DE3339518C2 - Gasbeheizte Wärmequelle - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine gasbeheizte Wärmequelle gemäß den Oberbegriffen der nebengeordneten An­ sprüche.

Solchen gasbeheizten Wärmequellen ist ein Gasdruckregler zu­ geordnet, der einen mit einem Ventilsitz korrespondierenden Ventilkörper im Gasdurchsatzweg aufweist, der mit einer Mem­ bran gekoppelt ist, deren eine Seite dem Gasdruck hinter dem Ventil ausgesetzt ist. Ein steigender Gasdruck hinter dem Ventil bringt das Ventil in Schließstellung, ein fallender Gasdruck hinter dem Ventil veranlaßt eine Rückstellfeder zum Öffnen des Ventils. Der Gasdruck hinter dem Ventil wird vor­ zugsweise von einem zweiten membrangesteuerten Ventil be­ herrscht, wobei diese Membran auf der einen Seite ihrer Mem­ brankammer dem Druck einer Membranluftpumpe ausgesetzt ist. Bei der Zuordnung eines so aufgebauten Gasdruckreglers zu einer gasbeheizten Wärmequelle, deren Verbrennungskammer mit Ausnahme der Luftzufuhr- und Abgasabfuhrleitung geschlossen ausge­ bildet ist, treten Druckschwingungen in der Verbrennungskammer auf.

Aus der DE-OS 25 56 635 ist ein Gasdruckregelsystem für Gas­ heizgeräte mit künstlichem Zug bekanntgeworden, bei dem ein Differenzialdruck in Abhängigkeit vom Gasdruck derart ge­ steuert wird, daß die den Brennern zugeführte Gasmenge für die gleiche Leistung unabhängig vom zugeführten Gas identisch ist. Der Differenzialdruck ergibt sich dabei durch Leitungs­ verbindungen, die beiderseits vom Abzugsventilator ausgehen und in Membrankammern münden, wobei die zwischengespannte Membran ein Gestänge eines Gashauptventils betätigt. Dadurch überträgt sich die von der Intensität der Ventilation abhängige Druckdifferenz zwischen Brennkammer und Abgasabzug auf den Öffnungsgrad des Hauptgasventils.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung zu schaffen, um jegliche Druckschwankungen in der Verbrennungskammer zu unterdrücken, das heißt, die Aus­ wirkungen von Druckänderungen sowohl an den Düsen als auch an der Gasarmatur, welche zu Änderungen im Gasdurchsatz führen, zu beseitigen.

Die Lösung dieser Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merk­ malen der nebengeordneten Ansprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Die Figuren zeigen Prinzipdarstellungen brennstoffbeheizter Wärmequellen und der Steuerarmaturen.

Die Steuerarmatur 101 gemäß Fig. 1 weist ein Gehäuse 102 eines gegenüber der Außenatmosphäre dichten Gasdruckreglers auf, das eine Gaseinlaßöffnung 103 und eine Gasauslaßöffnung 104 besitzt, die zu einem Brenner 105 einer brennstoffbe­ heizten Wärmequelle 106, wie einen Umlauf-Wasserheizer oder Kessel beziehungsweise Ofen, führt. Die brennstoffbeheizte Wärmequelle 106 besteht im wesentlichen aus einem gasdichten Gehäuse, das an seiner einen Seite einen Lufteinlaß 107 und an der anderen Seite einen Verbrennungsgasauslaß 108 aufweist, wobei in letzterem ein Gehäuse 109 angeordnet ist, dessen nicht weiter dargestellter Motor über eine Leitung mit elektrischer Energie beaufschlagt werden kann. Der Brenner 105 beheizt im Innenraum 164 der brennstoffbeheizten Wärmequelle 106 einen Wärmetauscher 112, der an eine Vorlaufleitung 113 und eine Rücklaufleitung 114, in der eine Umwälzpumpe 115 angeordnet ist, angeschlossen ist. Vor- und Rücklaufleitung sind mit einem Verbraucher 116 verbunden, der aus einer Vielzahl paral­ lel und/oder in Serie zueinander liegenden Radiatoren, ge­ gebenenfalls auch einem Brauchwasserbereiter, bestehen kann. Es kann auch vorkommen, daß der Brauchwasserbereiter in einem Parallelzweig zu Radiatoren angeordnet ist und einen Durch­ laufwasser-Wärmetauscher darstellt. In diesem Fall ist eine Kaltwasser-Zapfleitung vorhanden, die durch den Brauchwasser-Wär­ metauscher durchgeschleift ist und mit einem Wasserschalter versehen ist, bevor sie zu einem Zapfventil führt.

