DE1943241A1

DE1943241A1 - Gas powered device

Info

Publication number: DE1943241A1
Application number: DE19691943241
Authority: DE
Inventors: Lapsley Robert Sneidde Bernard; Barker Huch Purslore
Original assignee: Parkinson Cowan Appliances Ltd
Current assignee: Parkinson Cowan Appliances Ltd
Priority date: 1968-08-27
Filing date: 1969-08-26
Publication date: 1970-03-05

Description

Gasbetriebene Vorrichtung Die Erfindung betrifft gasbetriebene Vorrichtungen, beispielsweise Luft- oder Raumheizungen, Warmwasserbereiter und Siedewasserbereiter. Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Zuleitung von Verbrennungsgas und Luft in solche Vorrichtungen. Gas-powered device The invention relates to gas-powered devices, for example air or space heating, water heaters and boiling water heaters. The invention relates to an arrangement for supplying combustion gas and air in such devices.

Aus einem Zwangs strom durch den Brennraum einer gasbetriebenen -Vorrichtung mittels eines Gebläses sind Vorteile zu ziehen. Insbesondere läßt sich die Querschnittsfläche des Stroms im Vergleich zu einer Anordnung reduzieren, bei der die Abgase durch natürlichen Zug abziehen. Wenn ein Zwangszug vorgesehen ist, ist es im allgemeinen üblich, die Luftzuieitung zur Brennkammer zwangsweise vorzusehen, anstatt ein Gebläse im Abzug vorzusehen, so daß der Verbrennungsraum auf einem Überdruck gehalten wird und wirkungsvollere Verbrennungsverfahren Anwendung finden können.From a forced current through the combustion chamber of a gas-powered device by means of a blower advantages are to be drawn. In particular, the cross-sectional area reduce the flow compared to an arrangement in which the exhaust gases pass through subtract natural pull. If a forced train is envisaged, it is generally It is common practice to force the air supply to the combustion chamber instead of a fan to be provided in the fume cupboard so that the combustion chamber is kept at an overpressure and more efficient combustion processes can be used.

Die Erhöhung des Drucks im Verbrennungsraum muß jedoch in solchen Anordnungen begrenst bleiben, da dadurch ein Gegendruck gebildet wird, gegen den das einströmende Gas zur Verbrennung aus der Versorgungsleitung oder von einer sonstigen Quelle her angedrückt werden muß.However, the increase in pressure in the combustion chamber must be in such Arrangements remain limited, as this creates a back pressure against the the incoming gas for combustion from the supply line or from another Source must be pressed.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Zuleitung von Luft und Verbrennungsgas in eine gasbetriebene Vorrichtung vorgesehen, zu der jeweils eine Pumpe für getrennte Luft- und Gasströme und ein Antrieb gehören, wobei eine gemeinsame Regelanordnung zur Betätigung der jeweiligen Pumpe vorgesehen ist, derart, daß durch Regelung des Antriebs die Strömungsmengen sowohl von Luft als auch von Gas zu der Verbraucherstelle geregelt werden können. Aufgrund einer solchen Anordnung besteht keine Gefahr eines Rückfließens in die Gaszuleitung aus dem unter Druck stehenden Bereich, und es besteht die Nöglichkeit, sowohl die Strömungsmenge zum Verbrennungsrauin als auch das Luft/Gasverhälenis in dieser Strömungsmenge zu-regeln.According to the invention is a device for supplying air and Combustion gas provided in a gas-powered device, to each of which one Pump for separate air and gas flows and a drive are included, with one common Control arrangement for actuating the respective pump is provided in such a way that by Control of the drive the flow rates of both air and gas to the Consumer can be regulated. Because of such an arrangement exists no risk of backflow into the gas supply line from the pressurized Area, and there is the possibility of both the flow rate to the combustion chamber as well as regulating the air / gas ratio in this flow rate.

Zweckmäßigerweise besteht die gemeinsame Regel anordnung in einem gemeinsamen Antriebsmotor sowohl- für die Luft- als auch für die Gaspumpe.The common rule arrangement expediently consists of one common drive motor for both the air and the gas pump.

