DE19824521A1 - Regeleinrichtung für Gasbrenner - Google Patents
Regeleinrichtung für GasbrennerInfo
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Abstract
Regeleinrichtungen für Gasbrenner dienen dem Zuführen eines Gasstroms und eines Verbrennungsluftstroms zu einem Brenner. Der Gasstrom ist dabei in Abhängigkeit vom Verbrennungsluftdruck einstellbar. Bei bekannten Regeleinrichtungen erfolgt eine Druckmessung mit Hilfe einer Membran, also pneumatisch. Diese pneumatische Druckmessung schränkt den Anwendungsbereich bekannter Regeleinrichtungen ein. DOLLAR A Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist zwischen einer einen Gasstrom führenden ersten Leitung 10 und einer einen Verbrennungsluftstrom führenden zweiten Leitung 12 ein Sensor 16 angeordnet, der ein elektrisches bzw. elektronisches Signal 19 erzeugt, das zur Verstellung des Gasventils 11 verwendet wird (Fig. 1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Gasbrenner gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Regeleinrichtungen für Gasbrenner dienen der Bereitstellung eines Gas/Luft-Gemisches,
also dem Zuführen eines Gasstroms und eines Verbrennungsluftstroms zu einem Brenner.
Der Gasstrom durch ein Gasventil ist dabei in Abhängigkeit vom Verbrennungsluftdruck
einstellbar.
Regeleinrichtungen für Gasbrenner der obigen Art sind aus dem Stand der Technik, z. B.
der EP 0 390 964 A1, hinlänglich bekannt. Bei der dort beschriebenen Regeleinrichtung
erfolgt die Druckbestimmung mit Hilfe einer Membran, also auf pneumatischem Weg.
Abhängig von dieser Druckmessung wird der Gasstrom durch das Gasventil geregelt.
Dieser pneumatische Weg verfügt jedoch über eine Vielzahl von Nachteilen, die allesamt
den Anwendungsbereich bekannter Regeleinrichtungen einschränken. So schränken die
Hysterese-Eigenschaften der Membran und die zwischen der Membran und dem Gasventil
wirkenden Kräfte den Arbeitsbereich und damit den Anwendungsbereich ein. Des weiteren
bewirkt das Zusammenspiel zwischen den erforderlichen kleinen Stellkräften und den
Betriebstoleranzen der Membran infolge von Störeinflüssen wie Temperaturschwankungen
oder dergleichen eine Einschränkung des Anwendungsbereichs bekannter
Regeleinrichtungen.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine
Regeleinrichtung für Gasbrenner zu schaffen, die die obigen Nachteile vermeidet und
damit einen größeren Anwendungsbereich aufweist.
Dieses Problem wird durch eine Regeleinrichtung für Gasbrenner mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung mit weiteren Baugruppen nach
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematisierter
Darstellung, und
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung mit weiteren Baugruppen nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenfalls in
schematisierter Darstellung.
Die vorliegende Erfindung betrifft Regeleinrichtungen für Gasbrenner. Einem nicht
dargestellten Brenner soll ein Gas/Luft-Gemisch zugeführt werden. Um dem nicht
dargestellten Brenner einen Gasstrom zuzuführen, ist eine erste Leitung 10 vorgesehen, die
den Gasstrom zum Brenner führt. Der ersten Leitung 10 ist ein Gasventil 11 zugeordnet.
Die Zuführung der Verbrennungsluft zum nicht-dargestellten Brenner erfolgt über eine
zweite Leitung 12. Die zweite Leitung 12 führt demzufolge den Verbrennungsluftstrom
zum Brenner. Der zweiten Leitung 12 ist ein Gebläse 13 zugeordnet. Die Drehzahl des
Gebläses 13 bestimmt den Verbrennungsluftdruck und damit den Verbrennungsluftstrom.
Innerhalb der den Verbrennungsluftstrom führenden zweiten Leitung 12 ist eine Blende
oder Drosselstelle 14 angeordnet.
Gemäß Fig. 1, 2 mündet die den Gasstrom führende erste Leitung 10 in
Strömungsrichtung der Verbrennungsluft hinter der Drosselstelle 14 in die den
Verbrennungsluftstrom führende zweite Leitung 12. Eine Gasdüse 15 schließt die erste
Leitung 10 im Bereich der zweiten Leitung 12 ab. In Strömungsrichtung hinter der
Gasdüse 15 liegt demzufolge ein Gas/Luft-Gemisch vor.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel geht es nun darum, eine
1 : 1-Gas/Luft-Verbundregelung bereitzustellen, d. h. bei einer Erhöhung des
Verbrennungsluftdrucks von 1 Millibar (mbar) soll der Gasdruck ebenfalls um 1 mbar
erhöht werden. Erfindungsgemäß ist hierzu zwischen der den Gasstrom führenden ersten
Leitung 10 und der den Verbrennungsluftstrom führenden zweiten Leitung 12 ein Sensor
16 angeordnet. Der Sensor 16 ist als Differenzdruck-Sensor, insbesondere als
Durchflußmesser, Anemometer oder dergleichen, ausgebildet.
