DE4316139A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verbrennungsregelung - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur VerbrennungsregelungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungsrege
lungsvorrichtung und ein Verbrennungsregelungsverfahren für
einen Kessel, und spezieller eine Verbrennungsregelungsvor
richtung und ein Verbrennungsregelungsverfahren, mit denen
durch Verwendung eines Sensors zur Abkühlung des Luft-Brenn
stoff-Verhältnisses aus Rauchgas Luft-Brennstoff-Verhältnis
regelung und Flammenerfassung ausgeführt werden können.
Bei konventionellen Brennern werden verschiedene Luft-Brenn
stoff-Verhältnis-Regelungsverfahren angewandt. Nach solchen
konventionellen Verfahren wird das Luft-Brennstoff-Verhält
nis durch Verwendung von Verbrennungsdaten, die für das Ver
hältnis zwischen Brennstoffzuführung und Luftzufuhr experi
mentell festgelegt werden, geregelt.
Das heißt, jede Brennstoffmenge, die einer Kesselleistungs
reihe zugeführt werden muß, ist festgelegt, und jede Luft
menge, die zur Einhaltung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses
mit Bezug auf jede Brennstoffmenge zugeführt werden muß,
wird experimentell im voraus ermittelt und als Datentabelle
in einem Speicher gespeichert. Wenn danach eine Leistungsab
gabe von einem Anwender gewählt wird, werden aus einer sol
chen Datentabelle eine Brennstoffmenge und eine Luftmenge
erlangt, die der in den Brenner zugeführten Leistung ent
sprechen.
Außerdem enthält der konventionelle Kessel einen anderen
Flammensensor unter Anwendung elektronischer Leitfähigkeits
aufnahme und Gleichrichtung der Flamme, unabhängig von der
Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses. Wenn Brenn
stoff verbrannt wird, befinden sich mehrere Ionen in der
Flamme. Die Ionen reagieren aufeinander so, daß Bewegung
von Elektronen erzeugt wird und Flammenstrom fließt.
Mit Bezug auf Fig. 1 enthält der konventionelle Kessel
einen Mikrocomputer 1 für die Regelung eines jeden Kessel
systems durch Verwendung von experimentell im voraus ermit
telten Verbrennungsdaten, die für ein Zielverhältnis von,
Luft zu Brennstoff geeignet sein müssen, ein Gebläse 2 für
die Regelung der Luftzufuhr zur Steuerung des Mikro
computers 1, ein Ventil 3 für die Regelung der Brennstoff
zufuhr zur Steuerung des Mikrocomputers 1, und einen Bren
ner 4 für die Verbrennung des/der zugeführten Brennstoffs
und Luft. Der konventionelle Kessel ist außerdem mit einem
Wärmetauscher 5 für die Umwandlung von Kaltwasser in Heiß
wasser, einem Sensor 6 für die Erfassung der Drehzahl des
Gebläses 2, einem Rohr 7 für die Luftzufuhr, einem Rohr 8
für die Brennstoffzufuhr, und einem Rohr 9 für die Zufuhr
von Kaltwasser ausgerüstet. Der konventionelle Kessel
enthält weiterhin einen Flammenstab 10, der ein Sensor für
die Erfassung der Flamme des Brenners 4 ist, und einen
Anschaltungsteil 11 für die Anschaltung des vom Flammenstab
10 erfaßten Signals zur Übertragung des Signals in den
Mikrocomputer 1.
Die Funktion des wie oben konstruierten Brenners wird jetzt
im einzelnen wie folgt erläutert:
Wenn ein Anwender eine gewünschte Leistungsabgabe durch den
(nicht gezeigten) Eingabeteil festlegt, werden die entspre
chende Luftzufuhr und Brennstoffzufuhr aus den im Mikro
computer 1 gespeicherten Verbrennungsdaten ermittelt. In
Übereinstimmung mit dem Steuersignal von Mikrocomputer 1,
Gebläse 2 und Ventil 3 werden dem Brenner 4 entsprechend
Mengen Brennstoff bzw. Luft zugeführt.
