的改变，如图1所示。在每种情况下，建立流体通过燃烧器1的颗粒和/或质量流动5。
利用质量流动传感器13测量在侧管道28中的通流15。质量流动传感器13布置在供给管道/流出管道28中。质量流动传感器13有利地根据风速计原理操作。在该原理中，（电气）操作的加热器加热流体。加热电阻能够同时用作温度测量电阻。在加热电阻之前的测量元件中测量流体的参考温度。参考温度测量元件能够同样地被设计为电阻器，例如，具有PT-1000元件的形式。
理想地，加热电阻器和参考温度电阻器布置在一个芯片上。本领域技术人员认识到，在该情况下，加热必须与参考温度测量元件充分热分离。
风速计能够以两种可能的方式中的一种操作。根据第一种形式的实施例，加热电阻器以恒定、已知的加热功率、加热电压和/或加热电流被加热。加热器与参考温度测量元件的温差是对于侧管道28中的通流（颗粒流动和/或质量流动）的量度。其因此同样是对于主要流动的通流5（颗粒流动和/或质量流动）的量度。
根据第二形式的实施例，在闭合的温度调节电路中加热器被加热。因此产生加热器的恒定温度。加热器的温度（除了通过调节的波动）等于调节电路的所需值的温度。加热器的温度的所需值通过将恒定温差添加至参考温度测量元件的测量温度而限定。恒定温差因此对应于加热器关于参考温度测量元件的超温。引入到加热器中的功率是对于侧管道28中的通流（颗粒流动和/或质量流动）的量度。其因此同样是对于主要流动的通流5（颗粒流动和/或质量流动）的量度。
流动传感器的测量范围能够在这样的情况中在一些情形下对应于侧管道28中的小流动15。因此，在充分高的风扇压力下，确定通流15的阻流元件14的进入表面必须被设计为是小的。在这样的小进入表面的情况下，存在阻流元件14将被悬浮颗粒堵塞的危险。图5教导在这样的情况下能够如何构造带有旁路管道29的压力分隔件。
带有更大进入表面的第二阻流元件19然后位于第一阻流元件14之后。因此，压力在两个阻流元件14和19之间分开。阻流元件14和19的进入表面确定压力的划分。在旁路管道29中布置在质量流动传感器13之前的是另一阻流元件20。本领域技术人员将阻流元件20的进入表面选择为充分大。本领域技术人员还选择适于质量流动传感器13的阻流元件20的进入表面。利用以这种方式构造的子-分流器，然后能够（可逆地明确）推断通过管道11的通流5（颗粒流动和/或质量流动）。
对于测量过程的容错变体，质量流动传感器13能够利用结果比较（双重）冗余地被实现。双重设计最初涉及质量流动传感器13自身以及信号-处理设备。然后能够在安全硬件和/或软件中在传感器的地点处和/或在闭环和/或开环控制和/或监测设备16中执行结果比较。根据另一种形式的实施例，侧管道28被（双重）冗余地实现。优选地，存在的每个冗余侧管道28均包括阻流元件14。这允许揭露通过堵塞的阻流元件14引起的故障。用于第二侧管道的分支优选地在该情况下位于阻流元件14和皮托探头12之间。由于大的开口31，所以皮托探头12能够被假定为是容错的。
能够识别诸如沉积在质量流动传感器13上的形成、划痕和/或其他损伤的其他故障，其对测量信号具有影响。信号-处理设备的（双重）冗余结构还使得能够识别在信号-处理设备中的故障。根据一种形式的实施例，存在的冗余质量流动传感器13的测量值，优选地在每种情况下形成平均值，通过减法彼此比较。差异Δ然后位于带有限制ε 1 和ε 2 的阈值带内：
。
借助于相应限制值ε 1 和ε 2 在空气流动5的所需值上的特性曲线，能够然后针对空气流动5的每个所需值来比较和评估差异Δ。
根据本公开的闭环控制设备或方法的部分能够实现为硬件、实现为软件模块，其通过计算机单元、或基于云计算机、或基于前述选项的组合执行。软件或许包括固件、硬件驱动，其在操作系统、或应用程序内执行。本公开因此涉及计算机程序产品，其包含本公开的特征或执行需要的步骤。在作为软件的实现中，所述功能能够在计算机可读介质上被存储为一个或多个命令。计算机可读介质的若干示例包括随机存取存储器（RAM）、磁性随机存取存储器（MRAM）、只读存储器（ROM）、闪存、电子可编程ROM（EPROM）、电子可编程且可擦除ROM（EEPROM）、计算机单元的寄存器、硬盘、可移除存储单元、光学存储器、或任何其他合适的介质，其能够通过计算机或通过其他IT设备和应用读取。
