DE102015222587A1 - Adaptive vibration damper - Google Patents

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DE102015222587A1
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Lars Thum
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Abstract

Bei einem Verbrennungssystem mit einem Brenner (11), einem Gebläse (10) zum Fördern von Verbrennungsluft und optional Brenngas zu diesem Brenner (11), einer Frischgasführung (14), in welcher das Gebläse (14) angeordnet ist, einer Brenngasführung (15), in welcher ein Gasregelventil (9) angeordnet ist, wobei die Brenngasführung (15) in die Frischgasführung (14) oder direkt den Brenner (11) mündet, sowie ein Helmholtz-Resonator (2) mit der Frischgasführung (14) verbunden ist, verfügt der Helmholtz-Resonator (2) über einen Antrieb (4, 5, 6, 7) zur Verstellung des Volumens des Helmholtz-Resonators (2).In a combustion system with a burner (11), a fan (10) for conveying combustion air and optionally fuel gas to this burner (11), a fresh gas guide (14), in which the fan (14) is arranged, a fuel gas guide (15) in which a gas control valve (9) is arranged, wherein the fuel gas guide (15) opens into the fresh gas guide (14) or directly the burner (11), and a Helmholtz resonator (2) is connected to the fresh gas guide (14) has the Helmholtz resonator (2) via a drive (4, 5, 6, 7) for adjusting the volume of the Helmholtz resonator (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen adaptiven Schwingungsdämpfer.The invention relates to an adaptive vibration damper.

Bei der Verbrennung von Brenngas in einem vollvormischenden Verbrennungssystem können in bestimmten Betriebspunkten unerwünschte selbsterregte Verbrennungsschwingungen auftreten. Diese sind zumeist mit für den Betreiber unangenehmen Geräuschen verbunden und können unter bestimmten Umständen zu einer Beschädigung der Anlage führen. In the combustion of fuel gas in a fully premixing combustion system undesirable self-excited combustion oscillations may occur at certain operating points. These are usually associated with unpleasant noises for the operator and can in certain circumstances lead to damage to the system.

Das Phänomen ist in DE 10 2004 013 584 A1 sowie dem VDI-Fortschrittsbericht Nr. 364 der Reihe 6 für Energietechnik beschrieben. Auslöser für die selbsterregten Schwingungen (SES) sind Wechselwirkungen zwischen der zeitlichen Leistungsfreisetzung der Flamme und der Akustik der Brennkammer. Bedingung für die Entstehung des beschriebenen Phänomens ist die zeitliche Leistungsfreisetzung der Flamme zum Zeitpunkt einer positiven Schalldruckamplitude (Rayleigh-Kriterium). Abstellmaßnahmen sind aus DE 19730254 C2 bekannt. The phenomenon is in DE 10 2004 013 584 A1 and the VDI progress report no. 364 of the series 6 for energy technology. Self-excited vibration (SES) triggers interactions between the temporal release of the flame and the combustion chamber acoustics. Condition for the emergence of the described phenomenon is the temporal power release of the flame at the time of a positive sound pressure amplitude (Rayleigh criterion). Remedies are off DE 19730254 C2 known.

Gemäß dem Stand der Technik wird das Problem zumeist dadurch gelöst, die Geometrie der Luft- und Brenngas-Luft-Gemisch-führenden Teile so zu gestalten, dass das System akustisch verstimmt wird und somit möglichst keine selbsterregten Schwingungen auftreten. Dabei werden beispielsweise zusätzliche Bauteile im Luft- oder Abgasweg eingesetzt, die die Funktion haben, das System zu verstimmen und somit selbsterregte Schwingungen zu verhindern oder zu dämpfen. Hierzu dienen beispielsweise Ansaugrohre, welche den Druckverlust stromauf der Flamme erhöhen oder ein Helmholtz-Resonator. Abhängig von den geometrischen Kenngrößen des Helmholtz-Resonators hat dieser eine bestimmte Eigenfrequenz, bei der er wirkt. Schwingungen des Verbrennungssystems werden gedämpft oder gänzlich verhindert.According to the prior art, the problem is usually solved by designing the geometry of the air and fuel gas-air mixture-conducting parts in such a way that the system is acoustically detuned and, as far as possible, no self-excited vibrations occur. In this case, for example, additional components are used in the air or exhaust gas path, which have the function to detune the system and thus to prevent or dampen self-excited vibrations. For this purpose, for example, intake pipes which increase the pressure loss upstream of the flame or a Helmholtz resonator are used. Depending on the geometrical characteristics of the Helmholtz resonator, it has a certain natural frequency at which it acts. Vibrations of the combustion system are damped or completely prevented.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, bei einem elektronischen Brenngas-Luft-Verbund beim Auftreten von Schwingungen den Luftüberschuss oder die Wärmebelastung zu verändern.Another possibility is to change the excess air or the heat load in an electronic fuel gas-air composite when vibrations occur.

Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieben derselben, mit denen selbsterregte Schwingungen bei vollvormischenden Verbrennungssystemen abgestellt werden können.The object of the invention is a device and a method for operating the same, with which self-excited vibrations can be turned off in vollvormischenden combustion systems.

Erfindungsgemäß wird dies durch einen individuell anpassbaren Helmholtz-Resonator gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche. According to the invention, this is achieved by an individually adaptable Helmholtz resonator. Advantageous embodiments result from the features of the dependent claims.

Die Erfindung findet bevorzugt bei elektronischen Brenngas-Luft-Systemen Anwendung, bei denen ein Massenstromsensor, der eine Druckdifferenz zwischen Luftweg und Brenngasweg misst, verwendet wird. Mit Hilfe des Massenstromsensors können selbsterregte Schwingungen nicht nur detektiert, sondern bei ausreichend hoher Abtastrate auch bezüglich der Frequenz der Schwingung bestimmt werden. Mittels einer Fourier-Transformation wird das gemessene Sensorsignal in den Frequenzbereich überführt. The invention is preferably used in electronic fuel gas / air systems in which a mass flow sensor measuring a pressure difference between airway and fuel gas path is used. Self-excited vibrations can not only be detected with the aid of the mass flow sensor, but can also be determined at a sufficiently high sampling rate with respect to the frequency of the oscillation. By means of a Fourier transformation, the measured sensor signal is converted into the frequency domain.

Gegenstand der Erfindung ist zudem ein in seiner Wirkfrequenz anpassbarer Helmholtz-Resonator. Die Frequenz, bei der ein Helmholtz-Resonator wirkt, wird durch seine geometrische Dimensionierung definiert. Einflussgrößen sind zum einen das dämpfende Volumen im eigentlichen Körper, als zum anderen auch das schwingende Volumen im Anbindungskanal.The invention also relates to a Helmholtz resonator which can be adapted in terms of its frequency of action. The frequency at which a Helmholtz resonator acts is defined by its geometric dimensioning. Influencing factors are, on the one hand, the damping volume in the actual body, and, on the other hand, the oscillating volume in the connection channel.

So kann beispielsweise bei einem geschlossenen Zylinder, der über einen entsprechend ausgelegten Anbindungskanal mit dem Verbrennungssystem an der entsprechenden vorher zu ermittelnden Wirkstelle verbunden oder an dieser Position in das Verbrennungssystem integriert ist, die Veränderung einer Seitenlänge des Helmholtz-Resonators dadurch eingestellt werden, dass die Position des Bodens des Zylinders entlang der Symmetrieachse mittels geeigneter Elektromechanik (z.B. Stellmotor) verändert werden kann. Aus der ermittelten Frequenz der aufgetretenen Schwingung wird die erforderliche Seitenlänge des Zylinders ausgerechnet und so verändert, dass sich diese Seitenlänge einstellt.Thus, for example, in the case of a closed cylinder, which is connected via a correspondingly designed connection channel to the combustion system at the corresponding point of action to be previously determined or integrated into the combustion system at this position, the change in a side length of the Helmholtz resonator can be adjusted by adjusting the position the bottom of the cylinder along the symmetry axis by means of suitable electromechanics (eg servomotor) can be changed. From the determined frequency of the oscillation occurred, the required side length of the cylinder is calculated and changed so that adjusts this side length.

