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Die Erfindung betrifft einen Wärmeerzeuger, insbesondere ein Brenngerät, insbesondere Gas- und/oder Ölbrenner, zum Erzeugen von Wärme, aufweisend eine Brenneroberfläche und mindestens eine Hauptleitung zum Führen eines Fluids, insbesondere von Gas und/oder Luft und/oder Luft-Gas-Gemisch, zur Brenneroberfläche. Die Erfindung betrifft weiter eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen einer Verbrennung, welche mit einem solchen Wärmeerzeuger verbindbar ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen einer Verbrennung eines Wärmeerzeugers, insbesondere eines solchen Wärmeerzeugers.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, Brenner, insbesondere Gas- und/oder Ölbrenner, zum Erzeugen von Wärme, insbesondere zur Erwärmung von Wasser für den Haushaltsbedarf, zu verwenden. Üblicherweise weisen solche Brenner eine Brenneroberfläche auf, welche mit einem Luft-Gas-Gemisch versorgt wird. Dabei wird das Luft-Gas-Gemisch an der Brenneroberfläche entzündet. Zur Überwachung der Verbrennung wird unter anderem eine Ionissationselektrode verwendet, welche oberhalb eines Teilbereiches der Brenneroberfläche angeordnet ist.
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Es soll ein verbesserter und mit Hinsicht auf Effizienz und Reduktion von Emissionen optimierter Wärmeerzeuger zum Erzeugen von Wärme bereitgestellt werden, welcher über eine verbesserte Überwachung der Verbrennung verfügt.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Wärmeerzeuger gemäß Anspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Wärmeerzeuger, insbesondere Brenngerät, insbesondere Gas- und/oder Ölbrenner, zum Erzeugen von Wärme, weist eine Brenneroberfläche und mindestens eine Hauptleitung zum Führen eines Fluids, insbesondere von Gas und/oder Luft und/oder Luft-Gas-Gemisch, zur Brenneroberfläche auf. Der Wärmeerzeuger zeichnet sich durch einen Überwachungsbereich zur Überwachung einer Verbrennung des Wärmeerzeugers aus, wobei der Überwachungsbereich über mindestens eine Überwachungsleitung zum Führen des Fluids mit dem Wärmeerzeuger verbunden ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Wärmeerzeugers nach dem Hauptanspruch möglich.
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Es ist von Vorteil, wenn der Überwachungsbereich und die Brenneroberfläche fluidisch voneinander getrennt sind. Dadurch kann zwischen dem Überwachungsbereich und der Brenneroberfläche kein Fluid strömen. Ebenso werden der Überwachungsbereich und die Brenneroberfläche getrennt mit Fluid versorgt. Dies ist vorteilhaft, weil die Verbrennung auf der Brenneroberfläche und im Überwachungsbereich getrennt voneinander durchführbar ist. Dabei ist es möglich, den Fluss des Fluids zum Überwachungsbereich abhängig oder unabhängig von der Leistung des Wärmeerzeugers einzustellen oder einen konstanten Fluss zu wählen. Hierfür kann eine entsprechende Regeleinheit eingesetzt werden, welche beispielsweise elektrisch und/oder mechanisch und/oder pneumatisch steuerbar und/oder regelbar ist, wie ein Regelventil. Die Wahl eines konstanten Flusses führt zu einer größeren Modulationsbreite. Weiter ist eine genauere und stabilere Regelung bzw. Steuerung des Überwachungsbereichs möglich. Hierbei genügt eine kleine Menge des Fluids zur Bildung einer Überwachungsflamme im Überwachungsbereich. Hierdurch kann eine geringere Brennleistung des Wärmeerzeugers erzielt werden. Der Überwachungsbereich kann auch zu einer Entzündung von Flammen auf der Brenneroberfläche führen. Durch die Verwendung einer geringeren, optimaleren Menge des Fluids, insbesodere des Luft-Gas-Gemisches, kann die Zündung der Überwachungsflamme im Überwachungsbereich optimaler erfolgen. Weiter ist es möglich, dadurch die Wärmeerzeugung besser zu kontrollieren. Dies führt zu einer besseren Kontrolle von Temperaturen, beispielsweise von Warmwassertemperaturen. Durch die Trennung des Überwachungsbereichs von der Brenneroberfläche kann eine genauere Überwachung der Verbrennung herbeigeführt werden.