换言之，本公开教导了一种燃烧设备，其包括：
燃烧器1
侧管道28，以及
供给管道11，其带有用于所述侧管道28的连接器12、带有至少一个入口27和一个出口，其中，所述供给管道11的至少一个入口27被实施成允许流体流动到所述供给管道11中，其中，所述供给管道11的出口被实施成允许所述流体流动从所述供给管道11流出到所述燃烧设备的燃烧器1中，
其中，所述侧管道28包括质量流动传感器13、入口、出口和至少一个阻流元件14，
其中，所述侧管道28的入口连接到所述供给管道11的连接器12，以便所述侧管道28和所述供给管道11具有到彼此的流体连接，
其中，所述质量流动传感器13被实施成根据通过所述侧管道28的流体的质量流动15来检测信号，
其中，所述至少一个阻流元件14将所述侧管道细分成面朝所述质量流动传感器13的第一区段和背对所述质量流动传感器13的第二区段，且具有用于所述流体在所述第一区段和所述第二区段之间的通路的进入表面。
燃烧设备优选地被实施成以便质量流动传感器13突出到侧管道28中。燃烧设备此外优选地被实施成以便供给管道11的连接器12包括皮托探头。燃烧设备尤其优选地被实施成以便皮托探头包括带有至少一个入口31的第一区段和带有出口的第二区段，且在皮托探头的第一区段和第二区段之间存在（直接）流体连接。燃烧设备理想地被实施成以便，皮托探头的第一区段包括面朝供给管道11的至少一个入口27的子区域和面朝供给管道11的出口的子区域。燃烧设备此外有利地被实施成以便，皮托探头的第一区段的面朝供给管道11的出口的子区域包括皮托探头的至少一个入口31。
在优选形式的实施例中，皮托探头的第一区段的面朝供给管道11的至少一个入口27的子区域被关闭。因此，流体不能通过皮托探头的第一区段的面朝供给管道11的至少一个入口27的子区域流入皮托探头中。换言之，皮托探头的第一区段的面朝供给管道11的至少一个入口（27）的子区域被堵塞以防流体离开供给管道11流动到皮托探头中。皮托探头的第一区段的面朝供给管道11的至少一个入口27的子区域尤其没有开口和/或被封闭。
质量流动传感器13优选地突出到侧管道28中至少1 mm、至少2 mm或至少5 mm。皮托探头的第一区段优选地突出到供给管道11中至少1 mm、至少2 mm或至少5 mm。在一种形式的实施例中，皮托探头的第一区段和第二区段具有到彼此的直接流体连接。优选地，皮托探头的第一区段正好包括两个子区域。
根据另一种形式的实施例，阻流元件14布置在质量流动传感器13和侧管道28的入口之间。
前述燃烧设备中的一种，其中，供给管道11的连接器包括皮托探头，
其中，皮托探头的出口被实施成允许流体流动从皮托探头流出到侧管道28中，
其中，皮托探头的至少一个入口31具有进入表面，其用于流体在供给管道11和皮托探头的第一区段之间的通路。
有利地，皮托探头的入口31的进入表面大于阻流元件14的进入表面。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，皮托探头的至少一个入口31具有若干开口，其在每种情况下用于流体在供给管道11和皮托探头的第一区段之间的通路。每个个别开口的直径优选地被确定尺寸以便在供给管道11中的质量流动5中的悬浮颗粒和/或液滴不到达皮托探头的第二区段。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，质量流动传感器13包括风速计，以及其中，质量流动传感器13的风速计被实施成在恒定温度下操作。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，质量流动传感器13包括风速计，以及其中，质量流动传感器13的风速计被实施成在恒定功率下操作。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，质量流动传感器13包括风速计，以及其中，质量流动传感器13的风速计被实施成在恒定电压下操作。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，质量流动传感器13包括风速计，以及其中，质量流动传感器13的风速计被实施成在恒定电流下操作。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，侧管道28额外地具有旁路管道29和具有至少一个第二阻流元件19，
