DE1751350B2 - Anordnung zur Regelung eines konstanten Verhältnisses der einem Brenner zugeführten Luft und Gas Strome - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung eines konstanten Verhältnisse; der einem Brenner zugeführten Luft- und Gasströme, mit einem in der Luftleitung vor einer Drosselstelle angeordneten Mengeneinstellorgan, und einem in der Gasleitung vor einer Drosselstelle angeordneten Druckregler, wobei die Oberseite der Membran dieses Druckreglers mit dem in der Luftleitung vor der Drosselstelle herrschenden Druck beaufschlagt wird, welcher in Öffnungsrichtung des mit der Membran verbundenen Ventils wirkt, und die Unterseite der Membran mit dem hinter dem Druckregler vor der Drosselstelle in der Gasleitung herrschenden Druck beaufschlagt wird.

Eine derartige Anordnung ist aus der Patentschrift 48 957 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird der Gasdruck in Abhängigkeit von einem veränderlichen Luftdruck geregelt. Eine direkte Regelung der Menge findet hingegen nicht statt. Es wird zwar jeweils die Luft- und Gasmenge ermiUelt und angezeigt, eine Beeinflussung der Gasmenge bzw. der Luftmenge durch diese Anzeige im Sinne einer Regelung auf konstantes Verhältnis von Gas zu Luft ist jedoch nicht vorhanden.

In der Zeitschrift »Brennstoff-Wärme-Kraft«, Nr. 6, Juni 1953, ist auf Seite 203, in Bild 5, eine Regeleinrichtung gezeigt, welche zur Regelung eines einem Gasstrom proportionalen Luftstromes dient. Bei dieser bekannten Regeleinrichtung wird sowohl die Gasmenge wie auch die Luftmenge gemessen und das Verhältnis zueinander über einen Regler mit zwei Membranen konstant gehalten, wobei in der Luftleitung eine Drosselklappe vorhanden ist. Diese bekannte Regeleinrichtung hat jedoch den Nachteil, daß auch bei jeweils konstantem Differenzdruck an der Meßblende die Durchsatzgewichte sich verändern können, je nach Abweichung des Vordruckes vor der Mengenmeßblende. Tritt beispielsweise in der Luftleitung nach der Mengenmeßblende und nach dem Drosselventil ein zusätzlicher Widerstand auf. wird das gesamte Druckniveau in der Luftleitung angehoben, so daß auch bei nach wie vor konstantem Differenzdruck an dieser Mengenmeßblende ein verändertes Luftgewicht zum Brenner gelangt. Da aber für die Verbrennung nicht die Mengen, sondern die Gewichte von Gas und Luft maßgebend sind, kann

ίο bei dieser konstanten Anordnung die Verbrennungsqualität schwanken, je nach Änderung des Vordrucks in der Gas- bzw. Luftleitung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Anordnung dahingehend zu verbessern, daß das Verhältnis der dem Brenner zugeführten Luft- und Gasströme auch dann konstant bleibt, wenn der Druck hinter den in der Gas- und in der Luftleitung angeordneten Drosselstellen infolge eines zusätzlichen Widerstandes ansteigen

sollte, so daß unter allen Betriebsbedingungen infolge eines gleichbleibenden Luftüberschusses eine optimale Verbrennung erzielbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Gasleitung hinter der Drosselstelle

as ein zweiter Druckregler angeordnet ist, wobei die Oberseite der Membran dieses Druckreglers mit dem in der Gasleitung hinter der Drosselstelle vor diesem Druckregler herrschenden Druck beaufschlagt wird, welcher in Öffnungsrichtung des mit dieser Membran verbundenen Ventils wirkt, und die Unterseite der Membran mit dem in der Luftleitung hinter der Drosselstelle herrschenden Druck beaufschlagt wird.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß nicht

nur das Verhältnis der Differenzen zwischen den Drücken vor und hinter den in der Luft- und Gasleitung angeordneten Drosselstellen konstant gehalten wird, sondern daß darüber hinaus das Verhältnis zwischen den jeweils vor bzw. hinter den beiden Drosselstellen herrschenden Absolutdrücken konstant gehalten wird, so daß das Verhältnis zwischen dem gewichtsmäßigen Gas- und Luftdurchsatz gleichfalls konstant gehalten wird. Dadurch ist eine gleichbleibende Verbrennungsqualität auch dann gewährleistet, wenn sich die Absolutdrücke in der Gas- oder Luftleitung hinter den Drosselstellen ändern sollten, weil dies keinen Einfluß auf den Luftüberschuß hätte.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2a und 2b Schnittansichten der verwendeten Druckregler und