Danach verbrennt der Brenner 4 den zugeführten Brennstoff
und die zugeführte Luft so, daß Wärme erzeugt wird. In
diesem Fall wird Wasser durch Wärmeübertragung vom Wärme
tauscher 5 erhitzt, und das Verbrennungsgas durch das
Abgasrohr abgelassen.
Wenn der Brenner 4 zum Betrieb des Kessels gezündet wird,
vergleicht der Mikrocomputer 1 die vom Sensor 6 erfaßt
Drehzahl des Gebläses 2 mit einer Zieldrehzahl. Zu diese
Zeitpunkt, siehe Fig. 2 mit Darstellung eines Algorithmus
für die Einstellung der Drehzahl des Gebläses, wird die
Drehzahl des Gebläses 2 so eingestellt, daß sie immer der
Zieldrehzahl entspricht. Das heißt, die Drehzahl des Geblä
ses 2 wird vermindert, wenn die Drehzahl des Gebläses
größer ist als die Zieldrehzahl, und wenn sie kleiner ist
als die Zieldrehzahl, wird die Drehzahl des Gebläses
erhöht.
Während die Luftzufuhr proportional zur der Umdrehung des
Gebläses 2 variiert, wenn keine externe Verbrennungs
schwankung vorhanden ist, variiert sie unterschiedlich
wenn externe Faktoren, z. B. Innendruck einer Verbrennungs
kammer oder Systemdruck variieren. Dementsprechend weicht
die festgelegte Ziel-Luftzufuhr von der tatsächliche
Luftzufuhr dermaßen ab, daß der Verbrennungszustand unsta
bil wird, unvollständige Verbrennung erfolgt, und der
Kessel selbst nicht funktionieren wird.
Wie in Fig. 3 dargestellt, heißt das, daß die tatsächliche
Luftzufuhr geringer sein kann als die Ziel-Luftzufuhr, wenn
der Innendruck des Kessels durch ungünstigen Wind von der
Außenseite zur Innenseite desselben erhöht wird. Außerdem
kann die tatsächliche Luftzufuhr größer sein als die Ziel-
Luftzufuhr, wenn der Innendruck des Kessels durch plötz
lichen Ablaß von Abgas gemindert wird. Deshalb ist es
unmöglich, ein optimales Luft-Brennstoff-Verhältnis bei zu
behalten, so daß unvollständige Verbrennung erfolgen kann
und schädliches Gas produziert wird.
Aus dem Vorhergehenden folgt, daß das optimale Luft-Brenn
stoff-Verhältnis mit der konventionellen Vorrichtung zur
Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses nicht eingehal
ten werden kann, wenn die Bedingung zur Ermittlung der
Verbrennungsdaten von der Bedingung zum Gebrauch des Kes
sels verschieden ist. Außerdem ist sie im allgemeinen au
eine Brennstoffart beschränkt, weil die Verbrennungsdaten,
d. h. das Verhältnis zwischen Brennstoff und Luft je nach
Brennstoffarten variieren können. Und ein Hersteller muß
Verbrennungsdaten für jedes Modell experimentell ermitteln,
weil das Zielverhältnis von Luft zu Brennstoff je nach
Kesselmodell variieren kann.
Wenn sich mittlerweile der Brenner 4 in Brennfunktion
befindet, wird eine Brennflamme erzeugt. Dementsprechend
fließt Flammenstrom durch den Flammenstab 10 in den Mikro
computer 1 und den Anschaltungsteil 11 so, daß der Mikro
computer 1 erkennen kann, daß sich der Brenner 4 in Brenn
funktion befindet.