Im Bereich des Gehäuses 102 ist, dem Einlaß 103 nachgeschaltet, eine Kammer 120 gebildet, in der ein Ventil 121 einer thermo­ elektrischen Zündsicherung angeordnet ist. An die Kammer schließt sich hinter dem Ventil der thermoelektrischen Zünd­ sicherung eine weitere Zwischenkammer 122 an, von der eine Zündgasleitung 123 zum Brenner 105 abzweigt. In der Zwischen­ kammer 122 ist ein Ventilsitz 124 vorgesehen, der von einem von einer Stange 125 angelenkten Ventilkörper 126, der unter der Rückstellkraft einer Druckfeder 127 steht, im Ruhezustand verschließbar ist, wobei die Stange 125 mit einem Membran­ teller 128 einer Membran 129 verbunden ist, die in einer weiteren Kammer 130 druckdicht an ihrem Rand eingespannt ist.

Die Kammer 130 wird somit von der Membran 129 in zwei Druck­ räume 131 und 132 unterteilt, von denen die letztgenannte an die Auslaßleitung 104 angeschlossen ist. Das Ventil 124/126 ist im Ruhezustand geschlossen, das heißt, die Kammern 122 und 132 sind voneinander getrennt. Der Druckraum 130 steht über einen Kanal 133 mit einem Ventilmittelraum 134 in Ver­ bindung, der von zwei Ventilsitzen 135 und 136 und einer Ab­ strömöffnung 137 begrenzt ist. Vom Ventilsitz 136 führt ein Kanal 138 zu einer Verzweigungsstelle 139, von der ein Kanal 140 zur Auslaßleitung 104 führt. Ein weiterer Kanal 141 führt zu einer Membrankammer 142, die über eine Leitung 143, in der ein Ventilsitz 144 vorgesehen ist, mit der Abströmöffnung 137 verbunden ist. Mit dem Ventilsitz 144 korrespondiert ein Ventil­ körper 145, der von einer sich gegenüber dem Gehäuse 102 ab­ stützenden Druckfeder 146 in Öffnungsstellung bewegbar ist. Der Ventilkörper 145 ist an einer Membran 147 befestigt, die unter der Wirkung einer Druckfeder 148 steht, die von einer Stellschraube 149 justierbar ist, die ihrerseits in einem Ge­ winde im Gehäuse 102 geführt ist. Auf der der Membrankammer 142 abgewandten Seite der Membran 147 ist eine weitere Mem­ brankammer 150 gebildet, die über die Öffnung 110 mit einer weiteren Membrankammer 151 in Verbindung steht.

Mit der Membran 152 ist ein Ventilkörper 157 verbunden, der mit einem im Gehäuse 102 angeordneten Ventilsitz 158 korres­ pondiert.

Dieser Ventilsitz 158 steht über eine Leitung 159 mit der Membrankammer 151 in Verbindung. Der Ventilkörper 157 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 160, die sich gegenüber dem Gehäuse 102 abstützt und das Bestreben hat, den Ventil­ körper 157 vom Ventilsitz 158 abzuheben. Auf der anderen Seite der Leitung 159 schließt sich an den Ventilsitz 158 eine Kammer 161 an, die über eine Bohrung 162 relativ kleinen Querschnitts mit der Kammer 151 verbunden ist. Über eine Ansaugleitung 165 ist die Kammer 161 mit dem Saug­ stutzen einer Membranluftpumpe 166 verbunden, die von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird, der über eine Leitung mit Energie versorgt wird. Die Membranluftpumpe 166 weist eine Druckleitung 168 auf, in der ein Luftfilter 169 angeordnet ist und die über eine Drosselbohrung 170 mit der Membrankammer 151 in Verbindung steht.

Der Ventilsitz 135 wird von einem Ventilkörper 171 beherrscht, der an einem Hebel 172 befestigt ist und sich in einem Raum 173 befindet. Im Raum 173 ist ein Elektromagnet 174 angeordnet, der an eine Speiseleitung 175 angeschlossen ist und der den Hebel 172 anziehen kann. Zur Rückstellung des Hebels 172 ist eine Zugfeder 176 vorgesehen, die den Hebel 172 um den Dreh­ punkt 177 in die in der Zeichnung dargestellte Ruhelage schwingt. Der Raum 173 steht über eine Drosselbohrung 178 mit der Zwischen­ kammer 122 in Verbindung.

