DE2315540C3 - Vorrichtung zur Regelung des Mischungsverhältnisses zweier in je einer Leitung einer Anlage zugeführten Gase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Mischungsverhältnisses zweier in je einer Leitung einer Anlage zugeführten Gase, von denen das eine ein Brenngas und das andere Verbrennungsluft ist, mit je einem Durchflußsteuerorgan in jeder Leitung, mit je einem Durchflußmeßorgan in jeder der beiden Leitun- so gen, mit einem Regler, dem die Meßwerte der beiden Durchflußmeßorgane sowie ein dem gewünschten Mischungsverhältnis entsprechender Sollwert zugeführt wird und der auf das Durchflußsteuerorgan in der einen Leitung einwirkt.

Ein einwandfreier Betrieb gasbeheizter Ofenanlagen erfordert eine ununterbrochene Regelung ihrer Luftzufuhr, d. h. nicht nur der Temperatur, sondern auch des Mischungsverhältnisses von Luft und Brenngas, und schließt die Regelung der den Ofen zugeführten Brenngasmenge ein.

Die üblichen Einrichtungen zur Durchführung dieser Regelung und zur Sicherstellung einer vollkommenen Verbrennung sowie zur Aufrechterhaltung eines konstanten Verhältnisses von Luft- und Brenngasmengen sind mit Servomotoren versehen, die das Öffnen der Ventile für die Zufuhr von Luft und Brenngas zu den Brennern regeln. Man erhält so zwar eine mehr oder weniger große Zufuhrmenge, jedoch bleibt das Mischungsverhältnis der in den Öfen eintretenden Luft- und Gas-Menge unverändert Um dieses Verhältnis zum Erzielen der Bedingungen for eine oxidierende oder reduzierende Verbrennung zu verändern, muß die eine oder andere zugeführte Gasmenge geändert werden; das führt zu einer wesentlichen Verminderung der Heizleistung.

Bei bekannten Regelungsvorrichtungen ist zur Erhöhung der Brenngaszufuhr unabhängig von der Hauptzuführung eine zusätzliche Speisung vorgesehen. Auf diese Weise wird zwar eine gute unmittelbare Regelung bei Aufrechterhaltung einer zufriedenstellenden Heizleistung erreicht, jedoch ist die Vorrichtung kompliziert, und der Zusammensetzung des Brenngas-Luftgemisches in den verschiedenen Zonen des Ofens fehlt die Gleichmäßigkeit

Die GB-PS 11 47 365 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der einer Ofenanlage zum schuppehfreien Erhitzen von warm zu verarbeitenden Metallteilen zuzuführenden Gas- und Luftmengen, wobei für jedes Gas ein Regelventil vorgesehen ist Zur Aufrechterhaitung der gewünschten Ofentemperatur wird einerseits die den Brennern zugeführte Gasmenge und andererseits das Verhältnis von Gasmenge und Luftmenge geregelt Diesem Vorgehen. haftet der Nachteil an, daß mit Brenngasfiberschuß und vorgewärmter Luft gearbeitet werden muS.

Aus der Zeitschrift »Brennstoff und Wärme Kraft« Nr. 6, Juni 1953, S. 204, Bild 11 mit Erläuterung, ist eine Differentialklappenanordnung in der Regelstrecke zur Beschleunigung des Regelvorganges an einem Gemischregler für besondere betriebliche Anforderungen bekannt, bei der ein vom Temperaturregler gesteuerter Verstellmotor zum Erzielen eines angenähert richtigen Gemisches gleichzeitig die Gas- und Luftklappe, zur Feinregelung aber der Gemischregler selbst eine vor der Hauptluftklappe angeordnete Hilfsluftklappe betätigt