Wenn die Brennfunktion des Brenners 4 unterbrochen wird,
gibt es keine Brennflamme. Deshalb wird der Fluß des Flam
menstroms durch den Flammenstab 10 gesperrt, was vom Mikro
computer 1 erfaßt wird. Dann trifft der Mikrocomputer 1 die
erforderliche Maßnahme, z. B. Abstellung der Brennstoff
zufuhr.
Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß der konventionelle
Flammensensor, d. h. der Flammenstab, die Flamme direkt
berührt, so daß er mehrere Stunden nur eingeschränkt
gebrauchsfähig ist. Außerdem kann das Flammenerfassungs
signal falsch in den Mikrocomputer 1 übertragen werden,
weil der Kesselmantel geerdet ist.
Inzwischen ist im U.S.-Patent Nr. 4,994,959 ein Kessel
offengelegt, in dem das Luft-Brennstoff-Verhältnis durch
Ermittlung von Konzentration oder Menge unverbrannten
Sauerstoffes aus Abgas durch einen Sauerstoffsensor gere
gelt, und das augenblickliche Luft-Brennstoff-Verhältnis
der Tabelle mit den im voraus experimentell festgelegte
Daten entnommen wird.
Weil der obige Kessel jedoch das Luft-Brennstoff-Verhältnis
durch Verwendung von experimentell im voraus ermittelte
Verbrennungsdaten regelt, kann er das obenerwähnte Proble
nicht überwinden.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die mit
dem Stand der Technik verbundenen Probleme zu überwinden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein(e)
Verbrennungsregelungsvorrichtung und -verfahren für eine
Kessel anzugeben, die das Zielverhältnis von Luft zu Brenn
stoff einhalten können, obwohl der Systemdruck variieren
kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein(e) Verbrennungsregelungsvorrichtung und -verfahren für
einen Kessel anzugeben, die das Zielverhältnis von Luft zu
Brennstoff einhalten können, obwohl die Brennstoffart
variieren kann.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfin
dung, ein(e) Verbrennungsregelungsvorrichtung und
-verfahren für einen Kessel anzugeben, die an jedem Brenner
unabhängig von der Brennerart angewendet werden können.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein(e) Verbrennungsregelungsvorrichtung und -verfahren für
einen Kessel anzugeben, die Flammenerfassung durch eine
das Luft-Brennstoff-Verhältnis regelnden Sensor ohne Ver
wendung eines anderen Flammensensors ausführen können.
Zur Erfüllung der obigen Aufgaben ist eine Verbrennungs
regelungsvorrichtung für einen Kessel, der einen Brenner
besitzt, vorgesehen, die umfaßt:
Einrichtung, einschließlich eines Sensors mit einem Wider stand, der nach dem Verhältnisfaktor des Abgases, das durch das Abgasrohr des Kessels abzieht, und der Temperatur des Abgases, dem der Sensor ausgesetzt ist, variiert, und der, wenn er dem Abgas ausgesetzt wird, ein augenblickliches Luft- Brennstoff-Verhältnis auf der Basis des Widerstands erfaßt;
Einrichtung zur Regelung einer Luftzufuhr in den Brenner;
Einrichtung zur Regelung einer Brennstoffzufuhr in den Brenner;
Einrichtung zur Speicherung eines für den Kessel festgeleg ten Zielverhältnisses von Luft zu Brennstoff;
Einrichtung zum Vergleich des augenblicklichen Luft-Brenn stoff-Verhältnisses mit dem Zielverhältnis von Luft zu Brennstoff; und
Einrichtung zur Regelung der Luftzufuhr-Regelungseinrich tung, um das augenblickliche Luft-Brennstoff-Verhältnis auf das Zielverhältnis von Luft zu Brennstoff einzustellen.