Die Membran 152 begrenzt eine Membrankammer 118, die über eine Leitung 187 druckmäßig mit der Kammer 161 verbunden ist. In der Membrankammer 118 ist eine Druckfeder 119 gelagert, die sich einmal an der Membran 152 und zum zweiten an einem Federteller 153 abstützt, an dem ein Stift 154 und ein Druck­ stück 155 anliegen. Das Druckstück liegt unter der Wirkung einer Rückstellfeder 156, die zwischen Gehäuse 102 und dem Druckstück 155 verspannt ist und im gleichen Sinne wie die Druckfeder 119 wirkt. Am Druckstück 155 liegt ein um einen Drehpunkt 179 schwenkbarer Hebel 180 an. Der unter der Wirkung eines Stiftes 181 steht, der einer Membran 182 zugehörig ist und zwei Membrankammern 184 und 185 bildet, die über entspre­ chende Druckanschlüsse an einem Teillastgeber angeschlossen sind.

Von der Kammer 161 geht eine Druckausgleichsleitung 163 ab, die zum Innenraum 164 innerhalb der Verbrennungskammer der Wärmequelle 106 führt. Im Bereich der Kammer 161 ist ein Luft­ filter 186 vorgesehen.

Damit herrscht, bedingt durch die Druckausgleichsleitung 163, der im Innenraum 164 der Verbrennungskammer der Wärmequelle 106 befindliche Druck auch in der Kammer 161 und damit am An­ saugstutzen der Membranluftpumpe 166 sowie auch in der Mem­ brankammer 118.

Die eben geschilderte Wärmequelle beziehungsweise Steuerarma­ tur gemäß Fig. 1 weist folgende Funktion auf:
Ausgehend von dem in der Zeichnung dargestellten Ruhezustand, sind die Ventile 121, 124/126, 119, 157, 158 und 135/171 ge­ schlossen, während das Ventil 136/171 sowie 144/145 geöffnet ist. Die Membranluftpumpe 166 ist stromlos, Druck- und Saug­ stutzen, das heißt die Leitungen 168 und 165, weisen zuein­ ander keine Druckdifferenz auf. Der Elektromagnet 174 ist stromlos. Die Gaszufuhr zum Brenner 105 ist unterbrochen. Erst durch Betätigen der Thermoelektrik-Drucktasten wird das Ventil 121 geöffnet, damit steht der Gaseinlaß 103 mit der Zwischenkammer 122 und der Bohrung 178 der Kammer 173 in Ver­ bindung, so daß über die Leitung 123 Zündgas am Zündbrenner ansteht, das über nicht dargestellte Mittel entzündet werden kann und ein Thermoelement beheizt, das über eine Leitung den Elektromagneten der thermoelektrischen Zündsicherung erregt. Damit bleibt das Ventil 121 geöffnet, auch wenn die Thermo­ elektrik-Drucktaste losgelassen wird.

Wird nunmehr Gas am Brenner 105 verlangt, beispielsweise weil ein Vorlauftemperaturfühler angesprochen hat, so wird über die Leitung 175 ein Signal gegeben, wodurch der Elektromagnet 174 unter Spannung gesetzt wird und den Hebel 172 anzieht. Der Ventilkörper 171 hebt vom Sitz 135 ab und verschließt nun­ mehr den Sitz 136. Vorher läuft das Abgasgebläse 109 an und treibt einen Frischluftstrom über die Leitung 107 durch den Innenraum 164 der Verbrennungskammer. Als Folge des Um­ schaltens des Ventils 171/135/136 steht der Gasdruck über die Zwischenkammer 122 und den Raum 173 auch im Ventilmittelraum 134 an. Von dort herrscht der Druck über den Kanal 133 auch in der Kammer 130, worauf sich die Membran 129 gegen die Rück­ stellkraft der Feder 127 aus der Ruhestellung bewegt und damit den Ventilkörper 126 vom Ventilsitz 124 fortbewegt. Der Gas­ druck ist von der Ventilstellung des Ventils 144/145 abhängig, welche durch die Federkraft der Feder 148, verstellbar durch die Schraube 149, den Druck in der Kammer 137 derart beein­ flußt, daß über der Kammer 141 und dem Kanal 140 ein Gleich­ gewicht an der Membran 147 entsteht. Somit ergibt sich ein Gasstrom, der gerade ein überzünden des gesamten Hauptbrenners zur Folge hat. Läuft nun die Membranluftpumpe 166 an, so wird verzögert infolge der Drosselbohrung 170 in der Membrankam­ mer 151 ein Druck aufgebaut, der über die Drosselbohrung 110 auch in der Membrankammer 150 ansteht und dort das Bestreben hat, die Membran 147 so zu bewegen, daß der Ventilkörper 145 sich in Schließrichtung auf den Ventilsitz 144 zubewegt. Das bedeutet, daß der Druck im Ventilmittelraum 134 ansteigt, damit steigt auch der Druck in der Kammer 130 an, was ein weiteres Öffnen des Hauptgasventils 124/126 zur Folge hat. Die Folge davon ist ein Brennen des Brenners 105 mit größerer Wärme­ leistung. Somit steuert der Regler über einen mehr oder weniger großen Förderdruck der Membranluftpumpe 166 eine mehr oder weniger große Heizleistung der Wärmequelle.

