DE2720716A1

DE2720716A1 - Temp. controlled gas boiler - uses damper for setting exhaust cross section and gas feed rate adjusting valve

Info

Publication number: DE2720716A1
Application number: DE19772720716
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Schott; Egon Wecks
Original assignee: REKORD HEIZUNGS U KLIMAGERAETE
Current assignee: REKORD HEIZUNGS U KLIMAGERAETE
Priority date: 1977-05-07
Filing date: 1977-05-07
Publication date: 1978-09-28

Abstract

The special gas boiler maintains high efficiency in the whole operating range with a controller adjusting the swing of the damper in the flue duct and simultaneously varying the feed rate of the gas. The control unit which may be in the form of a thermostat takes over when the boiler operates at a part load while optimum setting is fixed for the full load regime. The boiler is heated by gas burner without a blower, and the controller is connected to the servo for tilting the flue damper. Another line connects the controller to gas pressure adjusting valve and flow control valve to ensure optimum matching of gas input for different loads.

Description

Thermisch gesteuerter GasheizkesselThermally controlled gas boiler

Die Erfindung betrifft eine Gasverbrauchseinrichtung mit einem Gas-Spezialheizkessel für Betrieb bei Voll-und Teillast, mit einem Gasbrenner ohne Gebläse, einer im Abgasweg des Kessels angeordneten verstellbaren Abgasklappe und einer regelbaren Gaszufuhr.The invention relates to a gas consumption device with a special gas boiler for operation at full and part load, with one gas burner without fan, one in the exhaust gas path of the boiler arranged adjustable flue gas flap and an adjustable gas supply.

Bekannte derartige Gasverbrauchseinrichtungen haben Heizkessel mit atmosphärischen Brennern, die in Zwei-Stufentechnik in der oberen Stufe mit 100 % Nennheizleistung und in der unteren Stufe mit ca. 50 % Heizleistung betrieben werden können. Bei abgeschaltetem Brenner ist zwecks Senkung der Stillstandsverluste die Abgasklappe geschlossen. In den anderen Fällen steht die Abgasklappe in der Offenstellung. Da eine optimale Luftansaugung nur in der oberen Stufe bei Vollast des Kessels stattfindet, ist nur hier ein optimaler Wirkungsgrad des Kessels gewährleistet. Bei Teilbelastung des Kessels ist der Wirkungsgrad ungünstiger.Known such gas consumption devices have boilers with atmospheric burners, the two-stage technology in the upper stage with 100 % Nominal heating output and operated in the lower level with approx. 50% heating output can be. When the burner is switched off, it is necessary to reduce standstill losses the exhaust flap is closed. In the other cases, the exhaust flap is in the Open position. As an optimal air intake only in the upper stage at full load of the boiler takes place, an optimal efficiency of the boiler is only guaranteed here. If the boiler is partially loaded, the efficiency is less favorable.

Durch die DT-OS 1 604 087 ist eine Gasverbrauchseinrichtung für Warmwasser-Zentralheizungen bekannt, deren Leistung durch Regeln des Gasdurchsatzes zm Brenner von der Vollbelastung bei einer Nennleistung von 100 % bis auf eine Teilbelastung von ca. 50 % Heizleistung heruntergeregelt werden kann. Da der Brennraum des Kessels für eine Nennleistung bei Vollbelastung ausgelegt ist, ergibt sich bei Teilbelastung eine Verschlechterung des Wirkungsgrades gegenüber dem Vollastbetrieb. Hinzu kommt noch, daß bei der Drosselung der Kesselbelastung die Abgastemperatur unter den Taupunkt absinkt, so daß neben der Verschlechterung des Wirkungsgrades eine Sättigung der Abgase untcrhalb des Taupunkts auftritt, wobei ein schädlicher Niederschlag des Tauwassers im Abgasweg in Kauf genommen werden muß. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist der Brennraum des Kessels durch vertikale Leitbleche in einzelne flrennschächte aufgeteilt. In Abhängigkeit von der Abgastemperatur kann die Größe des Brennraums durch Benutzung nur eines oder mehrerer der Einzelschächte der Heizleistung angepasst werden.DT-OS 1 604 087 is a gas consumption device for hot water central heating known, their performance by regulating the gas throughput zm burner from the full load at a nominal output of 100% up to a partial load of approx. 50% heating output can be turned down. As the combustion chamber of the boiler for a nominal output is designed at full load, there is a deterioration at partial load the efficiency compared to full load operation. In addition, there is the fact that the throttling the boiler load, the flue gas temperature drops below the dew point, so that besides the deterioration the efficiency a saturation of the exhaust gases occurs below the dew point, with a harmful precipitation of the condensation water must be accepted in the exhaust gas path. To avoid these disadvantages, the The combustion chamber of the boiler is divided into individual combustion shafts by vertical baffles. Depending on the exhaust gas temperature, the size of the combustion chamber can be changed by using only one or more of the individual shafts can be adapted to the heating output.

