DE3612757A1

DE3612757A1 - Regelsystem zur gemischregelung an brennern

Info

Publication number: DE3612757A1
Application number: DE19863612757
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Ing Rolker; Horst Dipl Ing Jacobsen; Hans Dieter Paals; Holger Gerken
Original assignee: G Kromschroeder AG
Current assignee: Elster Kromschroeder GmbH
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1986-04-16
Publication date: 1987-10-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem zur Gemisch regelung eines Gemisches von Gas und Luft, das einem Brenner zugeführt wird, enthaltend

a) eine Luftzufuhrleitung zu dem Brenner,
b) eine erste Gaszufuhrleitung zu dem Brenner, die mit einer ersten Quelle von Brenngas ver bunden ist,
c) Regelmittel zur Regelung des Gemisches von Gas und Luft.

Es ist bekannt, einem Brenner Luft als Verbren nungsluft über eine Luftzufuhrleitung und Brenngas über eine Gaszufuhrleitung zuzuführen. In der Brenngasleitung ist ein Gleichdruckregler angeord net, dem ein die Luftmenge bestimmender Luftdruck der Luftzufuhrleitung als Führungsgröße zugeführt wird. Der Gleichdruckregler regelt einen die Brenngasmenge bestimmenden Gasdruck in der Brenn gasleitung auf den Wert des besagten Luftdrucks. In der Luftzufuhrleitung ist eine einstellbare Drossel angeordnet. Diese Drossel wird beispielsweise von einem Temperaturregler über einen Stellmotor ver stellt. Die Drossel bestimmt den als Führungsgröße dienenden Luftdruck und damit auch die dem Brenner zugeführte Luftmenge. Der Gleichdruckregler sorgt für einen entsprechenden Gasdruck in der Gaszufuhr leitung. Dieser Gasdruck bestimmt wiederum die dem Brenner zugeführte Brenngasmenge. Die Brenngasmenge wird also ständig an die sich ändernde Luftmenge angepaßt. Der Gleichdruckregler hat einen Führungs druckeingang, auf welchen der Luftdruck von der Luftzufuhrleitung aufgeschaltet ist, und einen Aus gangsdruckeingang, der üblicherweise unmittelbar mit dem Ausgang des Gleichdruckreglers verbunden ist (vgl. den Aufsatz von Dr.-Ing. J. Rolker "Gemischregelung bei Gasbrennern mit Gebläse" in "Feuerungstechnik" Heft 6/7/85).

Es gibt auch Verhältnis-Druckregler, welche einen Ausgangsdruck auf einen Wert regeln, der in einem festen Verhältnis zu einem Führungsdruck steht (vgl. Firmendruckschrift der G.Kromschröder Aktiengesellschaft "Verhältnis-Druckregler GH/GIHB GILE" Ausgabe 3.83).

Aufgrund steigender Energiekosten und/oder aus Umweltschutzgründen besteht oft der Wunsch, Abfall gase wie beispielsweise Deponiegas oder sonstige Biogase aufzufangen und zu Heizzwecken auszunutzen. Deponiegas ist Gas, das sich in Mülldeponien bildet und durch Bohrungen gewonnen werden kann. Solche Abfallgase stellen jedoch im allgemeinen Quellen dar, die nicht ständig verfügbar sind. Es sammelt sich mit der Zeit ein gewisser Vorrat solcher Gase, der bei dem Heizvorgang schneller verbraucht wird als sich neues Gas bildet. Eine Heizung soll aber kontinuierlich arbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelsystem der eingangs genannten Art so auszu bilden, daß einerseits solche Abfallgase verar beitet werden können und andererseits eine konti nuierliche Heizung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

d) eine zweite Gaszufuhrleitung zu dem Brenner mit einer nicht ständig verfügbaren zweiten Quelle von Brenngas verbunden ist und
e) die Regelmittel eine Vorrangschaltung auf weisen, durch welche Brenngas von der ersten Quelle nur in dem Umfang dem Brenner zuführbar ist, in dem Brenngas von der zweiten Quelle nicht verfügbar ist.

Es wird dann mit Vorrang Brenngas von der zweiten Quelle benutzt, dessen Menge z.B. in Abhängigkeit von der zugeführten Luftmenge geregelt wird. Nur wenn die besagte zweite Quelle nicht in der Lage ist, die erforderliche Menge an Brenngas zu liefern, geben die Regelmittel die Brenngaszufuhr von der ersten Quelle, üblicherweise dem normalen Gasversorgungsnetz, frei.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines Regel systems, bei welchem das Brenngas der nicht ständig verfügbaren zweiten Quelle einen geringeren Heizwert be sitzt als das Brenngas der ständig verfügbaren ersten Quelle.

Fig. 2 zeigt die Reglercharakteristiken der beiden in dem Regelsystem von Fig. 1 benutzten Druckregler, wenn diese Druckregler Gleichdruckregler sind.

Fig. 3 zeigt die Reglercharakteristiken der beiden in dem Regelsystem von Fig. 1 benutzten Druckregler, wenn diese Druckregler Verhältnisdruckregler sind.

