DE10015399A1

DE10015399A1 - Gas boiler has a blower to assist the burner with a bi-metal deflector to divert air into a control pressure channel according the dropping combustion air temperature

Info

Publication number: DE10015399A1
Application number: DE10015399A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schleiter; Erhard Winter
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-10-04

Abstract

The gas boiler has a blower (1) to deliver combustion air through a channel to the burner, linked to the gas control unit for the burner through a control pressure channel (4). A bi-metal flow deflector (7) diverts the air flow into the opening (6) of the control pressure channel through its free end (7'), according to a declining combustion air temperature in the combustion air channel.

Description

Die Erfindung betrifft einen gebläseunterstützten Brenner für Gasheizkessel, bestehend aus einem vom Gebläse zum Brenner führenden Verbrennungsluftkanal, der über eine Steuerdruck leitung mit der Gas-Regelarmatur des Brenners in Verbindung steht.The invention relates to a fan-assisted burner for Gas boiler, consisting of one from the fan to the burner leading combustion air duct, which has a control pressure line in connection with the gas control valve of the burner stands.

Derartige Brenner sind hinlänglich bekannt und in Benutzung, so daß es diesbezüglich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf.Such burners are well known and in use, so that in this regard there is no special printed Evidence is required.

Zur Leistungsmodulation von mit gebläseunterstützten Brennern betriebenen Gasheizkesseln wird das Gebläse jeweils mit vorge gebener Drehzahl betrieben, wobei der sich drehzahlabhängig einstellende statische Druck am Gebläseausgang als Steuerdruck für die Gas-Regelarmatur und damit für den Gasdurchsatz aus genutzt wird.For power modulation of with fan-assisted burners operated gas boilers, the blower is pre-selected given speed operated, which depends on the speed adjusting static pressure at the fan outlet as control pressure for the gas control valve and thus for the gas throughput is being used.

Für eine optimale Verbrennung sind dabei nicht die Volumen ströme von Luft und Gas, sondern deren Masseströme maßgebend, d. h., das Verhältnis Massestrom Gas zu Massestrom Luft muß über den ganzen Modulationsbereich konstant sein. Die Luft temperatur macht sich dabei im Regelverhalten derart bemerk bar, daß bei niedrigen Lufttemperaturen das Verhältnis von Masse Luft zu Masse Gas aufgrund der größeren Luftdichte steigt und damit auch die sogenannte Luftzahl λ. Die Verbrennung verläuft in diesem Zustand nicht optimal und führt unter bestimmten Voraussetzungen und insbesondere bei niedri gen Gasdurchsätzen u. a. zu thermoakustischen Resonanz-Pro blemen.The volumes are not for optimal combustion flows of air and gas, but their mass flows are decisive, d. that is, the ratio of mass flow gas to mass flow air must be constant over the entire modulation range. The air temperature is so noticeable in the control behavior bar that at low air temperatures the ratio of Mass air to mass gas due to the greater air density increases and with it the so-called air ratio λ. The In this state, combustion does not run optimally and leads under certain conditions and especially with low gas throughputs u. a. to thermoacoustic resonance pro blemen.

Sogenannte λ-Regelungssysteme, die über Sensoren den Verbren nungszustand erfassen und das Gas-Luftverhältnis konstant hal ten, haben sich bislang als teuer und störungsanfällig erwiesen, und kostengünstigere Lösungen, bspw. Luftansaugklappen (siehe DE 198 31 933 C1) nehmen Einfluß nur auf das thermo akustische Verhalten, d. h. stabilisieren dieses, bleiben aber ohne Einflußnahme auf das für eine optimale Verbrennung maß gebende Gas-Luftmassenverhältnis.So-called λ control systems, which use sensors to monitor combustion Detect the condition and keep the gas-air ratio constant have proven to be expensive and prone to failure, and cheaper solutions, for example air intake flaps (see DE 198 31 933 C1) only influence the thermo acoustic behavior, d. H. stabilize this, but remain without influencing the measure for optimal combustion giving gas-air mass ratio.