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Der Regler zum Regeln eines Drucks und/oder einer Flussrate des Fluids kann innerhalb der Überwachungsleitung angeordnet sein. Die Überwachungsleitung ist mit der Hauptleitung, welche das Fluid zur Brenneroberfläche leitet, verbunden. Über den Regler in der Überwachungsleitung kann eine genaue und bedarfsgerechte Fluidmenge bzw. Flussrate des Fluids bzw. Druck eingestellt werden. So wird der Überwachungsbereich optimal mit der Fluidmenge versorgt, die für eine Entzündung einer Überwachungsflamme notwendig ist. Weiter kann die Fluidmenge konstant und unabhängig von der Leistung des Wärmeerzeugers eingestellt werden. Die Fluidmenge kann also derart gewählt werden, dass eine optimale Reglung realisierbar ist.
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Der Wärmeerzeuger kann eine Messeinheit, insbesondere eine Ionisationselektrode, zur Bereitstellung einer Messgröße, insbesondere eines Ionisationssignals, aufweisen. Dabei kann die Messeinheit gegenüber dem Überwachungsbereich angeordnet sein. Hierdurch kann die Messgröße bzw. das Messignal zur Auswertung der Überwachungsflamme im Überwachungsbereich herangezogen werden.
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In der Hauptleitung kann vorteilhafterweise eine Klappe, insbesondere ein Ventil, insbesondere eine Rückschlagventil, angeordnet sein. Anhand dieser Klappe, inbesondere auch anhand ihrer Position in der Hauptleitung und/oder Überwachungsleitung, kann ein Fluss und/oder ein Druck des Fluids in der Hauptleitung und/oder in der Überwachungsleitung beeinflusst werden. Insbesondere erhöht sich der Flusswiderstand in der Überwachungsleitung und/oder Hauptleitung bei einer niedrigeren Leistung des Wärmeerzeugers. Damit öffnet die Klappe bei höheren Strömungen, insbesondere öffnet die Klappe ganz. Bei bei geringeren Strömungen bleibt sie teilweise geschlossen. Hierdurch ist es möglich, Fluid mit geringerem Druck bzw. mit einer geringeren Flussrate durch die Überwachungsleitung und/oder die Hauptleitung zu leiten. Aufgrund der teilweise geschlossenen Klappe ist der Flusswiderstand zum Wärmeerzeuger erhöht, insbesondere wenn die Klappe in der Hauptleitung und hinter dem Ausgang der Überwachungsleitung angeordnet ist. Um das Fluid durch die Überwachungsleitung und/oder Hauptleitung zu führen, wird die Leistung des Gebläses erhöht. Hierdurch steigt der Druck in der Hauptleitung und/oder Überwachungsleitung. Dies führt zu einer höheren Minimalleistung des Gebläses, was einen stabileren Fluidfluss nach sicht zieht. Ebenso kann hierdurch der Arbeitsbereich des Regler erweitert werden. Der Druckabfall über den Regler hinweg kann besser verhindert werden. Insgesamt kann mit der Klappe eine weitere Reduktion der minimalen Leistung des Wärmeerzeugers erreicht werden, wodurch die Modulationsbreite des Wärmeerzeuger erhöht wird. Bei einer höheren Flussrate öffnet die Klappe vollständig, und der Flusswiderstand ist nicht beeinflusst bei höherer Leistung des Wärmeerzeugers.
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Es ist von Vorteil, wenn der Überwachungsbereich einem ersten Teilbereich auf der Brenneroberfläche entspricht, wobei der restliche Bereich der Brenneroberfläche einen zweiten Teilbereich bildet. Der Überwachungsbereich kann so in die Brenneroberfläche integriert werden, wobei die Trennung der beiden Bereiche mit den damit verbundenen Vorteilen erhalten bleibt. Dabei ist die Überwachungsleitung mit dem ersten Teilbereich und die Hauptleitung mit dem zweiten Teilbereich verbunden. Dadurch werden beide Teilbereiche optimal mit dem Fluid versorgt, sind aber fluidisch getrennt.
