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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät.
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Es sind eine Vielzahl von Heizgeräten bekannt, die in einer Brennkammer ein Gemisch aus Brennstoff, insbesondere Gas oder Wasserstoff und Umgebungsluft verbrennen, um Wärme zur Versorgung eines Gebäudes oder für eine Bereitstellung von Warmwasser zu gewinnen.
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Derartige Heizgerät weisen in der Regel eine Flammenüberwachung auf, die ein Erlöschen der Flamme erkennen und gegebenenfalls eine Brennstoffzufuhr unterbrechen kann, um ein Austreten von unverbranntem Brennstoff und damit verbundene Gefahren zu verhindern. Es sind verschiedene Möglichkeiten einer Flammenüberwachung bekannt. Häufig wird ein lonisationsstrom der Flamme ermittelt, wobei dies bei wasserstoffbetriebenen Heizgeräten nur bedingt möglich ist, weil eine Wasserstoffflamme nur wenige Ladungsträger freisetzt. Zur Überwachung einer Wasserstoffflamme kann beispielsweise die von der Flamme bzw. den Flammen emittierte UV- (Ultraviolett-) Strahlung erfasst werden.
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Aus der WO 2012/ 163754 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen einer Brennerflamme bekannt, bei dem ein Fotodetektor mit einer Filtereinrichtung zur Flammenüberwachung genutzt wird.
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Es ist weiter möglich, Temperatursensoren für eine Flammenüberwachung zu nutzen, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit einer derartigen Flammenüberwachung häufig zu gering ist, um ein Austreten von unverbranntem Brennstoff vollständig zu verhindern.
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Zudem kann die Flammenhöhe, also der Abstand der Flamme bzw. der Flammenspitze zu einer Oberfläche des Brenners, je nach Leistung desselben, deutlich variieren. Dies kann unter Umständen zur Folge haben, dass eine Flammenüberwachung, insbesondere ein UV-Sensor keine Flamme feststellen kann, weil diese sich (ggf. kurzzeitig) außerhalb eines Erfassungsbereiches des Sensors ausbildet.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere sollen eine sichere Erkennung einer Flamme eines Brenners für alle auftretenden Flammenhöhen ermöglicht werden. Zudem soll das Verfahren eine Regelung einer Gemischzusammensetzung des Heizgerätes zumindest unterstützen.
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Nicht zuletzt soll die Erfindung die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen, nur geringe bauliche Veränderungen an einem Heizgerät erfordern und/oder eine einfache Integration in einen bestehenden Produktionsprozess ermöglichen.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Hierzu trägt ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes bei, wobei das Heizgerät zumindest eine Flammenüberwachung für einen Brenner des Heizgerätes mit mindestens zwei Sensoren für UV- (Ultraviolett-) Strahlung der Flamme(n) des Heizgerätes umfasst, wobei der erste Sensor und der zweite Sensor (in einer Ausbreitungsrichtung des Brenners) mit unterschiedlichen Winkeln zur Brennoberfläche angeordnet sind. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- a) Erfassen eines ersten Signals des ersten Sensors für UV-Strahlung der Flamme,
- b) Erfassen eines zweiten Signals des zweiten Sensors für UV-Strahlung der Flamme,
- c) Verknüpfen von erstem und zweiten Signal zu einem dritten Signal,
- d) Feststellen des Vorhandenseins einer Flamme anhand des dritten Signals.
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Die Schritte a), b), c) und d) können dabei mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Insbesondere können die Schritte a) und b) parallel bzw. zeitgleich durchgeführt werden. Zudem kann das Verfahren permanent (dauerhaft) oder in kurzen zeitlichen Abständen (sekündlich) wiederholt werden. Das Verfahren dient der Flammenüberwachung eines Heizgerätes, insbesondere eines mit Wasserstoff betriebenen Heizgerätes. Das Verfahren kann auch zur Bestimmung einer Flammenhöhe des Heizgerätes genutzt werden. Nicht zuletzt kann anhand des angegebenen Verfahrens eine Regelung des Heizgerätes, insbesondere eine Regelung einer Gemischzusammensetzung bzw. eines Verbrennungsluftverhältnisses des Heizgerätes realisiert bzw. unterstützt werden.