Zu diesem Zweck ist eine Klappe um eine senkrecht zur Strömungsrichtung des Gas-Luftgemisches verlaufende Achse drehbar im Brennraum des Kessels angeordnet. Mit Hilfe der um ihre Achse verschwenkbärzn Klappe können die einzelnen Brennschächte den Verbrennungsgasen gegenüber freigegeben oder abgesperrt werden. Der Abgasquerschnitt im aus dem Kessel heraus führenden Abgasweg bleibt unverändert.For this purpose, a flap is around a perpendicular to the direction of flow of the gas-air mixture extending axis rotatably arranged in the combustion chamber of the boiler. With the help of the flap that can be pivoted around its axis, the individual burners can be opened the combustion gases are released or shut off. The exhaust cross section in the exhaust gas path leading out of the boiler remains unchanged.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Gasverbrauchseinrichtung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß der Wirkungsgrad des Kessels unabhängig von der jeweiligen Kesselbelastung weitgehend konstant ist.The present invention is based on the object of a gas consumption device of the type described above so that the efficiency of the boiler is largely constant regardless of the respective boiler load.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwecks Ubertragung von Signalen eine Befehlseinrichtung über eine Befehlsleitung mit einer Steuervorrichtung zum kontinuierlichen oder stufenweisen Regeln der Größe des Abgasquerschnitts durch Verschwenken der Abgasklappe im Abgasweg und über eine Befehlsleitung mit einer in der Gaszufuhrleitung liegenden Regeleinrichtung zum kontinuierlichen oder stufenweisen Regeln der Gaszufuhr in Abhängigkeit von einer gewünschten Leistung des Kessels verbunden ist, und daß eine Befehlsleitung von der Steuervorrichtung zur Regeleinrichtung führt.This object is achieved according to the invention in that, for the purpose of transmission of signals from a command device via a command line to a control device to regulate the size of the exhaust gas cross-section continuously or in stages Pivoting the exhaust flap in the exhaust path and via a command line with a control device located in the gas supply line for continuous or stepwise Regulation of the gas supply depending on a desired boiler output is connected, and that a command line from the control device to the control device leads.

Gemäß den vorstehenden Hauptmerkmalen gestattet die Erfindung durch die auf den Befehlsleitungen übertragbaren Signale, in Abhängigkeit von einer gewünschten Kesselleistung eine optimale Zwischenstellung der Abgasklappe einzusteuern und eine der Zwischenstellung der Abgasklappe optimal angepasste Gaszufuhr einzuregeln. Hierbei bleibt der Kesselwirkungsgrad auch bei Kesselbelastungen unterhalb der Vollast weitgehend konstant.In accordance with the main features above, the invention allows through the signals that can be transmitted on the command lines, depending on a desired one Boiler output to control an optimal intermediate position of the flue gas flap and a to regulate the gas supply optimally adapted to the intermediate position of the exhaust flap. Here remain the boiler efficiency even with boiler loads below the full load largely constant.