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild eines Regel systems, bei welchem das Brenngas der nicht ständig verfügbaren zweiten Quelle einen höheren Heizwert besitzt als das Brenngas der ständig verfüg baren ersten Quelle.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Ausführung von Fig. 4.

Fig. 6 zeigt einen bei den Regelsystemen von Fig. 1 verwendbaren Gleichdruckregler.

Fig. 7 zeigt einen bei dem Regelsystem von Fig. 4 und Fig. 5 verwendeten Steuerreg ler.

Der Gleichdruckregler gemäß Fig. 6, der an sich bekannt ist, enthält ein Gehäuse 10 mit einem Einlaß 12 und einem Auslaß 14. Zwischen Einlaß 12 und Auslaß 14 ist eine Trennwand 16 mit einem Ventilsitz 18 gebildet. Der Ventilsitz 18 arbeitet mit einem auslaßseitig von dem Ventilsitz 18 angeordneten Ventilteller 20 zusammen und bildet ein Regelventil.

Der Ventilteller 20 sitzt an einer Ventilspindel 22. Die Ventilspindel 22 ist an ihrem oberen Ende in einer Führung 24 des Gehäuses 10 geführt, er streckt sich durch den Ventilteller 20 und den Ventilsitz 18 hindurch und ist an ihrem unteren Ende mit einer Ausgleichsmembran 26 und mit einer Reglermembran 28 verbunden. Die Ausgleichsmembran 26 ist an ihren Rändern im Gehäuse 10 gehaltert. Sie ist jedoch auf einer Gehäusezwischenwand 30 abgestützt, die um die Ventilspindel herum einen Durchgang 32 bildet. Der Querschnitt dieses Durch gangs und damit die wirksame Fläche der Ausgleichs membran 26 ist gleich der Fläche des Ventilsitzes 20.

Die Reglermembran 28 ist unterhalb der Ausgleichs membran 26 im Gehäuse 10 eingespannt. Zwischen der Ausgleichsmembran 26 bzw. der Gehäusezwischenwand 30 und der Reglermembran 28 ist eine Ausgangsdruck kammer 34 gebildet. Die Ausgangsdruckkammer 34 ist mit einem Ausgangsdruckanschluß 36 verbunden. Unterhalb der Reglermembran 28 ist im Gehäuse 10 eine Führungsdruckkammer 38 gebildet. Die Führungs druckkammer 38 ist mit einem Führungsdruckanschluß 40 verbunden. Die Reglermembran 28 ist auf der Unterseite, d.h. in der Führungsdruckkammer 38, durch eine Schraubenfeder 42 belastet, die sich an einem einstellbaren Widerlager 44 abstützt. Durch Verstellung des Widerlagers 44 kann die Vorspannung der Schraubenfeder 42 verändert werden. Die Schrau benfeder 42 kompensiert das Gewicht der Ventil spindel 22 und der damit verbundenen Teile. Die Schraubenfeder 42 kann aber auch benutzt werden, die Reglerkennlinie des Gleichdruckreglers, d.h. die Kennlinie von Ausgangsdruck p _G über Führungsdruck p _L parallel zu verschieben. Das ist für das Regelsystem von Fig. 1 von Bedeutung, wie unten noch erläutert wird.

Der Ventilteller 20 stellt sich so ein, daß unab hängig vom Eingangsdruck und Durchfluß der Aus gangsdruck p _G im Auslaß 14 gleich dem auf den Führungsdruckanschluß 40 gegebenen Führungsdruck p _L ist. Der Ausgangsdruck p _G wird über den Ausgangs druckanschluß 36 auf die Ausgangsdruckkammer 34 geleitet. Im Gleichgewichtszustand wirkt dann der Eingangsdruck vom Einlaß 12 auf der Fläche des Ventilsitzes 18 nach oben im öffnenden Sinne auf den Ventilteller 20. Dieser Kraft wirkt die Kraft entgegen, die von dem Eingangsdruck nach unten auf die Ausgleichsmembran 32 ausgeübt wird. In der Ausgangsdruckkammer wirkt der Ausgangsdruck nach oben auf die Ausgleichsmembran 32 und nach unten auf einen der Fläche der Ausgleichmembran 32 ent sprechenden Mittelbereich der Reglermembran 28. Eine nach unten gerichtete, dem Ausgangsdruck proportionale Kraft wird durch den Druck in der Ausgangsdruckkammer 34 auf die um den besagten Mittelbereich herum sich erstreckende Ringfläche der Reglermembran 28 erzeugt. Eine weitere nach unten gerichtete, dem Ausgangsdruck p _G propor tionale Kraft wird durch den Ausgangsdruck p _G im Auslaß 14 auf die Oberseite des Ventiltellers 20 ausgeübt. Die beiden letzteren Kräfte zusammen sind gleich Ausgangsdruck mal Gesamtfläche der Regler membran 28. In der Führungsdruckkammer 38 wirkt der Führungsdruck p _L ebenfalls auf die Gesamtfläche der Reglermembran 28. Im Gleichgewichtszustand stellt sich somit der Ventilteller so ein, daß der Aus gangsdruck p _G gleich dem Führungsdruck p _L ist.

Solche Gleichdruckregler können in dem Regelsystem von Fig. 1 benutzt werden.