Einrichtung, einschließlich eines Sensors mit einem Wider stand, der nach dem Verhältnisfaktor des Abgases, das durch das Abgasrohr des Kessels abzieht, und der Temperatur des Abgases, dem der Sensor ausgesetzt ist, variiert, und der, wenn er dem Abgas ausgesetzt wird, ein augenblickliches Luft- Brennstoff-Verhältnis auf der Basis des Widerstands erfaßt;
Einrichtung zur Regelung einer Luftzufuhr in den Brenner;
Einrichtung zur Regelung einer Brennstoffzufuhr in den Brenner;
Einrichtung zur Speicherung eines für den Kessel festgeleg ten Zielverhältnisses von Luft zu Brennstoff;
Einrichtung zum Vergleich des augenblicklichen Luft-Brenn stoff-Verhältnisses mit dem Zielverhältnis von Luft zu Brennstoff; und
Einrichtung zur Regelung der Luftzufuhr-Regelungseinrich tung, um das augenblickliche Luft-Brennstoff-Verhältnis auf das Zielverhältnis von Luft zu Brennstoff einzustellen.
Zur Erfüllung der obigen Aufgaben ist außerdem ein Verfah
ren zur Regelung der Verbrennung in einem Kessel, der eine
Brenner besitzt, vorgesehen, das aus folgenden Schritte
besteht:
Erfassung eines augenblicklichen Luft-Brennstoff-Verhält nisses direkt aus dem Abgas, das durch das Abgasrohr des Kessels abzieht, durch Verwendung eines Sensors mit eine Widerstand, der nach Verhältnisfaktor und Temperatur des Abgases, dem der Sensor ausgesetzt ist, variiert;
Vergleich des augenblicklichen Luft-Brennstoff-Verhältnisses mit einem für den Kessel festgelegten Zielverhältnis von Luft zu Brennstoff; und
Regelung einer Luftzufuhr in den Brenner, um das augen blickliche Luft-Brennstoff-Verhältnis auf das Zielverhält nis von Luft zu Brennstoff einzustellen.
Erfassung eines augenblicklichen Luft-Brennstoff-Verhält nisses direkt aus dem Abgas, das durch das Abgasrohr des Kessels abzieht, durch Verwendung eines Sensors mit eine Widerstand, der nach Verhältnisfaktor und Temperatur des Abgases, dem der Sensor ausgesetzt ist, variiert;
Vergleich des augenblicklichen Luft-Brennstoff-Verhältnisses mit einem für den Kessel festgelegten Zielverhältnis von Luft zu Brennstoff; und
Regelung einer Luftzufuhr in den Brenner, um das augen blickliche Luft-Brennstoff-Verhältnis auf das Zielverhält nis von Luft zu Brennstoff einzustellen.
Die obige Aufgabe und andere Vorteile der vorliegende
Erfindung werden durch Beschreibung der bevorzugten Ausfüh
rungsform der Erfindung mit Verweis auf die beigefügte
Zeichnungen verständlicher, in diesen Zeichnungen sind:
Fig. 1 ein Blockdiagramm der konventionellen Vorrichtung
für die Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses in einem
Kessel.
Fig. 2 ein Algorithmus mit Darstellung der Luft-Brenn
stoff-Verhältnisregelung mit der Vorrichtung in Fig. 1.
Fig. 3 eine graphische Darstellung des Verhältnisse
zwischen Luftzufuhr und Systemdruck nach Drehzahl.
Fig. 4A ein schematisches Blockdiagramm der Vorrichtung
für die Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses nach der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 4B ein typisches Schaltbild des Anschaltungsteils in
Fig. 4A.
Fig. 5A eine graphische Darstellung der Kennlinie zwischen
Luft-Brennstoff-Verhältnis und Widerstand des Luft-Brenn
stoff-Verhältnis-Sensors nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5B eine graphische Darstellung der Kennlinie zwischen
Temperatur und Widerstand des Luft-Brennstoff-Verhältnis-
Sensors nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 ein Algorithmus für die Ausführung des Verfahrens
zur Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses nach der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 4A zeigt eine Vorrichtung zur Regelung des Luft
Brennstoff-Verhältnisses in einem Kessel nach der vorlie
genden Erfindung, deren Konstruktion derjenigen in einem
konventionellen Kessel in Fig. 1 ähnlich ist. Die vorlie
gende Vorrichtung enthält jedoch anstelle eines Drehzahl
sensors im konventionellen Kessel einen Luft-Brennstoff-
Verhältnis-Sensor 12 des Verbrennungsgases, der am Abgas
rohr installiert ist.