F i g. 3 bis 5 graphische Darstellungen der Betriebskennlinien der erfindungsgemäßen Anordnung. Eine Gasleitung G ist mit zwei Druckreglern 1,Γ versehen, die vor bzw. hinter einer Drosselstelle 2 angeordnet sind. Eine Luftleitung A ist mit einem Mengeneinstellorgan, nämlich einem handbetriebenen Ventil 3, einer Drosselstelle 4, einer diese Drosselstelle überbrückenden und einen Hahn 6 zum Einstellen des Durchflußmengenverhältnisses aufweisenden Leitung 5 versehen. Ferner sind Wärmeaustauscher 7, 7' zum Vorheizen von Luft und Gas vorgesehen, die jedoch auch andere Formen aufweisen können, z. B. Widerstände od. dgl., die die Druckwiderstände unabhängig von den Durchflußgeschwin-

digkeiten verändern können. Außerdem ist ein Brenner 8 vorgesehen. Eine Druckleitröhre 9 ist dazu bestimmt, den Druck Pal in der Luftleitung vor der Drosselstelle 4 in die obere Kammer des Druckreglers 1 zu leiten, und eine ähnliche Druckleitröhre 9' ist zum Zuführen des Drucks Pa 2 in der Luftleitung hinter der Drosselstelle 4 in die untere Kammer des Druckreglers 1' bestimmt. Eine weitere Druckleitröhre 9" ist zum Zuführen des Drucks PgI in der Gasleitung hinter der Drosselstelle 2 und vor dem Druckregler 1' in die obere Kammer des Druckreglers V bestimmt. Die Drosselspule 2 der Gasleitung und die Drosselstelle 4 der Luftleitung weisen solche Abmessungen auf, daß Gas und Luft in einem vorbestimmten Massenverhältnis durch sie hindurchfließen, wenn der Gasdruck PgI dem Luftdruck Pal und auch der Gasdruck PgI dem Luftdruck Pa2 gleich ist, d.h., wenn die Absolutdrücke vor und hinter der Drosselstelle 2 in der Gasleitung gleich den Absolutdrücken vor und hinter der Drosselstelle 4 in der Luftleitung sind. Zum Einstellen des Durchflußverhältnisses wird der Querschnitt der Luftöffnung um etwa 10% kleiner bemessen als der berechnete Wert. Das Einstellen erfolgt mit Hilfe des für diesen Zweck in der Überbrückungsleitung 5 vorgesehenen Hahns 6. Bei einer solchen Konstruktion fließt Luft durch das handbetriebene Ventil 3, wodurch ihr Druck auf den Wert Pal verringert wird. Sie 'vird weiter durch die Druckleitröhre 9 in die obere Kammer 10 des Druckreglers 1 geführt. Gleichzeitig wird Pg 1 mit der unteren Kammer 11 des Druckreglers 1 über ein Loch 16 in Verbindung gebracht, das zum Feststellen des Drucks vorgesehen ist. Pal und PgI werden durch eine Hauptmembran 12 voneinander getrennt und durch eine Reglerfeder 13 auf ein konstantes Druckverhältnis reguliert. Der Einfluß, den der Gasdruck vor Eintritt des Gases in die untere Kammer 11 des Druckreglers 1 auf P°l ausübt, wird durch die Wirkung einer Ausgleichsmembran 15, die den gleichen Querschnitt wie ein Ventil 14 aufweist, völlig aufgehoben. Auf ähnliche Weise wird der Luftdruck Pa 2 hinter der Drosselstelle 4 über die Druckleitröhre 9' in die untere Kammer 11' des Druckreglers 1' geleitet, in der er dem Gasdruck Pg 2 entgegenwirkt, der hinter der Drosselstelle 2 herrscht und der über die Druckleitröhre 9" in die obere Kammer 10' des Druckreglers 1' gelangt ist. Die beiden Drücke Pa 2 und Pg 2 werden durch die Wirkung einer Reglerfeder 13' auf einem konstanten Verhältnis gehalten. Auch in diesem Fall wird die Wirkung von Pg 2 auf ein Ventil 14' durch eine Ausgleichsmembran 15', die den gleichen Querschnitt wie das Ventil 14' aufweist, vollständig aufgehoben. Wenn nun die Lritdurchflußmenge durch Verändern der Öffnung des handbetriebenen Ventils 3 verändert wird, so arbeiten die Druckregler 1, 1' auf oben beschriebene Weise und regeln die Absolutdrücke vor und hinter der Drosselstelle 2 für das Gas und der Drosselstelle 4 für die Luft so, daß die einander entsprechenden Werte in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander stehen und dadurch das Durchflußverhältnis von Gas und Luft konstant gehalten werden kann. Die Kennlinien, die man auf diese Weise erhält, sind in F i g. ? dargestellt, und zwar ist die Gasdurchflußmenge Qg (m³/h) auf der Abszisse und das Verhältnis R (QaIQg) zwischen Luftdurchflußmenge Qa (m³/h) und Gasdurchflußmenge Qg (m³/h) auf der Ordinate eingetragen. Wie aus F i g. 3 ersichtlich, bleibt das Durchflußverhältnis R. wenn die Luftdurchflußmenge mit Hilfe des Regler- oder handbetriebenen Ventils 3 verändert wird, konstant, während Qg im Bereich von 1 bis 10 m^:i/h liegt. Wenn beispielsweise Luft durch den Wärmeaustauscher 7' erwärmt und damit expandiert wird, so wird der gesamte Druckwiderstand J Pa der ganzen Leitung von der Drosselstelle 4 bis zum Brenner 8 erhöht. Gleichzeitig mit der darauffolgenden Erhöhung von Pa 2 wird die Öffnung des Ventils 14' des Druckreglers 1' verkleinert und Pg 2 wird erhöht, bis Pa2 und Pg2 gleich sind. Dementsprechend wird der Unterschied der Absolutdrücke hinter der Drosselstelle 2 für das Gas und der Drosselstelle 4 für die Luft auf Null verringert. Mit anderen Worten, das Durchflußverhältnis R bleibt unbeeinflußt durch Änderungen des Luftwiderstands auf Grund des Vorwärmens durch den Wärmeaustauscher T. Die sich hierbei ergebenden Kennlinien sind in Fig. 4 dargestellt, in der J Pa (mm Aq) auf der Abszisse und das Durchflußverhältnis R auf der Ordinate eingetragen sind.

