DE4112865A1 - Steuer- bzw. regelvorrichtung fuer gasbrenner mit einem geblaese zum zufuehren der verbrennungsluft - Google Patents
Steuer- bzw. regelvorrichtung fuer gasbrenner mit einem geblaese zum zufuehren der verbrennungsluftInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Steuer- bzw. Regelvorrichtung für
Gasbrenner mit einem Gebläse zum Zuführen der Verbrennungsluft nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Bei den bekannten, mit einem Gas
druckregler versehenen Regelvorrichtungen dieser Gattung sind beide
Steuerleitungen frei durch den Luftraum zwischen der Steuerdruck
blende und dem Gasdruckregler geführt, so daß bei Undichtwerden oder
Bruch einer oder beider Steuerleitungen das Steuerdrucksignal ver
fälscht wird. Wenn der genannte Mangel bei der stromauf der Steuer
druckblende abzweigenden ersten Steuerleitung auftritt, ist das
einem hygienischen Brennerverhalten nicht abträglich, weil dadurch
sich die Steuerdruckdifferenz verringert und damit auch die Gasmenge
bzw. der Gasdruck herabgesetzt wird, was einem sicheren Verhalten
der Regelvorrichtung entspricht (Verbrennung unter Luftüberschuß).
Anders verhält es sich jedoch, wenn die stromab der Steuerdruckblen
de abzweigende zweite Steuerleitung undicht wird oder bricht. In
diesem Fall steht nicht mehr der in der nachgeschalteten
Gas-Luft-Mischstrecke herrschende Gegendruck als Referenzdruck an
der Steuerdruckblende an, sondern der Atmosphärendruck, der geringer
als der Referenzdruck ist. Das hat zur Folge, daß der Brenngasdruck
erhöht wird, was zu einem überproportionalen Brenngasdurchsatz bezo
gen auf die verfügbare Verbrennungsluftmenge führt. Das Ergebnis ist
eine Verbrennung unter Luftmangel, die zu vermeiden ist.
Ferner sind Regelvorrichtungen für Gasbrenner mit einem Gebläse zum
Zuführen von Verbrennungsluft bekannt, bei denen das Brenngas be
reits stromauf des Gebläses in den angesaugten Verbrennungsluftstrom
eingeleitet wird und eine Steuerdruckblende, die einen pneumatischen
Gasdruckregler beeinflußt, ebenfalls stromauf des Gebläses in der
Verbrennungsluftleitung angeordnet ist. Bei dieser Anordnung liegt
zwar der stromab der Steuerdruckblende sich einstellende Referenz
druck unter dem Atmosphärendruck, so daß bei einem Undichtwerden
oder einem Bruch der den Referenzdruck führenden Steuerleitung die
Steuerdruckdifferenz zusammenbricht und der Gasdruckregler die
Brenngasleitung schließt. Diesem in Richtung Sicherheit gehenden
Verhalten stehen jedoch die Nachteile gegenüber, daß die Abdichtung
der Motorachse des Gebläses einen erhöhten Aufwand bedingt und daß
sich das vom Gebläse angesaugte Brennstoff-Luftgemisch durch mecha
nische oder elektrostatische Funkenbildung am Gebläselaufrad entzün
den kann.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß es auch in Geräten mit einem nur
Verbrennungsluft fördernden Gebläse und einer stromab des Gebläses
angeordneten Steuerdruckblende bei Undichtwerden oder Leitungsbruch
der Steuerleitungen nicht zu einem unsicheren Zustand oder zu einer
Verbrennung unter Luftmangel bzw. zu einer Kleinstellung des Gas
brenners kommen kann, bei welcher eine hygienische Verbrennung
nicht mehr gewährleistet ist. Bricht bei dieser Anordnung die den
Referenzdruck führende zweite Steuerleitung, so resultiert daraus
ein Kurzschluß zwischen beiden Steuerleitungen, wodurch die Steuer
druckdifferenz zusammenbricht und das pneumatische Stellglied im
Sinne einer Unterbrechung der Brenngaszufuhr reagiert. Bricht die
stromauf der Steuerdruckblende abgezweigte erste Steuerleitung, so
verringert sich ebenfalls die Steuerdruckdifferenz, was einer in
Richtung Sicherheit gehenden Reaktion des pneumatischen Stellglieds
entspricht.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteil
hafte Ausgestaltungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist das pneumatische Stellglied
Teil eines Gasdruckreglers in der Brenngasleitung, dessen Sollwert
von der Steuerdruckblende in der Verbrennungsluftleitung vorgegeben
ist. Dadurch ergibt sich eine pneumatische Verbundregelung für die
beiden Verbrennungskomponenten Luft und Gas, die bei jeder geforder
ten Brennerleistung innerhalb eines vorgegebenen Leistungsbereichs
die Brenngaszufuhr dem jeweiligen, vom Wärmebedarf gesteuerten Ver
brennungsluftvolumenstrom im Sinne einer Optimierung der Verbrennung
anpaßt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die
einzige Figur zeigt schematisch eine Brennereinrichtung für einen
gasbeheizten Wassererhitzer, die mit einer pneumatischen Verbundre
gelung für die Verbrennungskomponenten versehen ist.
