DE29808799U1

DE29808799U1 - Regeleinrichtung für Gasbrenner

Info

Publication number: DE29808799U1
Application number: DE29808799U
Authority: DE
Original assignee: Honeywell BV
Current assignee: Honeywell BV
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2008-05-16

Description

HONEYWELL B.V. 13. Mai 1998

Laarderhoogtweg 18-20 72225070 DE

NL-1101 EA Amsterdam Z.O. St/ep

Niederlande

Regeleinrichtung fur Gasbrenner

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Gasbrenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Regeleinrichtungen für Gasbrenner sind aus dem Stand der Technik, z. B. der EP 0 390 964 Al, hinlänglich bekannt.

Um innerhalb des Gasbrenners für eine optimale und vollständige Verbrennung des Brennstoffs, nämlich des Gases, zu sorgen, muß eine Regeleinrichtung den Gasbrenner mit einem entsprechend abgestimmten Gas/Luft-Gemisch versorgen. Da jedoch die Qualität des von der Gasversorgung bereitgestellten Gases - die Qualität von Gas wird durch einen sogenannten Wobbe-Index definiert - schwankt, muß die Regeleinrichtung hierauf reagieren und zur Gewährleistung der optimalen und vollständigen Verbrennung das Gas/Luft-Gemisch in Abhängigkeit von der Qualität des Gases entsprechend variieren.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine Regeleinrichtung für Gasbrenner zu schaffen, die mit möglichst einfachen konstruktiven Mitteln auch bei schwankender Gasqualität ein für die Verbrennung optimales Gas/Luft-Gemisch bereitstellt.

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 ein erfindungsgemäßes Gasregelgerät zusammen mit weiteren Baugruppen; Fig. 2 das Gasregelgerät gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung; und Fig. 3 die funktionale Abhängigkeit zwischen Luftstrom und Gasstrom bei verschiedenen Gasqualitäten bei dem Gasregelgerät gemäß Fig. 1.

Fig.l zeigt ein Gasregelgerät 10 in Verbindung mit einem Brenner 11, der ebenso wie ein Wärmeaustauscher 12 in einer Brennkammer 13 angeordnet ist. Der Wärmeaustauscher 12 ist über eine Vorlaufleitung 14 und eine Rücklaufleitung 15 mit einem nicht weiter dargestellten Verbraucher verbunden. Ein Temperaturfühler 16 mißt die Vorlauftemperatur des dem Verbraucher zugeführten Heißwassers und liefert ein entsprechendes Signal 17 an einen Regler 18. In der Brennkammer 13 entstehende Abgase verlassen die Brennkammer 13 über einen Rauchgasabzug 19. Ein weiterer Sensor bzw. Fühler 20, insbesondere ein Gasqualitätssensor, liefert ein Signal 21 ebenfalls an den Regler 18. Der Fühler 20 kann als O₂ - Sensor, Ionisationssensor oder Temperatursensor ausgebildet sein. Auf Grundlage des Signals 17 des Temperaturfühlers 16 für die Vorlauftemperatur und eines einstellbaren Sollwerts für die Vorlauftemperatur steuert bzw. regelt der Regler 18 beispielsweise über einen Umrichter die Energiezufuhr zu einem Motor 22 eines Gebläses 23. Einem entsprechenden Regelungssignal ist die Bezugsziffer 24 zugeordnet. Die vom Gebläse 23 erzeugte Druckluft bzw. der erzeugte Luftstrom wird über einen Luftkanal 25 dem Brenner 11 zugeleitet. Weiterhin wird dem Brenner 11 über eine in dem Luftkanal 25 angeordneten Gasdüse 26 vom Gasregelgerät 10 her das zu verbrennende Gas zugeleitet.

Der Druck der vom Gebläse 23 erzeugten Druckluft wird über eine Druckleitung 27 dem Gasregelgerät 10 zugeleitet. Innerhalb des Luftkanals 25 ist in unmittelbarer Nähe zu einem Anschlußbereich 28 der Druckleitung 27 eine Blende oder Drosselstelle 29 angeordnet.