In der Praxis werden die jeweiligen Luft- und Heizgaszuleitungen von der Pumpe im allgemeinen in eine solche Beziehung gesetzt, daß ein Luftüberschuß über das stöchiometrisc Verhältnis hinaus geliefert wird. Im allgemeinen ist es trünschenswert, den Überschuß gering zu halten, wobei dann bei einem guten Vermischen des Gases und der Luft ein größerer thermischer Wirkungsgrad erreicht werden kann. Andererseits kann eine untere Grenze dadurch vorgegeben sein, daß es vermieden werden muß, daß eine Kondensation von Verbrennungsprodukten im Abgas erfolgt. Es kann ferner dafür Sorge getroffen sein, daß das Verhältnis der Zuleitungen von dem Pumpen nicht über den Regelbereich konstant gehalten wird, sondern daß ein zunehmend reicheren Gemisch vorgesehen wird, während die Gesamtzuleitungsmenge zunimmt, um optimale Verbrennungsbedingungen über den Betriebsbereich der Vorrichtung hinweg zu erzielen.In practice, the respective air and heating gas supply lines are from the pump is generally placed in such a relationship that an excess of air is delivered beyond the stoichiometric ratio. In general it is It is desirable to keep the excess low, with good mixing of the gas and the air a greater thermal efficiency can be achieved. On the other hand, a lower limit can be given by avoiding it must that a condensation of combustion products takes place in the exhaust gas. It can also Therefore Care should be taken that the ratio of the leads from the pumping is not kept constant over the control range, but that an increasing richer mixture is provided while the total feed rate increases optimal combustion conditions over the operating range of the device to achieve.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand eines Busführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind: Fig. 1 Ein Arbeitsschema einer gasbetriebenen Vorrichtung, die mit einer Zuleitungsvorrichtung gemäß der Erfindung versehen ist, und Fig. 2 u. 3 Schnitte in Quer- und in Längsrichtung durch eine der Pumpen der Zuleitungsvorrichtung gemäß Fig. 1.The invention is described below using an example of a bus routing explained in more detail with reference to the accompanying drawing. In the drawing are: Fig. 1 A working diagram of a gas-powered device, which is equipped with a feed device is provided according to the invention, and Fig. 2 and 3 cross-sectional and longitudinal sections by one of the pumps of the feed device according to FIG. 1.

In Fig. 1 ist ein Wechnelstrommotor 20 mit Spaltphase gezeigt, der jeweils Antriebswellen 21 und 22 hat, je Verdrängungspumpen 23 bzw. 24 für Gas bzw. Luft antreiben i>ie Gasp@@p@ saugt Gas von einem Zuleitungsrohr 25 an und liefert es durch eine Leitunb 2@ zum erbrennungsraum 2) einer Rallmheisung, wobei die Verbrennungsprodukte durch einen Wärmeaustauscher 28 fließen, in dem Warmluft zum weizen des Raums erzeugt wird. Vom Wärmeaustauscher fließen die Verbrennungsprodukte zu einen Abzug 29.In Fig. 1, a Wechnel current motor 20 is shown with a gap phase each has drive shafts 21 and 22, each displacement pumps 23 and 24 for gas or Driving air i> ie Gasp @@ p @ sucks in gas from a supply pipe 25 and delivers it through a Leitunb 2 @ to the combustion chamber 2) a Rallmheisung, whereby the combustion products flow through a heat exchanger 28 in which warm air is generated for heating the room will. The combustion products flow from the heat exchanger to a vent 29.

Die Luftpumpe kann die benötigte Luft aus dem Raum durch ein Filter 0 saugen, und eine Leitung 31 sorgt für die Zuleitung dieser Luft in den Verbrennungsraum. Die Herkunft der Luft für die Verbrennung kann unabhängig von der Stelle der Abzugsverbindung der Vorrichtung gewählt werden, im Gegensatz zu bekannten ausgeglichenen Abzugsanordnungen, bei denen die Luft von einer Außenstelle'in der Nähe des Abzuges angesaugt werden muß, da durch Vorsehen einer Verdrängungspumpe im vorliegenden Ausführungsbeispiel im großen Maße die störenden Effekte von Zug oder Änderungen im Winddruck überwunden werden, obgleich es möglich ist, erfindungsgemäß auch andere Pumpenarten zu verwenden.The air pump can remove the required air from the room through a filter 0 suck, and a line 31 ensures the supply of this air into the combustion chamber. The origin of the air for combustion can be independent of the location of the exhaust connection of the device, in contrast to known balanced trigger arrangements, where the air is sucked in from an external location near the fume cupboard must, because by providing a positive displacement pump in the present embodiment to a large extent the disturbing ones Effects of train or changes in the Wind pressure can be overcome, although it is possible according to the invention also others Types of pumps to use.

