DE3840983C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein gasbeheiztes Ge­ rät mit einem über ein Magnetventil gespeisten atmosphärischen Brenner, einer Strömungssicherung mit Abgas-Einlaß, Raumluft- Einlaß und Abgas-Raumluft-Auslaß und mindestens einem am Raum­ luft-Einlaß angeordneten Fühler, dessen Signal jenseits eines Schwellwertes das Magnetventil schließt.

Ein solches gasbeheiztes Gerät ist bekanntgeworden aus der DE 35 27 706 A1. Bei dem dort beschriebenen Gerät geht es darum, eine Gefährdung der im Aufstellungsraum des Gerätes befindlichen Personen durch Abgasaustritt aus dem Raumluft-Einlaß auf jeden Fall zu verhindern.

Das Gerät benutzt als Abschaltkriterium, d. h. als Schließkrite­ rium für das Magnetventil, eine Temperaturdifferenz zwischen verschiedenen Stellen in der Strömungssicherung. Hierzu sind zwei Temperaturfühler vorgesehen. Die unterschiedlichen Tempe­ ratursignale der Fühler werden ausgewertet. Je nach dem Ergebnis der Auswertung wird das Magnetventil entweder geschlossen oder das Gerät bleibt weiter in Betrieb.

Dieser bekannten Lösung haftet der Nachteil an, daß nur eine bestimmte Schwelle zur Entscheidung herangezogen wird, was zur Folge hat, daß der Benutzer unter Umständen auf die Wärmeliefe­ rung von dem gasbeheizten Gerät verzichten muß, obwohl es viel­ leicht relativ einfach wäre, das Gerät durch andere Maßnahmen weiter in Betrieb zu halten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Gerät bei drohendem Abgas-Stau oder -Rückstrom ventilator­ gestützt arbeiten zu lassen, wobei es egal ist, ob der Ventila­ tor im Gerät oder in der Abgasableitung angeordnet ist.

Somit kann der Ventilator entweder in dem Gerät vorhanden sein, oder er wird als Zulieferbauteil extern angeordnet. Die Erfindung besteht nun darin, daß bei einer solchen ventilatorunterstützten Abgasabfuhr das Fühlersignal die Drehzahl des Ventilators beeinflußt oder hierzu zwei Komparatoren vorgesehen sind, deren einen Eingängen die Werte zweier Schaltschwellen und deren an­ deren Eingängen das Signal des oder der Fühler zugeführt wird, und daß der Ausgang der Komparatoren über einen Drehzahlsteller auf den Motor des Ventilators geschaltet ist, wobei die eine Schaltschwelle die Abschaltung und die andere Schaltschwelle die volle Drehzahl des Ventilators bestimmt.

Durch eine derartige allgemeine Anweisung ist es möglich, nicht nur einen Ventilator vorzusehen, der entweder im Vollastbetrieb oder gar nicht arbeiten würde, sondern vielmehr die Drehzahl des Ventilators an den jeweiligen Abgasabfuhrverhältnissen - drohender Abgasstau - anzupassen. Die Erfindung ermöglicht es, unbefriedigend arbeitende ventilatorlose Geräte durch einen Ventilator und eine Steuerung nachzurüsten, um eine befriedi­ gende Abgasabfuhr zu erreichen, ohne durch einen kontinuierlich laufenden Lüfter einen schlechten Wirkungsgrad in Kauf nehmen zu müssen.

Im folgenden wird anhand der Figur der Zeichnung ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schaltung und

Fig. 2 ein Diagramm.

