DE3425421A1

DE3425421A1 - Temperaturkompensator fuer einen druckgesteuerten brennstoffregler

Info

Publication number: DE3425421A1
Application number: DE19843425421
Authority: DE
Inventors: John L. Ferri; William C. Fulkerson; Jeffrey M. Towanda Pa. Gonzalez; Ray L. Newman
Original assignee: GTE Products Corp
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 1983-12-01
Filing date: 1984-07-10
Publication date: 1985-06-13
Also published as: GB8430264D0; CA1238302A; GB2150670B; GB2150670A; JPS60149820A; US4781575A

Description

Beschreibung

Temperaturkompensator für einen druckgesteuerten Brennstoffregler
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Die Erfindung betrifft die Steuerung des Brennstoff/Luftverhältnisses für Brenner beim Gebrauch von druckgesteuerten Reglern. Solche Regler stellen die Menge des Brennstoffflusses gemäß der Veränderungen im Verbrennungsluftstrom zum Brenner ein. Im einzelnen bezieht sich diese Erfindung auf einen Kompensator für solche Regler, welcher Veränderungen der Temperatur der dem Brenner zugeführten Luft kompensiert.

,c Der jüngst ansteigende Gebrauch von Wärmetauschern zum Zweck der Energieerhaltung hat zu einer zunehmenden Anzahl von Systemen geführt, bei welchen die dem Brenner zugeführte Luft mittels eines Wärmetauschers vorgeheizt wird. Nach dem Stand der Technik arbeiten solche Kontrollsysteme im allgemeinen

2gfrei ^von der Umgebungsluftleitung, d.h. der'Wärmetauscherluftleitung. Bei solchen Steuerungen können zwei Probleme auftreten. Erstens kompensieren diese nicht die Veränderungen, welche in der Temperatur der Luft, welche den Wärmetauscher verläßt, auftreten können. Zweitens ziehen sie

25nicht in Betracht, daß Lecks in dem Wärmetauscher auftreten können, wobei Luft direkt in die Abgasleitung ausfließen kann, ohne in den Brenner zu fließen.

Die Erfindung offenbart einen Kompensator, der Veränderungen 30der Temperatur der dem Brenner zugeführten Luft kompensiert. Weiterhin kompensiert der Kompensator, wenn er nach dem Wärmetauscher in der Luftleitung angeordnet ist, auch Luft, welche in dem Wärmetauscher in die Abgasleitung ausfließt.

35Ein erfindungsgemäßer Kompensator umfaßt ein Gehäuse, welches eine Öffnung zum Ablassen von Luft aufweist. In der Öffnung ist ein verjüngter Stopfen angeordnet, welcher mit einem

thermostatischen Metall in dem Gehäuse verbunden ist. Der Querschnitt des Stopfens ist kleiner als die Fläche der Öffnung, der Zwischenraum um den Stopfen bildet eine freie Strömungsfläche, durch welche Luft aus dem Kompensator ausströmt. Das thermostatische Metall wird durch die in den Kompensator eintretende Luft erhitzt. Wenn die Lufttemperatur ansteigt, wird das thermostatische Metall erhitzt und ffibogen, wodurch der Stopfen in der Öffnung versetzt wird und sich die freie Strömungsfläche vergrößert. Als Folge davon strömt mehr Luft aus dem Kompensator, wodurch der Druckabfall in dem Kompensator ansteigt.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert: 15

Fig. 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kompensators,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Systems, in wel-2Q chem der Kompensator verwendet wird.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensators ein Gehäuse 1 auf, welches mit einer Öffnung 2 versehen ist, in welcher sich ein verjüngter Stopfen 3 erstreckt. Der Stopfen 3 ist an einem thermostatischen Metallstreifen 4 befestigt, welcher in dem Gehäuse 1 angeordnet ist. Der Metallstreifen 4 ist nahe seiner Enden durch Lagerungen 5 gehaltert. Das Gehäuse 1 weist einen Einlaß 6 und einen Auslaß 7 auf. Der Luftdruck, der dem Kompensator durch den Einlaß 6 zugeführt wird, wird wegen der Luftausströmung durch die Öffnung 2 um den Stopfen 3 verringert. Deshalb ist der Luftdruck, der an dem Auslaß 7 anliegt, kleiner als der Eingangsluftdruck und ist eine Funktion des freien Strömungsquerschnitts um den Stopfen 3, die wiederum wegen des verjüngten Querschnitts des Stopfens 3 eine Funktion des Betrages der Verbiegung des Mf-tallstreifens U ist, welche selbst wiederum eine Funktion

der Temperatur der durch den Einlaß 6 eingeführten Luft ist.

In dem in Fig. 2 dargestellten System bläst ein Gebläse 10 Verbrennungsluft durch ein Luftsteuerventil 11 und durch den Wärmetauscher 12 in den Brenner 13. Der Brennstoff gelangt durch die Versorgungsleitung 14 und durch das Brennstoffkontrollventil 15 in den Brenner 13- Ein erfindungsgemäßer Kompensator 16 ist so angeordnet, daß die dem Einlaß 6 des !Compensators 16 zugeführte Luft aus erhitzter Verbrennungsluft aus dem Wärmetauscher 12 besteht. Aus dem Kompensator 16 strömt, wie mit dem Pfeil 17 angezeigt, Luft aus. Der Druck an dem Auslaß 7 des !Compensators 16 wird zu dem Regler 18 mittels der Leitung 19 geleitet. Der Regler 18 reguliert das Steuerventil 15. Während des Betriebs wird die Temperatur in dem Ofen 20 durch ein Pyrometer 21 gemessen und durch den Temperaturregler 22 geregelt. Das Luftsteuerventil 11 wird von dem Temperaturregler 22 gesteuert.

