DE102021124683A1 - Method of detecting flame extinction of a burnerMethod of detecting flame extinction of a burner - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Erkennung des Erlöschens einer Flamme (1) an einer Brenneroberfläche (2) eines Brenners (3) zur Verbrennung von Gas, wobei Temperaturveränderungen der Flamme (1) mit mindestens einem Temperatursensor (4) gemessen werden, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist:a) Einstellen eines Abstandes (5) des Temperatursensors (4) zu der Brenneroberfläche (2) in Abhängigkeit einer vorliegenden Flammenhöhe (6) ausgehend von der Brenneroberfläche (2);b) Erkennen einer abfallenden Temperveränderung einer mit dem Temperatursensor (4) gemessenen Temperatur, undc) Erkennen des Erlöschens der Flamme (1), wenn eine Geschwindigkeit der abfallenden Temperaturveränderung einen Grenzwert überschreitet.Method for detecting the extinction of a flame (1) on a burner surface (2) of a burner (3) for burning gas, temperature changes in the flame (1) being measured with at least one temperature sensor (4), the method having at least the following steps has:a) setting a distance (5) of the temperature sensor (4) to the burner surface (2) as a function of a flame height (6) present, starting from the burner surface (2);b) detecting a falling temperature change of a temperature sensor (4) measured temperature, andc) detecting the extinguishing of the flame (1) when a rate of falling temperature change exceeds a limit value.

Description

In gasbefeuerten Heizgeräten muss entsprechend gesetzlichen Vorgaben eine Vorrichtung zur Flammerkennung implementiert sein, die sicher stellt, dass nicht länger als eine maximal zulässige Zeit unverbranntes Brenngas-Luft-Gemisch dem Brennraum des Heizgerätes zugeführt wird.In gas-fired heaters, a flame detection device must be implemented in accordance with legal requirements, which ensures that no unburned combustible gas-air mixture is supplied to the combustion chamber of the heater for longer than a maximum permissible time.

Gasbefeuerte Heizgeräte, die mit fossilen Brenngasen befeuert werden, nutzen beispielsweise, basierend auf frei verfügbaren Ladungsträgern in der Flamme und mindestens einer Elektrode in der Flamme, den lonisationsstrom zur sicheren Flammerkennung.Gas-fired heaters that are fired with fossil fuel gases, for example, use the ionization current for reliable flame detection based on freely available charge carriers in the flame and at least one electrode in the flame.

Die ionisationsbasierte Flammerkennung basiert auf der Verfügbarkeit einer bestimmten Menge an frei verfügbaren Ladungsträgern. Je nach Trägergas variiert dieser Anteil. Bei z. B. reiner Wasserstoffverbrennung kann die Anzahl der verfügbaren Ladungsträger zu gering ausfallen. Somit kann eine zuverlässige Flammerkennung basierend auf der elektrischen Leitfähigkeit der Flamme unter Verwendung von Wasserstoff bzw. Gasgemischen mit hohem Wasserstoffanteil nicht realisierbar sein.Ionization-based flame detection is based on the availability of a certain amount of freely available charge carriers. This proportion varies depending on the carrier gas. at z. B. pure hydrogen combustion, the number of available charge carriers can be too low. Reliable flame detection based on the electrical conductivity of the flame using hydrogen or gas mixtures with a high proportion of hydrogen can therefore not be realized.

Vor diesem Hintergrund sind insbesondere bei Heizgeräten und Brennern, die für die Verbrennung von Gasgemischen mit hohem Wasserstoff bzw. sogar reinem Wasserstoff betrieben werden, neuartige Verfahren zur Flammerkennung wünschenswert.Against this background, new methods for flame detection are desirable, especially for heaters and burners that are operated for the combustion of gas mixtures with high levels of hydrogen or even pure hydrogen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen. Diese Aufgabe wird gelöst mit der Erfindung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und insbesondere auch in der Figurenbeschreibung angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann die einzelnen Merkmale in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert und damit zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung gelangt.The object of the present invention is to at least partially solve the problems described with reference to the prior art. This object is achieved with the invention according to the features of the independent patent claims. Further advantageous configurations are specified in the dependently formulated patent claims and in the description and in particular also in the description of the figures. It should be pointed out that a person skilled in the art can combine the individual features with one another in a technologically sensible manner and thus arrive at further configurations of the invention.