Der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensor der vorliegende
Erfindung ist ein aus der Korea-Patentanmeldung Nr. 92-5729
bekannter Oxidhalbleiter-Gassensor.
Wenn der Gassensor Gas fühlt, variiert sein Widerstand im
allgemeinen nach seinem Konzentrationsfaktor. Wie aus Fig.
5A ersichtlich, variiert der Widerstand des Oxidhalbleiter
Sensors fast linear innerhalb eines Luft-Brennstoff-Ver
hältnisbereichs von 1,1 bis 1,5, ist aber fast konstant in
anderen Bereichen. Deshalb wird der Luft-Brennstoff-Ver
hältnisbereich zwischen 1,1 und 1,5 in der vorliegenden
Erfindung als Regelbereich angenommen. Wenn das erfaßte
Luft-Brennstoff-Verhältnis außerhalb des Bereichs liegt,
wird die Luftzufuhr so eingestellt, daß sie im Regelbereich
liegt, und dann wird das augenblickliche Luft-Brennstoff-
Verhältnis so eingestellt, daß es dem Zielverhältnis von
Luft zu Brennstoff entspricht.
Weil die bevorzugte Funktionskennlinie des Oxidhalbleiter-
Sensors 12 im Temperaturbereich zwischen 500°C und 600°C
liegt, siehe Fig. 5B, ist es außerdem wünschenswert, daß
der Sensor an einer Stelle im Abgasrohr installiert wird,
an der die Temperatur beibehalten werden kann.
Wie in Fig. 5B dargestellt, hat der Widerstand des Oxid
halbleiter-Sensors 12 einen hohen Wert im unteren Tempera
turbereich (z. B. nahe 200°C), der für die Abfühlung der
Flamme verwendet wird. Das heißt, das Gebläse 2 funktio
niert ununterbrochen, obwohl die Verbrennungsfunktion des
Brenners 4 durch unerwartete Faktoren unterbrochen werden
kann. Somit wird dem Brenner Luft zugeführt und wiederum
durch das Abgasrohr nach außen abgelassen. Dementsprechend
fällt die Temperatur um den Sensor 12 plötzlich so ab, daß
der Widerstand des Sensors 12 höher wird. Es besteht also
ein großer Unterschied zwischen dem Widerstand an diesem
Punkt und dem Widerstand in bezug auf das obenerwähnte
Luft-Brennstoff-Verhältnis, der für die Ausführung der
Flammenerfassung verwendet wird. Weil der Widerstand an
diesem Punkt den Betrieb des Kessels durch Abschaltung der
Brennstoffzufuhr in den Brenner außer Kraft setzt oder
zeitweilig unterbricht, wird er Abschaltwiderstand genannt
Zu diesem Zeitpunkt erfaßt der Mikrocomputer 1 die Erhöhung
des Widerstands und stellt dann die Brennstoffzufuhr ab,
womit Unfälle von vornherein verhindert werden.
Fig. 4B ist ein typisches Schaltbild des Anschaltungsteil
13 in Fig. 4A. Der Anschaltungsteil 13 umfaßt einen Wider
stand R1 zur Teilung der an den Oxidhalbleiter-Sensor 12 in
Reihe geschalteten Quellenspannung B+, einen Glättungs
kondensator C1 und einen Widerstand R2, der an den
Anschlußpunkt des Oxidhalbleiter-Sensors 12 und den Wider
stand R1 für die Spannungsteilung angeschlossen ist.