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Bei dem Heizgerät handelt es sich insbesondere um ein Gasheizgerät, das dazu eingerichtete ist, ein Brenngas, wie Erdgas oder insbesondere Wasserstoff unter Zufuhr von Umgebungsluft zu verbrennen und Wärmeenergie, beispielsweis zur Erwärmung eines Wärmeträgers eines Heizkreislaufes oder auch zur Bereitstellung einer Warmwasserversorgung zu erzeugen. Insbesondere kann es sich bei dem Heizgerät um ein Brennwertgerät handeln, welches bevorzugt zur Verbrennung von Wasserstoff oder eines wasserstoffhaltigen Gemisches eingerichtet sein kann. Das Heizgerät weist in der Regel eine Brennkammer und eine Fördereinrichtung bzw. ein Gebläse auf, die ein Gemisch von Brennstoff und Verbrennungsluft über einen Gemischkanal in eine Brennkammer, in der ein Brenner angeordnet ist, fördern kann. Die Verbrennungsprodukte können anschließend durch einen Abgaskanal des Heizgerätes einer Abgasanlage zugeführt werden.
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Das Heizgerät kann insbesondere die Brennerleistung an den Bedarf anpassen (modulieren). Hierzu kann bei einem Erkennen eines geänderten Wärmebedarfs, beispielsweise unter Einbeziehung einer Vorlauf- und Rücklauftemperatur eines mit dem Heizgerät verbundenen Heizkreises, ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes eine Leistung des Gebläses des Heizgerätes und damit den Massestrom Verbrennungsluft an den Wärmebedarf anpassen. Gleichzeitig passt eine Regelung den Brennstoffmassestrom an den sich ändernden Massestrom Verbrennungsluft an.
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Der Brenner kann mindestens ein Lochblech umfassen, das mit einem Brennerhohlraum verbunden ist. Der Brennerhohlraum ist mit dem Gemischkanal verbunden, so dass Verbrennungsgemisch über den Hohlraum durch das Lochblech strömen und verbrannt werden kann. Im Bereich des Lochbleches kann zudem eine Zündeinrichtung angeordnet sein, dazu eingerichtet, einen durch das Lochblech austretenden Massestrom Verbrennungsgemisch zu entzünden. Der Brennerhohlraum, auch als Brennerkörper bezeichnet, kann dabei insbesondere als Zylinder (gerader Kreiszylinder) ausgebildet sein, wobei eine Grundfläche des Zylinders mit dem Gemischkanal verbunden und die gegenüberliegende Grundfläche verschlossen sein kann. Alternativ kann der Brennerhohlraum auch quaderförmig ausgebildet sein, der obenseitig von dem Lochblech begrenzt ist.
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Der Brenner kann in der Brennkammer des Heizgerätes in einer Brennertür der Brennkammer angeordnet sein. Hierzu kann eine Öffnung in der Brennertür den Brennerhohlraum mit dem Gemischkanal verbinden und der Brenner an der Brennertür befestigt sein. Zudem kann eine Flammenüberwachung gleichfalls an oder in der Brennertür befestigt sein.
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Das Heizgerät hat eine Flammenüberwachung, die das Vorhandensein einer Flamme am Brenner erfassen und, bei einem Erlöschen der Flamme, die Gaszufuhr unterbrechen kann. Dabei kann ein Signal der Flammenüberwachung zur Regelung und Steuerung des Heizgerätes, insbesondere zum Ermitteln und Regeln eines Verbrennungsluftverhältnisses des Gasgemisches, herangezogen werden. Die Flammenüberwachung hat einen ersten und einen zweiten Sensor zum Erfassen von der Flamme emittierter UV- (Ultraviolett-)Strahlung. Die Flammenüberwachung kann zusätzlich noch weitere Sensoren, wie beispielsweise eine lonisationselektrode zum Erfassen eines lonisationsstromes der Flamme und/ oder mindestens einen Temperatursensor zum Erfassen einer Flammentemperatur aufweisen.