Bei der beschriebenen Anordnung braucht der Abzug für eine Heizung mit einer Heizleistung von 6,5 Kilokalorien pro Stunde nicht mehr als 25 mm im Durchmesser zu betragen. Diese Abzugsleitung kann an versteckter Stelle, beispielsweise unter der Bodentäfelung eines Raums, angeordnet werden, oder sie kann unaufdringlich an einer Abschlußleiste entlang verlegt sein, wenn sich das als erforderlich erweist. Um das Abzugsrohr könnte ein Kunststoffisoliermantel herumgelegt werden, um eine freiliegende heiße Oberfläche zu vermeiden.In the arrangement described, the fume cupboard needs a heater with a heating output of 6.5 kilocalories per hour no more than 25 mm in diameter to be. This drain line can be in a hidden place, for example under the floor paneling of a room, or it can be unobtrusive be laid along a termination strip if this proves necessary. A plastic insulating jacket could be wrapped around the flue pipe to protect a avoid exposed hot surface.

Um die Leistung der Heizung zu ändern, wird die Drehzahl des Elektromotors 20 durch eine Thvristor-Drehzahlregeleinrichtung 32 geregelt, die durch eine Temperatur-Meßeinrichtung 33 innerhalb des zu erwärmenden Raums gesteuert wird. Bei niedriger Raumtemperatur läuft der rotor 20 also mit höchster Drehzahl, um die größtmögliche Luft- und Gaszufuhr von den Pumpen 23 bzw. 24 zu erbringen. Die Drehzahl wird mit Erhöhung der Temperatur vermindert. Sperrkreise sind innerhalb der Regelanordnung vorgesehen, um die Dreh'zahl-Änderungen, die dem Motor auferlegt werden können, auf obere und untere Soll-Werte zu begrenzen, so daß auf diese gleise die Verbrennungsbedingungen innerhalb des Brennraums genau geregelt werden können.To change the power of the heater, the speed of the electric motor is used 20 controlled by a thvristor speed control device 32, which is controlled by a temperature measuring device 33 is controlled within the room to be heated. At low room temperature the rotor 20 runs at the highest speed in order to get the greatest possible air and gas supply to be provided by the pumps 23 and 24, respectively. The speed increases as the temperature increases reduced. Lock-out circuits are provided within the control system to prevent changes in speed, that can be imposed on the engine to limit upper and lower target values, so that the combustion conditions within the combustion chamber are precisely on this track can be regulated.