Ausgehend von einem Gasgebläsebrenner der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mittel einen derartigen Brenner dahingehend auszugestalten und zu verbessern, daß, abgesehen von der Vermeidung des rein ap parativen Aufwandes der Anordnung ansaugseitiger Luftklappen, nicht nur dem rein thermoakustischen Aspekt sondern auch dem einer optimalen Verbrennung Rechnung getragen ist.Starting from a gas fan burner of the type mentioned Art, the invention has for its object with simple Means to design such a burner and to improve that, apart from avoiding the purely ap parative effort of arranging air flaps on the intake side, not only the purely thermoacoustic aspect but also that optimal combustion is taken into account.

Diese Aufgabe ist mit einem Gasgebläsebrenner der Eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß gebläse abströmseitig im Bereich der Einmündung der Steuerdruckleitung das freie Ende eines in Abhängigkeit von sinkender Lufttem peratur verstellbaren, die im Verbrennungsluftkanal anströmen de Luft gegen die Einmündung der Steuerdruckleitung leitenden Strömungslenkers angeordnet ist.This task is the entry with a gas forced draft burner mentioned type according to the invention in that blower on the outflow side in the area of the confluence of the control pressure line the free end of one depending on decreasing air temperature temperature adjustable, which flow into the combustion air duct de Conducting air against the mouth of the control pressure line Flow control is arranged.

Vorteilhafte und diese Lösung weiter günstig beeinflussende Weiterbildungen und Ausführungsformen bestehen in Folgendem:Advantageous and further influencing this solution favorably Further developments and embodiments consist of the following:

Der Strömungslenker ist in Form eines Bi-Metall-Elementes aus gebildet, das in Bezug auf die Einmündung der Steuerdrucklei tung stromauf mit seinem Ende im Verbrennungsluftkanal be festigt ist. Ferner ist der Einmündungsbereich der Steuerdruckleitung in Richtung des bei niedriger Lufttemperatur geneigt angestellten Strömungslenkers orientiert angeordnet ist. Der hier sogenannte Strömungslenker und die Einmündung der Steuerdruckleitung sind im und am Abgangsstutzen des Gebläses angeordnet und schließlich ist der Abgangsstutzen des Gebläses im Querschnitt im wesentlichen rechteckig ausgebildet, wobei an diesen Querschnitt der Strömungslenker in seiner Form angepaßt ist.The flow guide is made in the form of a bi-metal element formed that in relation to the confluence of the Steuerdrucklei device upstream with its end in the combustion air duct is consolidated. Furthermore, the opening area of the control pressure line is in Direction of the inclined at low air temperature Flow guide is arranged oriented. The so-called flow guide and the confluence of the The control pressure line is in and on the outlet connection of the fan arranged and finally the outlet connector of the blower essentially rectangular in cross section, wherein to this cross section of the flow guide in its shape is adjusted.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird bei niedriger bzw. sin kender Lufttemperatur der abströmseitig hinter dem Gebläse an geordnete Strömungslenker entsprechend verstellt, und es wirkt zusätzlich zum statischen Druck ein dynamischer Druckanteil auf die zur Gasregelarmatur führende Steuerdruckleitung, was den Steuerdruck insgesamt erhöht und dazu führt, daß bei sin kender Lufttemperatur ein angemessen höherer Gasdurchsatz er folgt.With the solution according to the invention, the lower or lower kender air temperature on the downstream side behind the fan orderly flow guide adjusted accordingly, and it works in addition to static pressure, a dynamic pressure component on the control pressure line leading to the gas control valve, what the control pressure increased overall and causes that at sin an appropriately higher gas throughput follows.