其中，至少一个第二阻流元件19将侧管道细分成面朝至少一个阻流元件14的第三区段和背对至少一个阻流元件14的第四区段，以及
其中，旁路管道29从侧管道28的第三区段分叉，以便旁路管道29具有到第三区段的（直接）流体连接。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，质量流动传感器13突出到旁路管道29中。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，旁路管道29额外地从侧管道28的第四区段分叉，以便旁路管道29具有到第四区段的（直接）流体连接。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，旁路管道29具有第三阻流元件20，且第三阻流元件20布置在旁路管道29中。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，侧管道28额外地包括出口，其被实施成允许流体流动从侧管道28流出。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，燃烧设备额外地具有热消耗器2，其连接到燃烧器1，且侧管道28的出口具有到燃烧设备的热消耗器2的（直接）流体连接。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，燃烧设备包括连接到燃烧器1的热消耗器2和从外侧环绕燃烧器1和热消耗器2的环境，其中，侧管道28的出口具有到燃烧设备的环境的（直接）流体连接。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，侧管道28的出口具有到供给管道11的（直接）流体连接。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，侧管道28的出口额外地被实施成允许流体流动到侧管道28中，且侧管道28的入口额外地被实施成允许流体流动从侧管道28流出。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，燃烧设备额外地包括信号-处理设备，其包括低通滤波器，其连接到质量流动传感器13（用于通信），其中，低通滤波器被实施成对质量流动传感器13的信号进行过滤（自适应地）。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，低通滤波器被设计为自适应滤波器。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，低通的3dB阈值位于50Hz以下、优选地5Hz以下、更优选地1Hz以下。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，燃烧设备包括第二侧管道28，
其中，第二侧管道28包括质量流动传感器13和入口（和优选地至少一个另外的阻流元件），其中，第二侧管道28的入口连接到从下述选择的连接：
供给管道11的连接器12，
或另外的连接器，其包括供给管道11，以便第二侧管道28和供给管道11具有到彼此的流体连接，
其中，第二侧管道28的质量流动传感器13突出到第二侧管道28中，且被实施成根据通过第二侧管道28的流体的质量流动15来检测信号（其中，优选地，该另外的阻流元件将第二侧管道28分成第一区段和第二区段，且具有用于流体在第二侧管道28的第一区段和第二区段之间的通路的进入表面，其中，尤其优选地，该另外的阻流元件的进入表面被确定尺寸成允许在第二侧管道28的第一区段中出现流体的质量流动的限定的流动分布）。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，燃烧设备包括另外的质量流动传感器13，