Rückschlægventile 34 und 35 sind in der Gas- bzw. Luftleitung vorgesehen, um -ein Rückströmen von Gasen in den Brennraum zu verhindern. Zusaåtzlich ist vorzugsweise ein weiteres Rückschlagventil (nicht dargestellt) in dem Gaszuleitungsrohr 25 vor der Pumpe 23 vorgesehen, um ein Fließen zu verhindern, wenn der Pumpendruck unter den Druck des Zuleitungsdrucks abfällt. Diese Ventile können jeweils aus federbelasteten Kugelventilen bestehen, oder sie können die allgemeine Form eines umgekehrten Gasreglers haben, ohne eine Federvorspannung der Membrane; im letzteren Fall wird innerhalb der Membrane, die Unterseite der Membrane durch den Vorderdruck beaufschlagt, der das Ventil offendrückt, also nicht durch atmosphärischen Druck, wie das bei normalen Regleranordnungen der Fall ist, während die andere Seite durch den Hinterdruck beaufschlagt wird, der das Ventil in die Schließrichtung drückt. Wegen der umgekehrten Anordnung schließt das Ventil bei Fehlen eines Drucks auf die Nembrane, der in Öffnungsrichtung wirkt. Für das vor der Pumpe angeordnete Rückschlagventil in dem Gaszuleitungsrohr 25 kann alternativ ein federbelastetes Membranventil verwendet werden, wobei die Feder in Schließrichtung des Ventils wirkt, wenn der Ansaugdruck der Pumpe unter einen Soll-Wert relativ zum Zuleitungsdruck abfällt.Check valves 34 and 35 are provided in the gas or air line, to prevent gases from flowing back into the combustion chamber. In addition, is preferred another check valve (not shown) in the gas supply pipe 25 before the pump 23 is provided to prevent flow when the pump pressure falls below the pressure of the supply line pressure drops. These valves can each be made from spring-loaded Ball valves exist, or they can the general form of a reverse throttle without spring biasing the diaphragm; in the latter Fall becomes inside the membrane, the underside of the membrane through the front pressure acted upon, which pushes the valve open, i.e. not by atmospheric pressure, as is the case with normal regulator arrangements, while the other side by the back pressure is applied, which pushes the valve in the closing direction. Because of the reverse arrangement, the valve opens in the absence of pressure the membrane that acts in the opening direction. For the check valve located in front of the pump A spring-loaded diaphragm valve can alternatively be used in the gas supply pipe 25 the spring acts in the closing direction of the valve when the suction pressure the pump drops below a setpoint relative to the supply pressure.

Entsprechend können für die Ventile 34 und 35 ebenfalls federvorbelastete Ventile verwendet werden, wobei die Feder jeweils in Schließrichtung des Ventils wirkt, wenn der Ausgangsdruck der Pumpe unter einen Soll-Wert relativ zum Eingangsdruck des Verbrennungsraums abfällt.Correspondingly, for the valves 34 and 35 also spring-loaded Valves are used, the spring in each case in the closing direction of the valve acts when the output pressure of the pump falls below a set value relative to the input pressure of the combustion chamber drops.

Wie bereits erwähnt, osind die Pumpen 23 und 24 vorzugsweise Verdrängerpumpen. In Fig. 2 und 3 ist eine geeignete Ausführung gez'eigt.As already mentioned, the pumps 23 and 24 are preferably positive displacement pumps. A suitable embodiment is shown in FIGS.

Eine Zylinderkammer 41 im Gehäuse 42 weist Einlaß- bzw. huslaßöffnungen 43 bzw. 44 auf und ist mit einem Läufer-45 bestückt, der an gegenüberliegenden Abschlußplatten 46 des Gehäuses in einer Achse gelagert ist, die exzentrisch zur Kammer 41 liegt. Radial gerichtete Lamellen 47 sitzen verschiebbar in Schlitzen 49 im Läufer und stehen unter der Vorspannung von Federn (nicht dargestelit), die die Lamellen gegen Kurvenflächen 48 an den Endplatten 46 halten, wobei die Lamellenspitzen in dichtendem Kontakt mit der Wand der Kammer 41 beim Drehen des Läufers gehalten werden, so daß durch den Einlaß 43 angesaugte Luft oder angesaugtes Gas verdichtet wird, eha sie bzw. es durch den Auslaß 44 abgefördert wird. Durch Regelung der radialen Bewegung der Lamellen wird der Verschleiß an den Spitzen auf ein IVIinimum reduziert, und das durch das Wischen der Lamellen hervorgerufene Betriebsgeräusch kann ebenfalls durch eine geeignete Wahl von Werkstoffen auf ein Minimum reduziert werden.A cylinder chamber 41 in the housing 42 has inlet and outlet openings 43 or 44 and is equipped with a runner 45, which is attached to opposite end plates 46 of the housing is mounted in an axis which is eccentric to the chamber 41. Radially directed lamellae 47 are slidably seated in slots 49 in the rotor and are under the bias of springs (not shown), which the slats against Hold cam surfaces 48 on end plates 46 with the blade tips in sealing Be kept in contact with the wall of the chamber 41 while rotating the rotor, so that air or gas sucked in through the inlet 43 is compressed, eha them or it is conveyed away through the outlet 44. By regulating the radial movement of the lamellas, the wear on the tips is reduced to a minimum, and the operating noise caused by wiping the slats can can also be reduced to a minimum by a suitable choice of materials.