Das Regelsystem von Fig.1 enthält eine Luftzufuhr leitung 50. Ein Gebläse 52 fördert Verbrennungsluft für einen Brenner 54 in die Luftzufuhrleitung 50. Dem Gebläse 52 ist eine Drossel 56 nachgeschaltet, die von einem Stellmotor 58 verstellbar ist. Strom ab von der Drossel 56 ist ein Leitungsabschnitt 60 gebildet, in welchem ein als Führungsdruck dienen der Luftdruck p _L entsteht. Der Leitungsabschnitt 60 ist über eine Drossel 62 mit dem Brenner 54 ver bunden. Der Brenner 54 erhält somit einen Luft strom, der von dem Luftdruck p _L abhängt. Der Stell motor 58 ist beispielsweise von einem Temperatur regler gesteuert.

Eine erste Gaszufuhrleitung 64 ist mit einer ständig verfügbaren ersten Quelle von Brenngas, üblicherweise dem normalen Gasversorgungsnetz verbunden. In der ersten Gaszufuhrleitung 64 ist ein erster Gasdruckregler 66 angeordnet, auf welchen der Luftdruck p _L vom Leitungsabschnitt 60 der Luftzufuhrleitung 50 als Führungsgröße aufge schaltet ist. Dem Gasdruckregler 66 nachgeschaltet ist eine einstellbare Drossel 68.

Eine zweite Gaszufuhrleitung 70 ist mit einer nicht ständig verfügbaren Quelle von Brenngas, beispiels weise von Deponiegas, verbunden. In der zweiten Gaszufuhrleitung 70 ist ein zweiter Gasdruckregler 72 angeordnet, auf welchen ebenfalls der Luftdruck p _L vom Leitungsabschnitt 60 der Luftzufuhrleitung 50 als Führungsgröße aufgeschaltet ist.

Die erste Gaszufuhrleitung 64 und die zweite Gaszu fuhrleitung 70 sind stromab von der einstellbaren Drossel 68 in einem Vereinigungspunkt 74 zusammen geführt und über einen gemeinsamen Leitungsab schnitt 76 mit dem Brenner 54 verbunden. In dem gemeinsamen Leitungsabschnitt 76 ist eine weitere einstellbare Drossel 78 angeordnet.

Die Gasdruckregler 66 und 72 sind Gleichdruckregler der in Fig. 6 dargestellten und oben beschriebenen Art. Sie haben Führungsdruckanschlüsse 80 bzw. 82 entsprechend dem Führungsdruckanschluß 40 in Fig. 6. Die Gasdruckregler 66 und 72 haben weiterhin Aus gangsdruckanschlüsse 84 bzw. 86 entsprechend An schluß 36 von Fig. 6.

Die Schraubenfedern entsprechend Schraubenfedern 42 von Fig. 6 sind so vorgespannt, daß sich die in Fig. 2 dargestellten Reglerkennlinien ergeben. Die Reglerkennlinie 88 ist die des Druckreglers 72. Die gestrichelt dargestellte Reglerkennlinie 90 ist die des Druckreglers 66. Die beiden Reglerkennlinien zeigen den Ausgangsdruck p _G des Druckreglers als Funktion des Führungsdrucks p _L. Die Reglerkenn linie 88 des Druckreglers 72 ist eine unter 45° durch den Koordinatenursprung verlaufende Gerade. Der Ausgangsdruck ist stets gleich dem Führungs druck. Die Reglerkennlinie 90 des Druckreglers 66 ist dagegen gegenüber der Reglerkennlinie 88 etwas nach unten versetzt. Erst bei einem endlichen Füh rungsdruck beginnt der Ventilteller 20 des Regel ventils abzuheben und der Ausgangsdruck anzu steigen.

Die Führungsdruckeingänge 80 und 82 der Druckregler 66 bzw. 72 sind über Leitungen 92 bzw. 94 mit dem Leitungsabschnitt 60 der Luftzufuhrleitung 50 ver bunden. Der Ausgangsdruckanschluß 84 des Druckreg lers 66 ist über Leitung 96 direkt mit dem Auslaß 14 des Druckreglers 66 verbunden. Der Ausgangs druckanschluß 86 des Druckreglers 72 ist über eine Leitung 98 mit dem gemeinsamen Leitungsabschnitt 76 stromauf von der einstellbaren Drossel verbunden.

Das beschriebene Regelsystem arbeitet wie folgt:

Die Heizleistung des Brenners 54 wird in üblicher Weise durch die Luftmenge bestimmt, die pro Zeit einheit über die Luftzufuhrleitung 50 zugeführt wird. Diese Luftmenge wird von dem Temperaturregler über den Stellmotor 58 und die Drossel 56 bestimmt.

Sie führt zu einem zugehörigen Luftdruck p _L im Leitungsabschnitt 60. Die dem Brenner 54 pro Zeit einheit zugeführte Brenngasmenge wird durch diese Luftmenge bestimmt, indem der Luftdruck p _L als Führungsdruck auf die Druckregler geschaltet ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist angenommen, daß der Heizwert des Brenngases von der zweiten Quelle, das über die Gaszufuhrleitung 70 zugeführt wird, geringer ist als der Heizwert des Brenngases von der ersten Quelle, das über die Gaszufuhrlei tung 64 zugeführt wird. Bei gleichen Ausgangs drücken an den Druckreglern 66 bzw. 72 muß daher in der Gaszufuhrleitung 64 eine zusätzliche Drossel 68 vorgesehen sein.

