DE4343306A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Druckes in einer Gasleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Druckes in einer Gasleitung mit einem Gas-Druckregelgerät, dessen Stellorgan von mindestens einer Membran in Abhängigkeit von einem Steuerdruck bewegt wird.

Derartige Verfahren sind aus der Praxis bekannt. Das Gas-Druckregelgerät kann als Gleichdruck- oder als Verhältnisdruck-Regelgerät ausgebildet sein. Eine häufige An­ wendung ist die Regelung des Mischungsverhältnisses von Brenngas und Luft bei vormischenden Gasbrennern, insbesondere Industriebrennern, denen die Verbren­ nungsluft mittels eines Gebläses zugeführt wird. Der Druck in der Verbrennungsluftlei­ tung dient als Steuerdruck, d. h. der Gasdruck wird dem Luftdruck nachgeführt.

Das Regelgerät soll ein bestimmtes Verhältnis zwischen Steuerdruck und Gasdruck bzw. das Mischungsverhältnis konstant halten. Allerdings besteht in einigen Anwen­ dungsfällen auch die Notwendigkeit, dieses Verhältnis kontinuierlich ändern zu können. Wenn beispielsweise bei einem Industriebrenner ein Rekuperator eingesetzt wird, ändert sich die Lufttemperatur und in Folge dessen das Mischungsverhältnis zwischen Brenngas und Verbrennungsluft in unerwünschter Weise. Wenn Erdgas als Brenngas eingesetzt wird, kann sich die Gasart ändern, so daß die Notwendigkeit besteht, das Mischungsverhältnis anzupassen, um Energieverluste zu hohen Schadstoffauswurf oder Schäden an dem Brenner zu vermeiden.

Schließlich besteht bei Brennern der Wunsch, das Gas/Luft-Mischungsverhältnis in Abhängigkeit von dem jeweiligen Verbrennungszustand, beispielsweise Anfahrzustand oder in Abhängigkeit davon, ob ein Brenner reduzierend oder oxydierend betrieben werden soll, zu ändern.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß auf einfache Weise das Verhältnis von Steuerdruck zu Gas­ druck in Abhängigkeit von einem Korrekturwert geändert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein den Gasdruck beeinflussender Korrekturwert erfaßt wird, daß der Korrekturwert in ein elektrisches Signal umgewandelt wird und daß der Steuerdruck in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal durch Abströmen reduziert wird.

Als Korrekturwert kann die Gastemperatur oder die Temperatur des Steuergases ge­ messen werden. Es kann auch die Gasart mit Hilfe eines Wobbeindex-Analysators erfaßt werden. Der Verbrennungszustand sowie das Mischungsverhältnis von Luft zu Brenngas kann über eine Abgasanalyse, beispielsweise eine O₂-Messung, ermittelt werden.

Das Verfahren ermöglicht mit Hilfe eines elektrischen Signals bei einem pneumati­ schen Regelverfahren, das Verhältnis von Steuerdruck zu Gasdruck auf einfache Weise zu ändern. Mit diesem Verfahren kann das Druckverhältnis und damit das Mi­ schungsverhältnis um bis zu 30% verändert werden.

Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Regelung des Druckes in einer Gas­ leitung mit einem Gas-Druckregelgerät, das in einem Reglergehäuse einen Eingang, einen Ausgang und ein dazwischen angeordnetes Stellorgan sowie mindestens eine Membran aufweist, die die Bewegung des Stellorgans bewirkt oder steuert, wobei die Membran wenigstens eine Kammer begrenzt, an die eine Steuerdruckleitung ange­ schlossen ist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerdrucklei­ tung stromauf der Kammer eine Drosselstelle angeordnet ist, daß stromab der Dros­ selstelle ein mit einem Verschlußkörper versehenes Abströmventil für den Steuerdruck vorgesehen ist und daß der Verschlußkörper von einem Elektromagnetantrieb tätigbar ist, an den eine Signalleitung für ein Korrektursignal angeschlossen ist.

Die Vorrichtung ist konstruktiv besonders einfach aufgebaut. Die Drosselstelle weist den engsten Durchtrittsquerschnitt im System auf. Verschmutzungen im Gasstrom bleiben an dieser Stelle stecken, so daß kein Gas mehr strömt und der Regler schließt. Die Vorrichtung ist daher eigensicher.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Abströmventil in einem Druckwandler angeordnet ist, daß der Druckwandler aus einem Gehäuse besteht, das mittels einer Zwischenwand in eine erste und in eine zweite Kammer unterteilt ist, daß das Abströmventil in der Zwischenwand angeordnet ist und daß die Steuerdruckleitung an die erste Kammer angeschlossen ist und die zweite Kammer eine Abströmöffnung aufweist.