Der Widerstand des Oxidhalbleiter-Sensors 12 variiert je
nach dem Luft-Brennstoff-Verhältnis des Verbrennungsgase
so, daß auch die vom Anschaltungsteil 13 geteilte Spannung
variiert. Die Spannung wird als Erfassungssignal des Luft
Brennstoff-Verhältnisses an den Mikrocomputer 1 angelegt
und kann in ein digitales Signal zur Ermittlung des Luft-
Brennstoff-Verhältnisses durch den Mikrocomputer 1 umgewan
delt werden.
Das heißt, der Oxidhalbleiter-Sensor 12 der vorliegende
Erfindung ermittelt das Luft-Brennstoff-Verhältnis direkt
aus dem Widerstand des Sensors, der bei der Abfühlung des
Verbrennungsgases variiert, während der konventionelle
Gassensor die Konzentration von Sauerstoff oder Kohlen
dioxid aus Abgas erfaßt, worauf das Luft-Brennstoff-Ver
hältnis durch eine Reihe von Kalkulationen mit Verwendung
der erfaßten Konzentrationen ermittelt werden kann.
Die Funktion zur Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisse
nach der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit Verweis auf
die Fig. 4A, 4B und 6 im einzelnen erläutert:
Zuerst wird dem Brenner 4 Brennstoff entsprechend der
gewünschten Leistung, und Luft durch Rotation des Gebläses
zugeführt, der Verbrennungsvorgang startet. Zu diesem
Zeitpunkt kann die Brennstoffzufuhr vom Mikrocomputer 1
oder direkt vom Bediener durch Betätigung des Brennstoff-
Regelventils 3 geregelt werden.
Das Verbrennungsgas zieht entlang dem Abgasrohr ab, und der
Oxidhalbleiter-Sensor 12 erfaßt das Abgas zur Ermittlung
des Luft-Brennstoff-Verhältnisses. Das ermittelte Luft-
Brennstoff-Verhältnis wird mit dem für den entsprechenden
Kessel bei dessen Herstellung festgelegten Zielverhältnis
von Luft zu Brennstoff vom Mikrocomputer 1 verglichen.
Wenn das beim Vergleich ermittelte Luft-Brennstoff-Verhält
nis nicht im Regelbereich des Luft-Brennstoff-Verhältnisses
liegt, stellt der Mikrocomputer 1 das Luft-Brennstoff-
Verhältnis in den Regelbereich durch Regelung des Gebläses
2 zur Einstellung der Luftzufuhr durch das Rohr 7 ein. Das
heißt, das Luft-Brennstoff-Verhältnis wird erhöht, wenn das
augenblickliche Luft-Brennstoff-Verhältnis kleiner ist als
1,1. Und das Luft-Brennstoff-Verhältnis wird gemindert,
wenn das augenblickliche Luft-Brennstoff-Verhältnis größer
ist als 1,5.
Der Mikrocomputer 1 erfaßt das Luft-Brennstoff-Verhältnis
bei der Verbrennung durch den Oxidhalbleiter-Sensor 12
während der Verbrennung des gemischten Gases, und stellt
fest, ob das erfaßte Luft-Brennstoff-Verhältnis innerhalb
eines Bereichs zwischen 1,1 und 1,5 liegt. Wenn das ermit
telte Ergebnis im Regelbereich des Luft-Brennstoff-Verhält
nisse liegt, wird es noch einmal mit dem Zielverhältnis von
Luft zu Brennstoff verglichen. Wenn das Zielverhältnis von
Luft zu Brennstoff größer ist als das augenblickliche Luft-
Brennstoff-Verhältnis, regelt der Mikrocomputer 1 das
Gebläse 2 zur Einstellung der Luftzufuhr durch das Rohr 7,
womit das augenblickliche Luft-Brennstoff-Verhältnis erhöht
wird, um es mit dem optimalen Zielverhältnis von Luft zu
Brennstoff in Übereinstimmung zu bringen.