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Vorteilhafterweise kann der Überwachungsbereich als eine Überwachungsvorrichtung ausgebildet sein, insbesondere als ein weiterer Wärmeerzeuger, insbesondere Brenner. Diese Überwachungsvorrichtung ist über die Überwachungsleitung mit dem Wärmeerzeuger verbindbar und wird so mit dem Fluid versorgt. Eine solche getrennt gefertigte Überwachungsvorrichtung hat den Vorteil, dass sie an einer beliebigen Stelle des Wärmeerzeugers angeordnet werden kann, beispielsweise fernab der Brenneroberfläche. Dadurch wird die Qualtiät der Messgröße, die Informationen über den Zustand der Verbrennung enthält, erhöht, da keine Wechselwirkungen zu Flammen auf der Brenneroberfläche bestehen.
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In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, die Überwachungsvorrichtung innerhalb des Brennraums oder in einer Abgasleitung oder in einem Auffangbehälter, insbesondere einem Kondensatauffangbehälter, des Wärmeerzeugers anzuordnen, da hier die Überwachungsflamme ungestört ist und so ein genaueres Messsignal generierbar ist.
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Dabei kann es von Vorteil sein, die Überwachungsvorrichtung direkt mit dem Regler zu verbinden. Dies führt zu einer kompakten Ausführungsform. Weiter kann die Überwachungsvorrichtung so sehr einfach an bereits existierende Wärmeerzeuger angeschlossen werden.
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Die Überwachungsvorrichtung kann als ein eigenes Bauteil ausgestaltet sein, welches die Messeinheit des Wärmeerzeugers oder eine eigene Messeinheit, insbesondere eine Ionisationselektrode, und/oder eine eigene Zündvorrichtung, insbesondere eine Zündelektrode, und/oder einen eigenen Regler zum Regeln eines Drucks und/oder einer Flussrate des Fluids aufweist. Dabei kann die Überwachungsvorrichtung über eine Leitung, beispielsweise über die Überwachungsleitung, mit dem Wärmeerzeuger verbunden werden. Die Überwachungsvorrichtung kann als eigenständiges Bauteil an einer beliebigen Stelle des Wärmeerzeugers angeordnet werden. Auf vorteilhafte Weise lassen sich so auch bestehende, insbesondere ältere, Wärmeerzeuger derart erweitern, dass auch bei diesen eine weitere Modulationsbreite und eine geringere Schadstoffemission erreicht werden, wie beispielsweise Wärmeerzeuger mit mechanischen und/oder pneumatischen Luft-Gas-Gemisch-Reglern, wie zum Beispiel pneumatische Brenngeräte.
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Es ist von Vorteil, wenn die Messeinheit und/oder die eigene Messeinheit der Überwachungsvorrichtung einen Stab, eine Leiste, eine Platte, eine Platte mit mindestens einer Öffnung – insbesondere eine Lochplatte – ein Gewebe oder ein Geflecht aufweist. Dieser Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei kompletter Abdeckung der Flamme durch die Messeinheit ein stärkeres und stabileres Messignal erzeugbar ist. Handelt es sich bei der Messeinheit beispielsweise um einen Ionisationssensor, so können durch eine größere Fläche des Ionisationssensors alle geladenen Ionisationspartikel gesammelt werden, die erzeugt werden. Das Ionisationssignal ist damit stärker und weniger anfällig für eine Neutralisierung durch den Ionisationssensor. Insgsamt kann dadurch eine stabilere Überwachung der Verbrennung des Wärmeerzeugers erreicht werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen einer Verbrennung. Die Überwachungsvorrichtung weist eine Messeinheit – insbesondere eine Ionisationselektrode – und eine Zündvorrichtung – insbesondere eine Zündelektrode auf. Die Überwachungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Überwachungsvorrichtung mit der Messeinheit und der Zündvorrichtung ein eigenständiges Bauteil bildet, wobei die Überwachungsvorrichtung über eine Überwachungsleitung mit einem Wärmeerzeuger, beispielsweise wie oben beschrieben, verbindbar ist. Die Überwachungsvorrichtung ist also mobil und kann an jeder Stelle des Wärmeerzeugers angebracht werden, beispielsweise im Brennraum, in der Abgasleitung oder in einem Kondensatauffangbehälter. Dadurch ist eine Überwachung der Verbrennung des Wärmeerzeugers fernab von Flammen auf der Brenneroberfläche möglich. Solche Flammen können das Messignal, insbesondere das Ionisationssignal, beeinflussen. Die Überwachung der Verbrennung wird also stabiler und genauer, da das Messignal unverzerrte Informationen über die Qualität der Verbrennung beinhaltet. Weiter können Emissionen, wie Kohlenstoffmonoxid-Emissionen, reduziert werden, da die Überwachungsvorrichtung von der Brenneroberfläche getrennt ist. Es muss weniger Fluid, insbesondere Luft-Gas-Gemisch, eingesetzt werden, um eine Messgröße durch die Überwachungsvorrichtung zu erzeugen, beispielsweise ein Ionsationssignal.
