DE10114405A1 - Gebläse für Verbrennungsluft - Google Patents
Gebläse für VerbrennungsluftInfo
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Abstract
Es wird ein Gebläse (1) für Verbrennungsluft in einem wand/bodenstehenden Heizkessel angegeben, mit einem Gebläsegehäuse (2) und einem Gebläserad (2'), mit einem Lufteinlaß (3) (Ansaugseite) und einem Luftauslaß (4) (Druckseite) und mit einer Zuleitung (5) für ein vorzugsweise gasförmiges Verbrennungsmedium, wobei am Lufteinlaß (3) eine Sensoreinrichtung (6) zum Ermitteln des Luft-Massenstroms angeordnet ist, die mit einer elektronischen Steuer/Regeleinheit (7) funktionsverbunden ist und zu dieser Signale zur Aufbereitung des Verhältnisses Verbrennungsmedium/Verbrennungsluft in Abhängigkeit von der gewünschten Heizleistung sendet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Gebläse für Verbrennungsluft in
einem wand/bodenstehenden Heizkessel. Derartige Gebläse
dienen in Haushaltsheizungsanlagen mit vollmischendem Flä
chenbrenner zur Erwärmung entweder von Brauchwasser oder
dem Heizungswasser.
Im Stand der Technik erfolgt die Steuerung und die Regelung
im allgemeinen über pneumatisch angesteuerte Gasventile,
die jedoch aufgrund ihrer benötigten hohen Steuerleistung
zu einem erhöhten Volumenstrom von Verbrennungsluft führen,
wie er für die eigentliche Leistungserzeugung nicht erfor
derlich ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ge
bläse zu schaffen, das eine adäquate Leistungsabgabe ent
sprechend der gewünschten Leistungsanforderung, d. h. Tempe
ratur des Brauchwassers bzw. der Heizung, bereitstellt.
Als Lösung dieser Aufgabe wird ein Gebläse mit einem Geblä
segehäuse und einem Gebläserad für Verbrennungsluft in ei
nem Wand/bodenstehenden Heizkessel vorgeschlagen, das einen
Lufteinlass (Ansaugseite) und einen Luftauslass (Drucksei
te) aufweist und das mit einer Zuleitung für ein vorzugs
weise gasförmiges Verbrennungsmedium ausgestattet ist, wo
bei am Lufteinlass eine Sensoreinrichtung zum Ermitteln des
Luft-Massenstroms angeordnet ist, die mit einer elektroni
schen Steuer/Reglereinheit funktionsverbunden ist und zu
dieser Signale zur Aufbereitung des Verhältnisses Verbren
nungsmedium/Verbrennungsluft in Abhängigkeit von der ge
wünschten Heizleistung sendet.
Mit einem derartigen Gebläse wird eine Vorrichtung bereit
gestellt, die einem vollmischenden Flächenbrenner durch die
Erfassung des Luft- und Gasmassenstroms eine homogene emis
sionsarme Verbrennung bereitstellt und dauernd gewährlei
stet.
Durch die Kombination des Gebläses mit einer Zuleitung für
das gasförmige Verbrennungsmedium wird eine kompakte Bau
einheit bereitgestellt, die den Montageaufwand bei der Her
stellung des Kessels erheblich reduziert. Durch die Erfas
sung des Massenstroms der Verbrennungsluft und/oder dem
Massenstrom des Verbrennungsmediums unmittelbar am Luftein
lass erhält man für die Steuerung und Regelung notwendige
Istwerte ohne Störeinwirkung, so dass die Regelung des Mi
schungsverhältnisses eine genaue Einstellung erlaubt und
eine emissionsarme Verbrennung bereitgestellt werden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Sensoreinrichtung
ein elektronisches Luftmassenstrom-Anemometer ist. Ein der
artiges Anemometer hat sich auf den verschiedensten Messge
bieten bewährt und liefert hinreichend genaue Signale zur
Ermittlung des Massenstroms eines gasförmigen Mediums.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin,
dass an dem Lufteinlass des Gebläses eine Ringdüsenanord
nung ausgebildet ist, an der die Sensoreinrichtung angeord
net ist. Diese besondere Anordnung für den Ort der Sen
soreinrichtung ermöglicht ein störungsfreies Erfassen des
Massenstroms, da an dieser Stelle eine quasi laminare Strö
mung herrscht und die gemessenen Zustände als homogen über
die Querschnittsfläche an der Saugseite angesehen werden
können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sensoreinrichtung in
einem Bypass angeordnet ist, der in den Spalt der Ringdü
senanordnung einmündet. Hierdurch wird ein optimaler Mess-
Massenstrom der Sensoreinrichtung zugeführt, so dass die
entsprechenden Messsignale eine fehlerfreie Ermittlung des
tatsächlichen Massenstroms im Hauptstrom ergeben.