Wie Fig. 1 weiterhin entnommen werden kann, steuert bzw. regelt der Regler 18 nicht nur die Energiezufuhr zum Motor 22 des Gebläses 23, auch steuert bzw. regelt der Regler 18 in Abhängigkeit des Signals 21 die Stromzufuhr zu einem Linearantrieb 30 des Gasregelgerät 10 und damit die Menge des dem Brenner 11 zuzuleitenden Gases. Einem entsprechenden Regelungssignal ist die Bezugsziffer 31 zugeordnet. Das von dem Fühler 20 stammende Signal 21 schwankt in Abhängigkeit der Gasqualität.

Es ist demnach im Sinne der Erfindung, sowohl den dem Brenner 11 zuzuleitenden Luftstrom als auch den dem Brenner 11 zuzuleitenden Gasstrom in Abhängigkeit voneinander unter Berücksichtigung der Gasqualität zu regeln bzw. zu steuern. Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend in Verbindung mit dem in Fig. 2 schematisch wiedergegebenen Gasregelgerät 10 beschrieben:

Das Gasregelgerät 10 bestehend aus einem Hauptgasventil 32, einem Sicherheitsventil 33 und einem Druckregler 34. Gas gelangt von einer nicht dargestellten Versorgungsleitung über einen Einlaß 35 in das Gasregelgerät 10 und verläßt dieses durch einen Auslaß 36, an welchen beispielsweise die Gasdüse 26 angeschlossen ist.

Der Druckregler 34 verfügt über den bereits erwähnten Linearantrieb 30. Eine über den Linearantrieb 30 verschiebbare Ventilstange 37 trägt an ihrem unteren Ende einen Schließköiper 38 . Ein dazugehöriger Ventilsitz 39 wird durch einen umlaufenden Rand 40 gebildet. Schließkörper 38 und Ventilsitz 39 bilden zusammen ein Einschaltventil 41. In Strömungsrichtung hinter dem Einschaltventil 41 ist eine erste Kammer 42 angeordnet. Dieser Kammer 42 wird der Steuerdruck für eine Antriebskammer 43 des Hauptgasventils 32 entnommen. Die Kammer 42 steht über einen die Ventilstange 37 umgebenden Kanal 44 mit einem Ventilsitz 45 in Verbindung, welchem als Schließköiper der zentrale Teil 46 einer Membran 47 gegenübersteht. Die Ventilstange 37 ist in diesem zentralen Teil 46 der Membran 47 abgedichtet gehalten. Eine zweite Kammer 48 zwischen Membran 47 und Ventilsitz 45 ist, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, an einen Kanal 49 angeschlossen. Der Kanal 49 steht mit dem Auslaß 36 des Gasregelgeräts 10 in Verbindung.

Die Gasregelgerät kann erst wirksam werden, wenn das Sicherheitsventil 33 geöffnet ist. Aufbau und Arbeitsweise solcher Sicherheitsventile sind bekannt. In Fig. 2 sind alle Ventile in Ruhestellung gezeigt, in der sie durch Rückstellfedern gehalten werden.

Sobald Gas durch das Sicherheitsventil 33 in einen Raum 50 unterhalb des Einschaltventils 41 eintritt, kann der Brennerzyklus in Gang gesetzt werden. Hierzu wird dem Linearantrieb 30 Strom zugeführt, welcher bewirkt, daß der Schließkörper 38 des Einschaltventils 41 nach unten gedruckt wird. Überschreitet dieser Strom einen Mindestwert, so hebt der Schließkörper 38 vom Ventilsitz 39 ab und geht in eine Offenstellung über. Mit dem Öffnen des Einschaltventils 41 fließt Gas in die erste Kammer 42.