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Die Überwachungsvorrichtung kann einen eigenen Regler statt den Regler des Wärmeerzeugers aufweisen. Die Überwachungsvorrichtung und der eigene Regler und/oder die Überwachungsleitung können dabei ein separat gefertigtes Bauteil bilden. Dies ist vorteilhaft, weil eine solche Überwachungsvorrichtung auf einfache Weise auch an existierende, ältere Wärmeerzeuger anschließbar ist. Das Anschließen der Überwachungsvorrichtung an den Wärmeerzeuger geht schnell und einfach, beispielsweise über die Überwachungsleitung oder eine andere Leitung zum Anschließen an die Hauptleitung des Wärmeerzeugers für das Fluid, insbesondere Luft und/oder Gas und/oder Luft-Gas-Gemisch.
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Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen einer Verbrennung eines Wärmeerzeugers, insbesondere des oben beschriebenen Wärmeerzeugers. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass einem Überwachungsbereich für den Wärmeerzeuger, insbesondere der eben beschriebenen Überwachungsvorrichtung, ein Fluid, insbesondere Gas und/oder Luft und/oder Luft-Gas-Gemisch, zugeleitet wird, wobei ein Messignal, insbesondere ein Ionisationssignal, mit einer Information über einen Zustand, insbesondere über die Qualität, der Verbrennung generiert und/oder ausgewertet wird.
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Zeichnung
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In den Figuren ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmeerzeugers zu sehen sowie eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung und ein erfindungsgemäßes Verfahren, welche in der folgenden Beschreibung näher dargelegt werden. Es zeigen
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1 einen erfindungsgemäßen Wärmeerzeuger,
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2a–2e ein erfindungsgemäße Messeinheiten,
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3a–3e nähere Ansichten eines Ausschnitts des Wärmeerzeugers,
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4 einen erfindungsgemäßen Regler,
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5 eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung,
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6 ein erfindungsgemäßes Verfahren in einem Flussdiagramm.
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Beschreibung der Zeichnungen
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In den Figuren sind gleichen Baukomponenten gleiche Bezugszahlen zugeordnet.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmeerzeuger in einer schematischen Darstellung. Der Wärmeerzeuger ist als ein Brenngerät 10 ausgebildet. Das Brenngerät 10 weist einen Brennraum 12 mit einem Wärmetauscher (nicht dargestellt) auf. Weiter weist das Brenngerät 10 eine Brenneroberfläche 14 auf. Zur Brenneroberfläche 14 führt eine Hauptleitung 16, welche ein Fluid zum Verbrennen an der Brenneroberfläche 14 leitet. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Fluid um ein Luft-Gas-Gemisch. Das Luft-Gas-Gemisch entsteht durch Mischen von Luft und Gas. Das Gas wird über eine Gasleitung 18 und die Luft über eine Luftleitung 20 zu einem Luft-Gas-Mischer 22 geführt. Die Menge des Gases wird durch ein elektronisches Ventil 24 geregelt und/oder gesteuert. Der Luft-Gas-Mischer 22 mischt Luft und Gas in einem vorgegeben Verhältnis. Eine Regel- und/oder Steuereinheit 26 gibt dieses Verhältnis vor. Über ein Gebläse 28 wird das Luft-Gas-Gemisch in die Hauptleitung 16 geführt. Das Gebläse 28 bestimmt die Geschwindigkeit und/oder den Druck des Luft-Gas-Gemisches. Am Ausgang des Brennraums 12 befindet sich eine Abgasleitung 29.
