DE10048454B4

DE10048454B4 - Regeleinrichtung für das Brennstoff-/Luftverhältnis eines Gebläsebrenners

Info

Publication number: DE10048454B4
Application number: DE10048454A
Authority: DE
Inventors: Roland Michael
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2020-09-30
Also published as: DE10048454A1

Abstract

Regeleinrichtung für das Brennstoff-/Luftverhältnis eines Gebläsebrenners, insbesondere zum Einsatz an einem Heizgerät mit einem Luft-/Abgas-System für die Zufuhr der Verbrennungsluft im Gegenstrom zu der Abgasführung, mit einem Gebläse, welches auf der Saugseite einen vorgeschalteten Ansaugluftführungsbereich und auf der Druckseite einen Verbrennungsluftkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Saugseite (S) und der Druckseite (D) des Gebläses eine Bypassöffnung (5) mit einem temperaturabhängig veränderlichen Querschnitt angeordnet ist, wobei der Querschnitt der Bypassöffnung (5) in Abhängigkeit von der Temperatur der Verbrennungsluft derart verstellt wird, dass sich der Querschnitt mit abnehmender Temperatur vergrößert und dass die Bypassöffnung (5) im stationären Betriebszustand geschlossen ist, wenn bereits vorgewärmte Verbrennungsluft eintritt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für das Brennstoff-/Luftverhältnis eines Gebläsebrenners nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Gebläsebrenner für die Brennstoffe Öl oder Gas werden vermehrt auch raumluftunabhängig betrieben. Daher sind sie an ein Luft-/Abgas-System angeschlossen. Es handelt sich um eine Rohr-in-Rohr-Anordnung, wobei im inneren Rohr das Abgas nach außen abgeführt wird und im umgebenden äußeren Rohrquerschnitt die Verbrennungsluft im Gegenstrom dem Heizgerät zugeführt wird. Die Luft-/Abgas-Systeme sind entweder bis über das Dach durchgezogen oder bilden die Verbindung zwischen Heizgerät und Schornstein, wenn in dessen Schacht nur ein Abgasrohr verlegt ist und der übrige Querschnitt als Kanal für die Luftzufuhr dient.
Werden an solchen Luft-/Abgas-Systemen übliche Brenner betrieben, die keine permanente Brennstoff-/Luftverhältnis-Regelung, zum Beispiel durch eine Sauerstoffsonde im Abgasweg besitzen, so ändern sich die Verbrennungswerte bis zum Erreichen eines stationären Betriebszustandes, bezogen auf Abgas- und Temperaturwerte, sehr deutlich. Dies kann in ungünstigen Betriebssituationen bis zur Störabschaltung führen, weil beispielsweise die vorgegebene Kohlendioxid-Bandbreite des Brenners überschritten wird. Besonders während der Startphase variiert die Luftmenge und damit auch der Kohlendioxid-Wert bzw. die Luftzahl.
Die Ursache liegt im wesentlichen in der Temperatur bzw. der Dichteänderung der angesaugten Verbrennungsluft. Sie entspricht beim Kaltstart fast der Außentemperatur, steigt aber solange an, bis das im entgegengesetzt strömende Abgas die Umgebung im gesamten Luft-/Abgas-System auf ein zum Beharrungszustand des Heizgerätes passendes Temperaturniveau erwärmt hat. Mit der steigenden Temperatur verringert sich die Luftdichte und somit steht effektiv weniger Verbrennungsluft zur Verfügung. Da der Brenner auf diesen Zustand eingestellt ist, muss vor allem für eine Kompensation in der Startphase gesorgt werden. Zudem ergeben sich sehr unterschiedliche Effekte in verschiedenen Einbausituationen, u. a. wegen der direkten Abhängigkeit von der Länge des Abgasrohres als Wärmetauscherfläche und dem meist unbekannten Wärmespeichervermögen der zum Luft-/Abgas-System gehörenden Bauteile.
Aus der EP 0 555 794 ist ein Regler an der Öffnung zur Zufuhr von Verbrennungsluft zu einem Brenner bekannt, der nach Art einer Drosselklappe arbeitet und mit einer Vorrichtung zum Ausgleich der Lufttemperatur versehen ist. Dabei wird der gesamte vom Gebläse geförderte Luftstrom reguliert. Weiterhin zeigt die DE 35 09 652 A1 die Anpassung des Luftverhältnisses bei einem Heizgerät durch das Regeln der Gebläsedrehzahl nach den im Abgas- und Verbrennungsluftkanal gemessenen Temperaturwerten.
Die DE 198 22 363 A1 offenbart eine gattungsgemäße Regeleinrichtung für das Brennstoff-/Luft-Verhältnis bei Brennern von Heizgeräten mit einem Luft-/Abgas-System für die Zufuhr der Verbrennungsluft im Gegenstrom zur Abgasführung. Es handelt sich dabei um eine Drosselstelle stromaufwärts vor dem Gebläse, nämlich eine stufenlos oder mit einer Blende oder Klappe ausgeführten Drosseleinrichtung im Verbrennungsluftkanal. Als Führungsgröße zum Verstellen der Drosseleinrichtung dient die Eintrittstemperatur der Verbrennungsluft.