Die Erfindung schützt ein Regelungssystem, das mithilfe eines Sensors die Frequenz einer selbsterregten Schwingung ermittelt und einen anpassbaren Helmholtz-Resonator derart einstellt, dass die Schwingung abgestellt wird. Das System benötigt dafür ein Gasregelventil, ein regelbares Gebläse und einem Brenner.The invention protects a control system that uses a sensor to determine the frequency of a self-excited oscillation and adjusts an adaptive Helmholtz resonator so that the oscillation is turned off. The system requires a gas control valve, a controllable blower and a burner.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren erläutert. Hierbei zeigen:The invention will now be explained with reference to the figures. Hereby show:

1 einen Helmholtz-Resonator, 1 a Helmholtz resonator,

2 eine erste Ausführungsform eines Verbrennungssystems mit einem erfindungsgemäßen Helmholtz-Resonator und 2 a first embodiment of a combustion system with a Helmholtz resonator according to the invention and

3 eine zweite Ausführungsform eines Verbrennungssystems mit einem erfindungsgemäßen Helmholtz-Resonator. 3 a second embodiment of a combustion system with a Helmholtz resonator according to the invention.

1 zeigt einen zylindrischen Helmholtz-Resonator 2 mit zwei zylindrischen Volumina. Das erste zylindrische Helmholz-Resonator-Volumen 17 verfügt über eine Länge l1 sowie einen Radius r1. Das erste zylindrische Helmholz-Resonator-Volumen 17 ist beidseitig geöffnet und mündet auf der einen Seite in das zweite zylindrische Helmholz-Resonator-Volumen 18, das über eine Länge l2 sowie einen Radius r2 verfügt. 1 shows a cylindrical Helmholtz resonator 2 with two cylindrical volumes. The first cylindrical Helmholz resonator volume 17 has a length l 1 and a radius r. 1 The first cylindrical Helmholz resonator volume 17 is open on both sides and opens on one side into the second cylindrical Helmholz resonator volume 18 , which has a length l 2 and a radius r 2 .

Die Eigenfrequenz f0 dieses Helmholtz-Resonators lässt sich wie folgt bestimmen.

Figure DE102015222587A1_0002
The natural frequency f 0 of this Helmholtz resonator can be determined as follows.
Figure DE102015222587A1_0002

Hierbei sind c die Schallgeschwindigkeit, A1 die Querschnittsöffnung des Eingangs des Helmholtz-Resonators (hier: A1 = r1 2·π), V2 das Volumen des zweiten Helmholz-Resonator- Volumens 18 (hier: V2 = r2 2·π·l2) und 2·Δl1 die Mündungskorrektur (hier: Δl1 ≈ π/4·r2). Here, c is the speed of sound, A 1 is the cross-sectional opening of the entrance of the Helmholtz resonator (here: A 1 = r 1 2 · π), V 2 is the volume of the second Helmholtz resonator volume 18 (here: V 2 = r 2 2 · π · l 2 ) and 2 · Δl 1 the orifice correction (here: Δl 1 ≈ π / 4 · r 2 ).

