DE102009037890B4 - Apparatus for adjusting an output pressure of a fuel gas volume flow, method for adjusting an output pressure and use of the apparatus in a combustion gas-air mixing device for a combustion system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Einstellen eines Ausgangsdrucks (Pout) eines Brenngasvolumenstromes an einem Ausgang eines Gasventils für ein Verbrennungssystem (10), bei dem Luft (A) und Brenngas (B) vorgemischt werden und der Ausgangsdruck (Pout) des Brenngases (B) vor Einlass in einen Mischraum gleich einem Referenzdruck (Pref) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsdruck (Pout) des Brenngases (B) zweistufig eingestellt wird, wobei in einer ersten Stufe (I) ein eingangsseitig herrschender Druck (Pi) auf einen Referenzdruck (Pref) plus einen vorbestimmten Druckanteil (Px) reduziert wird, und wobei in einer zweiten Stufe (II) der reduzierte Druck weiter konstant um den vorbestimmten Druckanteil (Px) auf den Referenzdruck (Pref) reduziert wird.A method for setting an output pressure (Pout) of a fuel gas volume flow at an outlet of a gas valve for a combustion system (10), in which air (A) and fuel gas (B) are premixed and the output pressure (Pout) of the fuel gas (B) before inlet into a Mixing space equal to a reference pressure (Pref) is set, characterized in that the output pressure (Pout) of the fuel gas (B) is set in two stages, wherein in a first stage (I), an input side prevailing pressure (Pi) to a reference pressure (Pref) plus a predetermined pressure portion (Px) is reduced, and wherein in a second stage (II) the reduced pressure is further reduced by the predetermined pressure portion (Px) to the reference pressure (Pref).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Ausgangsdrucks eines Brenngasvolumenstromes an einem Ausgang eines Gasventils für ein Verbrennungssystem, insbesondere für einen Gasbrenner, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for setting an outlet pressure of a fuel gas volume flow at an outlet of a gas valve for a combustion system, in particular for a gas burner, according to the preamble of
Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Einstellen eines Ausgangsdrucks eines Brenngasvolumenstromes an einem Ausgang eines Gasventils für ein Verbrennungssystem, insbesondere für einen Gasbrenner, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.Furthermore, the invention relates to a device for adjusting an output pressure of a fuel gas volume flow at an outlet of a gas valve for a combustion system, in particular for a gas burner, according to the preamble of
Auch betrifft die Erfindung eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Brenngas-Luft-Mischeinrichtung zum Erzeugen und Zuführen eines Brenngas-Luft-Gemisches für ein Verbrennungssystem, insbesondere für einen Gasbrenner, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The invention also relates to a use of a device according to the invention in a fuel gas-air mixing device for generating and supplying a fuel gas-air mixture for a combustion system, in particular for a gas burner, according to the preamble of
Verbrennungssysteme Brenngas-Luft-Mischeinrichtungen sowie Verfahren und Vorrichtungen zum Einstellen eines Ausgangsdrucks eines Brenngasvolumenstromes an einem Ausgang eines Gasventils für ein Verbrennungssystem, insbesondere für einen Gasbrenner, sind allgemein aus dem Stand der Technik bekannt.Combustion Systems Combustion gas / air mixing devices, and methods and apparatus for adjusting an output pressure of a fuel gas volume flow at an exit of a gas valve for a combustion system, particularly for a gas burner, are generally known in the art.
Bei diesen bekannten Lösungen wird ein Brenngas-Luft-Gemisch über einen pneumatischen Kreislauf, der ein Gasventil aufweist, vorgeschaltet zu einem Gebläse vollständig hergestellt. Das Gasventil gewährleistet, dass ein Gasdruck stets einem Referenzdruck entspricht. Hierzu weist das Gas-Vormischventil eine Steuermembran auf. An einer Seite der Membran liegt ein Referenzdruck an. Auf der anderen Seite liegt ein Ausgangsdruck an. Die an den Seiten anliegenden Drücke sind einander ähnlich, so dass nur geringe Kräfte an der Membran angreifen. Dies führt dazu, dass die Membran potenziell instabil ist. Aufgrund der Instabilität weist das Vormisch-Gasventil eine geringe Durchflussbegrenzung auf. Zudem ist die Ventilkonstruktion sehr empfindlich.In these known solutions, a fuel gas-air mixture via a pneumatic circuit having a gas valve, upstream of a blower is completely made. The gas valve ensures that a gas pressure always corresponds to a reference pressure. For this purpose, the gas premixing valve has a control diaphragm. On one side of the membrane is a reference pressure. On the other side is an outlet pressure. The applied pressure on the sides are similar, so that only small forces on the membrane attack. This causes the membrane to be potentially unstable. Due to the instability, the premix gas valve has a low flow restriction. In addition, the valve construction is very sensitive.