Durch die Druckausgleichung (163) pflanzt sich der im Innen­ raum 164 der Verbrennungskammer herrschende Druck in die Kam­ mer 161 sowie über die Leitung 187 in die Kammer 118 fort, weiterhin über die Drosselbohrung 162 in die Kammer 151 und über die Drosselbohrung 110 in die Kammer 150. Damit wirkt sich dieser Druck auf den Regeldruck in der Kammer 132 aus und damit auch auf den Brennstoffdurchsatz.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist in der brenn­ stoffbeheizten Wärmequelle 106 das Abgasgebläse der Abgas­ leitung 108 entfallen. Es handelt sich hierbei demgemäß um ein normales Außenwandgerät, das seine Zuluft über den Ring­ kanal, seine Abluft hingegen über das zentrische Innere und die eine Einheit bildende Zuluftzu-/Abgasabfuhrleitung er­ hält. Weiterhin ist die Membranluftpumpe entfallen sowie die Membrankammern 118 und 151. Die Leitung 163 mündet direkt in die Membrankammer 150, die ansonsten gegenüber der Atmosphäre dicht abgeschlossen ist. Etwaige Druckschwankungen im Innen­ raum 164 der gasbeheizten Wärmequelle werden somit über die Leitung 163 unmittelbar auf die Membrankammer 150 übertragen. Sie wirken sich dabei auf die Membran 147 aus und damit auch auf den Schließ- bzw. Öffnungszustand des Ventils 144/145, das als Servoventil das Ventil 124/126 im Hauptbrennstoffweg 103/104 beherrscht. Etwaige Druckschwankungen im Innenraum 164 der gasbeheizten Wärmequelle führen somit gleichermaßen zu Druckschwankungen in der Gaszufuhr, so daß sich diese Schwankungen insgesamt kompensieren.

Claims (2)

1. Gasbeheizte Wärmequelle, die eine allseits geschlossene Verbrennungs­ kammer aufweist, die mit der Außenatmosphäre über eine Zuluftzu- und eine Abgasabfuhrleitung in Verbindung steht und der das Gas über einen Gasdruckregler zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckaus­ gleichsleitung (163) bei einem vom Druck einer Membranluftpumpe gesteuerten und gegenüber der Atmosphäre dichten Gasdruckregler zwischen einem der Ansaugleitung (165) der Membranluftpumpe (166) vorgeschalte­ ten Raum (161) und der Verbrennungskammer (164) vorgesehen ist, derart, daß der Druck am Ausgang des Gasdruckreglers sich gleichsinnig mit dem Druck in der Verbrennungskammer (164) ändert.

2. Gasbeheizte Wärmequelle, die eine allseits geschlossene Verbrennungs­ kammer aufweist, die mit der Außenatmosphäre über eine Zuluftzu- und eine Abgasabfuhrleitung in Verbindung steht und der das Gas über einen Gasdruckregler zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckausgleichsleitung (163) bei einem von einer Servomembran gesteuerten und gegenüber der Atmosphäre dichtem Gasdruckregler zwischen einer den Druck für das Brenngas vorgebenden Kammer (150) und der Verbrennungskammer (164) vorgesehen ist, derart, daß der Druck am Ausgang des Gasdruckreglers sich gleichsinnig mit dem Druck in der Verbrennungskammer (164) ändert.