DE19750870A1 - Verfahren zur Steuerung eines atmosphärischen Gasbrenners für Heizgeräte, insbesondere Wassererhitzer - Google Patents
Verfahren zur Steuerung eines atmosphärischen Gasbrenners für Heizgeräte, insbesondere WassererhitzerInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung
eines atmosphärischen Gasbrenners für Heizgeräte,
insbesondere Wassererhitzer, nach der Gattung des
Hauptanspruchs. In der WO 97/36135 wird bei einem
atmosphärisch betriebenen Gasbrenner vorgeschlagen, zur
Stabilisierung der Flammenposition die Primärluftansaugung
und damit die Luftzahl λ zu verändern, indem über eine
mechanische Vorrichtung die Position der Gasdüsen relativ
zur Injektoröffnung verändert wird. Diese Vorrichtung ist
aufwendig und erfordert zusätzliche Bauteile.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des
Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der Regel- bzw.
Modulationsbereich des Gasbrenners ohne zusätzliche Bauteile
an die unterschiedlichen Betriebsbedingungen
(Gasartenwechsel, Kaltstart des Brenners, hoher Kaminzug
etc.) unter Beibehaltung einer stabilen Verbrennung angepaßt
wird. Durch diese Anpassung kann der Regelbereich des
Gasbrenners größer ausgelegt werden, da beispielsweise
Störungen in der Gasqualität ausgeregelt werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind
vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens nach dem
Hauptanspruch möglich.
Wenn sich die Position der Flammen über bestimmte Grenzen
hinaus verändert, sogenanntes Abheben der Flammen, wird in
vorteilhafter Weise die momentan eingestellte
Brennerleistung auf 65% der Nennleistung des Gasbrenners
angehoben.
Der mit der Anhebung der Brennerleistung eingeschränkte
Modulationsbereich wird wieder erweitert, indem nach einer
vorbestimmten Zeit die Erhöhung der Brennerleistung wieder
zurückgenommen wird.
Die Lageposition der Flammen wird in vorteilhafter Weise
mittels eines Ionisationsstromsignals überwacht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch den
atmosphärischen Gasbrenner und Fig. 2 eine Draufsicht auf
die Brennerplatte des Gasbrenners.
Fig. 1 zeigt einen Gasbrenner 10 für ein Heizgerät, mit
einer Düsen 12 aufweisenden Gaszufuhreinrichtung 14, die
gegenüber einer horizontal ausgerichteten Injektoranordnung
16 des Gasbrenners 10 in Strömungsrichtung so beabstandet
ist, daß den Düsen 12 jeweils mit Abstand ein
zylinderförmiger Strömungskanal 18 gegenüberliegt. Ein sich
in Strömungsrichtung des Brenngas-Luft-Gemisches an die
Injektoranordnung 16 anschließender 90°-Umlenkbereich 22
geht in einen nach einer Seite trichterförmig erweiterten
Gemischverteiler 24 über, an dessen Auslaß eine gegenüber
dem Gemischverteiler 24 abgedichtete Brennerplatte 26
angeordnet ist.
Die mit Befestigungsmitteln 28 gegenüber dem
Gemischverteiler 24 fixierte Brennerplatte 26 ist mit
Lamellen bzw. Rippen 30 aufgebaut, welche durch eine
Kühlrohrschlange 32 miteinander verbunden sind und zwischen
sich Kanäle bzw. Spalte 34 für den Durchtritt des Brenngas-
Luft-Gemisches begrenzen, das auf der dem Brennraum
zugewandten Seite der Brennerplatte 26 durch eine mit einer
Hochspannungsquelle verbundenen und aus zwei Elektroden
bestehenden Zündvorrichtung 36 entzündbar ist. Weiterhin ist
eine Überwachungselektrode 38 vorgesehen, mit deren Hilfe
das Vorhandensein einer Flamme detektiert werden kann, indem
der Ionisationsstrom der Flamme zwischen der Zündvorrichtung
36 und Überwachungselektrode 38 gemessen wird.