Wenn die zweite Quelle Brenngas über die Gaszufuhr leitung 70 in der erforderlichen Menge pro Zeitein heit liefern kann, dann ergibt sich wegen der Reg lerkennlinie 88 von Fig. 2 am Auslaß 14 des Druck reglers 72 ein Ausgangsdruck p _G, der gleich dem Führungsdruck p _L ist. Dieser Ausgangsdruck p _{G 72}ist auch an dem Vereinigungspunkt 74 und in dem gemein samen Leitungsabschnitt 76 stromauf von der Drossel 78 wirksam. Der Ausgangsdruck p _{G 72}wird über Leitung 98 auf den Ausgangsdruckanschluß 86 des Druckreg lers 72 gegeben.

Wegen der unterhalb der Reglerkennlinie 88 ver laufenden Reglerkennlinie 90 des Druckreglers 66, würde der Druckregler 66 bei dem gleichen Führungs druck p _L jedoch nur einen Ausgangsdruck p _{G 66} liefern, der geringer als der Ausgangsdruck p _{G 72}des Druckreglers 72 ist. Es strömt somit Brenngas aus der Gaszufuhrleitung 70 vom Vereinigungspunkt 74 über die Drossel 68 zum Druckregler 66 hin, bis sich dort am Auslaß 14 und am Ausgangsdruckanschluß 84 der höhere Druck p _{G 72}aufgebaut hat.

Ein Blick auf Fig. 6 zeigt, daß ein Ausgangsdruck im Auslaß 14 und in der Ausgangsdruckkammer 34, der größer ist als der Führungsdruck in der Führungs druckkammer 38, die Reglermembran 28 und den Ven tilteller 20 nach unten drückt. Der Ventilteller 20 sitzt auf dem Ventilsitz 18 auf und sperrt den Durchgang vollständig ab.

Wenn also die zweite Quelle in ausreichendem Maße Brenngas liefert, ist die Zufuhr von Brenngas von der ersten Quelle abgesperrt. Dazu ist nur ein relativ geringer Versatz der Reglerkennlinien er forderlich.

Wenn die zweite Quelle nicht mehr in der Lage ist, die verlangte Menge an Brenngas zu liefern, dann sinkt der Ausgangsdruck des Druckreglers 72 unter den Wert p _{G 66}ab. Damit würde auch der von dem Ver einigungspunkt 74 her am Druckregler 66 wirksame Ausgangsdruck des Druckreglers 72 abgebaut. Der Führungsdruck p _L hebt den Ventilteller 20 ab, so daß sich am Auslaß des Druckreglers 66 der Aus gangsdruck gemäß Kennlinie 90 einstellt. Es fließt ein Zusatzstrom über die Drossel 68, der umso größer wird, je stärker der Ausgangsdruck des Druckreglers 72 absinkt, bis die Brenngasversorgung voll von der ersten Quelle übernommen wird.

Statt der beschriebenen Gleichdruckregler können als Druckregler 66 und 72 auch Verhältnis-Druck regler verwendet werden. Die Reglerkennlinien 100 und 102 für die beiden Druckregler 72 bzw. 66 sind für diesen Fall in Fig. 3 dargestellt. Beide Regler kennlinien 100 und 102 gehen dann durch den Koordi natenursprung, jedoch ist die Steigung der Regler kennlinie 102 geringfügig kleiner als die der Reglerkennlinie 100.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 war angenommen worden, daß der Heizwert des Brenngases von der nicht ständig verfügbaren Quelle geringer ist als der Heizwert von der ständig verfügbaren Quelle. Es kann jedoch auch umgekehrt sein. In diesem Fall muß die einstellbare Drossel (entsprechend Drossel 68 von Fig. 1) zur Kompensation der Heizwertunter schiede anders angeordnet werden, und das bedingt wieder eine andere Schaltung der Ausgangsdruckan schlüsse. Ein solches Regelsystem ist in Fig. 4 dargestellt. Entsprechende Teile sind in Fig. 4 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 entfällt die Drossel 68 in der ersten Gaszufuhrleitung 64. Dafür ist dem Druckregler 72 eine Drossel 104 in der zweiten Gas zufuhrleitung 70 in dem Abschnitt zwischen Druck regler 72 und Vereinigungspunkt 74 nachgeschaltet. Der Führungsdruck p _L ist in gleicher Weise wie in Fig. 1 auf die Führungsdruckeingänge 80 und 82 der beiden Druckregler 67 bzw. 72 gegeben. Die beiden Ausgangsdruckanschlüsse 84 und 86 der beiden Druck regler 67 bzw. 72 sind über Leitungen 106 bzw. 108 mit dem Auslaß des Druckreglers 72 zwischen dem Druckregler 72 und der einstellbaren Drossel 104 verbunden.