Die Brennereinrichtung hat ein Gebläse 10 zum Zuführen von Ver
brennungsluft, dessen Drehzahl der Wärmeanforderung entsprechend ge
steuert ist. Das Gebläse 10 fördert die angesaugte Verbrennungsluft
in einen Kanal 12, in welchen an der Stelle 14 eine das Brenngas
führende Gasleitung 16 einmündet. Der Kanal 12 führt in eine Ver
teilerkammer 18 eines Vormischbrenners 20, aus welcher das Brenn
stoff-Luftgemisch durch ein Lochblech 22 gleichmäßig verteilt in die
als Keramik-Brennerstein ausgebildete Brennzone 24 des Vormisch
brenners 20 gelangt. Die Verbrennung erfolgt in einer Brennkammer
26, die unten durch einen Wärmeüberträger 28 für das zu erhitzende
Wasser abgeschlossen ist. Hinter dem Wärmeüberträger 28 gelangen die
Abgase in einen Abgaskanal 30, der durch einen Frischluftkanal 32
hindurch in einen Schornstein oder in das Freie führt.
In den Kanal 12 ist zwischen dem Gebläse 10 und der Stelle 14 eine
Steuerdruckblende 34 eingebaut, die einen Sollwert für einen Gas
druckregler 36 in der Gasleitung 16 vorgibt. Die Steuerdruckblende
34 leitet aus dem Luftvolumenstrom im Kanal 12 ein Steuerdrucksignal
in Form eines Differenzdruckes ab, der über zwei Steuerleitungen 38,
40 an den Gasdruckregler 36 übertragen wird. Die erste Steuerleitung
38 zweigt stromauf der Steuerdruckblende 34 vom Kanal 12 ab und
führt in eine Hochdruckkammer 42 eines pneumatischen Stellglieds 44
im Gasdruckregler 36. Die zweite Steuerleitung 40 zweigt stromab der
Steuerdruckblende 34 vom Kanal 12 ab und führt in eine Niederdruck
kammer 46 des Stellglieds 44, die von der Hochdruckkammer 42 durch
eine Membran oder dergleichen getrennt ist.
Die zweite Steuerleitung 40 ist erfindungsgemäß über ihre gesamte
Länge durch eine Vorkammer 50 hindurchgeführt, die mit der Hoch
druckkammer 42 des Stellglieds 44 ständig verbunden ist.
Die Vorkammer 50 ist in einem Rohr 52 gebildet, das die zweite
Steuerleitung 40 konzentrisch umgibt. Die erste Steuerleitung 38
mündet in das Rohr 52 ein, welches dadurch unmittelbar eine Teil
strecke der ersten Steuerleitung 38 bildet.