Mit einem ersten Meßpunkt 17 ist der Sensor 16 an der den Gasstrom führenden ersten
Leitung 10 angeschlossen. Mit einem zweiten Meßpunkt 18 ist der Sensor 16 an der den
Verbrennungsluftstrom führenden zweiten Leitung 12 angeschlossen. In
Strömungsrichtung des Gases ist der erste Meßpunkt 17 vor der Gasdüse 15 positioniert.
Der zweite Meßpunkt 18 ist in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft vor der
Drosselstelle 14 angeordnet.
Soll, wie bereits erwähnt, beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 für eine 1 : 1-Gas/Luft-
Verbundregelung gesorgt werden, so muß der Gasdruck dem Verbrennungsluftdruck
entsprechen. In dem Fall, in dem der Sensor 16 als Durchflußmesser bzw. Anemometer
ausgebildet ist, bedeutet dies, daß der Durchfluß durch den Sensor 16 Null beträgt. Nimmt
z. B. der Verbrennungsluftdruck gegenüber dem Gasdruck ab, so erfährt der Sensor 16
einen Durchfluß von der ersten Leitung 10 in Richtung auf die zweite Leitung 12. Nimmt
hingegen der Verbrennungsluftdruck gegenüber dem Gasdruck zu, so erfährt der Sensor 16
einen Durchfluß von der zweiten Leitung 12 in Richtung auf die erste Leitung 10.
Aufgrund der Durchflußmenge sowie auf Grund der Durchflußrichtung können demnach
vom Sensor 16 die Druckverhältnisse zwischen Verbrennungsluftdruck und Gasdruck
ermittelt werden.
Der Sensor 16 erzeugt abhängig von den obigen Druckverhältnissen ein elektrisches bzw.
elektronisches Signal 19, welches zur Verstellung des Gasventils 11 verwendet wird.
Gemäß Fig. 1 wird das elektrische bzw. elektronische Signal 19 einem Steuer- oder
Regelgerät 20 zugeführt, das aus dem Signal 19 ein Regelungssignal 21 für einen dem
Gasventil 11 zugeordneten Stellantrieb 22 erzeugt.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Regeleinrichtung folgt man demzufolge dem
Verbrennungsluftdruck, um den Gasstrom durch das Gasventil 11 derart zu regulieren, daß
eine 1 : 1-Gas/Luft-Verbundregelung erzielt wird. Detektiert der Sensor 16 zwischen
Verbrennungsluftdruck und Gasdruck eine Druckdifferenz von Null, so entspricht das
Signal 19 einer Druckdifferenz von Null und das Gasventil 11 kann unverändert betrieben
werden. Detektiert der Sensor 16 einen gegenüber dem Gasdruck höheren
Verbrennungsluftdruck, so muß mit Hilfe des vom Sensor 16 erzeugten elektrischen bzw.
elektronischen Signals 19 das Gasventil 11 derart angesteuert werden, daß sich der
Gasstrom erhöht. Hierzu erzeugt das Regelgerät 20 ein Regelungssignal 21 für den
Stellantrieb 22 des Gasventils 11, derart, daß das Signal 19 wieder auf einen Betrag geführt
wird, der einer Druckdifferenz von Null entspricht. Detektiert hingegen der Sensor 16
einen gegenüber dem Gasdruck verringerten Verbrennungsluftdruck, so muß mit Hilfe des
vom Sensor 16 erzeugten elektrischen bzw. elektronischen Signals das Gasventil 11 derart
angesteuert werden, daß sich der Gasstrom verringert.
Das Gasventil 11 kann beliebig ausgebildet sein. Im einfachsten Fall wird der Stellantrieb
22 des Gasventils 11 derart gesteuert bzw. geregelt, daß das Gasventil 11 zwischen den
Zuständen An/Aus bzw. Auf/Zu hin- und herschaltet. Bei einem gegenüber dem Gasdruck
höheren Verbrennungsluftdruck wird demzufolge ein Regelungssignal 21 erzeugt werden,
auf Grund dessen der Stellantrieb 22 das Gasventil 11 öffnet bzw. aktiviert. Bei einem
gegenüber dem Gasdruck geringeren Verbrennungsluftdruck hingegen wird aufgrund des
Regelungssignals 21 der Stellantrieb 22 das Gasventil 11 hingegen schließen bzw.
deaktivieren. Ein sich hieraus ergebendes oszillierendes Signal gibt Auskunft über die
ordnungsgemäße Arbeitsweise des Regelungssystems und kann demzufolge als
Sicherheitssignal verwendet werden. Solange wie das oszillierende Sensorsignal vorliegt,
kann ein dem Gasventil 11 vorgeschaltetes, nicht-dargestelltes Sicherheitsventil aktiviert
bzw. geöffnet sein.
