DE19906935B4

DE19906935B4 - Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners

Info

Publication number: DE19906935B4
Application number: DE19906935A
Authority: DE
Inventors: Thomas Prestle; Stefan Dr. Eichengruen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2019-02-20
Also published as: DE19906935A1; EP1030108A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners mit modulierend geregelter Brennerleistung, mit einem Gebläse für die Zuführung der Verbrennungsluft, dessen Drehzahl wärmebedarfsabhängig steuerbar ist, ferner mit einem Gasstellglied, das von einem aus dem geförderten Verbrennungsluftstrom abgeleiteten Steuerdruck beeinflusst wird und die Gaszufuhr dem jeweils geförderten Verbrennungsluftstrom anpasst, wobei zur Vergrößerung des Modulationsbereichs die dem Brenner zugeführte Menge des Brennstoff-Luftgemisches außer von der Drehzahl des Gebläses von einer Variierung einer Drosselöffnung eines Steuerdruckerzeugers für die Verbrennungsluftzuführung abhängig ist, und wobei die Drosselöffnung auch auf das Gasstellglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass mit steigendem Wärmebedarf die Drosselöffnung (16) im Steuerdruckerzeuger (18) stufenweise eingestellt wird, dass die Stufung des Modulationsbereiches je einem Teilbereich der Geräteleistung zugeordnet wird und dass in den sich dadurch ergebenden Stufenabschnitten des Modulationsbereiches eine stetige Regelung der Modulation durch Verändern der Gebläsedrehzahl erfolgt.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners nach der Gattung des Anspruchs 1.

Zwischen der Modulationsbandbreite und der Steuerdruckbandbreite besteht ein quadratisches Verhältnis, so dass für eine angestrebte Modulationsbandbreite von 10 : 1 eine Steuerdruckbandbreite von 100 : 1 bei gleicher Gasart durchlaufen werden müßte. Derart große Steuerdruckbandbreiten sind jedoch technisch nicht beherrschbar und ursächlich für die heute real gegebenen Modulationsbandbreiten von etwa 3-4 : 1.

Ein Verfahren zum Steuern eines Gasgebläsebrenners mit modulierend geregelter Brennerleistung ist aus DE 19501759 A1 bekannt, bei dem einem Gasbrenner Verbrennungsluft über ein Gebläse und Brenngas über ein Gasstellglied zugeführt werden. Ein aus dem geförderten Verbrennungsluftstom abgeleiteter Steuerdruck wird der Gaszufuhr zugeführt, die mittels des Gasstellgliedes dem jeweils geförderten Verbrennungsluftstrom angepasst. Zur Modulation des Gasbrenners wird die zugeführte Menge des Brennstoff-Luftgemisches außer von der Drehzahl des Gebläses durch eine Variierung eines Steuerelements zur Erzeugung des Steuerdrucks beeinflusst.

Ein weiteres Verfahren zum Betreiben eines Gasgebläsebrenners ist aus DE 31 05 862 A1 bekannt. Hierbei ist der Gasgebläsebrenner mit einem über eine Steuerleitung verbundenen Gasventil und mit einer einer Brennkammer zugeführten Verbrennungsluftleitung ausgerüstet. Die Steuerleitung dient dazu, den Druck der Verbrennungsluft als Stellgröße für das Gasventil zu erfassen. Um bei den Einstellungen der Modulationsbereiche die Luft-Gas-Verhältnisse den gegebenen Bedingungen in der Brennkammer anzupassen, ist in der Verbrennungsluftleitung eine Festdrossel angeordnet, wobei der Luftdruck vor der Drossel erfasst und über die Steuerleitung dem Gasventil zugeführt wird.

Aus der DE 44 08 801 A1 ist weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Gasgebläsebrenners mit mindestens zwei Arbeitsstufen aufgrund unterschiedlicher Gebläsedrehzahl und mit einer Anpassung der Gasmenge an die Luftmenge bekannt. Zur Modulierung des Leistungsbereiches des Gasgebläsebrenners wird die Verbrennungsluftmenge durch eine stromab des Gebläses angeordnete Drosselklappe gesteuert und die Gasmenge über einen Gasmengenregler der Luftmenge angepasst. Die Gebläsedrehzahl ist dabei in zwei Arbeitsstufen unterteilt, wobei zur Vermeidung von zu häufigen Umschaltungen der Gebläsedrehzahl in die Arbeitsstufen die Umschaltung von der niedrigeren Drehzahl zur höheren Drehzahl über mindestens ein Zeitrelais folgt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners mit den kennzeichenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass mit technisch beherrschbaren Mitteln eine Modulationsbandbreite bis zu 10 : 1 erreicht und damit der Wirkungsgrad der Verbrennung weiter erhöht werden kann.

Dadurch wird eine exakte Zuordnung der Gasmenge zur Verbrennungsluftmenge im gesamten Leistungsbereich des Brenners sichergestellt. Durch Abstimmung der Kennlinien von Luftdrosselung und Gasdrosselung kann eine Lambda-Konstant-Regelung über einen Modulationsbereich von unter 10% bis 100% der Nennleistung beim Durchfahren eines wesentlich kleineren Steuerdruckbereichs als bei den heutigen Systemen erreicht werden.