Die
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Aus der
Als Nulldruckregler oder -regelventil definiert die Europäische Norm EN 12078 eine (Gasdosier-)Einrichtung, die den Ausgangsdruck bei einem Wert gleich oder in der Nähe des atmosphärischen Druckes (Referenzdruck) konstant hält, unabhängig von Änderungen im Eingangsdruck und/oder dem Durchfluss innerhalb definierter Grenzen. Da in einem pneumatischen Gas-Luft-Verbund (Verhältnisregelung eines Brenngas-Luft-Gemischs) der Gasstrom über eine Saugleitung in einen Luft-/Gemischweg mündet, wird ein in jedem Betriebspunkt dem Luftstrom proportionaler Gasstrom freigegeben.As a zero pressure regulator or regulator, European Standard EN 12078 defines a (gas metering) device that keeps the outlet pressure constant at a value equal to or near the atmospheric pressure (reference pressure), independent of changes in inlet pressure and / or flow within a defined range limits. Since in a pneumatic gas-air composite (ratio control of a fuel gas-air mixture), the gas flow through a suction line in an air / mixture path, a proportional to the air flow in each operating point gas flow is released.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einstellen eines Ausgangsdrucks eines Brenngasvolumenstromes an einem Ausgang eines Gasventils für ein Verbrennungssystem zu schaffen, welche weniger empfindlich und stabiler auch über einen größeren Gasdurchflussbereich sind und eine effektive Arbeitsweise bei reduziertem Gesamtaufwand ermöglichen.The invention has for its object to provide an apparatus and a method for adjusting an output pressure of a fuel gas volume flow at an output of a gas valve for a combustion system, which are less sensitive and more stable over a larger gas flow area and allow effective operation at a reduced overall cost.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, des Patentanspruchs 2 und des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This is achieved by the objects with the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen eines Ausgangsdrucks eines Brenngasvolumenstromes an einem Ausgang eines Gasventils für ein Verbrennungssystem, insbesondere für einen Gasbrenner, bei dem Luft und Brenngas vorgemischt werden und der Ausgangsdruck des Brenngases vor Einlass in einen Mischraum gleich einem Referenzdruck eingestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsdruck des Brenngases zweistufig eingestellt wird. Dabei wird in einer ersten Stufe ein eingangsseitig herrschender Druck auf einen Referenzdruck plus einen vorbestimmten Druckanteil reduziert.The method according to the invention for setting an outlet pressure of a fuel gas volume flow at an outlet of a gas valve for a combustion system, in particular for a gas burner, in which air and fuel gas are premixed and the output pressure of the fuel gas is adjusted before inlet into a mixing chamber equal to a reference pressure, characterized that the output pressure of the fuel gas is set in two stages. This is in a first stage On the input side prevailing pressure to a reference pressure plus a predetermined pressure component reduced.
In einer zweiten Stufe wird der reduzierte Druck weiter konstant um den vorbestimmten Druckanteil auf den Referenzdruck reduziert.In a second stage, the reduced pressure is further reduced by the predetermined pressure component to the reference pressure.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einstellen eines Ausgangsdrucks eines Brenngasvolumenstromes an einem Ausgang eines Gasventils für ein Verbrennungssystem, insbesondere für einen Gasbrenner, bei dem Luft und Brenngas vorgemischt werden und der Ausgangsdruck des Brenngases vor Einlass in einen Mischraum gleich einem Referenzdruck eingestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sind.The device according to the invention for setting an outlet pressure of a fuel gas volume flow at an outlet of a gas valve for a combustion system, in particular for a gas burner, in which air and fuel gas are premixed and the output pressure of the fuel gas is adjusted before inlet into a mixing chamber equal to a reference pressure, characterized in that in that means for carrying out the method according to the invention are provided.