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Das Luft-Gas-Gemisch wird auf der Brenneroberfläche 14 durch eine Zündelektrode 30 entzündet. Die Zündelektrode 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel unterhalb der Brenneroberfläche 14 angeordnet.
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Auf der Brenneroberfläche 14 ist ein Überwachungsbereich 32 angeordnet. Zu dem Überwachungsbereich 32 führt eine Überwachungsleitung 34, welche das Luft-Gas-Gemisch leitet. In diesem Beispiel mündet die Überwachungsleitung 34 in die Hauptleitung 16. Der Überwachungsbereich 32 und die Brenneroberfläche 14 sind fluidisch voneinander getrennt. Das heißt, das Fluid, das über die Überwachungsleitung 34 zum Überwachungsbereich 32 gelangt, kann nicht in die Brenneroberfläche 14 entweichen. Wird das Luft-Gas-Gemisch auf der Brenneroberfläche 14 durch die Zündelektrode 30 entzündet, so wird das Luft-Gas-Gemisch im Überwachungsbereich 32 durch die entzündeten Flammen oder durch die Hitze, die durch diese Flammen entsteht, ebenfalls entzündet. Da der Überwachungsbereich 32 jedoch über eine eigene Überwachungsleitung 34 versorgt wird, wird dem Überwachungsbereich 32 Luft-Gas-Gemisch unabhängig von der Brenneroberfläche 14 bereitgestellt.
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Alternativ kann die Zündelektrode 30 gegenüber des Überwachungsbereiches 32 angeordnet sein. In diesem Fall entzündet die Zündelektrode 30 das Luft-Gas-Gemisch des Überwachungsbereiches 31. Hierdurch wird dann auch das Luft-Gas-Gemisch der Brenneroberfläche 14 entzündet. Durch diese Alternative ist es möglich, das Brenngerät 10 bereits in einem sehr niedrigen Modulationsbereich oder mit unterschiedlichen Leistungen, beispielsweise variablen Startleistungen, zu betreiben. So ist es beispielsweise möglich, das Brenngerät 10 mit minimaler Leistung zu starten, wenn eine minimale Lastanforderung vorliegt, oder das Brenngerät 10 mit 50% Leistung zu starten, wenn eine 50%-Lastanforderung gestellt wird.
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Die Zündelektrode 30 kann auch ein Teil des Überwachungsbereichs 32 sein. Auf eine derartige Ausführungsform wird weiter unten näher eingegangen.
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Zur Einstellung der Menge, des Drucks und/oder der Flussrate des Luft-Gas-Gemisches für den Überwachungsbereich 32 ist ein Regler 36 vorgesehen, beispielsweise ein elektronisch und/oder mechanisch und/oder pneumatisch geregelter und/oder gesteuerter Regler, insbesondere ein Druckregler. Der Regler 36 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Regelventil ausgebildet. Der Regler 36 ist in der Überwachungsleitung 34 angeordnet.
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Gegenüber des Überwachungsbereichs 32 ist eine Messeinheit 38 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist die Messeinheit 38 als eine Ionisationselektrode 39 ausgebildet. Dabei ist die Ionisationselektrode 39 stabförmig. Weitere Ausführungsformen werden in 2 gezeigt und hier näher beschrieben.
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Mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 26 sind das elektronische Ventil 24 in der Gasleitung 18, der Luft-Gas-Mischer 22, das Gebläse 28, die Ionisationselektrode 39, die Zündelektrode 30 und der Regler 36 verbunden. Zum Betrieb des Brenngeräts 10 können weitere Komponenten mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 26 verbunden sein.