Ein solches neuartiges Verfahren, ein entsprechend für das Verfahren eingerichteter Brenner, ein Steuergerät und ein Computerprogrammprodukt sollen nachfolgend beschrieben werden.Such a new method, a burner set up accordingly for the method, a control device and a computer program product are to be described below.

Hier beschrieben werden soll ein Verfahren zur Erkennung des Erlöschens einer Flamme an einer Brenneroberfläche eines Brenners zur Verbrennung von Gas, wobei Temperaturveränderungen der Flamme mit mindestens einem Temperatursensor gemessen werden, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist:

  1. a) Einstellen eines Abstandes des Temperatursensors zu der Brenneroberfläche in Abhängigkeit einer vorliegenden Flammenhöhe ausgehend von der Brenneroberfläche;
  2. b) Erkennen einer abfallenden Temperveränderung einer mit dem Temperatursensor gemessenen Temperatur, und
  3. c) Erkennen des Erlöschens der Flamme, wenn eine Geschwindigkeit der abfallenden Temperaturveränderung einen Grenzwert überschreitet.
A method for detecting the extinction of a flame on a burner surface of a burner for burning gas is to be described here, temperature changes in the flame being measured with at least one temperature sensor, the method having at least the following steps:
  1. a) setting a distance of the temperature sensor to the burner surface as a function of a flame height present, starting from the burner surface;
  2. b) detecting a decreasing temperature change of a temperature measured with the temperature sensor, and
  3. c) detection of flame extinction when a rate of decreasing temperature change exceeds a limit value.

Der Brenner bezeichnet vorzugsweise einen Brennerkörper, aus dem das Brenngas durch eine Vielzahl von Öffnungen nach außen in einen Brennraum strömt, welcher den Brenner umgibt und in dem bevorzugt Leitungen sind, die die mit dem Brenner erzeugte Wärme dann abführen. Der Brennerkörper ist vorzugsweise zylindrisch und aus einem Metallmaterial hergestellt. Die äußere (zum Brennraum hin ausgerichtete) Oberfläche des Brennerkörpers wird hier als Brenneroberfläche bezeichnet, von welcher ausgehend sich die Flammen in den Brennraum hinein erstrecken.The burner preferably designates a burner body, from which the fuel gas flows outwards through a plurality of openings into a combustion chamber which surrounds the burner and in which there are preferably lines which then dissipate the heat generated by the burner. The torch body is preferably cylindrical and made of a metal material. The outer (facing the combustion chamber) surface of the burner body is referred to herein as the burner surface, from which the flames extend into the combustion chamber.

Mit einem Abstand der Temperatursensoren zu der Brenneroberfläche ist hier insbesondere ein senkrecht (bzw. normal, bzw. lotrecht) zur Brenneroberfläche gemessener Abstand gemeint. Die sogenannte Flammenhöhe ist abhängig von der Leistung des Brenners, die durch die Menge bzw. den Druck des Gemischs eingestellt wird, welches dem Brenner zum Verbrennen zur Verfügung gestellt wird. Die Temperatursensoren können beispielsweise Thermoelemente sein. Grundsätzlich sind aber auch andere Arten von Temperatursensoren möglich. Die Temperatursensoren sind bevorzugt für die an ihrem jeweiligen Einbauort während des Betriebs des Brenners auftretende Temperaturen geeignet. Üblicherweise sind die Temperatursensoren dafür eingerichtet Temperaturen bis bspw. 1.300 °C zu widerstehen. Besonders bevorzugt sind die Temperatursensoren allerdings so positioniert, dass sie einerseits eine gute Überwachung von Temperaturänderungen und Temperaturen der Flamme ermögliche, andererseits aber auch nicht in dem Bereich angeordnet sind, in dem die Flammen die höchsten Temperaturen aufweisen.A distance between the temperature sensors and the burner surface means here, in particular, a distance measured perpendicularly (or normal, or perpendicularly) to the burner surface. The so-called flame height depends on the output of the burner, which is set by the quantity or pressure of the mixture that is made available to the burner for combustion. The temperature sensors can be thermocouples, for example. In principle, however, other types of temperature sensors are also possible. The temperature sensors are preferably suitable for the temperatures occurring at their respective installation site during the operation of the burner. The temperature sensors are usually set up to withstand temperatures of up to, for example, 1,300°C. However, the temperature sensors are particularly preferably positioned in such a way that on the one hand they enable good monitoring of temperature changes and temperatures of the flame, but on the other hand they are not arranged in the area in which the flames have the highest temperatures.