Die entsprechende, temperaturabhängige Verstellung des Strö mungslenkers könnte zwar auch von außerhalb des Verbrennungs luftkanales, wie ohne weiteres vorstellbar, bewirkt werden, am einfachsten und am kostengünstigsten ist jedoch die Ausbildung des Strömungslenkers selbst in Form eines Bi-Metall-Elementes, da man damit ohne Kanalwanddurchgriffe, Stellmechaniken und Temperatursensoren auskommt. Außerdem wirkt ein solches, elas tisch biegbares Element besonders effektiv im niedrigen Dreh zahlbereich des Gebläses, da das Bi-Metall bei geringen Luft strömen weniger stark als bei großen Luftströmen zurück gedrückt bzw. -gebogen wird. Dies hat den Vorteil, daß der Strömungswiderstand des Bi-Metalls in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit nicht quadratisch ansteigt, wie dies bei festen Einbauten der Fall wäre.The corresponding, temperature-dependent adjustment of the flow Munglenker could also from outside the combustion air duct, as can be easily imagined, to be effected on However, training is the simplest and cheapest the flow control itself in the form of a bi-metal element, since you can use it without channel wall penetrations, adjusting mechanisms and Temperature sensors needs. In addition, such an effect works table bendable element particularly effective in low rotation Number range of the blower, since the bi-metal in low air flow back less strongly than with large air flows is pressed or bent. This has the advantage that the Flow resistance of the bi-metal depending on the Flow rate does not increase quadratically like this would be the case with fixed installations.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Gebläsebrenners ersetzt also optimal die bekannten Luft-Ansaugklappen, die dazu dien ten, den luftseitigen Strömungswiderstand insbesondere bei ge ringen Luftströmen zu erhöhen, um das Verbrennungssystem zu stabilisieren und thermoakustische Probleme zu vermeiden bzw. zu reduzieren. Derartige Ansaugklappen sind durch die er findungsgemäße Lösung dadurch überflüssig geworden, daß der für die Verbrennung kritische Zustand durch extrem hohe λ-Werte während des Zündvorgangges gar nicht erst erreicht wird. The design of the forced draft burner replaced So the well-known air intake flaps, which are used for this, are optimal ten, the air-side flow resistance especially at ge struggle to increase air flows to the combustion system stabilize and avoid thermoacoustic problems or to reduce. Such intake flaps are due to the solution according to the invention has become superfluous in that the critical condition for combustion due to extremely high λ values is not even reached during the ignition process.

Der erfindungsgemäße gebläseunterstützte Brenner und seine vorteilhaften Weiterbildungen und Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausfüh rungsbeispielen näher erläutert.The fan-assisted burner according to the invention and its advantageous further developments and embodiments subsequently based on the graphical representation of Ausfüh tion examples explained in more detail.

Es zeigt schematisch Fig. 1 den Gebläsebrenner mit zugehöriger Gasregel armatur;It shows schematically Fig. 1 the forced draft burner with associated gas control fitting;

Fig. 2 A, B vergrößert den hier interessierenden Gebläse bereich des Brenners und Fig. 2 A, B enlarges the blower area of interest of the burner and

Fig. 3 einen Schnitt durch den Abluftstutzen des Ge bläses. Fig. 3 shows a section through the exhaust port of the Ge blower.

Der gebläseunterstützte Brenner besteht nach wie vor aus einem vom Gebläse 1 zum Brenner 2 führenden Verbrennungsluftkanal 3, der über eine Steuerdruckleitung 4 mit der Gas-Regelarmatur 5 des Brenners 2 in Verbindung steht. Hierzu wird auf Fig. 1 ver wiesen.The blower-assisted burner still consists of a combustion air duct 3 leading from the blower 1 to the burner 2 , which is connected to the gas control valve 5 of the burner 2 via a control pressure line 4 . For this purpose, reference is made to Fig. 1.

Für einen solchen Brenner ist nun unter Verweis auf die Fig. 2 A, B wesentlich, daß gebläseabströmseitig im Bereich der Ein mündung 6 der Steuerdruckleitung 4 das freie Ende 7' eines in Abhängigkeit von sinkender Lufttemperatur verstellbaren, die im Verbrennungsluftkanal 3 anströmende Luft gegen die Einmün dung 6 der Steuerdruckleitung 4 leitenden Strömungslenkers 7 angeordnet ist.For such a burner 2 A, B is now with reference to FIGS. Essential that gebläseabströmseitig mouth in the area of A 6 the control pressure line 4, the free end 7 'of a variable as a function of decreasing air temperature, the inflowing in the combustion air channel 3 air against the Einmün extension 6 of the control pressure line 4 conductive flow guide 7 is arranged.