Das Hauptgasventil 32 bestehend aus Schließkörper 51, Ventilsitz 52, Ventilstange 53, Membran 54 und der Antriebskammer 43 bleibt unter der Einwirkung der Rückstellfeder 55 geschlossen. Beim Öffnen des Einschaltventils 41 wird die Ventilstange 37 soweit nach unten verschoben, daß über das geöffnete Einschaltventil 41 Gas in die Kammer 42 gelangt, in der sich allmählich ein Steuerdruck aufbaut. Dieser wird über die Kanäle 56 und 57 der Antriebskammer 43 des Hauptventils 32 zugeführt. Sobald die vom Steuerdruck in der Antriebskammer 43 erzeugte, nach oben auf die Membran 54 einwirkende Kraft die von der Rückstellfeder 55 ausgeübte, nach unten auf die Membran 54 gerichtete Kraft zuzüglich der vom Eingangsdruck von oben auf den Schließkörper 51 einwirkenden Kraft übersteigt, bewegt die Membran 54 die Ventilstange 53 nach oben und hebt den Schließkörper 51 vom Ventilsitz 52. Damit gelangt Gas vom Einlaß 35 über den Raum 50 und durch das Hauptgasventil 32 zum Auslaß 36.

■ ·

Der sich in der zweiten Kammer 48 aufbauende Steuerdruck gelangt zugleich unter die Membran 47 und hält dort der von oben auf die Membran 47 einwirkenden Kraft das Gleichgewicht. Nimmt der Druck in der Kammer 48 zu, so hebt das einen Schließkörper bildende zentrale Teil 46 der Membran 47 weiter vom Ventilsitz 45 ab, so daß ein Teil des Steuerdrucks in der Kammer 48 über den Kanal 49 zum Auslaß 36 hin abgebaut wird, bis das aus dem Ventilsitz 45 und dem zentralen Teil 46 gebildete Ventil wieder schließt. Dies geschieht, sobald das Kräftegleichgewicht zwischen der auf die Membran 47 von unten einwirkenden pneumatischen Kraft des Drucks in der Kammer 48 gleich der von oben auf die Membran 47 einwirkenden Kraft ist.

Erfindungsgemäß wird der im Luftkanal 25 herrschenden Druck ausschließlich dem Druckregler 34, nämlich einer oberhalb der Membran 47 angeordneten Kammer 58, zugeführt. Daraus folgt, daß die von oben auf die Membran 47 einwirkende Kraft einerseits von der vom Linearantrieb 30 ausgeübten Kraft und andererseits vom Druck im Luftkanal 25 bestimmt wird. Eine Veränderung der Druckverhältnisse im Luftkanal 25 sorgt demnach gleichzeitig für eine Änderung der Kräfteverhältnisse an der Membran 47 des Druckreglers 34.

Die Einstellung des Gasregelgeräts 10 erfolgt in Bezug auf die schlechteste zu erwartende (bzw. in Bezug auf die ärmste) Gasqualität. Gleiches gilt für die Bemessung der Öffnungsquerschnitte von Gasdüse 26 und Drosselstelle 29.

Für ein derartig ausgestaltetes Gasregelgerät 10 gibt Fig. 3 die funktionale Abhängigkeit zwischen Luftstrom und Gasstrom bei verschiedenen Gasqualitäten wieder. Linie 59 in Fig. 3 zeigt das Verhältnis von Gasdruck zu Luftdruck bzw. das Verhältnis des dem Brenner 11 zugefuhrten Gasstroms und Luftstroms für die schlechteste (ärmste) zu erwartende Gasqualität. Auf der X-Achse 60 ist der Luftdruck und auf der Y-Achse 61 der Gasdruck aufgetragen. Für diesen Fall wird dem Linearantrieb 30 des Druckreglers 34 ein Strom I zugeführt. Das Gasregelgerät 10 arbeitet dann wie ein I:l-Gas/Luft-Regler.

Bei einer über den Fühler 20 erkannten verbesserten Gasqualität wird über den Regler 18 der dem Linearantrieb 30 des Druckreglers 34 zugeführte Strom I reduziert. Der Gastrom nimmt dann im Verhältnis zum Luftstrom ab. Fig. 3 zeigt dies exemplarisch in der Linie 62 für die beste (reichste) zu erwartende Gasqualität. Die parallel zu der Linie 59 verlaufenden Linien 63 in Fig. 3 entsprechen einem konstanten Strom I.