其中，该另外的质量流动传感器13突出到侧管道28中，且被实施成根据通过第二侧管道28的流体的质量流动15来检测信号。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，阻流元件中的至少一个是隔膜14。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，阻流元件中的至少一个是带有（机动）调整的隔膜14。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其额外地包括风扇3、燃烧器1、连接到燃烧器1的热消耗器2、和闭环和/或开环控制和/或监测设备16，且包括前述燃烧设备中的一种，
其中，闭环和/或开环控制和/或监测设备16连接到燃烧设备的至少一个侧管道28的（至少一个）质量流动传感器13（用于通信）。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，闭环和/或开环控制和/或监测设备16包括信号-处理设备，其连接到质量流动传感器13（用于通信），
其中，低通滤波器被实施成对质量流动传感器13的信号进行过滤（自适应地）。
本公开进一步教导了前述燃烧设备中的一种，其中，燃烧设备额外地包括环境，其环绕燃烧器1（和热交换器2），以及
其中，风扇3被实施成从燃烧设备的环境吸入流体。
前述涉及本公开的实施例的各个形式。在不偏离基础想法且在不脱离本公开的框架的情况下，能够做出对实施例的形式的各种改变。本公开的主题经由其权利要求限定。在不脱离所附权利要求的保护范围的情况下，能够做出各种各样的改变。
附图标记
1 燃烧器
2 热消耗器（热交换器），尤其是燃烧室
3 风扇
4 翻板或阀（带有机动调整）
5 在主要管道中的流体流动（质量流动）、空气流动、空气通流
6 易燃流体的流体流动、燃料通过量
7, 8 安全阀
9 翻板或阀（带有机动调整）
10 废气流动、排气流动
11 供给管道（空气管道）
12 连接器
13 质量流动传感器
14 阻流元件（隔膜）
15 在侧管道中的通流（流动、质量流动）
16 闭环和/或开环控制和/或监测设备
17 混合设备
18、 19、 20 阻流元件（隔膜）
21–26 信号线
27 空气入口
28 侧管道
29 旁路管道
30 废气管道
31 皮托探头的开口。

Claims (15)

1.一种燃烧设备，其包括：
燃烧器（1）、
侧管道（28），以及
供给管道（11），其带有用于所述侧管道（28）的连接器（12）、带有至少一个入口（27）和一个出口，其中，所述供给管道（11）的所述至少一个入口（27）被实施成允许流体流动到所述供给管道（11）中，其中，所述供给管道（11）的所述出口被实施成允许所述流体流动从所述供给管道（11）流出到所述燃烧设备的所述燃烧器（1）中，
其中，所述侧管道（28）包括质量流动传感器（13）、入口、出口和至少一个阻流元件（14），
其中，所述侧管道（28）的所述入口连接到所述供给管道（11）的所述连接器（12），以便所述侧管道（28）和所述供给管道（11）具有到彼此的流体连接，
其中，所述质量流动传感器（13）被实施成根据通过所述侧管道（28）的流体的质量流动（15）来检测信号，
其中，所述至少一个阻流元件（14）将所述侧管道细分成背对所述质量流动传感器（13）的第一区段和面朝所述质量流动传感器（13）的第二区段，且具有用于所述流体在所述第一区段和所述第二区段之间的通路的进入表面，
所述燃烧设备的特征在于，
所述质量流动传感器（13）突出到所述侧管道（28）中，以及
所述供给管道（11）的所述连接器（12）包括皮托探头，
其中，所述皮托探头包括带有至少一个入口开口（31）的第一区段和带有出口的第二区段，且所述皮托探头的所述第一区段和所述第二区段具有到彼此的流体连接，
其中，所述皮托探头的所述第一区段突出到所述供给管道（11）中，且所述皮托探头的所述至少一个入口开口（31）被实施成允许所述流体流动从所述供给管道（11）流出到所述皮托探头中，
其中，所述皮托探头的所述第一区段包括面朝所述供给管道（11）的所述至少一个入口（27）的子区域和面朝所述供给管道（11）的所述出口的子区域，