In einer Ausführungsform umfaßt der Kompensator 16 eine Metallröhre mit einem Durchmesser von 2 1/4 inches (5,715 cm) und einer Länge von 6 inches (15,24 cm). Die Öffnung 2 besteht aus einem Loch mit einem Durchmesser von 3/8 inches (0,9525 cm). Der Stopfen 3 ist aus Metall hergestellt und verjüngt sich von einen maximalen Durchmesser von 368 mils ( 9,3472 mm) auf einen kleinsten Durchmesser von ungefähr 230 mils ( 5,842 mm) an seinem wirksamen Teil. Der Metallstreifen 4 umfaßt "Chace bimetal #4000", ist 15 mils (0,381 mm) dick, 1 inch breit (2,54 cm) und insgesamt 5 inches lang (12,7 cm) und weist eine wirksame Länge zwisehen den Lagern 5 von 4 inches (10,16 cm) auf. Der Metallstreifen 4 ist nicht an den Lagern 5 befestigt, sondern nur daran gehaltert, indem er sich durch Schlitze in den Lagern 5 erstreckt. Der Einlaß 6 weist einen Innendurchmesser von 1/4 inch (0,635 cm) auf, der Auslaß 7 weist ebenfalls einen

^ Durchmesser von 1/4 inch (0,635 cm) auf, wobei dieses Maß jedoch unwesentlich ist, da durch den Auslaß 7 keine Luftströmung austritt, da der Betrieb des Regulators 18 nur

] durch der; Truck ir: d-rr Auslaß 7 gesteuert wird.

Wenn die durch den Einlaß 6 eintretende Luft eine Temperatur von 200⁰F (93,3⁰C) aufweist, ist der Stopfendurchmesser in der Öffnung 2 340 mils (8,636 mm) und die freie Strömungsfläche um den Stopfen ist 0,02 square inches (0,129 cm²). Bei einer Einlaßlufttemperatur von 600°F (315,5⁰C) beträgt der Stopfendurchmesser 290 mils (7,366 mm) und die freie Strömungsfläche 0,04*1 square inches (0,2838 cm²). Bei einer Temperatur der eingeströmten Luft von 1200⁰F (648,8⁰C) sind die gemessenen Werte 240 mils (6,096 mm) und 0,66 square inches (0,4257 cm²). Die maximale Verbiegung des Bimetalls 4 betrug während dieses Tests ungefähr 3/4 inch (1,905 cm).

Bei dieser Ausführungsform wurden auch Messungen des Druckabfalls in dem Kompensator bei verschiedenen Lufteinlaßtemperaturen durchgeführt. Bei einer Lufteinlaßtemperatur von 301⁰F (149,4⁰C) betrug der Druckabfall 5,4 inches Wassersäule (13,716 cm); der Druck an dem Einlaß 6 betrug 15,4 inches (39,116 cm) und an dem Auslaß 7 10,0 inches (25,4 cm). Bei einer Einlaßlufttemperatur von 604°F (317,7°C) war der Druckabfall 9,0 inches (22,86 cm), der Druck an dem Einlaß 6 betrug 18,2 inches (46,228 cm) und an dem Auslaß 7 9,2 inches (23,368 cm). Bei einer Lufteinlaßtemperatur von 1103⁰F (595⁰C), betrug der Druckabfall 14,6 inches (37,084 cm), der Druck an dem Einlaß 6 betrug 22,5 inches (57,15 cm) und an dem Auslaß 7 7,9 inches (20,066 cm).

Der Betrag der Luftströmung aus der Öffnung 2 des Kompensa-3C* tors 16 während des Betriebs ist unbedeutend, er beträgt maximal nur etwa 100 cubic feet pro Stunde (2,8 m³/Stunde) bei einer Strömung von vorgeheizter Luft zu dem Brenner 13 von ungefähr 5000 bis 10000 cubic feet pro Stunde (140 m³

bis 280 m³/Stunde) .
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Claims

GTE PRODUCTS CORPORATION 100 W. 10th Street, Wilmington, Delaware/USA Patentansprüche

1. Temperaturkompensator für einen druckgesteuerten Brennstoffregler, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1), welches eine Öffnung (2) zum Ausströmen von Luft aufweist, durch einen verjüngten Stopfen (3), welcher in der Öffnung angeordnet ist und mit einem in dem Gehäuse (1)angeordneten thermostatischen Metall (4) verbunden ist, wobei um den Stopfen (3) in der Öffnung (2) ein Zwischenraum vorhanden ist, welcher eine freie Strömungsfläche bildet, welche anwächst, wenn das thermostatische Metall (4) erhitzt wird.

2. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (1) einen Einlaß (6) zur Zufuhr von Luft in das Gehäuse (1) aufweist.

3. Kompensator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (* ) einen Auslaß (7) zur Druckabgabe an einenRegler (18) aufweist.

k. Kompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß während des Betriebs des Kompensators Luft aus der öffnung (2) ausströmt und somit einen Druckabfall zwischen dem Einlaß (6) und dem Auslaß (7) bewirkt.

5. Kompensator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckabfall eine Funktion der Temperatur der dem Einlaß (6) zugeführten Luft ist.