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2 zeigt verschiedene Ausführungsformen der Messeinheit 38. Die Messeinheit 38 verfügt dabei unter anderem über Sensoreigenschaften, insbesondere über Eigenschaften eines Ionisationssensors. Dabei ist der Ionsationssensor beispielsweise als Ionisationselektrode ausgebildet, an die ein Spannungspotential angelegt wird. In 2a weist die Messeinheit 38 einen stabförmigen Anteil auf, wie er in 1 dargestellt wurde. In 2b weist die Messeinheit 38 eine Leiste auf. In 2c weist die Messeinheit eine Platte auf, in 2d eine Lochplatte. Und 2e zeigt eine Messeinheit 38 mit einem Gewebe oder Geflecht aus Metall. Dieser Ausführung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass, wenn die Fläche des Ionisationssensors größer als die Fläche der Flamme ist, alle geladenen Ionisationspartikel gesammelt werden und somit das Ionisationssignal stark und weniger anfällig auf Neutralisierung durch den Ionisationssensor ist. Die Überwachung der Verbrennung ist also stabiler.
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3a bis 3d zeigen verschiedenen nähere Ansichten des Ausschnitts 40 aus 1. Der Ausschnitt 40 zeigt einen Teil der Hauptleitung 16 und der Überwachungsleitung 34 und das Gebläse 28. In der Hauptleitung 16 und/oder Überwachungsleitung 34 ist eine Klappe 42 angeordnet. Beispielsweise ist die Klappe 42 als ein Rückschlagventil ausgestaltet. Die Klappe 42 beeinflusst den Fluss des Luft-Gas-Gemisches durch die Überwachungsleitung 34 und/oder durch die Hauptleitung 16 durch Erhöhung oder Erniedrigung des Flusswiderstandes.
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In 3a ist in der Hauptleitung 16 eine Klappe 42 angeordnet. Die Klappe 42 öffnet ab einem bestimmten Druck bzw. Fluss, insbesondere einem hohen Druck bzw. Fluss, des Luft-Gas-Gemisches voll. In diesem Fall entsteht durch die Klappe 42 kein oder ein geringer Flusswiderstand. Dieser ist so gering, dass der Fluss bzw. der Druck des Fluids nicht beeinflusst wird. Für einen niedrigeren Druck bzw. Fluss ist die Klappe 42 ganz oder teilweise geschlossen. In diesem Fall ist der Flusswiderstand in der Überwachungsleitung 34 erhöht. Bei niedrigerem Fluss bzw. Druck wird die Leistung des Gebläses 28 erhöht, damit das Fluid durch die Überwachungsleitung 34 und/oder Hauptleitung 16 geführt werden kann. Dadurch wird ein stabilerer Betrieb des Gebläses 28 ermöglicht. Zudem ist der Regler 36 besser regel- und/oder steuerbar. Beispielswiese kann anhand der Klappe 42 ein Druckabfall am Regler 36 vermieden werden, so dass ein konstanter Fluss zum Überwachungsbereich 32 gewährleistet bleibt. Der Überwachungsbereich 32 wird dann stabil mit dem Luft-Gas-Gemisch versorgt. Ebenso ist es möglich, das Brenngerät 10 mit einer geringeren Leistung zu betreiben, wodurch insgesamt der Modulationsbereich des Brenngeräts 10 erhöht wird.
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Alternativ, wie in 3b dargestellt, ist die Klappe 42 in der Hauptleitung 16, direkt hinter dem Ausgang der Überwachungsleitung 34 angeordnet.
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3c zeigt eine weitere Ausführungsform der Hauptleitung 16 und Überwachungsleitung 34. Hier ist in der Überwachungsleitung 34 die Klappe 42 angeordnet. Bei geringerer Leistung des Brenngeräts 10 ist nun der Flusswiderstand in der Hauptleitung 34 erhöht. Dadurch wird ein höherer Fluss bzw. Druck des Fluids zur Brenneroberfläche 14 erreicht.