In Abweichung hiervon ist es auch möglich, das Gasventil 11 derart anzusteuern, daß das
Gasventil 11 zwischen den Zuständen An/Aus bzw. Auf/Zu beliebige Öffnungsstellungen
einnehmen kann.
Die in Fig. 1 dargestellte Regeleinrichtung kann in dem Fall, in dem das Gasventil 11
geschlossen ist, zur Luftmengenmessung verwendet werden. Diese gibt sich aus dem
Umstand, daß der Sensor 16 mit dem zweiten Meßpunkt 18 an der zweiten Leitung 12,
namlich in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft vor der Drosselstelle 14, angeordnet
ist; und weiterhin der Sensor 16 mit dem ersten Meßpunkt 17 an der ersten Leitung 10, also
bei geschlossenem Gasventil 11 über die Gasdüse 15 in Strömungsrichtung der
Verbrennungsluft nach der Drosselstelle 14 angeordnet ist. Bei geschlossenem Gasventil
11 kann demnach mit Hilfe des Sensors 16 die Druckdifferenz über die Drosselstelle 14
bestimmt und somit eine Luftmengenmessung durchgeführt werden.
Die Luftmengenmessung kann verwendet werden, um den Parameterbereich des Gebläses
13 in Abhängigkeit von einer Konfiguration der Verbrennungsluft-Zufuhr und Rauchgas-
Abfuhr einzustellen. Auch dient die Luftmengenmessung der Überwachung und
Einstellung einer minimalen Verbrennungsluft-Zufuhr, die zum sicheren Anfahren des
Gasbrenners benötigt wird.
Bei der Regeleinrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 kann gegenüber dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ein abweichendes Übersetzungsverhältnis zwischen
Gasstrom und Luftstrom realisiert werden, also eine 1 : N-Gas/Luft-Verbundregelung.
Hierzu ist zwischen der den Gasstrom führenden ersten Leitung 10 und der den
Verbrennungsluftstrom führenden zweiten Leitung 12 eine Koppelleitung 23 vorgesehen,
wobei innerhalb der Koppelleitung 23 zwei Einschnürungen 24, 25 angeordnet sind. Bei
den Einschnürungen 24, 25 handelt es sich um Drosselstellen.
Die Position der Einschnürungen 24, 25 in der Koppelleitung 23 in bezug auf die
Leitungen 10, 12 ist von untergeordneter Bedeutung. Der Strömungswiderstand der
Leitungen muß jedoch merklich geringer sein als der Strömungswiderstand der
Einschnürungen 24, 25.
Die Koppelleitung 23 ist gemäß Fig. 2 an die den Verbrennungsluftstrom führende zweite
Leitung 12 in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft nach bzw. hinter der Drosselstelle
14 angeschlossen. An die den Gasstrom führende erste Leitung 10 hingegen ist die
Koppelleitung 23 in Strömungsrichtung des Gases vor der Gasdüse 15 angeschlossen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Sensor 16 - ebenfalls wie beim
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 - zwischen der ersten Leitung 10 und der zweiten
Leitung 12 angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist jedoch der erste
Meßpunkt 17 im Bereich der Koppelleitung 23 zwischen den Einschnürungen 24, 25
angeordnet. Der zweite Meßpunkt 18 ist wiederum im Bereich der zweiten Leitung 12 in
Strömungsrichtung der Verbrennungsluft vor der Drosselstelle 14 angeordnet.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erzeugt das Regelgerät 20 ein
Regelungssignal 21 für den Stellantrieb 22 des Gasventils 11, derart, daß das Signal 19 des
Sensors 16 auf einen Betrag geführt wird, der einer Druckdifferenz von Null entspricht.
Durch die Anordnung der Koppelleitung 23 mit den Einrichtungen 21, 25 ist jedoch
dadurch eine 1 : N-Gas/Luft-Verbundregelung realisierbar, d. h. daß bei einer Erhöhung des
Verbrennungsluftdrucks von 1 mbar der Gasdruck um N mbar erhöht wird.