Es hat sich herausgestellt, dass die Erkennung einer Flamme basierend auf einem Temperatursensor, fix positioniert in der Nähe der Flamme bei Leistungsänderung aufgrund der thermischen Masse nicht innerhalb der gesetzlich vorgegebenen Zeit, zwischen Modulation (Leistungsveränderung) und Erlöschen der Flamme unterscheiden kann, wenn der Temperatursensor zu weit entfernt von der Flamme ist. In diesem Falle würde sich erst später über die Änderung der Steigung und eine damit einhergehende Annäherung an eine Zieltemperatur der Unterschied zeigen. Dies tritt besonders bei kleinen Leistungen auf, bei denen sich die Flammen weniger weit in den Brennraum ausdehnen. Gleichzeitig kann der Temperatursensor nicht zu nah an der Flamme positioniert werden, da dieser damit dauerhaft derart hohen Temperaturen ausgesetzt ist, dass die Dauerhaltbarkeit nicht gewährleistet werden kann. So ergibt sich ein Konflikt bei der Bestimmung einer geeigneten Position für den Temperatursensor.It has been found that the detection of a flame based on a temperature sensor fixedly positioned near the flame when there is a change in power due to the thermal mass cannot distinguish between modulation (change in power) and extinction of the flame within the legally prescribed time when the temperature sensor is too far away from the flame. In this case, the change in slope and the associated approach to a target temperature would only be known later show the difference. This occurs particularly at low outputs, where the flames extend less far into the combustion chamber. At the same time, the temperature sensor cannot be positioned too close to the flame, as this would permanently expose it to such high temperatures that durability cannot be guaranteed. So there is a conflict in determining a suitable position for the temperature sensor.

Zur Lösung dieser Problematik wird hier die Idee vorgeschlagen den Temperatursensor in seiner Position veränderlich anzubringen und insbesondere den Abstand zwischen der Brenneroberfläche und dem Temperatursensor in Abhängigkeit von der Flammenhöhe einzustellen.To solve this problem, the idea proposed here is to mount the temperature sensor in a variable position and in particular to set the distance between the burner surface and the temperature sensor as a function of the flame height.

Auf diese Weise kann der Temperatursensor ständig eine Position einnehmen, die sowohl nah genug an der Flamme ist, um eine ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit des Temperatursensor sicherzustellen, als auch ausreichend Abstand aufweist, um auszuschließen, dass Temperaturen anhaltend die Dauerhaltbarkeit des Temperatursensors übersteigen.In this way, the temperature sensor can constantly occupy a position that is both close enough to the flame to ensure sufficient reaction speed of the temperature sensor and at a sufficient distance to preclude temperatures from continuing to exceed the service life of the temperature sensor.

Bevorzugt findet das Einstellen des Abstandes des Temperatursensors zur Brenneroberfläche (Schritt a)) während des gesamten Betriebs des Brenners kontinuierlich statt.The setting of the distance between the temperature sensor and the burner surface (step a)) preferably takes place continuously during the entire operation of the burner.

Die Überwachung von mit dem Temperatursensor gemessenen Temperaturveränderungen findet bevorzugt ebenfalls während des gesamten Betriebs des Brenners kontinuierlich statt. Abfallende Temperaturveränderungen werden in Schritt b) erkannt und in Schritt c) wird ein Erlöschen der Flamme anhand von abfallenden Temperaturveränderungen, die einen Grenzwert überschreiten, erkannt.The monitoring of temperature changes measured with the temperature sensor preferably also takes place continuously during the entire operation of the burner. Falling temperature changes are recognized in step b) and in step c) an extinction of the flame is recognized on the basis of falling temperature changes that exceed a limit value.

Besonders vorteilhaft ist, wenn in Schritt a) das Einstellen des Abstandes in Abhängigkeit von einem Leistungsparameter erfolgt.It is particularly advantageous if, in step a), the distance is set as a function of a performance parameter.

Der Leistungsparameter ist insbesondere ein Parameter, der einen Rückschluss auf die Leistung des Brenners und damit auf die Flammenhöhe ermöglicht. Ein möglicher Leistungsparameter kann eine mit dem Brenner erzeugte (vorliegende) Temperatur sein. Anhand von dieser vorliegenden Temperatur wird erläutert, wie in Abhängigkeit eines Leistungsparameters der Abstand eingestellt werden kann.The performance parameter is in particular a parameter that allows conclusions to be drawn about the performance of the burner and thus the flame height. A possible performance parameter can be a temperature generated (existing) with the burner. Based on this existing temperature, it is explained how the distance can be adjusted as a function of a performance parameter.