Wenn nun das Gas durch den Wärmeaustauscher? erwärmt wird und dann den Druckregler 1' mit einer darauffolgenden Erhöhung des gesamten Druckwiderstands JPg des Gases irr Wärmeaustauscher 7 und im Brenner 8 verläßt, so erhöht sich Pg 2 zeitweilig. Dadurch wird andererseits die Öffnung des Ventils 14' des Ausgleichventils 1' vergrößert mit dem Ergebnis, daß Pg 2 wieder niedriger wird, bis er mit dem Druck Pa 2 gleich ist. Somit wird, selbst wenn der Druckwiderstand im Wärmeaustauscher 7 und im Brenner 8 erhöht wird, die Öffnung des Ventils 14' des Druckreglers 1' vergrößert und sein Druckwiderstand wird proportional zur Erhöhung des (gesamten) Druckwiderstandes verringert. Infolgedessen wird die Differenz der Absolutdrücke hinter der Drosselstelle 2 für das Gas und der Drosselstelle 4 für die Luft auf Null verringert und das Durchflußverhältnis wird konstant gehalten. Die Kennlinien, die sich durch Ve.ändera von APg ergeben, wenn Δ Pa 400 mm Aq beträgt, sind in Fi g. 5 dargestellt, wobei J Pg mm Aq auf der Abszisse und das Durchflußverhältnis R auf der Ordinate eingetragen ist.

Wie oben erläutert, gestattet die Erfindung das Beibehalten eines konstanten Verhältnisses der einem Brenner zugefübrten Luft- und Gasströme durch Regeln des Durchflußverhältnisses mit Hilfe von zwei Druckreglern derart, daß die Absolutdrücke vor und hinter der Drosselstelle in der Gasleitung in einem konstanten Verhältnis zu den Absolutdrücken vor und hinter der Drosselstelle in der Luftleitung gehalten werde". Durch eine solche Anordnung können das Brenngas und die Luft unabhängig von Veränderungen in den Druckwiderständen auf Grund des Vorwärmens von Gas oder Luft bei einem Verbrennungsgerät auf einem vorbestimmten Durchflußverhältnis gehalten werden. Obwohl bei der erläuterten Ausführungaform der Erfindung von Veränderungen von Druckwiderständen durch Wärmeaustauscher die Rede war, ist es auch möglich, ein stabiles Durchflußverhältnis über einen weiten Bereich von Durchflußmengen in gleicher Weise aufrechtzuerhalten, wenn Widerstände vorhanden sind, die unabhängig von Veränderungen der Durchflußmenge in der Luftbzw. Gasleitung Veränderungen der Druckwiderstände verursachen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur Regelung eines konstanten Verhältnisses der einem Brenner zugeführten Luft-und Gasströme, mit einem in der Luftleitung vor einer Drosselstelle angeordneten Mengeneinstellorgan, und einem in der Gasleitung vor einer Drosselstelle angeordneten Druckregler, wobei die Oberseite der Membran dieses Druckreglers mit dem in der Luftleitung vor der Drossefstelle herrschenden Druck beaufschlagt wird, welcher in Öffnungsrichtung des mit der Membran verbundenen Ventils wirkt, und die Unterseite der Membran mit dem hinter dem Druckregler vor der Drosselstelle in der Gasleitung herrschenden Druck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gasleitung (G) '-inter der Drosselstelle (2) ein zweiter Druckregler (1') angeordnet ist, wobei die Oberseite der Membran (12') dieses Druckreglers mit dem in der Gasleitung hinter der Drosselstelle vor diesem Druckregler herrschenden Druck beaufschlagt wird, welcher in Öffnungsrichtung des mit dieser Membran verbundenen Ventils (14') wirkt, und die Unterseite der Membran mit dem in der Luftleitung (A) hinter der Drosselstelle (4) herrschenden Druck beaufschlagt wird.