Der Gasbrenner 10 arbeitet auf folgende Art und Weise:
Über die Gasdüsen 12 wird Brenngas in die Strömungskanäle 18 der Injektoranordnung 16 eingedüst, wobei durch den Brenngasstrom Umgebungsluft mitgerissen wird. Das sich in den Strömungskanälen 18 bildende Brenngas-Luft-Gemisch wird über den Umlenkbereich 22 und den trichterförmig sich erweiternden Gemischverteiler 24 zur Brennerplatte 26 geführt. Das gesamte Brennersystem (Düsendruck, Injektoren, Umlenkbereich, Brennerplatte etc.) ist so ausgelegt, daß die für eine Verbrennung mit Luftüberschuß (λ < 1) notwendige Verbrennungsluft bereits vollständig mit der Primärluftansaugung zur Verfügung gestellt wird (sogenanntes Vormischbrennerprinzip).
Über die Gasdüsen 12 wird Brenngas in die Strömungskanäle 18 der Injektoranordnung 16 eingedüst, wobei durch den Brenngasstrom Umgebungsluft mitgerissen wird. Das sich in den Strömungskanälen 18 bildende Brenngas-Luft-Gemisch wird über den Umlenkbereich 22 und den trichterförmig sich erweiternden Gemischverteiler 24 zur Brennerplatte 26 geführt. Das gesamte Brennersystem (Düsendruck, Injektoren, Umlenkbereich, Brennerplatte etc.) ist so ausgelegt, daß die für eine Verbrennung mit Luftüberschuß (λ < 1) notwendige Verbrennungsluft bereits vollständig mit der Primärluftansaugung zur Verfügung gestellt wird (sogenanntes Vormischbrennerprinzip).
Entsprechend der Wärmeanforderung ist der Gasbrenner 10
zwischen 45% und 100% seiner Nennleistung regelbar. Bei
einem Teillastbetrieb des Gasbrenners besteht jedoch die
Gefahr, daß die Verbrennung instabil wird, indem die Flammen
von der Brenneroberfläche abheben. In diesem Fall ist die
Ausströmgeschwindigkeit des Brenngas-Luft-Gemisches höher
als die Geschwindigkeit mit der die Verbrennung erfolgt.
Dieses Verhältnis von Ausströmgeschwindigkeit und
Flammengeschwindigkeit ändert sich beispielsweise dann, wenn
es zu einem Gasartenwechsel kommt, wenn der Gasbrenner aus
dem kalten Zustand heraus gestartet wird oder wenn sich die
Druckverhältnisse in der Brennkammer bzw. in der
Abgasabführung (Stichwort: Kaminzug) des Heizgeräts ändern.
Hier findet das erfindungsgemäße Regelverfahren seine
Anwendung:
Eine Lageänderung der Flammen wird mittels der
Ionisationsüberwachung erfaßt. Sinkt der Ionisationsstrom
unter einen vorgegebenen Wert (z. B. 1 µA) wird die momentan
eingestellte Brennerleistung auf 65% der Nennleistung des
Gasbrenners 10 erhöht. Durch die Anhebung der
Brennerleistung nimmt die Luftzahl λ ab, wodurch sich die
Flammengeschwindigkeit überproportional zur
Ausströmgeschwindigkeit des Brenngas-Luft-Gemisches erhöht.
Damit wird das Gleichgewicht von Ausströmgeschwindigkeit und
Flammengeschwindigkeit wiederhergestellt und somit einem
Abheben der Flammen entgegengewirkt. Da diese instabilen
Verbrennungszustände nur zeitweise in Erscheinung treten,
wird nach 30 s die Brennerleistung auf den ursprünglichen
Wert wieder zurückgeregelt. Sollte über die
Ionisationsüberwachungseinrichtung weiterhin ein instabiler
Verbrennungszustand signalisiert werden, wird die
Brennerleistung erneut angehoben.
Claims (4)
1. Verfahren zur Steuerung eines atmosphärischen Gasbrenners
für Heizgeräte, insbesondere Wassererhitzer, mit einer
Gaszufuhreinrichtung und einer Injektoranordnung für das
Brenngas-Luft-Gemisch, sowie mit einer
Überwachungseinrichtung zur Erfassung der Flammenposition,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten eines
bestimmten Abstandes der Flammen in Bezug zur
Brenneroberfläche die Brennerleistung angehoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die momentan eingestellte Brennerleistung auf 65% der
Nennleistung des Gasbrenners angehoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erhöhung der Brennerleistung innerhalb einer
vorbestimmten Zeit wieder zurückgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lageposition der Flammen
mittels eines Ionisationsstromsignals überwacht wird.
Priority Applications (4)
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