Wenn die zweite Quelle in der Lage ist, die erfor derliche Menge von Brenngas pro Zeiteinheit zu liefern, dann tritt am Auslaß des Druckreglers 72 ein dem Führungsdruck p _L entsprechender Ausgangs druck auf. Dieser wird einmal über Leitung 108 auf den Ausgangsdruckanschluß 86 des Druckreglers 72 zurückgeführt. Zum anderen wird dieser Ausgangs druck über Leitung 106 auf den Ausgangsdruckan schluß des Druckreglers 67 gegeben. Da entsprechend der nach unten versetzten Reglerkennlinie 90 des Druckreglers 67 dieser Wert über dem Ausgangsdruck liegt, der dem Gleichgewichtszustand des Druckreg lers 67 entspricht, wird das Regelventil des Druck reglers 67 zugesteuert. Es wird dem Brenner 54 also nur Brenngas über Leitung 70 zugeführt.

Wenn die zweite Quelle nicht mehr in der Lage ist, die angeforderte Menge von Brenngas pro Zeiteinheit zu liefern, dann sinkt der Druck am Auslaß des Druckreglers 72 unter den Druck ab, der sich für den vorgegebenen Führungsdruck p _L nach der Kenn linie 90 ergibt. Der Druckregler 67 beginnt zu öffnen. Der Druck am Auslaß des Druckreglers 67 steigt an. Damit steigt auch der Druck im Vereini gungspunkt 74. Dieser Druck baut sich über Drossel 104 und Leitung 106 nun auch am Ausgangsdruckan schluß 84 auf. Die Drossel 104 bringt ja für den statischen Steuerdruck keinen Druckabfall. Es wird also dann durch den Druckregler 67 ein Ausgangs druck nach der Reglerkennlinie 90 erzeugt.

Der Druckregler 67 ist nach Art der weiter unten beschrie benen Fig. 7 so aufgebaut, daß sowohl eine Kompensation des Eingangsdruckes als auch eine vom Führungsdruck unabhän9ige Kompensation des Ausgangsdruckes erfolgt. Es kann also der Regeldruck am Eingang 84 verschieden vom Ausgangsdruck sein.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 ist ähnlich der Ausführungsform von Fig. 4. Entsprechende Teile sind in Fig. 5 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 4.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird der erste Druckregler 66 nicht direkt von dem Luftdruck p _L im Leitungsabschnitt 60 der Luftzufuhrleitung 50 ange steuert sondern indirekt über einen Steuerregler 110. Der Steuerregler 110 ist in Fig. 7 dargestellt. Der Steuerregler 110 enthält ein Gehäuse 112 mit einem Einlaß 114 und einem Auslaß 116. Einlaß 114 und Auslaß 116 sind durch eine Trennwand 118 ge trennt. In der Trennwand 118 ist ein Ventildurch gang 120 mit einem auslaßseitig von dem Ventil durchgang 120 vorgesehenen Ventilsitz 122 gebildet. Der Ventilsitz 122 wirkt mit einem Ventilteller 124 zusammen. Der Ventilteller 124 sitzt auf einer Ventilspindel 126. Das obere Ende der Ventilspindel 126 ist in einer Führung 128 am Gehäuse 112 ge führt.

Im Gehäuse 112 ist auslaßseitig von dem Ventilsitz 122 und gleichachsig mit diesem eine Ausgleichsmem bran 130 eingespannt. Die Fläche der Ausgleichsmem bran 130 ist gleich der Fläche des Ventilsitzes 122. Weiterhin ist einlaßseitig von dem Ventilsitz 122 in dem Gehäuse 112 eine Zwischenwand 132 mit einem Durchbruch vorgesehen, der durch eine Aus gleichsmembran 134 abgeschlossen ist.

Die Ausgleichsmembran 134 ist gleichachsig zu dem Ventilsitz 122. Die Fläche der Ausgleichsmembran 134 ist gleich der Fläche des Ventilsitzes 122. Schließlich ist unterhalb der Ausgleichsmembran 134 im Gehäuse 112 eine Reglermembran 136 von wesent lich größerem Durchmesser eingespannt. Die Aus gleichsmembran 130 und 134 und die Reglermembran 136 sind zusammen mit dem Ventilteller 124 an der Ventilspindel 126 befestigt.

Eine Entlastungsdruckkammer 138 ist oberhalb der Ausgleichsmembran 130 zwischen der Ausgleichsmem bran 130 und dem Gehäuse 112 gebildet. Eine Regel druckkammer 140 ist zwischen der Ausgleichsmembran 134 und der Reglermembran 136 gebildet. Unterhalb der Reglermembran 136 zwischen der Reglermembran 136 und dem Gehäuse 112 ist eine Führungsdruck kammer 142 gebildet. Die Regeldruckkammer 140 steht mit einem Regeldruckanschluß 144 in Verbindung. Weiterhin ist die Regeldruckkammer 140 über einen gestrichelt angedeuteten Kanal 146 mit der Ent lastungsdruckkammer 138 verbunden. Die Führungs druckkammer 142 ist mit einem Führungsdruckanschluß 148 verbunden.

In der Führungsdruckkammer ist eine vorgespannte Schraubenfeder 150 angeordnet, welche sich an einem einstellbaren Widerlager 152 abstützt und von unten an der Reglermembran 136 anliegt.