Ein gasbeheiztes Gerät 1 weist einen Wärmetauscher 2 auf, der von einem atmosphärischen Gasbrenner 3 beheizt wird, der das Gas über eine Gasleitung 4 bezieht, in der ein mit einem Elek­ tromagneten 5 versehenes Gasventil 6 vorgesehen ist. Das gasbeheizte Gerät 1 weist ein Gehäuse 7 auf, das in seinem In­ neren eine Brennkammer 8 bildet, die den Wärmetauscher 2 und den Brenner 3 aufnimmt. Den Abschluß der Brennkammer 8 bildet eine Strömungssicherung 9, die einen ersten Einlaß 10 für den Wärmetauscher 2 verlassende Abgase, einen Raumluft-Einlaß 11 und einen Auslaß 12 für ein Gemisch aus Raumluft und Abgas aufweist. Dieser Ventilator 13 kann im Abgasrohr sitzen, er kann auch gesondert eingebaut sein. In dem Gehäuse 7 beziehungsweise in der Strömungssicherung 9 sind zwei Temperaturfühler 14 und 15 angeordnet, wobei der Temperaturfühler 14 dem Abgas-Einlaß 10 zugeordnet ist, während der Temperaturfühler 15 dem Raumluft- Einlaß 11 zugeordnet ist. Beide Temperaturfühler 14 und 15 sind mit je einer Leitung 16 und 17 mit einer Sensorschaltung 18 verbunden, deren Ausgang 19 mit den Eingängen 20 dreier Kom­ paratoren 21, 22 und 23 verbunden ist. Die jeweils anderen Ein­ gänge 24, 25 und 26 der Komparatoren 21 und 23 werden mit Span­ nungen gespeist, die bestimmte Schaltschwellen vorgeben.

Ein Ausgang 27 des ersten Komparators 21 ist auf einen Regler 28 gegeben, der den Elektromagneten 5 des Magnetventils 6 be­ einflußt, und zwar derart, daß der Magnet 5 den Gasdurchsatz stufenförmig oder stetig freigibt. Von der Leitung 27 kommt auf den Regler 28 lediglich ein Freigabe- oder Schluß-Signal, das konkrete Öffnungssignal für den Durchlaßquerschnitt des Elek­ tromagnetventils 5/6 stammt von dem übrigen Teil des Reglers 28, der auch als Vorlauftemperaturregler für das gasbeheizte Gerät 1 arbeiten kann.

Die beiden Ausgänge 29 und 30 der Komparatoren 22 und 23 sind auf einen Drehzahlsteller 31 geführt, an dessen Ausgang 32 der Motor des Ventilators 13 liegt. Ein Steuerglied 33 umfaßt die Elemente 14 und 32.

Bei der Beschreibung der Funktion wird davon ausgegangen, daß das gasbeheizte Gerät ein ventilatorloses Gerät ist. Es kann sich hierbei sowohl um einen Kessel sowie einen Umlauf-Wasser­ heizer als auch um einen Durchlauf-Wasserheizer handeln. Möglich wäre auch die Anwendung auf einen Raumluftofen.

Wird nun festgestellt, daß die Abgasabfuhr über das Abgasrohr 12 unzureichend ist, so wird Abgas aus der eigentlichen Raum­ lufteinlaßöffnung 11 in den Aufstellungsraum des gasbeheizten Gerätes 1 austreten und auf längere Sicht zu einer unhygieni­ schen Verbrennung führen, mindestens aber für die dort anwesen­ den Personen eine erhebliche Gefahrenquelle darstellen. Hier kann nun die Erfindung mit den Temperaturfühlern 14 und 15, dem Ventilator 13 und der Steuerschaltung Abhilfe schaffen: Tritt nunmehr nach Einbau des Ventilators 13 der Temperaturfüh­ ler 14 und 15 sowie der Auswerteschaltung Abgasaustritt am Raumluft-Einlaß 11 der Strömungssicherung 9 auf, so wird dieser staunahe Zustand aufgrund der Temperaturerhöhung vom Tempera­ turfühler 15 erfaßt. Das bedeutet, daß die Temperaturdifferenz, gefühlt von den Fühlern 14 und 15, kleiner wird. Es kommt aber nicht nur auf die Temperaturdifferenz, sondern auch auf die ab­ solute Höhe der Temperaturen an, die Differenz muß demgemäß in Abhängigkeit von der absoluten Höhe bewertet werden. Ein ent­ sprechendes elektrisches Signal gemäß der bewerteten Tempera­ turdifferenz wird auf den Ausgang 19 gegeben und mit den drei Schaltschwellen gemäß der Eingänge 24, 25 und 26 verglichen. Wird die Schaltschwelle gemäß dem Eingang 24 unterschritten, so wird der Magnet 5 des Gasventils 6 stromlos, das Gerät wird ab­ geschaltet. Das bedeutet, daß die Abschaltschwelle gemäß dem Eingang 24 einen Betrieb definiert, der auf keinen Fall auf­ rechterhalten bleiben darf.