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3d zeigt eine dritte Ausführungsform. Hier ist die Klappe 42 in der Hauptleitung 16 nach dem Gebläse 28 und vor der Überwachungsleitung 34 angeordnet. Auch hier wird insgesamt ein Betrieb des Brenngeräts 10 bei geringerer Leistung und vergrößertem Modulationsbereich ermöglicht. Eine Versorgung des Überwachungsbereichs 34 mit dem Fluid ist stabiler.
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3e zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Hauptleitung 16 und Überwachungsleitung 34. Hier sind in der Überwachungsleitung 34 eine erste Klappe 43 und in der Hauptleitung 16 eine zweite Klappe 43' angeordnet. Dies führt ebenfalls zu der Möglichkeit, das Brenngerät 10 mit einer niedrigeren Leistung zu betreiben. Der Modulationsbereich des Brenngeräts 10 ist vergrößert. Der Fluss und/oder Druck des Fluids durch die Hauptleitung 16 und/oder Überwachungsleitung 34 ist besser kontrollierbar. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen ergibt sich ein stabilerer Betrieb des Gebläses 28, insbesondere bei geringeren Leistungen. Bei höheren Leistungen bzw. einem höheren Druck und/oder Fluss des Fluids ist der Widerstand durch die erste und zweite Klappe 43, 43' derart gering, dass dieser den Fluss bzw. den Druck des Fluids nicht beeinflusst.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reglers 36. Der Regler 36 ist als ein Regelventil, beispielsweise als ein Druckregelventil, ausgebildet. Der Regler 36 weist einen Eingang 44 und einen Ausgang 46 für das Fluid, insbesondere für das Luft-Gas-Gemisch, auf. Mit einem Ventileinsatz 48 wird eine Öffnung 49 geöffnet oder verschlossen und/oder ein Druck des Fluids reguliert. Hierzu weist der Regler 36 weiter einen Begrenzer 50 und eine Referenzdruck-Leitung 52 auf.
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In der Referenzdruck-Leitung 52 befindet sich Fluid, beispielsweise Luft, mit einem Referenzdruck. Der Referenzdruck bezieht sich hierbei auf den Druck des Fluids im Überwachungsbereich 32. In diesem Ausführungsbeispiel bezieht sich der Referenzdruck auf das Fluid im heißen Bereich des Überwachungsbereichs 32, also zum Brennraum 12. Alternativ kann sich der Referenzdruck aber auch auf den Druck des Fluids in einem kalten Bereich des Überwachungsbereichs 32 beziehen, beispielsweise einen Bereich fern vom Brennraum 12. Oder der Referenzdruck bezieht sich auf einen Druck des Fluids an einer anderen Position im Brenner 10, beispielsweise in der Überwachungsleitung 34 oder Hauptleitung 16. Der Referenzdruck richtet sich demnach nach dem Bedarf.
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Der Druck im Regler 36 ist auf den Referenzdruck einstellbar. Der Druck und/oder die Flussrate des Fluids durch die Überwachungsleitung 34 wird konstant gehalten, so dass der Druck über den Überwachungsbereich 32 hinweg ebenfalls konstant ist. Dies führt zu mehr Stabilität der Verbrennung im Überwachungsbereich 32.
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Alternativ ist der Regler 36 ein elektronisch geregelter Regler. Ein solcher weist beispielsweise ein Durchflussmengenmessgerät oder einen Durchflusssensor und einen Schrittmotor auf, wobei der Schrittmotor elektronisch angesteuert wird. Ein solcher Schrittmotor könnte zum Beispiel anhand einer Leistungswert-Vorgabe geregelt werden. Alternativ ist der Regler 36 ein mechanischer und/oder pneumatischer Regler.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Überwachungsbereichs 32, der als eine Überwachungsvorrichtung 54 ausgebildet ist.
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Die Überwachungsvorrichtung 54 weist eine eigene Messeinheit 56 auf. Im Ausführungsbeispiel ist diese als ein Ionisationssensor ausgebildet. Weiter weist die Überwachungsvorrichtung 54 eine Zündvorrichtung 58, beispielsweise eine Zündelektrode, auf. Die Überwachungsvorrichtung 54 verfügt über eigene Mittel, die Zündvorrichtung 58 zu bedienen. Alternativ kann die Überwachungsvorrichtung 54 mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 26 verbunden werden, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit 26, die Messeinheit 56 und die Zündvorrichtung 58 miteinander kommunizieren können.