In vorteilhafter Weiterausbildung der Erfindung besteht die Regeleinrichtung aus einem Selbststellglied und einem mit diesem in der Gaszufuhrleitung in Reihe angeordneten Gasdruckregler, der auf einen festen Wert eingestellt ist, wobei über die entsprechenden Befehlsleitungen die Stellung der Abgasklappe und die Einstellung des Selbststellgliedes in Abhängigkeit von einer gewünschten Teilbelastung regelbar sind.In an advantageous further development of the invention, there is the control device from a self-actuator and one with this in the gas supply line in series arranged gas pressure regulator, which is set to a fixed value, being over the corresponding command lines the position of the exhaust flap and the setting of the self-adjusting element can be regulated as a function of a desired partial load are.

Diese Ausführungsform der Erfindung, die mit einem relativ geringen Aufwand an technischen Mitteln und Herstellungskosten verwirklicht werden kann, eignet sich vorzugsweise in einer Gasverbrauchseinrichtung mit einem Gaskessel in Zwei-Stufentechnik. Durch die feste Einstellung des Gasdruckreglers ist die obere Stufe bei Vollbelastung festlegbar, wobei die Gaszufuhr bis zur unteren Stufe für 50 % Teillast bei weitgehend konstantem Kesselwirkungsgrad durch das Selbststellglied in einfacher und zuverlässiger Weise eingestellt werden kann. Darüberhinaus können aber auch-mit dem Selbststellglied Teilbelastungen eingeregelt werden, die unter Beibehaltung eines konstanten Wirkungsgrades unter der halben Teilbelastung liegen.This embodiment of the invention with a relatively low Expenditure on technical means and production costs can be achieved, is preferably suitable in a gas consumption device with a gas boiler in Two-stage technique. Due to the fixed setting of the gas pressure regulator, the upper Level can be set at full load, with the gas supply down to the lower level for 50% partial load with largely constant boiler efficiency thanks to the self-adjusting element can be adjusted in a simple and reliable manner. In addition, you can but also-with the self-adjusting element partial loads are regulated that are below Maintaining a constant degree of efficiency are below half the partial load.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß anstelle eines regelbaren Selbststellgliedes ein einfaches Ein;undAus- Selbststellglied im geöffneten Zustand vorzugsweise zwischen dem Gasbrenner und einem nicht voreingestellten Gasdruckregler liegt, wobei über die entsprechenden Befehlsleitungen die Stellung der Abgasklappe und die ihr optimal zugeordnete Einstellung des Gasdruckreglers in Abhängigkeit von einer gewünschten Teilbelastung einregelbar sind.The invention also provides that instead of a controllable self-adjusting element a simple on; and off self-actuator in the open state, preferably between the gas burner and a non-preset gas pressure regulator, with over the corresponding command lines the position of the exhaust flap and its optimal assigned setting of the gas pressure regulator depending on a desired Partial loads are adjustable.

Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Regelung des Gasdruckreglers bei geöffnetem Selbststellglied kann die Gaszufuhr ebenfalls in einem weiten Leistungsbereich von Vollast bis zu Teillasten unterhalb der halben Teillast unter Beibehaltung eines weitgehend konstanten Wirkungsgrades eingeregelt werden.With the regulation of the gas pressure regulator provided according to the invention when the self-adjusting element is open, the gas supply can also have a wide power range from full load to partial loads below half the partial load while maintaining a largely constant efficiency can be regulated.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Figurenbeschreibung mit Bezug auf die Patentzeichnung, in der eine bevorzugte Aus führungs form der Erfindung schematisch dargestellt ist.Further details and advantageous features of the invention result from the following specific description of the figures with reference to the patent drawing, in which a preferred embodiment of the invention is shown schematically.

Die mit 10 insgesamt bezeichnete Gasverbrauchseinrichtung gemäß Erfindung besteht aus den folgenden an sich bekannten Einzelteilen : dem Kessel 11, dem gebläselosen Gasbrenner 12, dem die Außenluft 13 zuströmt, der Gaszufuhrleitung 14, dem Vor-und Rücklauf 15, 16 und dem Stellmotor 19 zum Einstellen des Abgasquerschnitts durch Verschwenken der Abgasklappe 20 im Abgasweg 21, längs dem sich die Abgase in Richtung des oben eingezeichneten Pfeils bewegen. Statt des elektrisch angetriebenen Stellmotors 19 kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine pneumatische oder hydraulische Verstellvorrichtung zum'Verschwenken der Abgasklappe Verwendung finden.The overall designated 10 gas consumption device according to the invention consists of the following individual parts known per se: the boiler 11, the fanless Gas burner 12, to which the outside air 13 flows, the gas supply line 14, the inlet and outlet Return 15, 16 and the servomotor 19 to adjust the exhaust gas cross-section through Pivoting the exhaust flap 20 in the exhaust path 21, along which the exhaust gases in the direction move with the arrow drawn above. Instead of the electrically driven servomotor 19 can also be pneumatic or hydraulic within the scope of the present invention Adjustment device for swiveling the exhaust flap find use.