Bei einer für sich ebenfalls erfinderischen Weiterbildung
der Erfindung weist die Ringdüsenanordnung zusätzlich zu
dem Düsenspalt für die Luftmassenmessung einen weiteren Dü
senspalt für die Zuführung des Verbrennungsmediums auf.
Diese besondere Ausbildung ermöglicht eine sehr homogene
Vermischung des Verbrennungsmediums mit der Verbrennungs
luft.
Dabei kann es günstig sein, dass im Bereich des Gasdüsen
spalts eine weitere Sensoreinrichtung angeordnet ist, die
entsprechende Signale an die Steuer/Reglereinheit abgibt.
Hierdurch wird es ermöglicht, unabhängig von gerätefest
eingestellten Werten des Verbrennungsgases optimale Ver
brennungsbedingungen zu schaffen.
Von Vorteil kann es sein, dass die Ringdüsenanordnung inte
graler Bestandteil der Gehäusewand am Lufteinlass des Ge
bläses ist. Dabei ist es günstig, dass die Ringdüsenanord
nung den Hauptstrom der Verbrennungsluft am Lufteinlass um
ringt. Durch diese Anordnung wird eine stetige homogene An
saugung des Mess-Luftstroms durch den entsprechenden Düsen
spalt sichergestellt.
Bei einer anderen Ausführungsform kann es günstig sein,
dass der Ringdüsenanordnung ein Eingangskanal vorgesetzt
ist. Dabei kann bei einer günstigen Ausbildung der Bypass
in den Eingangskanal einmünden. Es kann jedoch auch der By
pass in einen Ringspalt im Inneren des Eingangskanals ein
münden, so dass entsprechend der Druckverteilung über den
Querschnitt eine gleichmäßige Ansaugung des Mess-Luftstroms
sichergestellt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann es günstig sein,
dass die Gaszufuhr über ein Drehschieber/Regelventil ge
steuert wird, das ein integraler Bestandteil des Gebläsege
häuses ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn dieses Dreh
schieber/Regelventil für die Gaszufuhr auf der Saugseite
des Gebläses ausgebildet ist. Hierdurch kann eine rationel
le Fertigung erzielt werden.
Die erfindungsgemäße Ausbildung gestattet es vorteilhafter
weise, dass die elektronische Motorkommutierung die Massen
stromauswertung übernimmt und in Abhängigkeit von dem Er
gebnis der Auswertung die Drehzahl des Gebläsemotors re
gelt.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die elektronische Mo
torkommutierung die Massenstromauswertung übernimmt und so
wohl die Drehzahl des Gebläsemotors als auch die Gaszufuhr
regelt.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den in den Figuren
dargestellten und nachfolgend im einzelnen beschriebenen
Ausführungsbeispielen hervor.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gebläses,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsge
mäßen Gebläses,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge
mäßen Gebläses,
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge
mäßen Gebläses,
Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemä
ßes Gebläse mit einer Gaszufuhr am Luftauslass.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungs
gemäßen Gebläses für Verbrennungsluft, wie es in sogenann
ten Wand/bodenstehenden Heizkesseln zum Einsatz gelangt. Es
besteht aus einem Gebläse 1 mit einem Lüftergehäuse 2 und
einem Lüfterrad 2', mit einem Lufteinlass 3 und einem Luft
auslass 4. Der Lufteinlass ist die Ansaugseite des Geblä
ses, wohingegen der Luftauslass die Druckseite bezeichnet.