Indem mit steigendem Wärmebedarf die Drosselöffnung im Steuerdruckerzeuger und gegebenenfalls das Gasstellglied stufenweise eingestellt wird und in den sich dadurch ergebenden Stufenabschnitten des Modulationsbereichs die Modulation durch Verändern der Drehzahl des Gebläses erfolgt, wird erreicht, dass die Gebläsedrehzahl in jedem einzelnen Stufenabschnitt des Modulationsbereichs nur in dem bisherigen Umfang verändert werden muss, wodurch auch im vergrößerten Modulationsbereich eine hohe Regelgüte sichergestellt werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche möglich.

Eine einfache Ausführung zum Betreiben eines Gasbrenners ergibt sich, wenn eine Blende an der Drosselöffnung des Steuerdruckerzeugers einwirkt.

Für diesen vorstehend genannten Zweck ist es auch vorteilhaft, wenn die Drosselöffnuug über einen Stellmotor, vorzugsweise einen Schrittmotor und gegebenenfalls auch das Gasstellglied eingestellt wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch einen Vormischbrenner mit seinen Versorgungseinrichtungen und einer Regeleinrichtung für den erhöhten Modulationsbereich.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Einem Vormischbrenner 10 wird ein Gas- Luftgemisch über ein Gebläse 12 zugeführt, dessen Drehzahl über ein Regelgerät 14 wärmebedarfsabhängig gesteuert ist. Das Gebläse 12 saugt die Verbrennungsluft über eine Drosselöffnung 16 eines Steuerdruckerzeugers 18 in eine Mischkammer 20 ein, in der stromab der Drosselöffnung 16 eine Gasleitung 22 einmündet. Diese führt über zwei Sicherheitsventile 24, 26 und ein Gasstellglied 28, welches das Gas in Abhängigkeit vom Unterdruck in der Mischkammer 20 in diese einströmen lässt.
Die Größe der Drosselöffnung 16 im Steuerdruckerzeuger 18 ist von der Stellung einer Blende 30 abhängig, die über einen elektrischen Schrittmotor 32 verstellbar ist. Der Unterdruck in der Mischkammer 20 und damit die durch das Gasstellglied 28 zur Verfügung gestellte Gasmenge wird außer durch die Gebläsedrehzahl auch durch den Eingriff des Schrittmotors 32 zusätzlich beeinflußt. Der Schrittmotor 32 und das Gebläse 12 werden über Stellbefehle 36 bzw. 38 abhängig vom Wärmebedarf gesteuert. Das Gasstellglied 28 wird zusätzlich über einen elektrischen Schrittmotor 34 durch Stellbefehle 40 so gesteuert, daß sich über den gesamten Modulationsbereich ein konstanter Lambdawert ergibt.
Das Regelkonzept des Ausführungsbeispiels sieht eine Stufung des Modulationsbereiches in drei Abschnitte vor, die je einem Teilbereich der Geräteleistung zugeordnet sind. Die Stufung wird durch die Stellbefehle 36 über den Schrittmotor 32 und die Blende 30 erreicht, die in jedem Abschnitt einen bestimmten Querschnitt der Drosselöffnung 16 freigibt und diesen in den betreffenden Abschnitt konstant hält. Den stetigen Verlauf der Regelung in den einzelnen Abschnitten besorgen die Stellbefehle 38 über das Gebläse 12, dessen Drehzahlbereich vollständig oder weitgehend ausgenutzt wird.
Das erfindungsgemäße Regelverfahren zur Vergrößerung des Modulationsbereichs eines Gasbrenners mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund ist auch mit einem Gebläse realisierbar, das nur mit einer konstanten Drehzahl betrieben wird, wobei in diesem Fall die wärmebedarfsabhängige Steuerung der Leistung des Gasbrenners ausschließlich über die Stellung der Blende 30 bzw. über das Gasstellglied 28 erfolgt.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners mit modulierend geregelter Brennerleistung, mit einem Gebläse für die Zuführung der Verbrennungsluft, dessen Drehzahl wärmebedarfsabhängig steuerbar ist, ferner mit einem Gasstellglied, das von einem aus dem geförderten Verbrennungsluftstrom abgeleiteten Steuerdruck beeinflusst wird und die Gaszufuhr dem jeweils geförderten Verbrennungsluftstrom anpasst, wobei zur Vergrößerung des Modulationsbereichs die dem Brenner zugeführte Menge des Brennstoff-Luftgemisches außer von der Drehzahl des Gebläses von einer Variierung einer Drosselöffnung eines Steuerdruckerzeugers für die Verbrennungsluftzuführung abhängig ist, und wobei die Drosselöffnung auch auf das Gasstellglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass mit steigendem Wärmebedarf die Drosselöffnung (16) im Steuerdruckerzeuger (18) stufenweise eingestellt wird, dass die Stufung des Modulationsbereiches je einem Teilbereich der Geräteleistung zugeordnet wird und dass in den sich dadurch ergebenden Stufenabschnitten des Modulationsbereiches eine stetige Regelung der Modulation durch Verändern der Gebläsedrehzahl erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Variierung der Drosselöffnung (16) mittels einer Blende (30) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (30) über einen Stellmotor (32), vorzugsweise einen Schrittmotor eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass Gasstellglied (28) stufenweise eingestellt wird.