Wenn ein Bediener die Brennstoffzufuhr beim Betrieb des
Kessels variiert, weicht auch das augenblickliche Luft-
Brennstoff-Verhältnis vom Zielverhältnis von Luft zu Brenn
stoff ab. Das augenblickliche Luft-Brennstoff-Verhältnis
kann jedoch mit den obenerwähnten Regelungsverfahren der
vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit dem Ziel
verhältnis von Luft zu Brennstoff gebracht werden.
Wie vorstehend erwähnt, ermittelt die vorliegende Vorrich
tung das Luft-Brennstoff-Verhältnis direkt aus dem Abgas
durch Verwendung eines Oxidhalbleiter-Sensors, und stellt
die Luft- und Brennstoffzufuhr in den Brenner nach den
ermittelten Informationen ein, wobei das Verhältnis in
Übereinstimmung mit dem Zielverhältnis von Luft zu Brenn
stoff, das als geeignet für das System festgelegt ist,
gebracht wird.
Weil der Sensor das Luft-Brennstoff-Verhältnis auch dann
automatisch erfaßt und regelt, wenn eine Brennstoffart
durch eine andere Brennstoffart, z. B. verflüssigtes Erdgas,
Flüssiggas, Öl usw., ersetzt wird, ist es außerdem möglich,
optimalen Brennzustand und Stabilität eines Kessels bei zu
behalten, und die Erzeugung schädlichen Gases infolge
unvollständiger Verbrennung zu verhindern.
Außerdem kann die/das vorliegende Verbrennungsregelungs
vorrichtung und -verfahren das Zielverhältnis von Luft zu
Brennstoff durch Einstellung des Widerstands für die Tei
lung der an den Sensor angelegten Spannung einregeln, und
deshalb auch mit anderen Brennertypen verwendet werden.
Ferner besteht keine Notwendigkeit zur Verwendung eines
anderen Flammensensors, so daß Herstellungskosten gesenkt
werden können.
Claims (11)
1. Verbrennungregelungsvorrichtung für eine Kessel, der
einen Brenner besitzt, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung, einschließlich eines Sensors mit einem Widerstand, der nach dem Verhältnisfaktor des Abgases, das durch das Abgasrohr des Kessels abzieht, und der Temperatur des Abgases, dem der Sensor ausgesetzt ist, variiert, und der, wenn er dem Abgas ausgesetzt wird, ein augenblickliches Luft-Brennstoff-Verhältnis auf der Basis des Widerstandes erfaßt;
eine Einrichtung zur Regelung einer Luftzufuhr in den Brenner;
eine Einrichtung zur Regelung einer Brennstoffzufuhr in den Brenner;
eine Einrichtung zur Speicherung eines für den Kessel festgelegten Zielverhältnisses von Luft zu Brennstoff;
eine Einrichtung zum Vergleich des augenblicklichen Luft- Brennstoff-Verhältnisses mit dem Zielverhältnis von Luft zu Brennstoff; und
eine Einrichtung zur Regelung der Luftzufuhr-Regelungs einrichtung, um das augenblickliche Luft-Brennstoff-Ver hältnis auf das Zielverhältnis von Luft zu Brennstoff einzustellen.
eine Einrichtung, einschließlich eines Sensors mit einem Widerstand, der nach dem Verhältnisfaktor des Abgases, das durch das Abgasrohr des Kessels abzieht, und der Temperatur des Abgases, dem der Sensor ausgesetzt ist, variiert, und der, wenn er dem Abgas ausgesetzt wird, ein augenblickliches Luft-Brennstoff-Verhältnis auf der Basis des Widerstandes erfaßt;
eine Einrichtung zur Regelung einer Luftzufuhr in den Brenner;
eine Einrichtung zur Regelung einer Brennstoffzufuhr in den Brenner;
eine Einrichtung zur Speicherung eines für den Kessel festgelegten Zielverhältnisses von Luft zu Brennstoff;
eine Einrichtung zum Vergleich des augenblicklichen Luft- Brennstoff-Verhältnisses mit dem Zielverhältnis von Luft zu Brennstoff; und
eine Einrichtung zur Regelung der Luftzufuhr-Regelungs einrichtung, um das augenblickliche Luft-Brennstoff-Ver hältnis auf das Zielverhältnis von Luft zu Brennstoff einzustellen.
2. Verbrennungsregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensor aus einem Oxidhalbleiter-
Sensor besteht.
3. Verbrennungsregelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Widerstand des Sensors innerhalb
eines Luft-Brennstoff-Verhältnisbereiches zwischen 1, 1
und 1,5 fast linear variiert.
4. Verbrennungsregelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Oxidhalbleiter-Sensor an einer
Stelle im Abgasrohr, die eine Temperatur von 500°C bis
600°C aufweist, installiert ist.
5. Verbrennungsregelungsvorrichtung nach Anspruch I, dadurch
gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr-Regelungseinrichtung
eine Gebläse für die Erzeugung eines Luftstroms, eine
Einrichtung für die Drehzahlregelung des Gebläses, und
eine Einrichtung für die Zuführung des Luftstroms in den
Brenner enthält.
6. Verbrennungsregelungsvorrichtung nach Anspruch
gekennzeichnet durch eine Einrichtung für die Sperre der
Brennstoffzufuhr in den Brenner, wenn der Sensor einen
Widerstand besitzt, der abschaltet, wenn der Sensor
infolge einer Unterbrechung der Brennfunktion des Bren
ners einer Temperaturabnahme ausgesetzt ist.
7. Verfahren zur Verbrennungsregelung für einen Kessel der
einen Brenner besitzt, gekennzeichnet durch folgende
Schritte:
Erfahrung eines augenblicklichen Luft-Brennstoff-Verhält nisses direkt aus einem Abgas, das durch das Abgasrohr des Kessels abzieht, durch Verwendung eines Sensors, der einen Widerstand besitzt, der nach dem Verhältnisfaktor und der Temperatur des Abgases, welcher der Sensor aus gesetzt ist, variiert;
Vergleich des augenblicklichen Luft-Brennstoff-Verhält nisses mit einem für den Kessel festgelegten Ziel verhältnis von Luft zu Brennstoff; und
Regelung einer Luftzufuhr in den Brenner zur Einstellung des augenblicklichen Luft-Brennstoff-Verhältnisses auf das Zielverhältnis von Luft zur Brennstoff.
Erfahrung eines augenblicklichen Luft-Brennstoff-Verhält nisses direkt aus einem Abgas, das durch das Abgasrohr des Kessels abzieht, durch Verwendung eines Sensors, der einen Widerstand besitzt, der nach dem Verhältnisfaktor und der Temperatur des Abgases, welcher der Sensor aus gesetzt ist, variiert;
Vergleich des augenblicklichen Luft-Brennstoff-Verhält nisses mit einem für den Kessel festgelegten Ziel verhältnis von Luft zu Brennstoff; und
Regelung einer Luftzufuhr in den Brenner zur Einstellung des augenblicklichen Luft-Brennstoff-Verhältnisses auf das Zielverhältnis von Luft zur Brennstoff.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sensor aus einem Oxidhalbleiter-Sensor besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine
Regelung der Luftzufuhr in den Brenner derart, daß das
augenblickliche Luft-Brennstoff-Verhältnis in einen Be
reich fällt, in dem der Widerstand mit Bezug auf ein
Luft-Brennstoff-Verhältnis fast linear variiert.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Luft-Brennstoff-Verhältnis im Bereich zwischen 1,1
und 1,5 liegt.
11. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Ab
stellung einer Brennstoffzufuhr in den Brenner, wenn vom
Oxidhalbleiter-Sensor ein plötzlicher Temperaturabfall
erfaßt wird.
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