Die vorliegende Temperatur abhängig von der erbrachten Leistung des Brenners ermöglicht ebenfalls einen Rückschluss auf die Flammenhöhe. Eine mit dem Temperatursensor zur Erkennung von Temperaturveränderungen gemessene Temperatur kann als vorliegende Temperatur zum Einstellen des Abstandes verwendet werden. Hier kann berücksichtigt werden, dass die an diesem Temperatursensor anliegende Temperatur zumindest teilweise auch durch Schritt a) (das Einstellen des Abstandes) beeinflusst wird. Wenn die Leistung des Brenners erhöht wird, wird gemäß Schritt a) der Abstand vergrößert, was der Erhöhung der Temperatur am Sensor durch die Leistungssteigerung des Brenners entgegenwirkt. Wenn ein Signal des Temperatursensors, mit dem Temperaturveränderungen überwacht werden, verwendet wird, um die Einstellung des Abstandes in Schritt a) zu steuern, dann erfolgt die Einstellung des Abstandes in Schritt a) bevorzugt in einer Weise, so dass trotz der Einstellung des Abstandes bei einer Leistungsänderung des Brenners noch eine Temperaturerhöhung an dem Temperatursensor vorliegt.The present temperature, depending on the output of the burner, also allows conclusions to be drawn about the flame height. A temperature measured by the temperature sensor for detecting temperature change can be used as the present temperature for adjusting the gap. It can be taken into account here that the temperature present at this temperature sensor is at least partially also influenced by step a) (adjusting the distance). If the output of the burner is increased, according to step a) the distance is increased, which counteracts the increase in temperature at the sensor due to the increase in output of the burner. If a signal from the temperature sensor, with which temperature changes are monitored, is used to control the adjustment of the distance in step a), then the adjustment of the distance in step a) is preferably carried out in such a way that despite the adjustment of the distance at a change in output of the burner, there is still a temperature increase at the temperature sensor.

In weiteren Ausführungsvarianten können zusätzlich oder alternativ auch andere Leistungsparameter zur Einstellung des Abstandes verwendet werden, beispielsweise ein (aktuell vorliegender) Gasverbrauch des Brenners, ein dem Brenner zugeführter Luftmassenstrom oder ähnliche Parameter. Es kann auch eine Kombination verschiedener Parameter für die Einstellung des Abstandes berücksichtigt werden.In further embodiment variants, other performance parameters can additionally or alternatively be used to set the distance, for example a (currently present) gas consumption of the burner, an air mass flow supplied to the burner or similar parameters. A combination of different parameters for setting the distance can also be taken into account.

Außerdem vorteilhaft ist, wenn der mindestens eine Temperatursensor an einem Bimetall befestigt ist und das Einstellen des Abstandes durch eine temperaturbedingte Verformung des Bimetalls erfolgt.It is also advantageous if the at least one temperature sensor is attached to a bimetal and the distance is set by temperature-related deformation of the bimetal.

Das Bimetall ist bevorzugt derart oberhalb der Brenneroberfläche angeordnet, dass die mit den Flammen durch die Leistung des Brenners oberhalb der Brenneroberfläche hervorgerufene Temperatur eine Verformung des Bimetalls bewirkt, welche dann die Position des Temperatursensors, bzw. den Abstand des Temperatursensors von der Brenneroberfläche an die Leistung des Brenners (und damit mittelbar auch an die Flammenhöhe), anpasst. Wenn die Leistung des Brenners hoch ist, verformt sich das Bimetall bevorzugt so, dass der Temperatursensor weiter von der Brenneroberfläche entfernt ist. Wenn die Leistung des Brenners niedrig ist, verformt sich das Bimetall bevorzugt so, dass der Temperatursensor näher an der Brenneroberfläche dran ist.The bimetal is preferably arranged above the burner surface in such a way that the temperature caused by the flames above the burner surface caused by the output of the burner causes a deformation of the bimetal, which then changes the position of the temperature sensor or the distance of the temperature sensor from the burner surface to the output of the burner (and thus indirectly also to the flame height). When the burner output is high, the bimetal deforms preferentially so that the temperature sensor is farther from the burner surface. When the burner output is low, the bimetal deforms preferentially so that the temperature sensor is closer to the burner surface.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn mit dem mindestens einen Temperatursensor auch eine Temperatur gemessen wird und in Schritt a) das Einstellen des Abstandes in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur erfolgt.In addition, it is advantageous if a temperature is also measured with the at least one temperature sensor and the distance is set as a function of the measured temperature in step a).