Aus der EP 0 772 011 A1 ist eine Einrichtung zum Anheben der Abgastemperatur durch Rückerwärmung des Abgase bekannt. Dabei wird ein Teilstrom des Abgases am Wärmetauscher vorbei geleitet, so dass sich der Bypasskanal zwischen Brennkammer und Abgasweg befindet und dessen wirksamer Strömungsquerschnitt abhängig von der Temperatur des Abgases geregelt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb eines Gebläsebrenners für den Einsatz an einem Heizgerät mit Luft-/Abgas-System zu optimieren und dabei mögliche negative Einflüsse auf die Verbrennungsqualität durch Schwankungen der Verbrennungslufttemperatur auszugleichen.
Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Regeleinrichtung für das Brennstoff-/Luftverhältnis eines Gebläsebrenners ist gekennzeichnet durch eine zwischen der Saugseite und der Druckseite des Gebläses angeordnete Bypassöffnung mit einem temperaturabhängig veränderlichen Querschnitt. Dieser wird in Abhängigkeit von der Temperatur der Verbrennungsluft derart verstellt, dass sich mit abnehmender Temperatur der Verbrennungsluft der Querschnitt vergrößert und dass die Bypassöffnung im stationären Betriebszustand vollständig geschlossen ist, weil dann die bereits vorgewärmte Verbrennungsluft eintritt, deren Dichte geringer ist.
Vorzugsweise verbindet die Bypassöffnung den Raum innerhalb des Gebläserades auf der Druckseite mit dem Ansaugluftführungsbereich auf der Saugseite und ist in der seitlichen Abdeckung des Gebläsegehäuses angebracht. In einer anderen Ausführungsform kann über die Bypassöffnung auch ein Teilstrom direkt aus dem Verbrennungsluftkanal in den Ansaugluftführungsbereich geleitet werden. Je nach Temperatur der angesaugten Verbrennungsluft wird der Querschnitt der Bypassöffnung und damit die Verbrennungsluftmenge auf den im stationären Betriebszustand des Brenners optimalen Wert für das Brennstoff-/Luftverhältniss ein. Dies kann einerseits durch ein entsprechend durch Versuche abgestimmtes Bimetallelement erfolgen, welches entweder selbst durch seine Gestalt die Bypassöffnung flächig überdeckt oder durch seine Verformung ein zugeordnetes Bauteil bewegt. Andererseits kann der Querschnitt der Bypassöffnung auch automatisch mit einer Drosseleinrichtung eingestellt werden, die nach dem Signal eines von der Verbrennungsluft beaufschlagten Temperaturfühlers arbeitet.
Somit dient als Führungsgröße die Eintrittstemperatur der Verbrennungsluft in das Heizgerät. Dadurch wird dem Brenner immer die optimale, dem stationären Beharrungszustand entsprechende Luftmenge zur konstanten Brennstoffmenge zugeführt. Insbesondere während der Startphase werden Einbußen in der Verbrennungsqualität vermieden, weil die negativen Einflüsse durch temperaturabhängige Veränderungen der angesaugten Verbrennungsluft im Luft-/Abgas-System ausgeglichen werden.
Die gesamte Regeleinrichtung ist ausschließlich dem Gebläsebrenner zugeordnet, arbeitet unabhängig von der Regelung des Heizgerätes und ist deshalb universell einsetzbar. Leicht möglich ist eine Nachrüstung durch Austausch der Abdeckung des Gebläsegehäuses bzw. der Ansaugluftführung. Daran sind sowohl die Verstelleinrichtung selbst als auch die Aufnahmeeinrichtung für die Führungsgröße angebracht und zu einer Baueinheit zusammengefaßt.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt:
1: das Prinzip der temperaturabhängigen Verbrennungsluftregelung mit einer Drosseleinrichtung zwischen Saug- und Druckseite eines Gebläses und
2: die Abdeckung eines Gebläsegehäuses mit einem Teilbereich von Ansaugluftführung und Gebläserad im senkrechten Schnitt.
Der Gebläsebrenner für ein Heizgerät besitzt ein Gebläse mit einem Gebläserad 1, das in einem Gebläsegehäuse läuft, welches mit einer Abdeckung 2 seitlich verschlossen ist. Das dargestellte Hybridgebläse weist eine Trennwand 3 innerhalb des Gebläserades 1 auf. Diese teilt den Innenraum in eine Saugseite S und eine Druckseite D. Dabei steht die Saugseite S mit dem Bereich der Ansaugluftführung A über die Ansaugöffung 4 in Verbindung. Allgemein dient eine Ansaugluftführung A im wesentlichen zur Strömungslenkung, Luftdosierung und Schalldämmung.
Zwischen der Saugseite S und der Druckseite D ist eine Bypassöffnung 5 als Verbindung vorgesehen, die – wie in 1 gezeigt – als Kanal über eine Drosseleinrichtung 6 geführt ist. Nach den von einem Temperaturfühler 7 erfassten Temperaturwerten der angesaugten Luft wird die Drosseleinrichtung 6 von einem Regler 8 eingestellt. Genauso arbeitet das in 2 in geöffneter Position dargestellte Bimetallelement 9, das vorzugsweise vom Gebläserad 1 her an der Innenseite der Abdeckung 2 angebracht ist und den Durchströmquerschnitt der Bypassöffnung 5 temperaturabhängig reguliert. In diesem Fall strömt die Verbrennungsluft direkt von Druckseite D auf die Saugseite S in den Bereich der Ansaugluftführung A. Alternativ zu den Zeichnungen kann die aus der Bypassöffnung 5 austretende Luft auch ins Freie abgeführt werden.