Dabei umfassen die Mittel mindestens ein zweistufiges Regelventil, insbesondere ein zweistufiges Nulldruck-Regelventil, zum zweistufigen Einstellen des Drucks des Brennstoff-Luft-Gemisches.In this case, the means comprise at least one two-stage control valve, in particular a two-stage zero-pressure control valve, for two-stage setting of the pressure of the fuel-air mixture.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das zweistufige Regelventil für die erste Stufe eine Servo-Druck-Regler-Ventileinheit umfasst, um einen eingangsseitig anliegenden Druck zu reduzieren.In one embodiment of the present invention, it is contemplated that the first stage two-stage control valve includes a servo pressure regulator valve unit to reduce input pressure.
In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das zweistufige Regelventil für die zweite Stufe eine Druckabfallventileinheit umfasst, um einen Druckabfall, insbesondere einen konstanten Druckabfall, zu bewirken.In yet another embodiment of the present invention, it is contemplated that the second stage two-stage control valve includes a pressure drop valve unit to effect a pressure drop, particularly a constant pressure drop.
Ein Verbrennungssystem, insbesondere ein Verbrennungssystem mit einem Gasbrenner, bei dem Luft und Brenngas vorgemischt werden und der Druck eines Brenngasvolumenstromes vor Einlass in einen Mischraum gleich einem Referenzdruck eingestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erfindungsgemäße Brenngas-Luft-Mischeinrichtung umfasst ist.A combustion system, in particular a combustion system with a gas burner, are premixed in the air and fuel gas and the pressure of a fuel gas volume flow is adjusted before inlet into a mixing chamber equal to a reference pressure, characterized in that at least one fuel gas-air mixing device according to the invention is included.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Brenngas-Luft-Mischeinrichtung werden insbesondere die folgenden Vorteile realisiert:
Das zweistufige Nulldruckregelventil für Gasbrenner, das mit einem vorgemischten Brenngas-Luft-Gemisch betrieben werden, teilt die Druckregelung in zwei Stufen auf. In einer ersten Stufe wird der Einlassdruck über einen Servo-Druckregler von einem Eingangsdruck auf einen Druck, der dem Referenzdruck plus einem Druckanteil entspricht, geändert. In der zweiten Stufe reduziert ein Druckabfallventil diesen Druck um den Druckanteil, wodurch an dem Ausgang der Referenz Druck erhalten wird. Zusätzlich kann durch Hinzufügen von Zweiwegeventilen in den Steuerflusskanälen eine Sicherheitsventilfunktion in jeder Stufe realisiert werden, wodurch die Verwendung von zwei zusätzlichen Ventilen vermieden wird, um die vorgeschriebene Sicherheitsredundanz zu erhalten. Durch die erfindungsgemäße Ausführung ist ein stabiles und auch für den robusten Einsatz unempfindliches Ventil realisiert. Das Ventil ist auch für größere Durchflüsse geeignet und kann einfach eingestellt werden. Durch den an der Membran anliegenden Druckunterschied auf den beiden Seiten ist die höhere Stabilität gewährleistet.With the method according to the invention, the device according to the invention and the use of a device according to the invention in a fuel gas-air mixing device, in particular the following advantages are realized:
The two-stage zero pressure regulator for gas burners operated with a pre-mixed fuel gas-air mixture divides the pressure control in two stages. In a first stage, the inlet pressure is changed via a servo pressure regulator from an inlet pressure to a pressure corresponding to the reference pressure plus a pressure proportion. In the second stage, a pressure drop valve reduces this pressure by the pressure fraction, thereby providing pressure at the output of the reference. In addition, by adding two-way valves in the control flow channels, a safety valve function can be implemented at each stage, thereby avoiding the use of two additional valves to maintain the prescribed safety redundancy. The design according to the invention realizes a stable valve, which is also insensitive to the robust use. The valve is also suitable for larger flows and can be easily adjusted. Due to the pressure difference across the membrane on the two sides, the higher stability is ensured.
Die Zeichnungen stellen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und zeigen in den Figuren:The drawings illustrate several embodiments of the invention and show in the figures:
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