2 zeigt eine erfindungsgemäße verbrennungstechnische Anlage mit einem Brenner 11 und einem Gebläse 10 in einer Frischgasführung 14. Das Gebläse 10 saugt Verbrennungsluft an und führt sie dem Brenner 11 zu. Stromauf des Gebläses 10 mündet eine Brenngasführung 15 in einen Venturi 3 in die Frischgasführung 14, in der ein Brenngasregelventil 9 vor der Mündung angeordnet ist. Ein Massenstromsensor 1 ist zwischen der Brenngasführung 15 und der Frischgasführung 14 angeordnet und dient der Anpassung des Brenngas-Luft-Gemischs. Stromauf des Venturis 3 ist ein aus 1 bekannter zylindrischer Helmholtz-Resonator 2 mit der Frischgasführung 14 verbunden. Die Anbindung des Helmholtz-Resonators 2 muss an einer vorher zu ermittelnden Wirkstelle/Wirkposition erfolgen. Der Helmholtz-Resonator 2 verfügt über einen verschiebbaren Resonatorzylinder 4 im zweiten zylindrischen Helmholz-Resonator-Volumen 18, so dass dessen Volumen kontinuierlich verstellt werden kann. Zum Verschieben des Resonatorzylinders 4 dient ein Linearschrittmotor 5, der über eine Antriebswelle 6 in Form einer Gewindestange und ein Innengewinde 7 in dem Resonatorzylinder 4 letztgenannten verschieben kann. Um ein Drehen des Resonatorzylinders 4 zu verhindern, ist eine Verdrehsicherung vorgesehen. Ein Ultraschall- oder Laserwegmesser 8 dient der Erfassung der aktuellen Länge des zweiten zylindrischen Helmholz-Resonator-Volumens 18. Der Resonatorzylinder 4 schließt gasdicht zu den Seitenwänden des zweiten zylindrischen Helmholz-Resonator-Volumens 18 ab. Die dafür notwendige Dichtung kann beispielsweise als Lippendichtung oder Ringdichtung ausgeführt sein. Eine Regelung 16 ist mit dem Gebläse 10, dem Brenngasregelventil 9, dem Massenstromsensor 1, dem Linearschrittmotor 5 sowie dem Ultraschall- oder Laserwegmesser 8 verbunden. 2 shows a combustion plant according to the invention with a burner 11 and a blower 10 in a fresh gas guide 14 , The fan 10 sucks combustion air and leads it to the burner 11 to. Upstream of the blower 10 opens a fuel gas duct 15 in a venturi 3 in the fresh gas guide 14 in which a fuel gas control valve 9 is arranged in front of the mouth. A mass flow sensor 1 is between the fuel gas guide 15 and the fresh gas guide 14 arranged and serves to adapt the fuel gas-air mixture. Upstream of the Venturi 3 is one out 1 known cylindrical Helmholtz resonator 2 with the fresh gas guide 14 connected. The connection of the Helmholtz resonator 2 must take place at a previously determined active site / active position. The Helmholtz resonator 2 has a displaceable resonator cylinder 4 in the second cylindrical Helmholz resonator volume 18 , so that its volume can be adjusted continuously. To move the resonator cylinder 4 serves a linear stepper motor 5 that has a drive shaft 6 in the form of a threaded rod and an internal thread 7 in the resonator cylinder 4 the latter can move. To turn the resonator cylinder 4 To prevent, a rotation is provided. An ultrasonic or laser odometer 8th serves to detect the actual length of the second cylindrical Helmholz resonator volume 18 , The resonator cylinder 4 Closes gas-tight to the side walls of the second cylindrical Helmholz resonator volume 18 from. The necessary seal can be performed for example as a lip seal or ring seal. A regulation 16 is with the blower 10 , the fuel gas control valve 9 , the mass flow sensor 1 , the linear stepper motor 5 as well as the ultrasonic or laser odometer 8th connected.

Treten beim Betrieb der Anlage selbsterregte Verbrennungsschwingungen auf, so führt dies zu einer Rückkopplung auf den Verbrennungs- und Brenngasfluss, so dass der Massenstromsensor 1 die Schwingungen erfasst. Da in der Praxis das Signal des Massenstromsensors 1 stets von diversen Frequenzen überlagert wird, müssen für die Notwendigkeit zur Durchführung von Abstellmaßnahmen Schwellwerte für die Intensität der Schwingungen überschritten werden.If self-excited combustion oscillations occur during operation of the system, this leads to a feedback to the combustion and fuel gas flow, so that the mass flow sensor 1 the vibrations are detected. Since in practice the signal of the mass flow sensor 1 is always superimposed by various frequencies, must be exceeded for the need to carry out remedial action thresholds for the intensity of the vibrations.

Zuerst werden N Werte des Sensorsignals mit einer Abtastrate f aufgezeichnet. Die Abtastrate muss dabei doppelt so hoch sein wie die erwartete maximale Frequenz. Um eine schnelle Fourier-Transformation-Analyse anwenden zu können, muss die Anzahl N der Werte einer Zweierpotenz entsprechen.First, N values of the sensor signal are recorded at a sampling rate f. The sampling rate must be twice as high as the expected maximum frequency. In order to be able to apply a fast Fourier transform analysis, the number N of the values must correspond to a power of two.