In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1
ist eine Zuleitung 5 für eine vorzugsweise gasförmiges Ver
brennungsmedium ausgebildet. Am Lufteinlass 3 ist eine Sen
soreinrichtung 6 angeordnet, die zum Ermitteln des Luft
massenstroms dient. Die Sensoreinrichtung 6 gibt Signale an
eine Steuerregeleinheit 7, die die Verbrennung steuert,
z. B. das Verhältnis Verbrennungsmedium /Verbrennungsluft in
Abhängigkeit von der gewünschten Heizleistung einstellt.
Die Steuereinrichtung 6 besteht aus einem elektronischen
Luftmassenstrom Anemometer, wie es handelsüblich zu erwer
ben ist.
Am Lufteinlass 3 ist eine Ringdüsenanordnung 8 angeordnet,
wobei die Sensoreinrichtung 6 an dieser Ringdüsenanordnung
8 befestigt ist. Die Sensoreinrichtung 6 ist in dem in Fig.
1 dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Bypass 9 ange
ordnet, der sich in den Spalt 10 der Ringdüsenanordung 8
öffnet.
Die Ringdüsenanordnung 8 weist bei dem dargestellten Aus
führungsbeispiel zusätzlich zum Düsenspalt 10 für die Luft
massenmessung einen weiteren Düsenspalt 11 (Gasdüsenspalt)
für die Zuführung des Verbrennungsmediums auf.
In dem Gasdüsenspalt 11 ist eine weitere Sensoreinrichtung
12 ausgebildet, die entsprechende Signale hinsichtlich des
Massenstroms des Verbrennungsgases an die Steuerreglerein
heit 7 sendet.
Aus den Signalen des Luftmassenstroms und denjenigen des
Gasmassenstroms errechnet die Steuerreglereinheit die ent
sprechenden Stellgrößen, um die jeweiligen Soll-Werte zu
erreichen, wenn diese von den Ist-Werten abweichen.
Die Ringdüsenanordnung ist als integraler Bestandteil der
Gehäusewand 13 des Gebläses ausgebildet. Hierbei kann die
Gehäusewand einen Teil der Ringdüse für das Verbrennungsgas
bilden.
Die Ringdüsenanordnung 8 umgibt den Hauptstrom der Verbren
nungsluft am Lufteinlass 3 ringförmig. Hierdurch wird eine
homogene Vermischung des Verbrennungsgases mit dem Haupt
luftstrom erzielt.
Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Senso
ren in voneinander getrennten Bauteilen in den entsprechen
den Leitungen bzw. Ringdüsenabschnitten untergebracht sind,
ist gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Sensoranord
nung so ausgebildet, daß eine gemeinsame Trennwand zwischen
der Ringdüse für den Luftmassenmesstrom und dem Gasstrom
von einem Messchip gebildet wird, so daß eine kompakte Mes
seinheit erhalten wird.
Fig. 3 zeigt ein nächstes Ausführungsbeispiel einer erfin
dungsgemäßen Gebläseausbildung, bei der ein Eingangskanal
14 der Ringdüsenanordnung 8 vorangesetzt ist. Bei dieser
Ausführungsform ist die Sensoreinrichtung 6 für den Luft
massenstrom in einer Bypassleitung angeordnet, der in den
Eingangskanal 14 einmündet. Im Inneren des Eingangskanal 14
ist vor einem Ringspalt 15 ein abgedeckter Ringkanal 17
ausgebildet in den der Bypass 9 einmündet. Durch ringförmi
ge Ansaugung wird eine homogene Ansaugung des Massenstrom
messvolumens durch den Bypass 9 hindurch erzielt.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der
Bypass 9 so ausgebildet, daß seine Öffnung im wesentlichen
normal auf der Wand des Eingangskanal 16 steht.
In Fig. 4 ist beispielhaft für alle anderen Ausführungsva
rianten anwendbar ein Drehschieber/Regelventil 16 dargestellt,
das von der Steuer/Reglereinheit 7 angesteuert
wird. Das Drehschieber/Reglerventil ist ein integraler Be
standteil des Gehäuses 2. Bei der dargestellten Ausfüh
rungsform ist dieses Drehschieber/Reglerventil 16 für die
Gaszufuhr an der Saugseite des Gebläses 2 ausgebildet.