其中，所述皮托探头的所述第一区段的面朝所述供给管道的所述出口的所述子区域包括所述皮托探头的所述至少一个入口开口（31）。
2.根据权利要求1所述的燃烧设备，
其中，所述皮托探头的所述出口被实施成允许所述流体流动从所述皮托探头流出到所述侧管道（28）中，
其中，所述皮托探头的所述至少一个入口开口（31）具有进入表面，其用于所述流体在所述供给管道（11）和所述皮托探头的所述第一区段之间的通路。
3.根据权利要求2所述的燃烧设备，其中，所述皮托探头的至少一个入口开口（31）具有若干开口，每个开口均用于所述流体在供给管道（11）和所述皮托探头的所述第一区段之间的所述通路，且每个个别开口的直径被确定尺寸以便在所述供给管道（11）中的质量流动（5）中的悬浮颗粒不进入所述皮托探头的所述第二区段中。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的燃烧设备，其中，所述侧管道（28）额外地具有旁路管道（29），且具有至少一个第二阻流元件（19），
其中，所述至少一个第二阻流元件（19）将所述侧管道细分成面朝所述至少一个阻流元件（14）的第三区段和背对所述至少一个阻流元件（14）的第四区段，以及
其中，所述旁路管道（29）从所述侧管道（28）的区段分叉，以便所述旁路管道（29）具有到所述第三区段的流体连接。
5.根据权利要求4所述的燃烧设备，其中，所述旁路管道（29）具有第三阻流元件（20），且所述第三阻流元件（20）布置在所述旁路管道（29）中。
6.根据权利要求1至3中的一项所述的燃烧设备，其中，所述皮托探头的所述第一区段的面朝所述供给管道（11）的所述至少一个入口（27）的所述子区域被封闭，以便所述第一区段的面朝所述供给管道（11）的所述至少一个入口（27）的所述子区域阻止所述流体从所述供给管道（11）流动到所述皮托探头中。
7.根据权利要求1至3中的一项所述的燃烧设备，其中，所述侧管道（28）额外地包括出口，其被实施成允许流体流动从所述侧管道（28）流出。
8.根据权利要求7所述的燃烧设备，其中，所述燃烧设备额外地包括燃烧室（2），其连接到所述燃烧器（1），且所述侧管道（28）的所述出口具有到所述燃烧设备的所述燃烧室（2）的流体连接。
9.根据权利要求7所述的燃烧设备，其中，所述燃烧设备具有燃烧室（2），其连接到所述燃烧器（1），并且包括环境，所述环境从外侧环绕所述燃烧器（1）和所述燃烧室（2），其中，所述侧管道（28）的所述出口具有到所述燃烧设备的所述环境的流体连接。
10.根据权利要求7所述的燃烧设备，其中，所述侧管道（28）的所述出口具有到所述供给管道（11）的流体连接。
11.根据权利要求7所述的燃烧设备，其中，所述侧管道（28）的所述出口额外地被实施成允许流体流动到所述侧管道（28）中，且所述侧管道（28）的所述入口额外地被实施成允许流体流动从所述侧管道（28）流出。
12.根据权利要求1至3中的一项所述的燃烧设备，其中，所述燃烧设备额外地包括信号-处理设备，其包括低通滤波器，所述低通滤波器连接到所述质量流动传感器（13），其中，所述低通滤波器被实施成过滤所述质量流动传感器（13）的信号。
13.根据权利要求12所述的燃烧设备，其中，所述低通滤波器具有自适应设计。
14.根据权利要求1至3中的一项所述的燃烧设备，其中，所述燃烧设备包括第二侧管道，
其中，所述第二侧管道包括质量流动传感器（13）和入口，
其中，所述第二侧管道的所述入口连接到从下述选择的连接：
所述供给管道（11）的所述连接器（12），
或包括所述供给管道（11）的另一连接器，以便所述第二侧管道和所述供给管道（11）具有到彼此的流体连接，
其中，所述第二侧管道的所述质量流动传感器（13）突出到所述第二侧管道中，且被实施成根据通过所述第二侧管道的所述流体的质量流动（15）来检测信号。
15.根据权利要求1至3中的一项所述的燃烧设备，其包括风扇（3）和闭环和/或开环控制和/或监测设备（16），
其中，所述闭环和/或开环控制和/或监测设备（16）连接到所述燃烧设备的所述至少一个侧管道（28）的所述质量流动传感器（13）。
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