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Die Überwachungsvorrichtung 54 weist eine eigene Überwachungsleitung 60 auf, über welche die Überwachungsvorrichtung 54 mit dem Brenngerät 10 verbindbar ist. Alternativ ist die Überwachungsvorrichtung 54 direkt mit der Überwachungsleitung 34 des Brenngeräts 10 verbindbar. Alternativ weist die Überwachungsvorrichtung 54 einen eigenen Regler 62, der den Regler 36 ersetzt. Oder die Überwachungsvorrichtung 54 ist direkt an den Regler 36 anschießbar.
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Die Überwachungsvorrichtung 54 ist als eine eigene Baueinheit ausgebildet, welche mobil beweglich und an jedem beliebigen Ort anbringbar ist, beispielsweise innerhalb des Brenngeräts 10. Beispielsweise lässt sich die Überwachungsvorrichtung 54 innerhalb des Brennraums 12, in der Abgasleitung 29 oder einem anderen Bereich des Brenngeräts 10, wie einem Kondensatauffangbehälter, anbringen. Damit wird vermieden, dass Flammen auf der Brenneroberfläche 14 die Messeinheit 38 beeinflussen, beispielsweise das Ionisationssignal stören. Die Überwachung der Verbrennung wird also stabiler und genauer.
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In 6 wird ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen einer Verbrennung eines Brenngeräts, beispielsweise des Brenngeräts 10, gezeigt, welches im folgenden näher beschrieben wird. Die hier geschilderten Schritte sind bei Bedarf in einen bereits bestehenden Regelalgorithmus für eine Verbrennung einbindbar. Das Verfahren läuft für einen Überwachungsbereich, der ein Teil des Brenngeräts, wie beispielsweise seiner Brenneroberfläche, ist, oder für eine separate Überwachungsvorrichtung, die mit einem solchen Brenngerät verbunden ist, analog.
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In einem Schritt 70 wird über eine Leitung, beispielsweise über die Überwachungsleitung 34, ein Fluid, beispielsweise ein Luft-Gas-Gemisch, zum Überwachungsbereich 36 oder zu der Überwachungsvorrichtung 54 geleitet. Hierfür wird bei Bedarf von der Steuer- und/oder Regeleinheit 26 eine Flussrate und/oder ein Druck an den Regler 36 geleitet. Über den Regler 36 hinweg wird der Druck des Fluids auf den Referenzdruck innerhalb des Reglers 36 geregelt. Ist der Regler 36 mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 26 verbunden, kommt das Regelsignal für den Regler 36 von der Steuer- und/oder Regeleinheit 26. Weist die Überwachungsvorrichtung 54 einen eigenen Regler 62, so wird der eigene Regler 62 von der Überwachungsvorrichtung 54 geregelt und/oder gesteuert. Hierfür kann diese beispielsweise eine Microprozessor oder ähnliches aufweisen.
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Im Schritt 72 wird das Fluid an der Oberfläche des Überwachungsbereichs 32 oder der Überwachungsvorrichtung 54 entzündet. Entweder wird hiefür der Zündelektrode 30 des Brenngeräts 10 oder der eigenen Zündelektrode 58 der Überwachungsvorrichtung 54 ein entsprechendes Signal gesendet. Dieses Signal kommt beispielsweise von der Steuer- und/oder Regeleinheit 26, oder das Signal kommt direkt von der Überwachungsvorrichtung 54.
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Im Schritt 74 wird ein Messsignal von der Messeinheit 38 oder der eigenen Messeinheit 56 der Überwachungsvorrichtung 54 generiert und an die Steuer- und/oder Regeleinheit 26 gesendet und ausgewertet. Alternativ wird das Signal von der Überwachungsvorrichtung 54 selbst ausgewertet. Gemäß der Ergebnisse dieser Auswertung werden dann Schritte eingeleitet, die eine Verbrennung stoppen oder fortsetzen.