Der Algorithmus für eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) basiert auf der diskreten Fourier-Transformation. Für N reele Abtastwerte werden N/2 Frequenz- bzw. Spektrallinien F(iωk) berechnet:

Figure DE102015222587A1_0003
mit k = 0, 1, ..., N – 1 The Fast Fourier Transform (FFT) algorithm is based on the Discrete Fourier Transform. For N real samples N / 2 frequency or spectral lines F (iω k ) are calculated:
Figure DE102015222587A1_0003
with k = 0, 1, ..., N - 1

Die Frequenz mit der höchsten Auslenkung wird als Frequenz der selbsterregten Schwingung festgelegt und weiter verarbeitet. Anschließend wird aus dieser ermittelten Frequenz der Verbrennungsschwingung die erforderliche Höhe des Resonatorzylinders ermittelt. Für die Eigenfrequenz f0 des Helmholtz-Resonators gilt (unter Bezug auf 1, siehe oben):

Figure DE102015222587A1_0004
The frequency with the highest deflection is set as the frequency of the self-excited oscillation and further processed. Subsequently, the required height of the resonator cylinder is determined from this determined frequency of the combustion oscillation. For the natural frequency f 0 of the Helmholtz resonator applies (with reference to 1 , see above):
Figure DE102015222587A1_0004

Es ergibt sich für l2:

Figure DE102015222587A1_0005
It follows for l 2 :
Figure DE102015222587A1_0005

Die Regelung 16 steuert den Linearschrittmotor 5 derart an, dass der Resonatorzylinder 4 in die Zielposition verschoben wird, bis das zweite zylindrische Helmholz-Resonator-Volumen 18 über diese berechnete Länge l2 verfügt. Die Ultraschall- oder Laserwegmesser 8 dient hierbei der Regelung 16 zur Kontrolle. Alternativ kann auch aus einer Anschlagposition startend eine vorher errechnete Anzahl von Schritten verfahren werden. Diese ergibt sich aus dem erforderlichen Weg, der Steigung des Gewindes und der Schrittzahl pro Umdrehung des Motors.The regulation 16 controls the linear stepper motor 5 such that the resonator cylinder 4 is moved to the target position until the second cylindrical Helmholz resonator volume 18 has this calculated length l 2 . The ultrasonic or laser odometer 8th here serves the regulation 16 for control. Alternatively, starting from a stop position, a previously calculated number of steps can be moved. This results from the required path, the pitch of the thread and the number of steps per revolution of the motor.

In einer weiteren Ausführung kann ein Inkrementaldrehgeber verwendet werden, um die Position des Schrittmotors und damit die Höhe des Zylinders zu bestimmen. Damit können Schrittverluste ausgeglichen werden. In another embodiment, an incremental encoder can be used to determine the position of the stepper motor and thus the height of the cylinder. This step losses can be compensated.

3 zeigt eine alternative Ausführungsform. Der Helmholtz-Resonator 2 ist dabei zwischen Gebläse 10 und Brenner 11 angeordnet. Ein Motor 12, der mit der Regelung 16 verbunden ist, bewegt über eine Gewindestange 13 den Resonatorzylinder 4 innerhalb des zweiten zylindrischen Helmholz-Resonator-Volumens 18. Die Gewindestange 13 ist mit dem Resonatorzylinder 4 starr oder über ein Loslager verbunden. Auf eine Bestimmung der Länge des zweiten zylindrischen Helmholz-Resonator-Volumens 18 kann hierbei verzichtet werden, indem beim Auftreten der Verbrennungsschwingungen, was nach wie vor mittels des Massenstromssensors 1 erkannt wird, startend aus einer Extremposition des Resonatorzylinders 4 solange in Richtung der anderen Extremposition verfahren wird, bis die selbsterregten Verbrennungsschwingungen abgestellt sind, und somit die korrekte Seitenlänge erreicht ist. 3 shows an alternative embodiment. The Helmholtz resonator 2 is between blower 10 and burner 11 arranged. An engine 12 that with the scheme 16 connected, moved over a threaded rod 13 the resonator cylinder 4 within the second cylindrical Helmholz resonator volume 18 , The threaded rod 13 is with the resonator cylinder 4 rigid or connected via a floating bearing. On a determination of the length of the second cylindrical Helmholz resonator volume 18 can be omitted here by the occurrence of the combustion oscillations, which still means of the mass flow sensor 1 is detected, starting from an extreme position of the resonator cylinder 4 as long as the other extreme position is moved until the self-excited combustion oscillations are turned off, and thus the correct side length is reached.