Claims

Regeleinrichtung für das Brennstoff-/Luftverhältnis eines Gebläsebrenners, insbesondere zum Einsatz an einem Heizgerät mit einem Luft-/Abgas-System für die Zufuhr der Verbrennungsluft im Gegenstrom zu der Abgasführung, mit einem Gebläse, welches auf der Saugseite einen vorgeschalteten Ansaugluftführungsbereich und auf der Druckseite einen Verbrennungsluftkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Saugseite (S) und der Druckseite (D) des Gebläses eine Bypassöffnung (5) mit einem temperaturabhängig veränderlichen Querschnitt angeordnet ist, wobei der Querschnitt der Bypassöffnung (5) in Abhängigkeit von der Temperatur der Verbrennungsluft derart verstellt wird, dass sich der Querschnitt mit abnehmender Temperatur vergrößert und dass die Bypassöffnung (5) im stationären Betriebszustand geschlossen ist, wenn bereits vorgewärmte Verbrennungsluft eintritt.
Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassöffnung (5) zwischen der Druckseite (D) und der Saugseite (S) des Gebläses vorzugsweise den Raum innerhalb des Gebläserades (1) mit dem Ansaugluftführungsbereich (A) verbindet und in der Abdeckung (2) des Gebläsegehäuses angebracht ist.
Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Bypassöffnung (5) und damit die Verbrennungsluftmenge auf den im stationären Betriebszustand des Brenners optimalen Wert eingestellt wird.
Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Bypassöffnung (5) durch ein Bimetallelement (9) verstellt wird, welches entweder selbst die Bypassöffnung (5) flächig überdeckt und verschließen kann oder durch seine Verformung ein zugeordnetes Bauteil bewegt.
Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Bypassöffnung (5) durch eine Drosseleinrichtung (6) eingestellt wird, welche nach dem Signal eines von der Verbrennungsluft beaufschlagten Temperaturfühlers (7) arbeitet.