Eine wichtige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Verschlußkörper mit einer Tauchspule verbunden ist, die permanent in einen Ringmagneten eintaucht, daß die Tauchspule mit der Signalleitung verbunden ist, so daß in Abhängigkeit von dem Korrektursignal der Verschlußkörper mit Hilfe einer Feder vom Ventil abhebt.

Vorzugsweise ist der Druckwandler stromab des Gas-Druckregelgerätes angeschlos­ sen.

Um eine kompakte Bauform zu erhalten, kann der Druckwandler kann auch in das Gas- Druckregelgerät integriert werden.

Schließlich besteht eine bevorzugte Ausführungsform darin, daß die Membran als Ser­ voreglermembran ausgebildet ist, daß die Servoreglermembran mit einem Verschluß­ glied verbunden ist, das den Durchfluß durch eine Abflußdüse steuert, daß die Abfluß­ düse in einer Trennwand angeordnet ist, die gemeinsam mit einer Arbeitsmembran eine Arbeitsdruckkammer begrenzt und daß die Arbeitsdruckkammer über eine Drossel mit dem Eingang in Verbindung steht.

Als erfindungswesentlich offenbart gelten auch solche Kombinationen der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung, die von den obigen Verknüpfungen abweichen.

Die Erfindung wird anhand einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Schemazeichnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Verhältnisdruck-Regelgerät.

In einer Gasleitung 1 befindet sich ein Gas-Druckregelgerät 2 in Form eines Gas-/Luft- Verhältnisdruck-Regelgerätes dessen Bauart an sich bekannt ist. Die Leitung führt zu einem nicht dargestellten vormischenden Gasbrenner, dem die Verbrennungsluft über eine Luftleitung 3 zugeführt wird.

Der Verhältnisdruck-Regelgerät 2 weist in einem Reglergehäuse 4 einen Eingang 5, einen Ausgang 6 und ein Stellorgan 7 auf, welches mittels einer Arbeitsmembran 8 betätigt wird.

Im Gehäuse sind zwei weitere Membranen angeordnet, und zwar eine Servoregler­ membran 9 und eine Vergleichsmembran 10.

Die Servoreglermembran 9 ist mit einem Verschlußglied 11 verbunden, das den Durch­ fluß durch eine Abflußdüse 12 steuert, die in einer Trennwand 13 angeordnet ist. Die Trennwand 13 begrenzt eine Arbeitsdruckkammer 14, die über eine Drossel 15 mit dem Eingang 5 in Verbindung steht.

Die Trennwand 13 bildet zusammen mit einer Servoreglermembran 9 eine Servoregler­ kammer 16, die mit dem Ausgang 6 verbunden ist.

Das Verschlußglied 11 ist auch mit der Vergleichsmembran 10 verbunden, die mit der Kraft einer Sollwertfeder 17 beaufschlagt ist. Die Vergleichsmembran 10 bildet im Reglergehäuse 4 eine Steuerdruckkammer 18, an die eine Steuerdruckleitung 19 an­ geschlossen ist. Die Steuerdruckleitung 19 ist an die Luftleitung 3 stromauf einer Blen­ de 20 angeschlossen, so daß auf die Vergleichsmembran 10 der Plus-Druck einwirkt. In der Steuerdruckleitung 19 befindet sich eine Drosselstelle 34, die einen Druckabfall erzeugt.

Die Vergleichsmembran 10 bildet gemeinsam mit der Servoreglermembran 9 einen Raum 21, an den eine Wirkdruckleitung 22 angeschlossen ist, die stromab der Blen­ de 20 von der Luftleitung 3 abgeht.

Eine Steuerdruckleitung 19 und eine Wirkdruckleitung 22 sind stromauf des Verhältnis­ druck-Regelgerätes angeschlossen und führen zu einen Druckwandler 23.