Der beschriebene Druckregler 110 ist durch die zu sätzliche Ausgleichsmembran 130 so druckentlastet, daß der Regeldruck p _G, der mit dem Führungsdruck gleich gemacht werden soll, nicht gleich dem Aus gangsdruck p _a am Auslaß 116 des Druckreglers 110 zu sein braucht.

Im Gleichgewichtszustand ist der Regeldruck p _G, der natürlich in irgendeiner Weise von dem Aus gangsdruck p _a abhängt, gleich dem Führungsdruck p _L. Die vom Führungsdruck p _L und vom Regeldruck p _G auf die Reglermembran 136 ausgeübten Kräfte heben sich auf. Der Eingangsdruck p vom Einlaß 114 wirkt nach oben auf den Ventilteller 124 auf der Fläche des Ventilsitzes 122 und nach unten auf die Aus gleichsmembran 134, die ebenfalls die gleiche Fläche hat wie der Ventilsitz 122. Diese Kräfte heben sich also auch auf. Der Ausgangsdruck p _a im Auslaß 116 wirkt nach unten auf den Ventilteller auf der Fläche des Ventilsitzes 122 und nach oben auf die Ausgleichsmembran 130, deren Fläche eben falls gleich der des Ventilsitzes 122 ist. Auch diese Kräfte heben sich auf. Schließlich wirkt der Regeldruck p _G in der Regeldruckkammer 140 nach oben auf die Ausgleichsmembran 134 und in der Ent lastungskammer 138 nach unten auf die Ausgleichs membran 130. Die Flächen der beiden Ausgleichsmem branen 130 und 134 sind gleich. Auch diese Kräfte heben sich daher auf.

Die Ventilspindel 126 mit dem Ventilteller 124 stellt sich somit stets so ein, daß der Regeldruck p _G gleich dem Führungsdruck p _L ist. Das geschieht unabhängig davon, ob der Ausgangsdruck p _a gleich dem Regeldruck p _G ist oder der Ausgangsdruck p _a von dem Regeldruck p _G verschieden ist. Natürlich muß der Regeldruck p _G von dem Ausgangsdruck p _a ab hängen, so daß ein geschlossener Regelkreis ent steht.

In Fig. 5 ist der Einlaß 114 des Steuerreglers 110 über eine Zweigleitung 154 mit der ersten Gaszu fuhrleitung 64 stromauf von dem Druckregler 66 verbunden. Der Auslaß 116 des Steuerreglers 110 ist über eine Drossel 156 und eine Leitung 158 mit dem gemeinsamen Leitungsabschnitt 76 stromauf von der Drossel 76 verbunden.

Der Führungsdruck p _L vom Leitungsabschnitt 60 der Luftzufuhrleitung 50 ist über Leitung 94 wie in Fig. 4 auf den Führungsdruckeingang des Druckreglers 72 geschaltet. Weiterhin wird der Führungsdruck p _L über Leitung 160 auf den Führungsdruckeingang 148 des Steuerreglers 110 gegeben. Über Leitung 108 ist der Auslaß des Druckreglers 72 wie in Fig.4 mit dem Ausgangsdruckanschluß 86 des Druckreglers 72 ver bunden. Weiterhin ist der Auslaß des Druckreglers 72 über eine Leitung 162 mit dem Regeldruckanschluß 144 des Steuerreglers 110 verbunden. Der Auslaß 116 des Steuerreglers 110 ist über eine vor der Drossel 156 abzweigende Leitung 164 mit dem Führungsdruck anschluß 80 des Druckreglers 66 verbunden. Der Auslaß des Druckreglers 66 ist über eine Leitung 166 mit dem Ausgangsdruckanschluß des Druckreglers 66 verbunden.

Die Schraubenfeder 150 des Steuerreglers 110 ist so vorgespannt, daß sich eine Reglerkennlinie Regel druck p _G über Führungsdruck p _L etwa entsprechend Reglerkennlinie 90 von Fig. 2 ergibt.

Die Anordnung nach Fig. 5 arbeitet wie folgt:

Wenn die zweite Quelle eine ausreichende Menge an Brenngas pro Zeiteinheit liefert, tritt am Auslaß des Druckreglers 72 ein Ausgangsdruck p _G=p _L auf. Dieser Ausgangsdruck p _G liegt an dem Regeldruckan schluß 144 des Steuerreglers 110. Der Führungs druckanschluß 148 des Steuerreglers 110 erhält den Führungsdruck p _L. Nach der Reglerkennlinie 90 (Fig. 2) ist der Regeldruck p _G damit höher als er nach der Reglerkennlinie 90 sein sollte. Der Ventilteller 124 des Steuerreglers 110 schließt daher den Ventildurchgang 120 ab. Unter Bezugnahme auf Fig. 7 kann das wie folgt erklärt werden: Die Vorspannung der Schraubenfeder 150 ist so gewählt, daß das Gewicht der Ventilspindel 126, des Ventil tellers 122 und der verschiedenen (nicht bezeich neten) Membranteller die Federkraft etwas über wiegt. Das führt zu der Verschiebung der Regler kennlinie 90 nach unten gegenüber der Reglerkenn linie 88, welcher die Druckregler 66 und 72 in Fig. 5 genügen. Wenn daher der Führungsdruck p _L gleich dem Regeldruck p _G ist, sitzt der Ventil teller 124 auf dem Ventilsitz 122 auf.