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Der erste und der zweite Sensor zum Erfassen von UV-Strahlung der Flamme können insbesondere eine Erfassungsrichtung aufweisen, die in einer Ebene liegen und in einer Ausbreitungsrichtung des Brenners ausgerichtet sind. Die Ausbreitungsrichtung des Brenners kann bei einem als Zylinder ausgebildeten Brennerkörper dessen Zylinderachse sein; die Ebene verläuft dann insbesondere radial. Bei einem quaderförmig ausgebildeten Brenner kann die Ausbreitungsrichtung mittig bezogen auf das Lochblech ausgerichtet sein. Die Ausbreitungsrichtung kennzeichnet insbesondere eine Richtung, entlang der sich regelmäßig eine Flamme am Brenner (ausgehend von einem Gemischkanal) ausbildet.
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Insbesondere können der erste und der zweite UV-Sensor jeweils mit einer Erfassungsrichtung angeordnet sein, die in einer Ebene liegen, die mittig bezogen auf eine Brenneroberfläche, bzw. das Lochblech, ausgerichtet ist. Dabei können die Erfassungsrichtung von erstem und zweitem UV-Sensor eine unterschiedliche Neigung (insbesondere durch eine Anordnung mit voneinander abweichenden Winkeln) bezogen auf die Brenneroberfläche aufweisen, wodurch verschiedene, insbesondere alle im Modulationsbereich des Brenners auftretende Flammenhöhen erfassbar sind.
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Um den zulässigen Temperaturbereich der Sensoren nicht zu überschreiten, kann die Leitung der Strahlung zum Sensor über einen geeigneten Lichtleiter (der dann die entsprechende Ausrichtung aufweist) erfolgen, was die Möglichkeit bietet, die Sensoren bzw. deren temperaturempflindliche Komponenten geschützt vor der Wärmestrahlung in einem kühleren, von der Flamme entfernten bzw. geschützten Bereich des Heizgerätes zu platzieren.
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Gemäß Schritt a) kann ein Erfassen eines ersten Signals des ersten Sensors für UV-Strahlung der Flamme erfolgen. Hierbei kann der erste Sensor einen Messwert an UV-Strahlung erzeugen und als charakteristisches (elektrisches) erstes Signal bereitstellen.
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Gemäß Schritt b) kann ein Erfassen eines zweiten Signals des zweiten Sensors für UV-Strahlung der Flamme erfolgen. Hierbei kann der zweite Sensor einen Messwert an UV-Strahlung erzeugen und als charakteristisches (elektrisches) zweites Signal bereitstellen.
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Gemäß einer Ausgestaltung kann der erste Sensor derart positioniert und ausgerichtet sein, dass der größte Signalwert bei einer Flamme mit einer definierten (mittleren) Leistung im unteren zulässigen Bereich des Verbrennungsluftverhältnisses erreicht. Der zweite Sensor kann positioniert und ausgerichtet sein, dass der größte Signalwert bei einer Flamme gleicher Leistung, jedoch mit einem Verbrennungsluftverhältnis im oberen zulässigen Bereich erreicht. Dabei versteht sich, dass die Positionen und Ausrichtungen von erstem und zweitem Sensor hierbei austauschbar sind. Vorteilhaft kann so ein Erfassen der Flamme durch den ersten und zweiten Sensor im gesamten zulässigen Bereich des Verbrennungsluftverhältnisses erreicht werden.
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Gemäß Schritt c) kann ein Verknüpfen von erstem und zweitem Signal zu einem dritten Signal erfolgen. Das Verknüpfen kann dabei insbesondere durch mathematische Rechenoperationen erfolgen. Die einzelnen Signalwerte der Sensoren werden zu einem kombinierten (dritten) Signalwert zusammengeführt, so dass das dritte Signal beide Sensorsignale erfasst bzw. vereint. Es ist möglich, dass Schritt c) die Sensorsignale miteinander verknüpft, die (im Wesentlichen) gleichzeitig erfasst wurden, so dass eine konkrete Aussage zu einem Zeitpunkt getroffen werden kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung kann das Verknüpfen durch eine Multiplikation (der Werte) von erstem und zweitem Signal erfolgen.