Erfindungsgemäß ist neben dem Kessel eine Befehlseinrichtung 17 vorgesehen, die manuell betätigt werden oder automatisch in Abhängigkeit von einem Sollvorgabewert arbeiten kann. Die Erfindung sieht aber auch vor, daß an die Stelle der Befehlseinrichtung einobekannter Thermostat tritt, der im Außenraum oder im Vorlauf 15 angeordnet sein kann. Zwecks Ubertragung von Signalen ist die Befehlseinrichtung 17 mit einer zwischen dem Stellmotor 19 und der Abgasklappe 20 angeordneten Steuervorrichtung 18 über eine Befehlsleitung 24 verbunden. Die Befehlseinrichtung 17 ist ferner über eine Befehlsleitung 25 an einen an sich bekannten Gasdruckregler 23 oder ein bekanntes Selbststellglied 22 angeschlossen. Der Gasdruckregler und das Selbststellglied sind gemäß Erfindung zu einer Regeleinrichtung 22, 23 zusammengefasst. Es besteht die Möglichkeit, daß über die entsprechende Befehlsleitung wahlweise das Selbststellglied oder der Gasdruckregler angesprochen werden kann. Von der Steuervorrichtung 18 führt noch eine Befehlsleitung 26 zur Regeleinrichtung 22,23.According to the invention, a command device 17 is provided in addition to the boiler, which are operated manually or automatically depending on a target value can work. The invention also provides that in place of the command device a known thermostat occurs, which can be arranged in the outer space or in the flow 15 can. For the purpose of transmitting signals, the command device 17 is provided with an between the servomotor 19 and the exhaust flap 20 arranged control device 18 a command line 24 is connected. The command device 17 is also via a Command line 25 to a gas pressure regulator 23 known per se or a known one Self-actuator 22 connected. The gas pressure regulator and the self-actuator are combined to form a control device 22, 23 according to the invention. There is the Possibility that the self-adjusting element can optionally be used via the corresponding command line or the gas pressure regulator can be addressed. From the control device 18 leads Another command line 26 to the control device 22, 23.

Im Gegensatz zur Darstellung in der Patent figur kann auch die Scilocnfolgc der Teile 22 und 23 vcrtauscht sein, so daß der Gasdruckregler 25 auch zwischen dem Gasbrenner 12 und dem Selbststellglied 22 liegen kann. Im Rahmen der vorlieenden Erfindung liegen zwei Möglichkeiten dor Regelung der Gaszufuhr in der Regeleinrichtung 22, 23.In contrast to the illustration in the patent figure can also the Scilocnsequc of parts 22 and 23 be interchanged, so that the gas pressure regulator 25 also may be between the gas burner 12 and the self-adjusting member 22. As part of the The present invention has two options for regulating the gas supply Control device 22, 23.

In einem ersten Fall sieht die Erfindung vor, daß in der Regeleinrichtung der Gasdruckregler 23 festeingestellt ist, wobei das Selbststellglied 22 geregelt wird.In a first case, the invention provides that in the control device the gas pressure regulator 23 is fixed, the self-adjusting member 22 being regulated will.

In einem zweiten Fall kommt anstelle des regelbaren Selststellgliedes ein einfaches Ein-und-Aus- Selbststellglied zur Verwendung, das beim Betrieb des Kessels in der Offenstellung steht, wobei die Einstellung des Gasdruckrel,lers in Abhängigkeit von einer gewünschten Teilbelastung geregelt wird.In a second case, the controllable self-adjusting element is used instead a simple on-and-off self-actuator for use in operating the Boiler is in the open position, the setting of the gas pressure relay in Depending on a desired partial load is regulated.