Dieser Temperatursensor kann ein zusätzlicher (fest angeordneter) Temperatursensor sein, mit welchem letztlich unabhängig von dem Temperatursensor zur Erkennung von abfallenden Temperaturveränderungen in Schritt b) eine Temperatur bestimmt werden kann, die einen Rückschluss auf die Flammenhöhe ermöglicht. Dieser Temperatursensor kann ggf. auch weiter entfernt von den Flammen angeordnet sein und (mittelbar) die Leistung des Brenners messen und damit auch eine Aussage über die Flammenhöhe ermöglichen.This temperature sensor can be an additional (fixed) temperature sensor, with which ultimately independent of the temperature sensor for detecting falling temperature changes in step b), a temperature can be determined which allows conclusions to be drawn about the flame height. If necessary, this temperature sensor can also be arranged further away from the flames and (indirectly) measure the output of the burner and thus also enable a statement to be made about the flame height.

Auch vorteilhaft ist, wenn ein in Schritt c) verwendeter Grenzwert in Abhängigkeit von einem Leistungsparameter festgelegt wird.It is also advantageous if a limit value used in step c) is defined as a function of a performance parameter.

Auch hier ist die Verwendung beliebiger Leistungsparameter möglich. Die weiter oben stehenden Erläuterungen zur Berücksichtigung von Leistungsparametern zur Einstellung des Abstandes sind insofern auf die Einstellung des Grenzwertes übertragbar. Auch hier gilt, dass eine vorliegende Temperatur ein geeigneter Leistungsparameter ist. Es hat sich herausgestellt, dass je nach vorliegender Leistung unterschiedliche Grenzwerte für Temperaturveränderungen geeignet sind ein Erlöschen der Flamme zu erkennen. Bei niedrigen Leistungen können in Ausführungsvarianten schon kleinere Temperaturveränderungen einen Rückschluss auf ein Erlöschen der Flamme ermöglichen, während bei hohen Leistungen ggf. größere Temperaturveränderungen einen Rückschluss auf ein Erlöschen der Flamme ermöglichen.Any performance parameters can also be used here. The explanations given above regarding the consideration of performance parameters for setting the distance can in this respect be transferred to the setting of the limit value. Here, too, the prevailing temperature is a suitable performance parameter. It has been found that, depending on the power at hand, different limit values for temperature changes are suitable for recognizing that the flame has gone out. At low power levels, in design variants, even minor temperature changes can allow conclusions to be drawn about the flame going out, while at high power levels, larger temperature changes may allow a conclusion to be drawn about the flame going out.

Besonders vorteilhaft ist außerdem, wenn in Schritt a) das Einstellen des Abstandes mit mindestens einem Aktor erfolgt.It is also particularly advantageous if the distance is set with at least one actuator in step a).

Mit einem Aktor ist hier insbesondere ein Antrieb beschrieben, der von einem Steuergerät mit Steuersignalen angetrieben werden kann. Insbesondere umfasst ist ein elektrischer Antrieb.An actuator is used here in particular to describe a drive that can be driven by a control device with control signals. In particular, an electric drive is included.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der mindestens eine Aktor in Abhängigkeit von einem Leistungsparameter angesteuert wird, um den Abstand einzustellen.In addition, it is advantageous if the at least one actuator is controlled as a function of a performance parameter in order to set the distance.

Der Leistungsparameter kann insbesondere eine gemessene Temperatur sein, die bspw. mit dem Temperatursensor festgestellt wird.In particular, the performance parameter can be a measured temperature, which is determined, for example, with the temperature sensor.

Außerdem vorteilhaft ist, wenn das mit der Flamme verbrannte Gas zumindest 50 %, bevorzugt sogar 97 % Wasserstoff enthält.It is also advantageous if the gas burned with the flame contains at least 50%, preferably even 97%, hydrogen.