Treten später erneut Schwingungen auf, wird erneut zuerst in die Startposition gefahren, um anschließen wieder zu verfahren bis die korrekte Höhe des Zylinders erreicht ist. If vibrations occur again later, the vehicle will first be moved back to the start position, in order to continue to move until the correct height of the cylinder is reached.

Möglich ist auch eine Kombination der beiden beschriebenen Verfahren: Die notwendige Position wird aus dem Massenstromsensorsignal wie oben beschrieben ermittelt. Dann wird die errechnete Position bis auf einen definierten Abstand angefahren, um dann langsam weiter zu verfahren, bis die Schwingungen abgestellt sind.Also possible is a combination of the two described methods: The necessary position is determined from the mass flow sensor signal as described above. Then the calculated position is approached to a defined distance, and then slowly continue to move until the vibrations are turned off.

Ist eine kritische Frequenz bereits vor dem Start der Verbrennungsanlage bekannt, so kann diese im Speicher abgelegt werden und bereits vor dem Start des Brenners die entsprechende Größe des Helmholtz-Resonators eingestellt werden, um ein Auftreten der Schwingungen zu verhindern. Im einfachsten Fall verbleibt die Einstellung des Helmholtz-Resonators nach dem Abschalten der Verbrennungsanlage in der zuletzt eingestellten Position und steht beim nächsten Start unverändert zur Verfügung. If a critical frequency is known even before the start of the incineration plant, it can be stored in the memory and the corresponding size of the Helmholtz resonator can already be set before the start of the burner in order to prevent the vibrations from occurring. In the simplest case, the setting of the Helmholtz resonator remains after switching off the incinerator in the last set position and is available unchanged at the next start.

Ein System kann bei zwei unterschiedlichen Frequenzen jeweils ein selbsterregtes Schwingen aufweisen. In diesem Fallbeispiel gibt es beispielsweise eine Schwingungsneigung bei 40Hz und bei 160Hz. Nach dem Stand der Technik könnte das Problem dadurch gelöst werden, dass zwei Helmholtz-Resonatoren eingesetzt werden, die in ihren geometrischen Eigenschaften auf jeweils eine der beiden Frequenzen abgestimmt sind. Erfindungsgemäß kann der Helmholtz-Resonator anpasst werden, so dass er in der Lage ist, beide Frequenzen abzudecken. Gibt es mehr als eine Frequenz in dem Brennerbetriebsbereich, so kann das Regelungssystem den Resonator immer auf die Frequenz einstellen, die gerade oder vorher schon einmal in dem gerade angefahrenen Betriebspunkt gemessen wurde. Die Frequenzen und die Betriebspunkte werden in einem Speicher abgelegt. Beim Wechsel von einem Betriebspunkt in einen anderen wird im Speicher ausgelesen, ob es zu dem neuen Betriebspunkt eine andere kritische Frequenz gibt, als die, auf die der Resonator gerade eingestellt ist. Ist dies der Fall, so wird die Resonatorgeometrie bereits während der Modulation wie oben beschrieben angepasst.A system may each have a self-excited swing at two different frequencies. In this case example, for example, there is a tendency to oscillate at 40Hz and at 160Hz. According to the prior art, the problem could be solved by using two Helmholtz resonators, which are tuned in their geometric properties to one of the two frequencies. According to the invention, the Helmholtz resonator can be adapted so that it is able to cover both frequencies. If there is more than one frequency in the burner operating range, the control system can always set the resonator to the frequency that has just or previously been measured in the operating point just approached. The frequencies and the operating points are stored in a memory. When changing from one operating point to another, it is read in the memory whether there is another critical frequency to the new operating point than that to which the resonator is currently set. If this is the case, the resonator geometry is already adapted during the modulation as described above.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Massenstromsensor  Mass flow sensor
22
Helmholtz-Resonator  Helmholtz resonator
33
Venturi  venturi
44
Resonatorzylinder Resonatorzylinder
55
Linearschrittmotor  Linear Stepper Motor
66
Antriebswelle  drive shaft
77
Innengewinde inner thread
88th
Ultraschall- oder Laserwegmessers  Ultrasonic or Laser Wegmessers
99
Gasregelventil  Gas control valve
1010
Gebläse  fan
1111
Brenner  burner
1212
Motor  engine
1313
Gewindestange  threaded rod
1414
Frischgasführung Fresh gas management
1515
Brenngasführung Fuel gas management
1616
Regelung regulation
1717
erstes zylindrisches Helmholz-Resonator-Volumen  first cylindrical Helmholz resonator volume
1818
zweites zylindrisches Helmholz-Resonator-Volumen  second cylindrical Helmholz resonator volume