Die beiden Möglichkeiten entsprechend den zwei angeführten Fallen sind technisch gleichwertig, wobei jedoch dem ersten Fall wegen geringerer Kosten der Vorzug zu geben ist.The two possibilities correspond to the two cited cases are technically equivalent, but the first case because of lower costs the preference is to be given.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Erfindungsmerkmal können die vorstehend genannten Regelgrößen kontinuierlich geregelt werden. Die Erfindung sieht aber auch vor, daß eine spezielle stufenweise Regelung dieser Größen stattfindet.According to a further advantageous feature of the invention, the above are controlled continuously. But the invention also sees suggest that a special step-by-step regulation of these quantities takes place.

Die über die erfindungsgemäßen Befehlsleitungen übertragenen Signale lösen eine Regelung des Abgasquerschnitts im Abgasweg 21 durch Steuerung der Abgasklappe 20 mittels der Steurvorrichtung 18 und in der Regeleinrichtung 22,23 eine Regelung der Gaszufuhr aus. Die aufeinander abgestimmten Regelvorgänge haben eine Luftansaugung zur Folge, die bei jeder gewünschten Kessebelastung optimal ist, wodurch der Wirkungsgrad des Kessels auch in den unteren Teillastbereichen praktisch konstant ist und dem optimalen Wirkungsgrad bei Vollast weitgehend entspricht. Die auf die Konstanthaltung des Kesselwirkungsgrades gerichtete Aufgabe ist durch die vorliegende Erfindung in einfacher Weise gelöst. Die Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die offenbarten Erfindungsmerkmale einen rolntiv geringen tochnischen Aufwand erfordern. Dio erfindungsgemäßen Einzelteile können billig hergestell werden. Sio arbeiten zuverlässig und weitgehend störungsfrei, so daß die ganze Gasverbrauchseinrichtung nur geringer Wartung bedarf.The signals transmitted via the command lines according to the invention solve a regulation of the exhaust gas cross-section in the exhaust gas path 21 by controlling the exhaust flap 20 by means of the control device 18 and in the control device 22, 23 a regulation the gas supply. The coordinated control processes have an air intake result, which is optimal for every desired boiler load, thereby increasing the efficiency of the boiler is practically constant even in the lower partial load ranges and the largely corresponds to optimum efficiency at full load. The one on keeping things constant the boiler efficiency-directed object is achieved by the present invention in simple Way solved. The invention is also characterized by this from the fact that the disclosed features of the invention require little technical effort require. The items according to the invention can be manufactured cheaply. Sio work reliably and largely trouble-free, so that the entire gas consumption device requires little maintenance.

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Claims

P: tcn t: nnsprcho Gas consumption device with a special gas boiler for operation at full and part load, with one gas burner without fan, one in the exhaust gas path the boiler and a controllable gas supply, characterized in that an Ebfehlseinrichtung for the purpose of transmitting signals (17) via a command line (24) to a control device (18) for continuous or gradually regulating the size of the exhaust gas cross-section by pivoting the Exhaust flap (20) in the exhaust gas path (21) and via a command line (25) with an in the gas supply line (14) lying control device (22,23) for the continuous or gradual regulation of the gas supply depending on a desired output of the boiler (11) is connected, and that a command line (26) from the control device <18) leads to the control device (22,23).

2. Device according to claim 1, characterized in that the control device (22,23) from a self-adjusting element (22) and one with this in the gas supply line (14) gas pressure regulator (23) arranged in series, which is set to a fixed value is set, the position of the Exhaust flap (20) and the setting of the self-adjusting element (22) as a function can be regulated by a desired partial load.

9. Device according to claim 1, characterized in that instead a controllable self-adjusting element, a simple on-and-off self-adjusting element in the open state, preferably between the gas burner (12) and one not preset gas pressure regulator is located, using the appropriate command lines the position of the exhaust flap (20) and the optimally assigned setting of the Gas pressure regulator can be adjusted depending on a desired partial load are.