An dem Führungsdruckanschluß 80 des Druckreglers 66 liegt dann über Leitung 158, Drossel 156 und Lei tung 164 der Druck im Brennerraum, während an dem Ausgangsdruckanschluß 84 der höhere Druck anliegt, der in Vereinigungspunkt 74 der Gaszufuhrleitung 64 und 70 herrscht. Der Druckregler 66 geht dann auch in die Schließstellung. Wenn die Gasströmung über die Gaszufuhrleitung 70 nicht mehr ausreicht, dann sinkt der Ausgangsdruck am Auslaß des Druckreglers 72 unter den Führungsdruck p _L ab. Dadurch öffnet der Steuerregler 110. Er erzeugt an seinem Auslaß 116 einen Ausgangsdruck p _a, der auf den Führungs druckeingang 80 des Druckreglers 66 gegeben wird. Der Druckregler 66 erzeugt einen entsprechenden Ausgangsdruck der über Leitung 166 auf den Aus gangsdruckanschluß 84 zurückgeführt wird. Der Ausgangsdruck p _a, der auch im Vereinigungspunkt 74 herrscht, steigt solange an, bis der Druck am Auslaß des Druckreglers 72 den Führungsdruck p _L erreicht hat, der dann über Leitung 162 auf den Regeldruckeingang 144 des Steuerreglers 110 zu rückgeführt wird. Mit abnehmender Brenngasströmung über die Gaszufuhrleitung 70 wird somit zunehmend Brenngas über die Gaszufuhrleitung 64 zugeführt. Wenn überhaupt kein Brenngas mehr über die Gaszu fuhrleitung 70 zugeführt wird, wird der Ausgangs druck am Auslaß des Druckreglers 66 gleich dem Führungsdruck p _L. Dieser Ausgangsdruck wird über den Vereinigungspunkt 74, den Teil der Gaszufuhr leitung 70 mit der Drossel 104 und Leitung 162 an dem Regeldruckeingang 144 des Steuerreglers 110 wirksam.

Der Steuerregler 110 regelt seinen Ausgangsdruck p _a so, daß der Regeldruck p _G gleich dem Führungsdruck p _L ist. Im Endzustand ist dann auch der Ausgangs druck p _a gleich dem Führungsdruck p _L. Dieser Aus gangsdruck p _a=p_L beaufschlagt den Führungsdruck anschluß 80 des Druckreglers 66, so daß dieser einen Ausgangsdruck p _G=p _L liefert. Dieser Aus gangsdruck p _G bestimmt die Gasmenge, die jetzt über die Gaszufuhrleitung 64 pro Zeiteinheit dem Brenner 54 zugeführt wird. Der Ausgangsdruck p _G des Druck reglers 66 ist, wie beschrieben, über Drossel 104 (an der mangels Strömung kein Druckabfalls statt findet) und Leitung 162 auf den Regeldruckanschluß 144 des Steuerreglers 110 zurückgeführt. Damit ist der Regelkreis geschlossen.

Die Gasmenge, die über Leitung 158 zum Brenner 54 fließt, ist klein und kann vernachlässigt werden. Der Steuerregler 110 hat einen wesentlich kleineren Durchflußquerschnitt als die Druckregler 66 und 72.

Das Betriebsgas für den Steuerregler 110 kann auch Luft sein, die z.B. vor der Drossel 56 von der Luftzufuhrleitung 50 abgenommen wird. Die Luft kann hinter dem Steuerregler 110 in die Atmos phäre entweichen oder dem Brenner 54 zugeführt werden.

Claims

1. Regelsystem zur Gemischregelung eines Gemisches von Gas und Luft, das einem Brenner zugeführt wird, enthaltend

a) eine Luftzufuhrleitung (50) zu dem Brenner (54),
b) eine erste Gaszufuhrleitung (64) zu dem Brenner (54), die mit einer ersten Quelle von Brenngas verbunden ist,
c) Regelmittel zur Regelung des Gemisches von Gas und Luft, dadurch gekennzeichnet, daß
d) eine zweite Gaszufuhrleitung (70) zu dem Brenner (54) mit einer nicht ständig ver fügbaren zweiten Quelle von Brenngas ver bunden ist und
e) die Regelmittel eine Vorrangsschaltung aufweisen, durch welche Brenngas von der ersten Quelle nur in dem Umfang dem Brenner zuführbar ist, in dem Brenngas von der zweiten Quelle nicht verfügbar ist.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) in der ersten Gaszufuhrleitung (64) ein Druckregler (66) angeordnet ist, der von einem die zugeführte Luftmenge bestimmen den Luftdruck (p _L ) in der Luftzufuhrlei tung (50) als Führungsgröße beaufschlagt ist,
b) in der zweiten Gaszufuhrleitung (70) ein zweiter Druckregler (72) angeordnet ist, der ebenfalls von dem besagten Luftdruck (p _L ) als Führungsgröße beaufschlagt ist, und
c) die Reglerkennlinie (90) (geregelter Gas druck über als Führungsgröße dienendem Luftdruck) des ersten Druckreglers (66) stets unterhalb der Reglerkennlinie (88) des zweiten Druckreglers (72) verläuft.

3. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) das Gas der zweiten Quelle einen geringe ren Heizwert besitzt als das Gas der ersten Quelle,
b) die erste und die zweite Gaszufuhrleitung (64, 70) in einem Vereinigungspunkt (74) vor dem Brenner (54) zusammenlaufen,
c) in der ersten Gaszufuhrleitung (64) zwischen dem ersten Druckregler (66) und dem Vereinigungspunkt (74) eine Drossel (68) zur Kompensation der Heizwertunter schiede angeordnet ist,
d) ein Ausgangsdruckanschluß (84) des ersten Druckreglers (66) mit der ersten Gaszu fuhrleitung (64) zwischen dem Ausgang des ersten Druckreglers (66) und der einstell baren Drossel (68) verbunden ist und
e) ein Ausgangsdruckanschluß (86) des zweiten Druckreglers (72) mit einem gemeinsamen Leitungsabschnitt (76) der beiden Gaszu fuhrleitungen (64, 70) stromab von dem Vereinigungspunkt (74) verbunden ist.

4. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) das Gas der zweiten Quelle einen höheren Heizwert besitzt als das Gas der ersten Quelle,
b) die erste und die zweite Gaszufuhrleitung (64, 70) in einem Vereinigungspunkt (74) vor dem Brenner (54) zusammenlaufen,
c) in der zweiten Gaszufuhrleitung (70) zwischen dem zweiten Druckregler (72) und dem Vereinigungspunkt (74) eine Drossel (104) zur Kompensation der Heizwertunter schiede angeordnet ist,
d) ein Ausgangsdruckanschluß (84) des ersten Druckreglers mit der zweiten Gaszufuhrlei tung (70) zwischen dem Auslaß des zweiten Druckreglers (72) und der einstellbaren Drossel (104) verbunden ist und
e) ein Ausgangsdruckanschluß (86) des zweiten Druckreglers (72) ebenfalls mit der zweiten Gaszufuhrleitung (70) zwischen dem Auslaß des zweiten Druckreglers (72) und der Drossel (104) verbunden ist.

5. Regelsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Lei tungsabschnitt (76) der beiden Gaszufuhrlei tungen (64, 70) stromab von dem Vereinigungs punkt (74) eine weitere Drossel (78) angeordnet ist.

6. Regelsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß

a) der erste und der zweite Druckregler (66, bzw. 67, 72) Gleichdruckregler sind und
b) die Reglerkennlinie des ersten Druckreg lers (66 bzw. 67) gegenüber der Reglerkenn linie des zweiten Druckreglers (72) nach unten parallelverschoben ist.

7. Regelsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der erste und der zweite Druckregler (66, 72) Verhältnisdruckregler sind und
b) die Reglerkennlinie (102) des ersten Druckreglers (66) eine geringere Steigung besitzt als die Reglerkennlinie (100) des zweiten Druckreglers (72).

8. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) das Gas der zweiten Quelle einen höheren Heizwert besitzt als das Gas der ersten Quelle,
b) die erste und die zweite Gaszufuhrleitung (64, 70) in einem Vereinigungspunkt (74) vor dem Brenner zusammenlaufen,
c) in der zweiten Gaszufuhrleitung (70) zwischen dem zweiten Druckregler (72) und dem Vereinigungspunkt (74) eine Drossel (104) zur Kompensation der Heizwertunter schiede angeordnet ist,
d) ein Ausgangsdruckanschluß (86) des zweiten Druckreglers (72) mit der zweiten Gaszu fuhrleitung (70) zwischen dem Auslaß des zweiten Druckreglers (72) und der Drossel (104) für den Heizwertabgleich verbunden ist,
e) dem zweiten Druckregler (66) ein druckkom pensierter Steuerregler (110) zugeordnet ist, der einen Führungsdruckanschluß (148), einen Regeldruckanschluß (144) sowie Einlaß (114) und Auslaß (116) auf weist,
f) der Führungsdruckanschluß (148) des Steuerreglers (110) mit einem Führungs druck (p _L) von der Luftzufuhrleitung (50) beaufschlagt ist,
g) der Regeldruckanschluß (144) des Steuer reglers (110) mit dem Ausgangsdruck am Auslaß des zweiten Druckreglers (72) be aufschlagt ist,
h) der Einlaß (114) des Steuerdruckreglers (110) mit einer Druckgasquelle und der Auslaß (116) des Steuerdruckreglers (110) über eine Drossel (156) mit einem Bereich relativ niedrigen Druckes verbunden ist,
i) der Steuerdruckregler (110) eine Regler kennlinie (90) aufweist, die geringfügig unterhalb der Reglerkennlinie (88) des zweiten Druckreglers (72) verläuft,
j) der Führungsdruckanschluß des ersten Druckreglers (66) mit dem Auslaß (116) des Steuerdruckreglers (110) stromauf von der Drossel (156) verbunden ist und
k) der Ausgangsdruckanschluß (84) des ersten Druckreglers (66) mit dem Auslaß dieses Druckreglers (66) verbunden ist.