Beispielhaft auch für alle anderen Ausführungsformen ist in
Fig. 4 der Motor 18 des Gebläses 1 dargestellt, wobei die
Steuer/Reglereinheit 7 zusammen mit der elektronischen Mo
torkommutierung die Massenstromauswertung übernimmt und
hierdurch die Drehzahl des Gebläsemotors geregelt werden
kann. Die Steuerelektronik ist so ausgelegt, daß entweder
bei konstanter Drehzahl des Motors die Gaszufuhr eingere
gelt wird oder es kann bei einem kontinuierlichen Soll-Ist-
Vergleich der gewünschten Leistung sowohl die Drehzahl des
Motors als auch die Gaszufuhr in entsprechender Weise ein
geregelt werden.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform in Sei
tenansicht, bei der die Gaszuführung 5 nicht über eine
Ringdüse am Lufteinlass, sondern in der Nähe der Druckseite
am Luftauslass stattfindet.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf
die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispie
le. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche
von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders
gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
1
Gebläse
2
Gebläsegehäuse
2
' Gebläserad
3
Lufteinlaß
4
Luftauslaß
5
Zuleitung
6
Sensoreinrichtung
7
Steuer/Reglereinheit
8
Ringdüsenanordnung
9
Bypass
10
Spalt
11
weiterer Spalt
12
Sensoreinrichtung für das Gas
13
Gehäusewand
14
Eingangskanal
15
Ringspalt
16
Drehschieber/Regelventil
17
Ringkanal
18
Motor
Claims (16)
1. Gebläse (1) für Verbrennungsluft in einem Wand/boden
stehenden Heizkessel, mit einem Gebläsegehäuse (2)
und einem Gebläserad (2'), mit einem Lufteinlaß (3)
(Ansaugseite) und einem Luftauslaß (4) (Druckseite)
und mit einer Zuleitung (5) für ein vorzugsweise gas
förmiges Verbrennungsmedium, wobei am Lufteinlaß (3)
eine Sensoreinrichtung (6) zum Ermitteln des Luft-
Massenstroms angeordnet ist, die mit einer elektroni
schen Steuer/Reglereinheit (7) funktionsverbunden ist
und zu dieser Signale zur Aufbereitung des Verhält
nisses Verbrennungsmedium/Verbrennungsluft in Abhän
gigkeit von der gewünschten Heizleistung sendet.
2. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sensoreinrichtung (6) ein elektronisches Luft
massenstrom-Anemometer ist.
3. Gebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß am Lufteinlaß (3) eine Ringdüsenanordnung
(8) ausgebildet ist.
4. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (6) an der
Ringdüsenanordnung (8) ausgebildet ist.
5. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (6) in einem
Bypass (9) ausgebildet ist, der in den Spalt (10) der
Ringdüsenanordnung (8) einmündet.
6. Gebläse nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ringdüsenanordnung (8) zusätz
lich zu dem Düsenspalt (10) für die Luftmassenmessung
einen weiteren Düsenspalt (11) (Gasdüsenspalt) für
die Zuführung des Verbrennungsmediums aufweist.
7. Gebläse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
im Bereich des Gasdüsenspalts (11) eine weitere
Sensoreinrichtung (12) angeordnet ist, die ent
sprechende Signale an die Steuer/Reglereinheit (7)
abgibt.
8. Gebläse nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ringdüsenanordnung (8) integra
ler Bestandteil der Gehäusewand (13) am Lufteinlaß
(3) des Gebläses (2) ist.
9. Gebläse nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ringdüsenanordnung (8) den
Hauptstrom der Verbrennungsluft am Lufteinlaß (3) um
ringt.
10. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Ringdüsenanordnung (8) ein Ein
gangskanal (14) vorgesetzt ist.
11. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Bypass (9) in den Eingangska
nal (14) einmündet.
12. Gebläse nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Bypass (9) in einen Ringspalt
(15) im Inneren des Eingangskanal (14) einmündet.
13. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Drehschieber/Regelventil (16)
für die Gaszufuhr integraler Bestandteil des Gehäuses
(2) ist.
14. Gebläse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
das Drehschieber/Regelventil (16) für die Gaszufuhr
auf der Saugseite des Gebläses (2) ausgebildet ist.
15. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektronische Motorkommutie
rung die Massenstromauswertung übernimmt und die
Drehzahl des Gebläsemotors regelt.
16. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektronische Motorkommutie
rung die Massenstromauswertung übernimmt und die
Drehzahl des Gebläsemotors und die Gaszufuhr regelt.
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