Mit der Regeleinrichtung gemäß Fig. 2 ist demzufolge eine 1 : N-Gas/Luft-
Verbundregelung möglich. Mit anderen Worten kann bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 2 der Gasdruck in bezug auf den Verbrennungsluftdruck verstärkt werden. Der Grad
der Verstärkung wird durch die Einschnürungen 24, 25 bestimmt.
Desweiteren sei darauf hingewiesen, daß eine der Einschnürungen 24, 25 variabel bzw.
veränderbar ausgebildet sein kann. In diesem Fall ist es möglich, durch Veränderung bzw.
Verstellung einer Einschnürung 24 bzw. 25 das Übersetzungsverhältnis zwischen
Verbrennungsluftstrom und Gasstrom bzw. die Verstärkung zu variieren.
10
Leitung
11
Gasventil
12
Leitung
13
Gebläse
14
Drosselstelle
15
Gasdüse
16
Sensor
17
Meßpunkt
18
Meßpunkt
19
Signal
20
Regelgerät
21
Regelungssignal
22
Stellantrieb
23
Koppelleitung
24
Einschnürung
25
Einschnürung
Claims (13)
1. Regeleinrichtung für Gasbrenner zur Bereitstellung eines Gas/Luft-Gemisches,
namlich zum Zuführen eines Gasstroms und eines Verbrennungsluftstroms zu einem
Brenner, mit mindestens einem Gasventil (11), wobei der Gasstrom durch das Gasventil
(11) in Abhängigkeit vom Verbrennungsluftdruck einstellbar ist, gekennzeichnet durch
einen Sensor (16), der zwischen eine den Gasstrom führenden ersten Leitung (10) und
einer den Verbrennungsluftstrom führenden zweiten Leitung (12) angeordnet ist, wobei ein
vom Sensor (12) erzeugtes elektrisches bzw. elektronisches Signal (19) zur Verstellung des
Gasventils (11) verwendet wird.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit
des vom Sensor (16) erzeugten elektrischen bzw. elektronischen Signals (19) ein
Regelungssignal (21) für einen dem Gasventils (11) zugeordneten Stellantrieb (22) erzeugt
wird.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Regelungssignal (21) als Sicherungssignal derart verwendet wird, das ein Sicherheitsventil
geöffnet ist, solange das Regelungssignal (21) zwischen mindestens zwei Signalzuständen
oszilliert.
4. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensor (16) mit einem ersten Meßpunkt (17) an der den
Gasstrom führenden ersten Leitung (10) und mit einem zweiten Meßpunkt (18) an der den
Verbrennungsluftstrom führenden zweiten Leitung (12) gekoppelt ist, wobei der erste
Meßpunkt (17) in Strömungsrichtung des Gases vor einer Gasdüse (15) und der zweite
Meßpunkt (18) in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft vor einer Drosselstelle (14)
angeordnet ist.
5. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet
durch eine zwischen der ersten Leitung (10) und der zweiten Leitung (12) verlaufende
Koppelleitung (23), wobei innerhalb der Koppelleitung (23) vorzugsweise zwei
Einschnürungen (24, 25) angeordnet sind.
6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Koppelleitung (23) an die den Verbrennungsluftstrom führende zweite Leitung (12) in
Strömungsrichtung der Verbrennungsluft nach der Drosselstelle (14) angekoppelt ist.
7. Regeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Koppelleitung (23) an die den Gasstrom führende erste Leitung (10) in Strömungsrichtung
des Gases vor der Gasdüse (15) angekoppelt ist.
8. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Meßpunkt (17) im Bereich der Koppelleitung (23) zwischen
der ersten Einschnürung (24) und der zweiten Einschnürung (25) und der zweite Meßpunkt
(18) im Bereich der zweiten Leitung (10) in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft vor
der Drosselstelle (14) angeordnet ist.
9. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine der Einschnürungen (24, 25) verstellbar bzw.
variabel ausgebildet ist.
10. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensor (16) als Differenzdruck-Sensor, insbesondere als
Durchflußmesser, ausgebildet ist.
11. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß dieselbe zur Luftmengenmessung verwendet wird, wobei die
Luftmengenmessung zur Einstellung des Parameterbereichs eines Gebläses (13) in
Abhängigkeit von einer Konfiguration der Verbrennungsluft-Zufuhr und Rauchgas-Abfuhr
verwendet wird.
12. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Luftmengenmessung zur Überwachung und Einstellung einer
minimalen Verbrennungsluft-Zufuhr verwendet wird, die zum sicheren Anfahren des
Gasbrenners benötigt wird.
13. Verwendung einer Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
10 zur Luftmengenmessung.
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