DE4343497A1 - Sensoreinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoreinrichtung zur Ver­ sorgung einer Regeleinrichtung für brennerbeheizte Geräte, insbesondere solchen mit einer Gas-Luft-Verbund-Regelarmatur, mit einem, einem an einer Luftblende abgenommenem Differenz­ druck entsprechenden Signal.

Bekannt ist es, daß allgemein brennerbeheizte Geräte bei einer Änderung des barometrischen Druckes deren Leistung verändert wird. Dies trifft besonders bei der Verwendung einer Gas-Luft- Verbund-Regelarmatur zur Regelung von Geräten zu, die an einer definierten Luftblende ihren Führungsdruck abnimmt, der be­ kanntlich über die Dichte mit dem barometrischen Druck gekop­ pelt ist.

Bisher erfolgte die Einstellung der Regelung eines brennerbe­ heizten Gerätes nach einem Mittelwert des Luftdruckes am Auf­ stellungsort des Gerätes.

Dies führt aber dazu, daß die Geräteleistung neben einer sich verändernden Gasdichte auch noch von der Luftdichte beeinflußt wird, was zum Beispiel bei einer Barometerstandsabweichung vom eingestellten Nennpunkt von +50 mbar/-150 mbar zu einer Lei­ stungsänderung von +5%/-15% führt.

Um diesen Effekt auszugleichen, soll jedem barometrischen Druck eine erforderliche Führungsgröße zugeordnet und als Soll-Kennlinie abgelegt werden. Aus Versuchsdaten wird dabei eine Zuordnung zu der mittleren und der maximalen Führungs­ größe für die Ersteinstellung festlegt. So kann zum Beispiel der mittlere barometrische Druck bei der geodätischen Höhe der Fertigungsstätte als Festlegung des Referenzwertes genutzt werden.

Ziel der Erfindung ist es, eine Sensoreinrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die bei einem einfachen Aufbau eine sehr weitgehende Konstanz der Leistung eines brennerbe­ heizten Gerätes trotz sich änderndem barometrischen Druck er­ möglicht.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in einem ge­ meinsamen Gehäuse ein den Differenzdruck p an der Luftblende erfassender Sensor und ein den barometrischen Druck Po, zumin­ dest im Ruhezustand des Brenners, erfassender Sensor angeord­ net sind.

Durch diese Maßnahmen ist es möglich, den Soll-Wert der Rege­ lung nach einem festgelegten Algorithmus in Abhängigkeit vom barometrischen Druck zu ändern.

Eine permanente Erfassung des barometrischen Druckes und die entsprechende Korrektur der Auswertung des dem Differenzdruck an der Luftblende entsprechenden Signales ist dabei nicht not­ wendig. Es genügt, im Ruhezustand des Brenners, das heißt vor dem Start seines Gebläses, den barometrischen Druck in der Um­ gebung des Brenners zu erfassen, um die Korrektur der Soll- Wert-Kurve durchzuführen.

Bei Abweichung vom Referenzdruck führt diese Korrektur zu ei­ ner neuen Zuordnung des maximalen Differenzdruckes Δp_max und der Geräteleistung. Dies führt zu einer geänderten Drehzahl- Soll-Kennlinie für das Gebläse des Brenners. Bei höheren baro­ metrischen Drücken muß dabei die Drehzahl abgesenkt werden und bei niedrigeren barometrischen Drücken erhöht werden.

Dabei kann weiter auch der untere Modulationsgrad sowie jede Teillasteinstellung vom barometrischen Druck unabhängig ge­ macht werden, wobei der den Differenzdruck erfassende Sensor im unteren Bereich ein Unterschreiten der für die jeweilige Gas-Luft-Verbund-Regelarmatur vorgesehenen minimalen Führungs­ größe verhindert. Durch die Erfassung des Istwertes des Diffe­ renzdruckes ist es möglich, auf alle Veränderungen von Umge­ bungsbedingungen, sowie auf unterschiedliche Installationsge­ gebenheiten so zu reagieren, daß praktisch keine Verminderung der Geräteleistung und auch keine Überlastung entsteht.

Außerdem ist es auch möglich, mit Hilfe der Erfassung des Dif­ ferenzdruckes und der in der vorgesehenen Kennlinie festgeleg­ ten Endpunkte beziehungsweise deren datenmäßige Verarbeitung, eine Leistungsanpassung unterschiedlicher Gasqualitäten vorzu­ nehmen, so daß niedrigkalorische Gase nicht zu Leistungseinbu­ ßen führen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß in einem mehrteiligen Gehäuse, das vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist, zwei auf einer Platine angeord­ nete, vorzugsweise piezoresistive Druckmeßzellen angeordnet sind, wobei die eine Druckmeßzelle in eine vom barometrischen Luftdruck, zumindest zeitweise, beaufschlagten Kammer des Ge­ häuses hineinragt und die zweite Druckmeßzelle von einem vom Differenzdruck p gesteuerten Stößel beaufschlagt ist.