Ein Anteil von 50 % oder mehr Wasserstoff bewirkt ein Brenngas, dessen Eigenschaften schon wesentlich vom Wasserstoff dominiert werden. Ein Gas mit 97 % oder mehr Wasserstoff kann annähernd wie reiner Wasserstoff betrachtet werden.A proportion of 50% or more hydrogen results in a fuel gas whose properties are already essentially dominated by hydrogen. A gas with 97% or more hydrogen can be considered approximately as pure hydrogen.

Auch vorteilhaft ist es, wenn zusätzlich mittels eines Luftmassenstromsensors ein dem Brenner zugeführten Luftmassenstrom gemessen wird und zusammen mit Messsignalen des mindestens einen Temperatursensors zur Regelung eines Gas-Luft-Gemischs verwendet wird.It is also advantageous if an air mass flow supplied to the burner is additionally measured by means of an air mass flow sensor and is used together with measurement signals from the at least one temperature sensor for controlling a gas/air mixture.

Hier auch beschrieben werden soll ein Brenner zur Verbrennung von Gas mit einer Brenneroberfläche, aufweisend mindestens einen Temperatursensor, dessen Abstand zu einer Brenneroberfläche des Brenners variabel einstellbar ist, wobei der Brenner insbesondere zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.A burner for burning gas with a burner surface is also to be described here, having at least one temperature sensor whose distance from a burner surface of the burner can be variably adjusted, the burner being set up in particular for carrying out the method described.

Außerdem beschrieben werden soll ein Steuergerät, eingerichtet zur Auswertung von Signalen mindestens eines Temperatursensors eines Brenners gemäß dem beschriebenen Verfahren zur Erkennung des Erlöschens einer Flamme an der Brenneroberfläche des Brenners.Also to be described is a control unit set up to evaluate signals from at least one temperature sensor of a burner according to the described method for detecting the extinguishing of a flame on the burner surface of the burner.

Auch beschrieben werden soll ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass der beschriebene Brenner bzw. ein mit dem Brenner betreibbares Steuergerät die beschriebenen Verfahrensschritte ausführt.A computer program is also to be described, comprising commands which cause the burner described or a control unit which can be operated with the burner to carry out the method steps described.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf welche die Erfindung nicht beschränkt ist. Es ist insbesondere darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind.The invention and the technical context of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. The figures show preferred exemplary embodiments to which the invention is not restricted. It should be pointed out in particular that the figures and in particular the proportions shown in the figures are only schematic.

Es stellen dar:

  • 1: eine erste Ausführungsvariante eines beschriebenen Brenners,
  • 2: die erste Ausführungsvariante eines beschriebenen Brenners in einer anderen Einstellung,
  • 3: ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens,
  • 4: eine zweite Ausführungsvariante des beschriebenen Brenners.
They represent:
  • 1 : a first embodiment variant of a described burner,
  • 2 : the first embodiment variant of a described burner in a different setting,
  • 3 : a flow chart of the described procedure,
  • 4 : a second variant embodiment of the burner described.

Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsvariante des beschriebenen Brenners 3. Der Brenner 3 hat einen Innenraum 11, der über eine Zuleitung 13 mit Gas-Luft-Gemisch versorgt wird. Das Gas-Luft-Gemisch tritt durch eine Vielzahl von Öffnungen aus dem Brenner 3 an einer Brenneroberfläche 2 aus und in einen den Brenner 3 umgebenden Brennraum 12 ein. Auf der Brenneroberfläche 2 existieren Flammen 1, die eine (je nach Leistung des Brenners 3 verschiedene) Flammenhöhe 6 aufweisen. In 1 ist die Flammenhöhe 6 bei einer höheren Leistung des Brenners 3 gezeigt. In 2 ist die Flammenhöhe 6 bei einer niedrigeren Leistung des Brenners 3 gezeigt. Der Brenner 3 hat darüber hinaus einen Temperatursensor 4, welcher in einem Abstand 5 von der Brenneroberfläche 2 angeordnet ist und dort die Temperatur bzw. Temperaturveränderungen misst. Der Abstand 5 zwischen der Brenneroberfläche 2 und dem Temperatursensor 4 ist mit dem Aktor 8 anpassbar. Der Aktor 8 wird bevorzugt von einem Steuergerät 10 gesteuert, um den Abstand 5 einzustellen. Bevorzugt wertet das Steuergerät 10 auch Signale von dem Temperatursensor 4 aus, um abfallende Temperaturveränderungen zu erkennen (Schritt b)) und ggf. ein Erlöschen der Flamme 1 festzustellen. Bevorzugt befindet sich an der Zuleitung 13 auch noch ein Luftmassenstromsensor 9, mit welchem ein dem Brenner 3 zugeführter Luftmassenstrom ermittelt werden kann. Der Luftmassenstrom kann ggf. alternativ oder zusätzlich als Leistungsparameter für das beschriebene Verfahren verwendet werden.The 1 and 2 show a first variant of the burner 3 described. The burner 3 has an interior 11 which is supplied with a gas-air mixture via a supply line 13 . The gas-air mixture exits the burner 3 through a large number of openings on a burner surface 2 and enters a combustion chamber 12 surrounding the burner 3 . On the burner surface 2 there are flames 1 that have a flame height 6 (depending on the power of the burner 3). point. In 1 the flame height 6 is shown at a higher output of the burner 3. In 2 the flame height 6 is shown at a lower output of the burner 3. The burner 3 also has a temperature sensor 4, which is arranged at a distance 5 from the burner surface 2 and measures the temperature or temperature changes there. The distance 5 between the burner surface 2 and the temperature sensor 4 can be adjusted with the actuator 8 . The actuator 8 is preferably controlled by a control unit 10 in order to set the distance 5. The control unit 10 preferably also evaluates signals from the temperature sensor 4 in order to detect falling temperature changes (step b)) and, if necessary, to determine that the flame 1 has gone out. An air mass flow sensor 9 is preferably also located on the supply line 13, with which an air mass flow supplied to the burner 3 can be determined. The air mass flow can optionally be used alternatively or additionally as a performance parameter for the method described.