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Gemäß Schritt d) kann ein Vorhandensein einer Flamme am Brenner des Heizgerätes anhand des dritten Signals festgestellt werden. Insbesondere wird durch die Verknüpfung von erstem und zweitem Signal zu einem dritten Signal eine hohe Genauigkeit des Feststellens einer Flamme erreicht. Insbesondere können Referenzwerte für das dritte Signal bereitgestellt oder abrufbar gespeichert vorliegen, die im Rahmen von Schritt d) mit dem (aktuell) ermittelten dritten Signal verglichen werden. Aus dem Vergleich erfolgt eine Bewertung, die dann einen Rückschluss auf die (fehlende) Ausbildung der Flamme(n) eindeutig zulässt.
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Gemäß einer Ausgestaltung kann anhand des dritten Signals eine Flammenhöhe der auftretenden Flamme über der Brenneroberfläche ermittelt werden. Die Flammenhöhe kann ein Maß für ein Verbrennungsluftverhältnis (Luftzahl, Lambda) des dem Brenner zugeführten Verbrennungsgemisches aus Verbrennungsluft und Brenngas (Wasserstoff) sein, weil ein höherer Anteil von Verbrennungsluft eine Steigerung der Flammenhöhe mit sich bringt, bedingt durch eine höhere Austrittsgeschwindigkeit des Verbrennungsgemisches aus dem Lochblech des Brenners. Eine größere Flammenhöhe kann sich ausbilden, wenn sich die Flamme mit größerem Abstand vom Brenner ausbildet und/oder der Flammenkegel selbst vergrößert.
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Gemäß einer Ausgestaltung können beim Betreiben (Modulieren) des Heizgerätes mit dem dritten Signal weitere Betriebsparameter des Heizgerätes einbezogen werden, beispielsweise ausgewählt aus folgender Gruppe: ein Betriebspunkt/ Modulationspunkt, eine Öffnungsposition des Gasventils, ein Masse- oder Volumenstrom Verbrennungsluft in der Zuführung Verbrennungsluft, eine Drehzahl oder Leistungsaufnahme der Fördereinrichtung.
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Es ist möglich, dass das Verbrennungsgemisch (vorrangig) über den pneumatischen Gas-Luft-Verbund bestimmt wird, wobei das hier vorgeschlagene Verfahren zur Prüfung und/oder Ausgleich von Toleranzen und/oder Alterung des Gas-Luft-Verbunds eingesetzt wird, und damit die Anpassung bzw. Genauigkeit der Einstellung der Luftzahl verbessern kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung kann bei dem Betreiben des Heizgerätes das dritte Signal genutzt werden, um ein Verbrennungsluftverhältnis des Verbrennungsgemisches zu regeln. Hierzu kann wie oben beschrieben die Flammenhöhe rückgeschlossen werden und als Maß für das Verbrennungsluftverhältnis genutzt werden. Insbesondere kann diese Regelung des Verbrennungsgemisches derart vorgenommen werden, dass sich ein vorgegebener Bereich des dritten Signals einstellt, und damit insbesondere auch eine vorgegebene Flammenhöhe (möglichst gleichmäßig über den Brenner).
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Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Verbrennung eines Brennstoffes an einem Brenner und umfassend eine Flammenüberwachung mit mindestens zwei UV-Sensoren. Die Erfassungsrichtungen der beiden UV-Sensoren können dabei in einer Ausbreitungsrichtung des Brenners mit unterschiedlichen Winkeln zur Brennoberfläche ausgerichtet sein. Zudem kann das Heizgerät Mittel umfassen, die so angepasst sind, dass sie ein hier vorgeschlagenes Verfahren ausführen.
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Gemäß einer Ausgestaltung können der erste und zweite UV-Sensor außerhalb der Brennkammer des Heizgerätes befestigt sein und mittels jeweils eines Lichtleiters ein Signal in der Erfassungsrichtung erfassen. Hierzu kann der Lichtleiter in die Brennkammer führen und dessen Ende in der gewünschten Erfassungsrichtung ausgerichtet sein. Beispielsweise könnten die UV-Sensoren außen an der Brennertür befestigt sein und die Lichtleiter durch die Brennertür geführt werden. Vorteilhaft können damit Beschädigungen der UV-Sensoren aufgrund der hohen Temperaturen in der Brennkammer vermieden werden.