Bei einem steigenden Wärmebedarf des vom Brenner 11 beheizten Verbrauchers muß über den Regler 18 die Energiezufuhr zum Gebläse 23 erhöht werden. Hierdurch erhöht sich der Luftdruck in dem Luftkanal 25. Durch die Rückkopplung ergibt sich, daß die Stromzufuhr

zum Linearantrieb 30 reduziert werden kann. Für die schlechteste (ärmste) zu erwartende Gasqualität (Linie 59) entfällt die Anpassung der Stromzufuhr. Bei einer gewünschten Verringerung des Gasdurchsatzes zum Brenner 11 wird entgegengesetzt verfahren.

Zum Anfaliren des Brenners 11 kann mit dem erfindungsgemäßen Gasregelgerät 10 wie folgt vorgegangen werden: Zuerst wird das Gebläse 23 zur Bereitstellung eines Luftstroms gestartet. Darauffolgend wird das Sicherheitsventil 33 des Gasregelgeräts 10 geöffnet, wobei dem Linerantrieb 30 des Druckreglers 34 ein Strom I zugeführt wird, der auf die schlechteste (ärmste) zu erwartende Gasqualität abgestimmt ist. Gasstrom und Luftstrom bestimmen sich demnach beim Anfahren des Brenners 11 nach dem Verhältnis 1:1 unabhängig von der tatsächlichen Gasqualitat. Nach dem Zünden der Flamme wird der Strom I in Abhängigkeit von der tatsächlichen Gasqualität reduziert. Der Gas/Luft-Strom wird demnach an die Gasqualität angepaßt.

Als Linearantrieb 30 kann z.B. ein Magnetantriebs mit ortsfester Spule und beweglichem Anker oder auch ein Tauchspulantrieb mit ortsfestem Magnetkreis und beweglicher Spule Verwendung finden.

Bezugszeichenliste:	Gasregelgerät	46	Teil
10	Brenner	47	Membran
11	Wärmeaustauscher	48	Kammer
12	Brennkammer	49	Kanal
13	Vorlaufleitung	50	Raum
14	Rücklaufleitung	51	Schließkörper
15	Temperaturfühler	52	Ventilsitz
16	Signal	53	Ventilstange
17	Regler	54	Membran
18	Rauchgasabzug	55	Rückstellfeder
19	Fühler	56	Kanal
20	Signal	57	Kanal
21	Motor	58	Kammer
22	Gebläse	59	Linie
23	Regelungssignal	60	X-Achse
24	Luftkanal	61	Y-Achse
25	Gasdüse	62	Linie
26	Druckleitung	63	Linie
27	Anschlußbereich
28	Drosselstelle
29	Linearantrieb
30	Regelungssignal
31	Hauptgasventil
32	Sicherheitsventil
33	Druckregler
34	Einlaß
35	Auslaß
36	Ventilstange
37	Schließkörper
38	Ventilsitz
39	Rand
40	Einschaltventil
41	Kammer
42	Antriebskammer
43	Kanal
44	Ventilsitz
45

Claims

1. Regeleinrichtung für Gasbrenner zur Bereitstellung eines unterschiedliche Gasqualitäten berücksichtigenden, verbrennungsoptimierten Gas/Luft-Gemisches, mit einem Hauptgasventil (32), einem Sicherheitsventil (33) und einem Druckregler (34), wobei ein Ausgangssteuerdruck des Druckreglers (34) durch einen Linearantrieb (30) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Ausgangssteuerdrucks dem Druckreglers (34) zusätzlich der Druck des Luftstroms zuführbar ist, wobei bei sich verändernder Gasqualität der Ausgangssteuerdruck des Druckreglers (34) zur Veränderung des Gastroms unter Beibehaltung des Luftstroms einstellbar ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Luftstroms ausschließlich dem Druckreglers (34) zuführbar ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer oberhalb einer Membran (47) des Druckreglers (34) angeordneten Kammer (58) der Druck des Luftstroms über eine Druckleitung (27) zuführbar ist, wobei die Druckleitung (27) die Kammer (58) mit einem zum Brenner (11) führenden Luftkanal (25) koppelt.