Mittel zur Veränderung der Bedingungen für eine oxidierende oder reduzieiende Verbrennung des Gemisches sind nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Regelung des Mischungsverhältnisses zweier in je einer Leitung einer Anlage zugeführten Gase vorzuschlagen, von denen das eine ein Brenngas und das andere Verbrennungsluft ist, die ohne zusätzliche Speisung eine Änderung der einen und/oder der anderen zugeführten Gasmenge zuläßt, mit der ständig das gewünschte Brenngasgemisch bei guter Heizleistung erhalten und eine Umstellung des Betriebes auf eine oxidierende, reduzierende oder neutrale Verbrennung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Regelungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Regler ferner auf das Durchflußsteuerorgan in der anderen Leitung einwirkt, und zwar im umgekehrten Sinn wie auf das Durchflußsteuerorgan in der erstgenannten Leitung, wobei die Regelcharakteristik so gewählt ist, daß sich die VersteUbereiche der beiden Durchflußsteuerorgane nicht überlappen, derart, daß das Schließen jedes der Durchflußsteuerorgane etwa dann beginnt, wenn das andere Steuerorgan seine maximale Offenstellung erreicht hat.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Regelungsvor-

richtung bietet gegenüber vergleichbaren Einrichtungen den Vorteil, mit einfachen Mitteln das jeweils gewünschte Brenngasgemisch bei gleichbleibender Heizleistung sowie eine gesamte und gleichmäßige Umstellung des Betriebes auf eine oxidierende, reduzierende oder neutrale Verbrennung zu erzielea

Beim oxidierenden Betrieb erfolgt die Regelung durch Vergrößerung der Menge der einströmenden Verbrennungsluft bis zum Maximalwert, wobei das einströmende Brenngas seinen maximalen Wert beibehält und nicht verringert wird, bis der maximale Wert der einströmenden Verbrennungsluft erreicht ist, so daß die Hebjeistung bis zu diesem Zeitpunkt erhalten bleibt Beim reduzierenden Betrieb erfolgt die Regelung im umgekehrten Sinn zuerst durch Vergrößerung der Brenngaszufuhr bis zum Maximalwert, wobei die volle Heizleistung durch Beibehaltung und anschließende Verringerung der zuströmenden Luftmenge gesichert ist

Die Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn die verschiedenen, unabhängiger. Zonen eines Ofens in der gleichen Weise beliefert werden sollen, was im allgemeinen für jede Zone eine unabhängige Regelung sowie eine verwickelte und schwer zu regelnde Ausstattung erfordert Die Belieferung mittels der Vorrichtung nach der Erfindung benötigt dagegen für jede dieser Zonen nur eine einfache Regelung durch temperaturüberwachende Magnetventile. Die Regelung für die Gesamtheit der belieferten Zonen ist gemeinsam und sichert mit einfachen Mitteln eine genaue und unverstellbare Übereinstimmung der Verbrennungsverhältnisse.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Regelungsvorrichtung nach der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der eine Vorrichtung zur Belieferung voneinander unabhängiger Heizzonen Zy bis Zi eines Gasofens dargestellt ist In diese Zonen mündet die Zuführleitung 1 für die Verbrennungsluft und die Zuführleitung 2 für das Brenngas, deren Ausströmmengen durch die von Servomotoren 5 und 6 gesteuerten Durchflußsteuerorgane (Ventile) 3 und 4 geregelt werden.

Die stromaufwärts von den Durchflußsteuerorganen 3 und 4 in die Leitungen 1 und 2 eingebauten Durchflußmeßorgane 7 und 8 geben jedes Meßergebnis an ein Registriergerät 9 weiter. Das Durchflußmeßorgan 7 für die Verbrennungsluft gibt seine Meldung auch an ein Einstellorgan OR für das Gemisch und das Durchflußmeßorgan 8 für das Brenngas auch an einen Regler R und an ein Auswahlsteuerorgan MAG weiter, mit dem die Ausströmmenge des Gases von Hand oder automatisch geregelt werden kann. Falls erforderlich, gestattet dieses Auswahlsteuerorgan, die Regelung abzustellen und die Servo-Motore 5 und 6 direkt zu steuern,

Bei der automatischen Regelung steuert das Auswahlsteuerorgan den Regler R, der unmittelbar die Servomotore 5 und 6 regelt Nach der Erfindung ist der Servomotor 5 für die Verbrennungsluft so geschaltet daß im Fall einer pneumatischen Regelung die Erhöhung des Druckes der vom Regler R kommenden und die Servomotore 5 und 6 steuernden modulierten Luft die allmähliche Verringerung der Luftliefemng herbeigeführt, ausgehend von einer maximalen Öffnungslage, wenn dieser modulierte Druck beispielsweise zwischen 850 und 1400 Millibar schwankt