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Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein hier vorgeschlagenes Heizgerät ein hier vorgeschlagenes Verfahren ausführt. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm (-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, diesen veranlassen, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen.
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Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen, und/ oder über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen. In vorteilhafter Weise können auf dem Speicher des Regel- und Steuergeräts auch zur Durchführung des Verfahrens notwendige oder hilfreiche Parameter oder Daten hinterlegt sein.
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Hier werden somit ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät sowie die Verwendung zumindest dazu bei, eine einfache und kostengünstige Flammenüberwachung anzugeben, die eine robuste und sichere Erkennung einer Flamme im gesamten Modulationsbereich eines Heizgerätes ermöglicht.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
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Zudem kann die Erfindung auch genutzt werden, eine Flammenhöhe am Brenner zu erkennen und gleichfalls, um eine Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses des Heizgerätes zu ermöglichen.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
- 1: einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens,
- 2: ein Heizgerät,
- 3: eine Ausgestaltung eines Brenners eines hier vorgeschlagenen Heizgerätes, und
- 4: Signalverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können.
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1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Verfahren dient dem Betreiben eines Heizgerätes 1, bei dem z. B. auch das Auftreten von Flammenrückschlägen weitestgehend verhindert werden kann. Die mit den Blöcken 110, 120, 130 und 140 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b), c) und d) kann sich bei einem regulären Betriebsablauf einstellen. Die Darstellung zeigt, dass die Schritte a) (110) und b) (120) praktisch zeitgleich ausgeführt werden, und die dabei erzeugen Signale danach weiterverarbeitet werden. Dieser Verfahrensablauf kann auch nach Art einer Schleife ausgestaltet sein, also (ggf. zeitlich verzögert und/oder auf konkrete Anfrage) erneut ausgeführt werden.
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2 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Dieses kann einen, in einer Brennkammer 8 an einer Brennertür 18 angeordneten, Brenner 3 umfassen. Über eine Zuführung Verbrennungsluft 4 kann Verbrennungsluft durch eine als Gebläse ausgebildete Fördereinrichtung 2 angesaugt und mittels eines Gasventils 5 kann dem angesaugten Volumenstrom Verbrennungsluft Brenngas zugesetzt werden und das Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft kann über einen Gemischkanal 12 dem Brenner 3 zugeführt werden. Das hier vorgeschlagenen Heizgerät 1 kann insbesondere zur Verbrennung von Wasserstoff eingerichtet sein. Ein im Abgasweg des Brenners 3 angeordneter Wärmetauscher 11 kann bei der Verbrennung in der Brennkammer 8 erzeugte Wärme auf einen, in einem (hier nicht gezeigten) Heizkreis, zirkulierenden Wärmeträger übertragen. Bei der Verbrennung entstehende Verbrennungsprodukte können über ein Abgasrohr 9 einer Abgasanlage 10 zugeführt werden. Die Brennkammer 8 kann eine Flammenüberwachung 6, umfassend zwei Sensoren zur Erfassung von, von einer Flamme am Brenner 3 emittierter, UV-Strahlung aufweisen.
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Ein Regel- und Steuergerät 7 kann zur Regelung des Heizgerätes 1 eingerichtet sein. Hierfür kann dieses zumindest mit der Flammenüberwachung 6, der Fördereinrichtung 2 und dem Gasventil 5 elektrisch verbunden sein.
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3 zeigt gleichfalls beispielhaft und schematisch einen Brenner 3 eines hier vorgeschlagenen Heizgerätes 1. Der Brenner 3 kann zylinderförmig ausgebildet sein und eine Ausbreitungsrichtung aufweisen, die weitestgehend der Achse des den Brenner 3 bildenden Zylinders entspricht. Der Brenner kann in einer Brennertür 18 der Brennkammer 8 befestigt sein, wobei durch die Brennertür 8 der Gemischkanal 12 mit einem inneren Hohlraum des Brenners 3 verbunden sein kann. Durch Modulation des Heizgerätes 1 kann je nach eingestellter Leistung und Verbrennungsluftverhältnis des Heizgerätes 1 beispielhaft eine erste Flamme 19 oder eine zweite Flamme 20 auftreten. Die erste Flamme 19 ist mit geringerer ersten Flammenhöhe 26 ausgebildet, was einer bestimmten Leistung und einem Verbrennungsluftverhältnis (Lambda) im unteren zulässigen Bereich entspricht. Die zweite Flamme 20 weist eine größere zweite Flammenhöhe 27 auf, wobei die zweite Flamme 20 die die gleiche (Wärme-)Leistung wie die erste Flamme 19 aufweisen kann, jedoch ein Verbrennungsluftverhältnis im oberen zulässigen Bereich des Verbrennungsluftverhältnisses. Der zweite Sensor 14 kann hierfür insbesondere so positioniert und ausgerichtet sein, dass der höchste Signalwert bei der Flammenhöhe 27 erreicht werden kann.