Da man bekanntermaßen durch Einsatz eines Ventilators die Ab­ gasabfuhr sicherstellen kann, werden die beiden anderen Schalt­ schwellen gemäß den Eingängen 25 und 26 dazu benutzt, es zu der eben beschriebenen Abschaltung erst gar nicht kommen zu lassen. Ist die Abgasabfuhr bei stillstehendem Ventilator 13 ausrei­ chend, so ist die bewertete Temperaturdifferenz zwischen den Fühlern 14 und 15 so groß, daß der Komparator 23 den Steller 31 zu einer Verminderung der Drehzahl oder zum Abschalten des Ventilators 13 veranlaßt. Bei zunehmend schlechter werdender Abgasabfuhr wird die bewertete Temperaturdifferenz zwischen den Fühlern 14 und 15 kleiner, so daß irgendwann die Schaltschwelle gemäß dem Wert am Eingang 25 erreicht wird. Bei Unterschreiten dieser Schaltschwelle resultiert vom Drehzahlsteller 31 ein Signal zur Drehzahlerhöhung des Motors des Ventilators 13. Hierbei wird durch Verbesserung der Abgasabfuhr die bewertete Temperaturdifferenz zwischen den Fühlern 14 und 15 wieder größer. Es ist demgemäß möglich, daß der Betrieb des gasbeheiz­ ten Gerätes 1 zwischen den Schaltschwellen 25 und 26 pendeln kann.

Die Sicherheitsfunktion zum Abschalten des Gerätes 1 bleibt aber unabhängig davon erhalten, nämlich dann, wenn trotz auf höchster Drehzahl laufendem Ventilator 13 die Abgasabfuhr nicht sichergestellt werden kann, d. h., wenn das Signal am Ausgang 19 die Schaltschwelle 24 unterschreitet.

Die Funktion der Schaltung beziehungsweise des Gerätes nach Fig. 1 wird nun anhand des Diagramms der Fig. 2 näher erläutert. In der Abszisse ist die Temperatur T₁₄ am Fühler 14 aufgetragen, in der Ordinate die Differenz der Temperaturen, die von den Fühlern 14 und 15 gemessen wird T₁₄-T₁₅.

Durch die Kurven 35 und 37 ergeben sich Räume 38 unterhalb der Kurve 35, 39 zwischen den Kurven 35 und 36, 40 zwischen Kurven 37 und 36 sowie 41 oberhalb der Kurve 37. Der Raum 38, also der Raum unterhalb der Kurve 35, wird so bewertet, daß in diesem Falle ein Abschalten des gasbeheizten Gerätes durch Schließen des Magnetventils 5/6 unumgänglich ist.

Liegt der Betriebspunkt im Raum 39, das heißt unterhalb der Kurve 36, muß der Ventilator 13 mit voller Drehzahl arbeiten. Im Raum 40, das heißt unterhalb der Kurve 37, muß der Ventilator 13 mit einer Drehzahl zwischen einem Minimum und dem Maximum laufen. Oberhalb der Kurve 37, also im Raum 41, kann der Ventilator 13 abgeschaltet werden.

Die Lage einer Kurve gibt diejenigen Differenztemperaturen in Abhängigkeit von der Temperatur des Fühlers 14 an, bei denen das Signal am Ausgang 19 mit der Lage des jeweiligen Schwellwertes übereinstimmt. Hierbei entspricht die Kurve 37 der Lage der Schwelle S3, die der Kurve 36 der Schwelle S2 und die der Kurve 35 der Schwelle S1. Bei ventilatorlos ausgelieferten Geräten ist die Schaltschwelle S1 und das Abschalten des Gasmagnetventils 5/6 in jedem Falle vorhanden, die Erfindung bezieht sich dann nur zusätzlich auf die Schaltschwelle S2, S3, die Komparatoren 22 und 23 sowie den Drehzahlsteller 31.