Der Strömungslenker 7 ist dabei in bevorzugter Ausführungsform und wie dargestellt in Form eines Bi-Metall-Elementes ausge bildet, das in Bezug auf die Einmündung 6 der Steuerdruck leitung 4 stromauf mit seinem Ende 7" im Verbrennungsluftkanal 3 befestigt ist, zu dem letztlich auch schon der Abgangs stutzen 9 des Gebläses 1 gehört, d. h., Strömungslenker 7 und die Einmündung 6 der Steuerdruckleitung 4 sind bevorzugt und unmittelbar im und am Abgangsstutzen 9 des Gebläses 1 angeordnet, der gemäß Fig. 3, um den ganzen Kanal- bzw. Stutzen querschnitt komplikationslos mit dem entsprechenden zuge schnittenen Strömungslenker 7 erfassen zu können, rechteckig bzw. quadratisch ausgebildet ist.The flow control arm 7 is in a preferred embodiment and as shown in the form of a bi-metal element which is fixed in relation to the junction 6 of the control pressure line 4 upstream with its end 7 "in the combustion air channel 3 , to which ultimately already the outlet nozzle 9 belongs to the fan 1 , that is, flow guide 7 and the junction 6 of the control pressure line 4 are preferred and arranged directly in and on the outlet nozzle 9 of the fan 1 , which, according to FIG. 3, has no complications in cross-section around the entire duct or nozzle to be able to detect with the corresponding cut flow guide 7 , is rectangular or square.

Um die bei ausgebogenen Strömungslenker 7 eingeengte Strömung mit verbessertem dynamischen Druck. d. h., empfindlicher auf die Einmündung 9 der Steuerdruckleitung 4 zur Wirkung zu bringen, ist, wie ebenfalls in den Fig. 2 A, B dargestellt, der Einmündungsbereich 8 der Steuerdruckleitung 4 in Richtung des bei niedriger Lufttemperatur geneigt angestellten Strömungs lenkers 7 orientiert angeordnet. Gemäß Fig. 2A wird dies mit einer entsprechenden Neigungsstellung des Anschlußendes 4' der Steuerdruckleitung 4 erreicht oder gemäß Fig. 2B mit einer trichterartigen Formgebung 4".Around the flow restricted when the flow guide 7 is bent out with improved dynamic pressure. to bring that is more sensitive to the junction 9 of the control pressure line 4 to the effect, as shown also in FIGS. 2 A, B, the junction area arranged oriented 8 of the control pressure line 4 in the direction of the inclined at low air temperature employed flow link 7. According to FIG. 2A, this is achieved with a corresponding inclination position of the connection end 4 ′ of the control pressure line 4 or according to FIG. 2B with a funnel-like shape 4 ″.

Claims

1. Fan-assisted burner for gas boilers, consisting of a combustion air duct ( 3 ) leading from the blower ( 1 ) to the burner ( 2 ), which is connected to the gas control valve ( 5 ) of the burner ( 2 ) via a control pressure line ( 4 ) , characterized in that on the blower downstream side in the region of the mouth ( 6 ) of the control pressure line ( 4 ) the free end ( 7 ') of an adjustable in dependence on decreasing air temperature, the air flowing in the combustion air duct ( 3 ) against the mouth ( 6 ) of the mouth Control pressure line ( 4 ) conductive flow guide ( 7 ) is arranged.

2. Burner according to claim 2, characterized in that the flow guide ( 7 ) is in the form of a bi-metal element and this with respect to the mouth ( 6 ) of the control pressure line ( 4 ) upstream with its end ( 7 ") in the combustion air duct ( 3 ) is attached.

3. Burner according to claim 1 or 2, characterized in that the mouth region ( 8 ) of the control pressure line ( 4 ) in the direction of the inclined at low air temperature flow guide ( 7 ) is arranged.

4. Burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flow guide ( 7 ) and the mouth ( 6 ) of the control pressure line ( 4 ) in and on the outlet connection ( 9 ) of the fan ( 1 ) are arranged.

5. Burner according to claim 4, characterized in that the outlet connection ( 9 ) of the blower ( 1 ) is rectangular in cross section and is adapted to this cross section of the flow control arm ( 7 ) in its shape.