Die Brenngaszufuhr ist außer von dem Gasdruckregler 36 von zwei
Magnetventilen 54, 56 überwacht, von denen das eine, 54, von einem
zusätzlichen Differenzdruckschalter 58 über einen Schaltkontakt 60
so gesteuert ist, daß es die Gasleitung 16 nur freigibt, wenn der
Luftvolumenstrom im Kanal 12 einen vorgegebenen Mindestwert über
schreitet. Zu diesem Zweck ist der Differenzdruckschalter 58 eben
falls über zwei Steuerleitungen 62, 64 stromauf und stromab der
Steuerdruckblende 34 an den Kanal 12 angeschlossen. Der Differenz
druckschalter 58 hat einen zweiten Schaltkontakt 66, der über ein
Steuergerät 68 das zweite Magnetventil 56 öffnet und die Zündung des
Vormischbrenners aktiviert, wenn ein Wärmebedarfssignal 70 das
Steuergerät 68 zum Einschalten des Gebläses 10 veranlaßt hat und die
Druckdifferenz an der Steuerdruckblende 34 einen höheren, vorzugs
weise den der Nennleistung des Geräts entsprechenden Wert erreicht
hat. Die geregelte Drehzahl des Gebläses 10 wird über einen Dreh
zahlgeber 72 an das Steuergerät 68 zurückgemeldet. Im Bedarfsfall
könnte auch für den Differenzdruckschalter 58 die erfindungsgemäße
Maßnahme der Umhüllung der Steuerleitung 64 durch eine den Druck in
der Steuerleitung 62 führende Kammer vorgesehen werden.
Im Betrieb des Geräts fällt an der Steuerdruckblende 34 die Druck
differenz ΔPSt an, die über die Steuerleitungen 38, 50 an den
Gasdruckregler 36 übertragen wird. Dieser ordnet innerhalb eines
vorgegebenen Leistungsbereichs des Vormischbrenners 20 jeder Druck
differenz ΔPSt ist eine Druckdifferenz ΔPBr zwischen dem Referenz
druck hinter der Steuerdruckblende 34 und dem Brenngasdruck so zu,
daß der Luftüberschuß einen vorgegebenen konstanten Wert annimmt und
beibehält. Wenn die Steuerleitung 40 undicht wird oder bricht,
gleichen sich die Drücke in der Hochdruckkammer 42 und der Nieder
druckkammer 46 des Stellglieds 44 aus, wodurch der Gasdruckregler 36
die Gasleitung 16 schließt. Wenn die Wärmeanforderung unter einem
der unteren Grenze des vorgegebenen Leistungsbereichs entsprechenden
Wert liegt bzw. unter diesen Wert absinkt, tritt an die Stelle des
modulierenden Betriebs ein durch den Differenzdruckschalter 58 und
das Magnetventil 54 gesteuerter Auf-Zu-Betrieb des Vormischbrenners
20 ein.
Claims (5)
1. Steuer- bzw. Regelvorrichtung für einen Gasbrenner mit einem
Gebläse zum Zuführen der Verbrennungsluft, mit einer stromab des
Gebläses in der Verbrennungsluftleitung angeordneten Steuerdruck
blende, die aus dem Verbrennungsluftstrom ein Steuerdrucksignal für
ein die Brenngaszufuhr beeinflussendes pneumatisches Stellglied ab
leitet, wobei eine stromauf der Steuerdruckblende aus der Ver
brennungsluftleitung abgezweigte erste Steuerleitung in eine Hoch
druckkammer des Stellglieds und eine stromab der Steuerdruckblende
abgezweigte, einen Referenzdruck führende zweite Steuerleitung in
eine Niederdruckkammer des Stellglieds mündet, dadurch gekennzeich
net, daß die den Referenzdruck führende zweite Steuerleitung (40)
sich, vorzugsweise über mindestens annähernd ihre gesamte Länge,
durch eine Vorkammer (50) hindurch erstreckt, die mit der Hochdruck
kammer (42) des Stellglieds (44) bzw. der ersten Steuerleitung (38)
ständig verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
pneumatische Stellglied (44) Teil eines Gasdruckreglers (36) in der
Brenngasleitung (16) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die stromauf der Steuerdruckblende (34) abgezweigte erste Steuer
leitung (38) in die die zweite Steuerleitung (40) umgebende, mit der
Hochdruckkammer (42) des pneumatischen Stellglieds (44) verbundene
Vorkammer (50) einmündet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorkammer (50) in einem die zweite Steuerleitung (40) vorzugs
weise konzentrisch umgebenden Rohr (52) gebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das die zweite Steuerleitung (40) umgebende Rohr (52) unmittelbar
mindestens eine Teilstrecke der ersten Steuerleitung (38) bildet.
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