Zur Bewertung der Temperaturdifferenz T₁₄- T₁₅ ist festzustel­ len, daß bei hohen Temperaturen T₁₄ am Fühler 14, die bei­ spielsweise durch hohe Temperaturen des im Wärmetauscher 2 auf­ zuheizenden Wassers bedingt sein können oder auch bei voller Brennerleistung auftreten können, eine größere Temperaturdiffe­ renz T₁₄-T₁₅ gefordert wird als bei kleineren Temperaturen T₁₄ am Fühler 14 aufgrund von Teilleistung.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, statt der beiden Komparatoren 22 und 23 mit ihren vorgebbaren Schalt­ schwellen S2 und S3 einen Proportionalregler vorzusehen. So dient das Signal auf der Leitung 19 als Ist-Wert für die Lage der momentanen Betriebszustandsdaten relativ zu den in Fig. 2 dargestellten Kurven. Dieser Ist-Wert wird verglichen mit einem Soll-Wert gemäß der Schaltschwelle S2. Mit der Regelabweichung wird die Drehzahl des Motors nachgeführt. Anstelle des Kompara­ tors 22 wird ein Verstärker mit P-Verhalten eingesetzt, der Komparator 23 entfällt.

Statt eines beziehungsweise zweier Temperaturfühler 14 und 15 ist es auch möglich, am Raumluft-Einlaß 11 der Strömungssiche­ rung 9, also am Anbringungsort des Temperaturfühlers 15, ein Anemometer vorzusehen, das auf die dort eintretende Raumluft reagiert. Bei Rückstrom ergibt sich eine Strömungsumkehr, die dann ausgewertet wird. Bei Veränderung der Strömungsverhält­ nisse am Raumluft-Einlaß 11 ergibt sich ein den beiden Tempera­ turfühlern 14 und 15 äquivalentes und auswertbares Signal, das einen stetigen Verlauf hat.

Unter Drehzahlsteller 31 sei hier auch ein Drehzahlregler für die Drehzahl des Motors des Ventilators 13 zu verstehen. Es müßte dann ein nicht dargestellter Meßwertgeber vorhanden sein, um die Regelabweichung der Drehzahl feststellen und nachregeln zu können.

Da es, wie eingangs beschreiben wurde, möglich ist, die Geräte 1 auch ohne Abgasventilator 13 auszuliefern, besteht die Not­ wendigkeit, ein solches Gerät 1 bei schlechten Aufstellungsbe­ dingungen mit einem Ventilator 13 sowie einer Steuereinrichtung für die Drehzahl des Ventilators 13 nachrüsten zu können. Hierzu ist es nötig, entweder die Leitung 19 aus dem Gerät 1 herauszuführen, damit die Komparatoren 22 und 23 oder der P- Regler und der Drehzahlregler mit diesem Potential verbunden werden können, oder aber die Steuereinrichtung für den Ventila­ tor 13 bereits serienmäßig vorzusehen und bei Bedarf nur den Ventilator 13 nachzurüsten. In diesem Falle muß die Leitung 32 aus dem Gerät 1 herausgeführt sein.

Claims (2)

1. Gasbeheiztes Gerät mit einem über ein Magnetventil gespei­ sten atmosphärischen Brenner, einer Strömungssicherung mit Abgas-Einlaß, Raumluft-Einlaß und Abgas-Raumluft-Auslaß und mindestens einem am Raumluft-Einlaß angeordneten Temperaturfühler, dessen Signal jenseits eines Schwellwertes das Ma­ gnetventil schließt, dadurch gekennzeichnet,
daß dieses Signal bei ventilatorunterstützter Abgaszufuhr die Dreh­ zahl des Ventilators (13) beeinflußt und hierzu zwei Kom­ paratoren (22, 23) vorgesehen sind, deren einen Eingängen (25, 26) die Werte zweier Schaltschwellen (S2, S3) und de­ ren anderen Eingängen das Signal des oder der Temperaturfühler (14, 15) zugeführt wird, und
daß der Ausgang der Kompara­ toren über einen Drehzahlsteller (31) auf den Motor (13) des Ventilators (13) geschaltet ist, wobei die eine Schalt­ schwelle (53) die Abschaltung und die andere Schaltschwelle (52) die volle Drehzahl des Ventilators (13) bestimmt.

2. Gasbeheiztes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein einziger Komparator oder ein P-Regler vorge­ sehen ist, dem der Ist-Wert des oder der Temperaturfühler (14, 15) und ein Soll-Wert zugeführt sind, und daß die Drehzahl des Ventilators (13) über einen Drehzahlsteller (31) nachgeführt wird.