Der Servomotor 6 ist so geschaltet daß eine fortschreitende Erhöhung des modulierten Druckes eine fortschreitende Öffnung des Durchflußsteuerorgans für die Gaszufuhr bewirkt Nach der Erfindung erfolgt diese Entwicklung in einem Gebiet des modulierten Druckes, der unterhalb der unteren Grenze der Schließbewegung des Durchflußsteuerorgans für die Lusimfuhr liegt z. B. bei 200 bis 800 Millibar. Diese untere Greaze entspricht der maximalen Öffnung des Durchflußsteuerorgans für die Luftzufuhr, entsprechend einem modulierten Druck des Reglers von 850 Millibar des erwähnten Beispiels.

Im Be:,-ieb, z. B. beim Übergang von einer oxidierenden zu einer reduzierenden Verbrennung, wird das Gemisch-Einstellorgan OR, das sich in einer Lage

μ befindet in der es das Bestreben hat den Anteil der Verbrennungsluft im Brenngasgemisch zu erhöhen, in eine höhere Lage gestellt und der Regler R ruft eine Öffnungsbewegung des Servomotors 6 hervor. Wenn der Servomotor 6 seine Öffnungsbewegung beendet hat und wenn die Verbrennung immer noch oxidierend ist was z. B. eintreten kann, wenn alle Zonen des Ofens beheizt sind, steigt der Druck der modulierten Luft weiter an und bewirkt die Schließbewegung des Servomotors 5, bis das gewünschte Verhältnis von Verbrennungsluft zu Brenngas erreicht ist

Die maximalen und minimalen Mengen der Verbrennungsluft und des Brenngases werden durch die zwei Duruhflußsteuerorgane 3 und 4, die die Grundbauart einer Drosselklappe haben können und die mit den Servomotoren 5 und 6 gekuppelt sind, geregelt

Eine Hilfsregelung von Hand mittels des automatischen oder handbetätigten Auswahlorgans MAG ist vorgesehen. Für den Fall einer pneumatischen Regelung ist die Zufuhr komprimierter Luft zu den verschiedenen

so Organen vorgesehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche?

   U Vorrichtung 2ur Regelung des Mischungsverhältnisses zweier in je einer Leitung einer Anlage zugeführten Gase, von (jenen das eine ein Brenngas und das andere Verbrennungsluft ist, mit je einem Durchflußsteuerorgan in jeder Leitung, mit je einem Durchflußmeßorgan in jeder der beiden Leitungen, mit einem Regler, dem die Meßwerte der beiden Durchflußmeßorgane sowie ein dem gewünschten Mischungsverhältnis entsprechender Sollwert zugeführt wird und der auf das Durchflußsteuerorgan in der einen Leitung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (R) ferner auf das Durchflußsteuerorgan (3) in der anderen Leitung (1) einwirkt, und zwar im umgekehrten Sinn wie auf das Durchflußsteuerorgan (4) in der erstgenannten Leitung (2), wobei die Regelcharakteristik so gewählt ist, daß sich die VersteUbereiche der beiden Durchflußsteuerorgane (3, 4) nicht überlappen, derart, oraß das Schließen jedes der Durchflußsteuerorgane (3, 4} etwa dann beginnt, wenn das andere Steuerorgan seine maximale Offenstellung erreicht hat
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gase zur Beheizung eines Ofens dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ,iR) pneumatisch arbeitet und daß jedes der beiden Durchflußsteuerorgane (3,

   4) von je einem Servomotor (5, 6) verstellbar ist, welcher von dem Regler (R) mit Steuerdruckluft beaufschlagt ist
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerlu5*.druck zwischen 200 und 1400 Millibar liegt, wobei das Durchflußsteuerorgan (4) für das Brenngas be: stehendem Steuerluftdruck von 200 bis 800 Millibar durch den entsprechenden Servomotor (6) geöffnet und das Durchflußsteuerorgan (3) für die Luft bei steigendem Steuerluftdruck von 850 bis 1400 Millibar durch den entsprechenden Servomotor (5) geschlossen wird.