Andere, Verdrängerpumpen können ebenfalls verwendet werden, u.a. andere Pumpen mit exzentrisch laufendem Läufer, Membranpumpen und Puinpen mit Trommelplatten. Bei Verwendung einer Nembranpumpe können Pumpen mit mehr als einer Pumpmembrane vorgesehen sein, um Schwankungen im Abgabedruck zu reduzieren.Other positive displacement pumps can also be used, including others Pumps with eccentric rotor, diaphragm pumps and pumps with drum plates. When using a diaphragm pump, pumps with more than one pump diaphragm can be used be provided to reduce fluctuations in the dispensing pressure.

In jedem Fall kann daftir Sorge getragen werden, daß die relative volumetrische Verdrängungsmenge der jeweiligen Pumpen geändert werden kann, so daß das Ifischungsverhältnis von Gas zu Luft geregelt werden kann, um verschiedenen Gasen gerecht zu werden. Solche Änderungen können innerhalb der Pumpen vorgenommen werden, beispielsweise dadurch, daß man Mittel vorsieht, um die 22zentrizität des Läufers in bestimmten Rotationspumpen zu ändern oder um den winkel der rlrommelplatte oder den iiembranhub zu ändern. Alternativ können die beiden Pumpen durch getrennte ellen angetrieben werden, beispielsweise durch rUreibriementriebe vom gemeinsamen Antriebsmotor aus. Die beiden Pumpenwellen sind in diesem Fall mit Riemenscheiben bestückt, die für verschiedene Drehzahlen sorgen, so daß durch Umlegen des Riemens um andere Riemenscheiben die ewrforderliche Änderung im Abgabeverhältnis bewirkt wird.In any case, care can be taken that the relative volumetric displacement of the respective pumps can be changed so that the mixture ratio of gas to air can be regulated to various Gases to meet. Such changes can be made within the pumps for example by providing means to reduce the centricity of the Rotor in certain rotary pumps or to change the angle of the pulley plate or to change the iiembranhub. Alternatively, the two pumps can be operated by separate shafts are driven, for example by belt drives from the common Drive motor off. The two pump shafts are in this case with pulleys equipped, which ensure different speeds, so that by turning the belt to other pulleys causes the required change in the delivery ratio will.

P a t e n t a n s t r ü c h e: P a t e n t a n s t r ü c h e:

Claims

Claims gas powered. Device with a device for pumping air into the device t that a pump (23) is also provided for the gas supply and that a drive has a common control arrangement (20, 32) for actuating both pumps (23, 24), such that by regulating the drive, the flow rates of both the air as the gas into the device can also be regulated.

2. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that a common drive motor (20) for actuating the pumps (23,24) is provided for both the air and the gas.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n nz E i c h n e t that the ratio of air to gas increases with the increase in the total flow rate can be progressively reduced in such a way that the mixture increases with the increase in the total flow rate is increasingly enriched.

4. Device according to one of claims 1-3, d a d u r c h g e -k e n n n e i c h n e t that check valves (54,55) in the gas and air supply lines (26,31) on the respective pump (23,24) to a combustion chamber (27) for insulation of the combustion chamber (27) from the respective pump (23, 24) when the supply pressure drops provided below a target l.ert relative to the inlet pressure of the combustion chamber (27) are.

5. Device according to one of claims 1-4, d a d u r c h g ek It is noted that the gas pump (25) is supplied from a line (25) is that with a check valve to prevent it of a flow when the pressure of the pump (23) drops below the pressure of the gas supply line (25) is.

6. Device according to one of claims 1-5, d a d u r c h g ek It is noted that at least the pump (24) for the air is a displacement pump is.

7. Apparatus according to claim 6, d a d u r c'h g e k e n n z i i 0 n e t that the pump (24) contains an eccentrically mounted rotor (45) which is equipped with slats.

8. Device according to one of claims 1-7, d a d u r c h g e -k It is noted that means for changing the relative volumetric delivery rates the respective pump (23) or (24) across their operational area for adjustment are intended for operation with different heating gases.