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004013584 A1 [0003] DE 102004013584 A1 [0003]
  • DE 19730254 C2 [0003] DE 19730254 C2 [0003]

Claims (10)

Verbrennungssystem mit einem Brenner (11), einem Gebläse (10) zum Fördern von Verbrennungsluft und optional Brenngas zu diesem Brenner (11), einer Frischgasführung (14), in welcher das Gebläse (14) angeordnet ist, einer Brenngasführung (15), in welcher ein Gasregelventil (9) angeordnet ist, wobei die Brenngasführung (15) in die Frischgasführung (14) oder direkt den Brenner (11) mündet, sowie ein Helmholtz-Resonator (2) mit der Frischgasführung (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Helmholtz-Resonator (2) über einen Antrieb (4, 5, 6, 7) zur Verstellung des Volumens des Helmholtz-Resonators (2) verfügt.Combustion system with a burner ( 11 ), a blower ( 10 ) for conveying combustion air and optionally fuel gas to this burner ( 11 ), a fresh gas guide ( 14 ), in which the blower ( 14 ) is arranged, a fuel gas guide ( 15 ), in which a gas control valve ( 9 ), wherein the fuel gas duct ( 15 ) into the fresh gas duct ( 14 ) or directly the burner ( 11 ), and a Helmholtz resonator ( 2 ) with the fresh gas guide ( 14 ), characterized in that the Helmholtz resonator ( 2 ) via a drive ( 4 . 5 . 6 . 7 ) for adjusting the volume of the Helmholtz resonator ( 2 ). Verbrennungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brenngasführung (15) und/oder Frischgasführung (14) oder zwischen der Brenngasführung (15) und Frischgasführung (14) ein Volumen- oder Massenstromsensor (1) angeordnet ist.Combustion system according to claim 1, characterized in that in the fuel gas duct ( 15 ) and / or fresh gas guide ( 14 ) or between the fuel gas duct ( 15 ) and Frischgasführung ( 14 ) a volume or mass flow sensor ( 1 ) is arranged. Verbrennungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (10) über eine Drehzahlerfassung verfügt. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumen- oder Massenstromsensor (1) und/oder die Drehzahlerfassung des Gebläses (10) mit einer Regelung (16) verbunden ist. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that the blower ( 10 ) has a speed detection. Combustion system according to one of claims 2 or 3, characterized in that the volume or mass flow sensor ( 1 ) and / or the speed detection of the blower ( 10 ) with a regulation ( 16 ) connected is. Verbrennungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung (16) mit dem Antrieb (5, 6, 7) zur Verstellung des Volumens des Helmholtz-Resonators (2) verbunden ist.Combustion system according to claim 4, characterized in that the regulation ( 16 ) with the drive ( 5 . 6 . 7 ) for adjusting the volume of the Helmholtz resonator ( 2 ) connected is. Verbrennungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Helmholtz-Resonator (2) über Mittel zur Erfassung mindestens einer Kenngröße des Helmholtz-Resonators (2) verfügt.Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that the Helmholtz resonator ( 2 ) via means for detecting at least one parameter of the Helmholtz resonator ( 2 ). Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems mit einem Brenner (11), einem Gebläse (10) zum Fördern von Verbrennungsluft und optional Brenngas zu diesem Brenner (11), einer Frischgasführung (14), in welcher das Gebläse (14) angeordnet ist, einer Brenngasführung (15), in welcher ein Gasregelventil (9) angeordnet ist, wobei die Brenngasführung (15) in die Frischgasführung (14) oder direkt den Brenner (11) mündet, ein Volumen- oder Massenstromsensor (1) in der Brenngasführung (15) und/oder Frischgasführung (14) angeordnet ist und/oder das Gebläse (10) über eine Drehzahlerfassung verfügt, ein Helmholtz-Resonator (2) mit der Frischgasführung (14) verbunden ist, wobei der Helmholtz-Resonator (2) über einen Antrieb (4, 5, 6, 7) zur Verstellung des Volumens des Helmholtz-Resonators (2) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Volumen- oder Massenstromsensors (1) und/oder der Drehzahlerfassung selbsterregte Verbrennungsschwingungen und optional deren Frequenz erkannt werden und anschließend das Volumen des Helmholtz-Resonators (2) in Abhängigkeit der ermittelten Frequenz eingestellt wird und/oder der Antrieb (4, 5, 6, 7) zur Verstellung des Volumens des Helmholtz-Resonators (2) verfahren wird bis die selbsterregte Verbrennungsschwingungen unterbleiben. Method for operating a combustion system with a burner ( 11 ), a blower ( 10 ) for conveying combustion air and optionally fuel gas to this burner ( 11 ), a fresh gas guide ( 14 ), in which the blower ( 14 ) is arranged, a fuel gas guide ( 15 ), in which a gas control valve ( 9 ), wherein the fuel gas duct ( 15 ) into the fresh gas duct ( 14 ) or directly the burner ( 11 ), a volume or mass flow sensor ( 1 ) in the fuel gas duct ( 15 ) and / or fresh gas guide ( 14 ) is arranged and / or the blower ( 10 ) has a speed detection, a Helmholtz resonator ( 2 ) with the fresh gas guide ( 14 ), wherein the Helmholtz resonator ( 2 ) via a drive ( 4 . 5 . 6 . 7 ) for adjusting the volume of the Helmholtz resonator ( 2 ), characterized in that by means of the volume or mass flow sensor ( 1 ) and / or the speed detection self-excited combustion vibrations and optionally their frequency are detected and then the volume of the Helmholtz resonator ( 2 ) is set as a function of the determined frequency and / or the drive ( 4 . 5 . 6 . 7 ) for adjusting the volume of the Helmholtz resonator ( 2 ) is traversed until the self-excited combustion oscillations are omitted. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz mittels Fourier-Transformation ermittelt wird.Method for operating a combustion system according to claim 7, characterized in that the frequency is determined by means of Fourier transformation. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten selbsterregter Verbrennungsschwingungen der Antrieb (4, 5, 6, 7) zur Verstellung des Volumens des Helmholtz-Resonators (2) kontinuierlich von einer Extremposition in Richtung einer anderen Extremposition verfahren wird.Method for operating a combustion system according to claim 7, characterized in that when self-excited combustion oscillations of the drive ( 4 . 5 . 6 . 7 ) for adjusting the volume of the Helmholtz resonator ( 2 ) is moved continuously from an extreme position towards another extreme position. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems nach einem der Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der Antrieb (4, 5, 6, 7) zur Verstellung des Volumens des Helmholtz-Resonators (2) grob das errechnete Volumen einstellt und anschließend der Antrieb (4, 5, 6, 7) zur Verstellung des Volumens des Helmholtz-Resonators (2) verfahren wird bis die selbsterregte Verbrennungsschwingungen unterbleiben.Method for operating a combustion system according to one of claims 7 to 9, characterized in that first the drive ( 4 . 5 . 6 . 7 ) for adjusting the volume of the Helmholtz resonator ( 2 ) roughly sets the calculated volume and then the drive ( 4 . 5 . 6 . 7 ) for adjusting the volume of the Helmholtz resonator ( 2 ) is traversed until the self-excited combustion oscillations are omitted. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungssystems nach einem der Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Speicher Ergebnisse früherer Einstellverfahren abgelegt werden und vor dem Betrieben des Verbrennungssystems das Volumens des Helmholtz-Resonators (2) dementsprechend eingestellt wird.Method for operating a combustion system according to one of the claims 7 to 10, characterized in that results of previous adjustment methods are stored in a memory and before operation of the combustion system the volume of the Helmholtz resonator ( 2 ) is adjusted accordingly.
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