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In oder an der Brennertür 18 kann zudem die Flammenüberwachung 6 befestigt sein, mit einem ersten Sensor 13 und einem zweiten Sensor 14, die zur Erfassung von durch die Flamme emittierter UV- (Ultraviolett-) Strahlung eingerichtet sind. Der erste Sensor 13 kann dabei in einer Erfassungsrichtung 21 und der zweite Sensor 14 kann in einer Erfassungsrichtung 22 ausgerichtet sein. Die Erfassungsrichtungen 21, 22 können dabei in einer Ebene liegen und in einer Ausbreitungsrichtung des Brenners 3 ausgerichtet sein. Die Ausbreitungsrichtung des Brenners 3 kann dabei, wie oben beschrieben, der Achse der Zylinderform entsprechen bzw. bei der Form eines geraden Kreiszylinders als geometrische Form des Brenners 3 in Richtung eines Normalenvektors der Brennertür 18 liegen. Die Ausbreitungsrichtungen 21, 22 der Sensoren 13, 14 schließen unterschiedliche Winkel 23, 24 mit der Oberfläche 25 des Brenners 3 ein.
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4 zeigt beispielhaft und schematisch Signal(wert)-verläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können. Ein erstes Signal 15 des ersten Sensors 13 und ein zweites Signal 16 des zweiten Sensors 16 sind in einem Diagramm in Abhängigkeit des Verbrennungsluftverhältnisses (Lambda, Luftzahl) des dem Brenner 3 zugeführten Gemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft dargestellt. Ein drittes Signal 17 kann durch Multiplikation des ersten Signals 15 und des zweiten Signals 16 berechnet und zum Betreiben des Heizgerätes 1 genutzt werden.
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In Block 110 (siehe auch 1) kann gemäß Schritt a) ein Erfassen eines ersten Signals 15 des ersten Sensors 13 erfolgen. Gleichzeitig kann in Block 120 gemäß Schritt b) ein zweites Signal 16 des zweiten Sensors 14 erfasst werden.
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In Block 130 kann gemäß Schritt c) das erste Signal 15 mit dem zweiten Signal 16 verknüpft, insbesondere multipliziert, und so ein drittes Signal 17 berechnet werden.
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In Block 140 kann gemäß Schritt d) ein Vorhandensein einer Flamme 19, 20 am Brenner 3 anhand des dritten Signals 17 festgestellt werden. Das dritte Signal 17 kann zudem zum Betreiben des Heizgerätes 1, insbesondere zu einer Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses genutzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heizgerät
- 2
- Fördereinrichtung
- 3
- Brenner
- 4
- Zuführung Verbrennungsluft
- 5
- Gasventil
- 6
- Flammenüberwachung
- 7
- Regel- und Steuergerät
- 8
- Brennkammer
- 9
- Abgasrohr
- 10
- Abgasanlage
- 11
- Wärmetauscher
- 12
- Gemischkanal
- 13
- erster Sensor
- 14
- zweiter Sensor
- 15
- erstes Signal
- 16
- zweites Signal
- 17
- drittes Signal
- 18
- Brennertür
- 19
- erste Flamme
- 20
- zweite Flamme
- 21
- Erfassungsrichtung erster Sensor
- 22
- Erfassungsrichtung zweiter Sensor
- 23
- erster Winkel
- 24
- zweiter Winkel
- 25
- Oberfläche
- 26
- erste Flammenhöhe
- 27
- zweite Flammenhöhe