Der Druckwandler 23 weist ein Gehäuse 24 auf, das mittels einer Zwischenwand 25 in zwei Kammern geteilt ist. Die Steuerdruckleitung ist an eine erste Kammer 26 und die Wirkdruckleitung 22 ist an eine zweite Kammer 27 angeschlossen. Wenn keine Wirk­ druckleitung vorhanden ist, weil das Gas-Druckregelgerät als Gleichdruck-Regelgerät ausgebildet ist, weist die zweite Kammer lediglich eine Abströmöffnung auf. In der Zwi­ schenwand 25 befindet sich ein Abströmventil 28 für den Steuerdruck. Ein Verschluß­ körper 29 ist mit einer Tauchspule 30 verbunden, die permanent in einen Ringmagne­ ten 31 eintaucht. Die Tauchspule 30 ist mit einer Signalleitung 32 verbunden, die zu einem nicht dargestelltes O₂-Meßgerät führt. Eine Feder 33 drückt den Verschlußkör­ per 29 von dem Abströmventil 28 weg, wenn ein Korrektursignal ansteht.

Wird ein elektrisches Korrektursignal auf die Tauchspule gegeben, entfernt sich die Tauchspule mit Hilfe der Feder 33 von der Trennwand weg und der Verschlußkörper öffnet das Abströmventil. Auf diese Weise kann der Steuerdruck um bis zu 30% redu­ ziert werden. Dieser Wert kann durch die Dimensionierung der Drosselstelle 20 und des Abströmventils 28 beeinflußt werden. Es sind nur verhältnismäßig kleine Ströme erforderlich, so daß keine Leistungsverstärkung erforderlich ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Regelung des Druckes in einer Gasleitung mit einem Gas-Druck­ regelgerät, dessen Stellorgan von mindestens einer Membran in Abhängigkeit von einem Steuerdruck bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Gasdruck beeinflussender Korrekturwert erfaßt wird, daß der Kor­ rekturwert in ein elektrisches Signal umgewandelt wird und daß der Steuerdruck in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal durch Abströmen reduziert wird.

2. Vorrichtung zur Regelung des Druckes in einer Gasleitung (1) mit einem Gas- Druckregelgerät (2), das in einem Reglergehäuse (4) einen Eingang (5), einen Ausgang (6) und ein dazwischen angeordnetes Stellorgan (7) sowie mindestens eine Membran (8, 9, 10) aufweist, die die Bewegung des Stellorgans (7) bewirkt oder steuert, wobei die Membran (10) wenigstens eine Kammer (18) begrenzt, an die eine Steuerdruckleitung (19) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerdruckleitung (19) stromauf der Kammer (18) eine Drosselstelle (34) angeordnet ist, daß stromab der Drosselstelle (34) ein mit einem Ver­ schlußkörper (29) versehenes Abströmventil (28) für den Steuerdruck vorgese­ hen ist und daß der Verschlußkörper (29) von einem Elektromagnetantrieb (30, 31) betätigbar ist, an den eine Signalleitung (31) für ein Korrektursignal ange­ schlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abströmventil (28) in einem Druckwandler (23) angeordnet ist, daß der Druckwandler (23) aus einem Gehäuse (24) besteht, das mittels einer Zwi­ schenwand (25) in eine erste und in eine zweite Kammer (26, 27) geteilt ist, daß das Abströmventil (28) in der Zwischenwand (25) angeordnet ist und daß die Steuerdruckleitung (19) an die erste Kammer (26) angeschlossen ist und die zweite Kammer (27) eine Abströmöffnung aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwandler (23) in dem Gas-Druckregelgerät (2) integriert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (29) mit einer Tauchspule (30) verbunden ist, die per­ manent in einen Ringmagneten (31) eintaucht, daß die Tauchspule (30) mit der Signalleitung (32) verbunden ist, so daß in Abhängigkeit von dem Korrektursig­ nal der Verschlußkörper mit Hilfe einer Feder (33) vom Ventil abhebt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwandler (23) stromab des Gas-Druckregelgerätes (2) angeschlos­ sen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran als Servoreglermembran (9) ausgebildet ist, daß die Ser­ voreglermembran mit einem Verschlußglied (11) verbunden ist, das den Durch­ fluß durch eine Abflußdüse (12) steuert, daß die Abflußdüse (12) in einer Trennwand (13) angeordnet ist, die gemeinsam mit einer Arbeitsmembran eine Arbeitsdruckkammer (14) begrenzt und daß die Arbeitsdruckkammer (14) über eine Drossel (15) mit dem Eingang (5) in Verbindung steht.