3 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm mit den beschriebenen Verfahrensschritten a), b) und c), die während des Betriebs des Brenners bevorzugt permanent durchgeführt werden, um den Betrieb des Brenners zu überwachen und ein Erlöschen der Flamme zu erkennen. 3 FIG. 12 schematically shows a flow chart with the method steps a), b) and c) described, which are preferably carried out continuously during the operation of the burner in order to monitor the operation of the burner and to detect when the flame has gone out.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des beschriebenen Brenners 3, bei welchem zur Einstellung des Abstandes 5 zwischen Brenneroberfläche 2 und Temperatursensor 4 kein angesteuerter Aktor verwendet wird, sondern ein Bimetall 7 Anwendung findet. Das Bimetall 7 trägt den Temperatursensor 4 bevorzugt an einem Ende und ist an einem anderen Ende befestigt. Das Bimetall 7 ist insbesondere so angeordnet, dass die von dem Brenner erzeugte Wärme eine Verformung des Bimetalls bewirkt und den Abstand 5 zwischen der Brenneroberfläche 2 und dem Temperatursensor 5 so von selbst (passiv) auf die Flammenhöhe 6 abstimmt. Darüber hinaus ist der in 4 dargestellte Aufbau entsprechend zu dem Aufbau des in den 1 und 2 ausgeführten Brenners 3 eingerichtet. Auf die Erläuterungen zu den 1 und 2 wird hier diesbezüglich verwiesen. 4 shows a further exemplary embodiment of the burner 3 described, in which no controlled actuator is used to set the distance 5 between the burner surface 2 and the temperature sensor 4, but rather a bimetal 7 is used. The bimetal 7 carries the temperature sensor 4 preferably at one end and is attached at another end. The bimetal 7 is arranged in particular in such a way that the heat generated by the burner causes a deformation of the bimetal and thus automatically (passively) adjusts the distance 5 between the burner surface 2 and the temperature sensor 5 to the flame height 6 . In addition, the in 4 shown structure corresponding to the structure of in the 1 and 2 running burner 3 set up. On the explanations of the 1 and 2 reference is made here in this regard.

Bezugszeichenlistereference list

11
Flammeflame
22
Brenneroberflächeburner surface
33
Brennerburner
44
Temperatursensortemperature sensor
55
AbstandDistance
66
Flammenhöheflame height
77
Bimetallbimetal
88th
Aktoractuator
99
Luftmassenstromsensorair mass flow sensor
1010
Steuergerätcontrol unit
1111
Innenrauminner space
1212
Brennraumcombustion chamber
1313
Zuleitungsupply line

Claims (12)

Verfahren zur Erkennung des Erlöschens einer Flamme (1) an einer Brenneroberfläche (2) eines Brenners (3) zur Verbrennung von Gas, wobei Temperaturveränderungen der Flamme (1) mit mindestens einem Temperatursensor (4) gemessen werden, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: a) Einstellen eines Abstandes (5) des Temperatursensors (4) zu der Brenneroberfläche (2) in Abhängigkeit einer vorliegenden Flammenhöhe (6) ausgehend von der Brenneroberfläche (2); b) Erkennen einer abfallenden Temperveränderung einer mit dem Temperatursensor (4) gemessenen Temperatur, und c) Erkennen des Erlöschens der Flamme (1), wenn eine Geschwindigkeit der abfallenden Temperaturveränderung einen Grenzwert überschreitet.Method for detecting the extinction of a flame (1) on a burner surface (2) of a burner (3) for burning gas, temperature changes in the flame (1) being measured with at least one temperature sensor (4), the method having at least the following steps having: a) setting a distance (5) of the temperature sensor (4) to the burner surface (2) as a function of a flame height (6) present, starting from the burner surface (2); b) detection of a decreasing change in temperature of a temperature measured with the temperature sensor (4), and c) detection of the extinguishing of the flame (1) when a rate of falling temperature change exceeds a limit value. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) das Einstellen des Abstandes (5) in Abhängigkeit von einem Leistungsparameter erfolgt.procedure after claim 1 , wherein in step a) the adjustment of the distance (5) takes place as a function of a performance parameter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Temperatursensor (3) an einem Bimetall (7) befestigt ist und das Einstellen des Abstandes (5) durch eine temperaturbedingte Verformung des Bimetalls (7) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, in which the at least one temperature sensor (3) is fastened to a bimetal (7) and the distance (5) is set by temperature-related deformation of the bimetal (7). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit dem mindestens einen Temperatursensor (4) auch eine Temperatur gemessen wird und in Schritt a) das Einstellen des Abstandes (5) in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein a temperature is also measured with the at least one temperature sensor (4) and in step a) the distance (5) is set as a function of the measured temperature. Verfahren nach einem der vorliegenden Ansprüche, wobei ein in Schritt c) verwendeter Grenzwert in Abhängigkeit von Leistungsparameter festgelegt wird.Method according to one of the present claims, wherein a limit value used in step c) is defined as a function of performance parameters. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt a) das Einstellen des Abstandes (5) mit mindestens einem Aktor (8) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein in step a) the distance (5) is set with at least one actuator (8). Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der mindestens eine Aktor (8) in Abhängigkeit von einem Leistungsparameter angesteuert wird, um den Abstand (5) einzustellen.Method according to the preceding claim, wherein the at least one actuator (8) in Depending on a performance parameter is driven to set the distance (5). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mit der Flamme (1) verbrannte Gas zumindest 50 %, bevorzugt sogar 97 % Wasserstoff enthält.Method according to one of the preceding claims, in which the gas combusted with the flame (1) contains at least 50%, preferably even 97%, hydrogen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzlich mittels eines Luftmassenstromsensors (9) ein dem Brenner (3) zugeführter Luftmassenstrom gemessen wird und zusammen mit Messsignalen des mindestens einen Temperatursensors (4) zur Regelung eines Gas-Luft-Gemischs verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, an air mass flow supplied to the burner (3) being additionally measured by means of an air mass flow sensor (9) and being used together with measurement signals from the at least one temperature sensor (4) to control a gas-air mixture. Brenner (3) zur Verbrennung von Gas mit einer Brenneroberfläche (2), aufweisend mindestens einen Temperatursensor (3), dessen Abstand (5) zu einer Brenneroberfläche (2) des Brenners (3) variabel einstellbar ist, wobei der Brenner (3) insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet ist.Burner (3) for burning gas with a burner surface (2), having at least one temperature sensor (3) whose distance (5) to a burner surface (2) of the burner (3) can be variably adjusted, the burner (3) in particular for carrying out the method according to one of Claims 1 until 9 is set up. Steuergerät (10), eingerichtet zur Auswertung von Signalen mindestens eines Temperatursensors (4) eines Brenners (3) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Erkennung des Erlöschens einer Flamme (1) an der Brenneroberfläche (2) des Brenners (3).Control unit (10), set up to evaluate signals from at least one temperature sensor (4) of a burner (3) according to the method according to one of Claims 1 until 9 for detecting the extinguishing of a flame (1) on the burner surface (2) of the burner (3). Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass der Brenner (3) des Anspruchs 11 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.Computer program comprising instructions that cause the burner (3) of the Claim 11 the method steps according to one of Claims 1 until 9 executes
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