Auf diese Weise ergibt sich ein in konstruktiver Hinsicht sehr einfacher Aufbau. Dabei erfaßt die eine Druckmeßzelle, die der im Stillstand mit barometrischem Luftdruck beaufschlagten Kam­ mer zugeordnet ist, den barometrischen Druck des Brenners, wo­ gegen während der Betriebszeiten des Brenners diese Kammer von an einer Seite der Luftblende abgenommenem Druck beaufschlagt ist. Die entsprechende Unterscheidung des jeweiligen Be­ triebszustandes des Brenners kann durch eine Auswerteschaltung durchgeführt werden, wobei nur die während der Stillstandszei­ ten einlangenden Signale dieser Druckmeßzelle zur Adaptierung der Kennlinie verwendet wird.

Weiter kann vorgesehen sein, daß der Stößel mit einen vom Dif­ ferenzdruck gesteuerten Hebel verbunden ist.

Bei dieser Ausführungsform kann eine ständige Erfassung des barometrischen Drucks vorgesehen sein, wobei der Hebel in be­ liebiger Weise vom Differenzdruck an der Luftblende beauf­ schlagt sein kann, zum Beispiel über eine vom Differenzdruck beaufschlagte Membrane.

Nach einer anderen Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, daß in einem mehrteiligen Gehäuse zwei von einer Mem­ brane getrennte Kammern angeordnet sind, in deren einer ein Biegebalken, vorzugsweise ein keramischer Biegebalken, ange­ ordnet ist, auf den die Membrane einwirkt, wobei die beiden Kammern von den zu beiden Seiten der Luftblende abgenommenen Drücken beaufschlagt sind und für die Erfassung des barometri­ schen Luftdruckes auf dem Biegebalken ein Chip mit Silizium­ membrane und eine Auswerteelektronik mit einer Temperaturkom­ pensation angeordnet ist.

Bei dieser Lösung wird der Biegebalken in Abhängigkeit vom an der Luftblende abgenommenen Differenzdruck mehr oder weniger ausgelenkt, womit die Differenzdruckerfassung vorgenommen wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 bis 3 Schnitte verschiedener Ausführungsformen er­ findungsgemäßer Sensoreinrichtungen.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist ein mehr­ teiliges Gehäuse 2 vorgesehen, in dem eine Platine 1 gehalten ist, auf der zwei Druckmeßzellen 7 und 8 samt einer entspre­ chenden Auswerteelektronik, die über eine Temperaturkompensa­ tion verfügt, angeordnet sind. Von dieser Platine 1 führen Ausleitungen 11, 12 zu einem Anschlußstecker 6.

Die Druckmeßzelle 8 befindet sich in einer Kammer 18 und die Druckmeßzelle 7 in einer Kammer 19, die durch eine Membrane 3 von einer Kammer 20 getrennt ist. Dabei sind die beiden Kam­ mern 19, 20 über die Meßstutzen 5, 5a mit den zu beiden Sei­ ten einer Luftblende (nicht dargestellt) abgenommenen Drücken beaufschlagt.

In der Membrane 3 ist ein Stößel 13 gehalten, der auf die Druckmeßzelle 7 einwirkt, wenn sich der Brenner im Betriebszu­ stand befindet und daher ein entsprechender Differenzdruck an der Luftblende auftritt. Dabei ist die Membrane 3 durch die Feder 4 belastet.

Die Kammer 18 ist mit der Kammer 19 verbunden. Bei Stillstand des Brenners wirkt daher der barometrische Druck auf alle drei Kammern 18, 19, 20 ein. Dabei erfaßt die Druckmeßzelle 8 den barometrischen Druck, wobei das Signal der Druckmeßzelle 8 durch die Auswerteschaltung während der Betriebszeiten des Brenners unterdrückt wird.

Die Ausführungsform nach der Fig. 2 unterscheidet sich von jener nach der Fig. 1 dadurch, daß der Stößel 13 an einem He­ bel 9 gehalten ist, der in nicht dargestellter Weise vom Dif­ ferenzdruck an der Luftblende gesteuert ist. Die Kammer 18 ist dabei ebenfalls mit einer Druckabnahme an der Luftblende über den Meßstutzen 5a verbunden. Während der Stillstandszeiten des Brenners wird daher die Kammer 18 vom barometrischen Druck be­ aufschlagt. Ein weiterer Unterschied zur Ausführungsform nach der Fig. 1 liegt darin, daß die Kammer 19 nicht durch eine Membrane unterteilt ist, wie dies nach der Ausführungsform nach der Fig. 1 der Fall ist.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 3 sind in einem mehr­ teiligen Gehäuse 2 zwei von einer Membrane 3 getrennte Kammern 18, 19 angeordnet, die über die Meßstutzen 5, 5a mit den Druckabnahmestellen an der nicht dargestellten Luftblende ver­ bunden sind.

In der Kammer 18 ist ein keramischer Biegebalken 14 angeord­ net, der über den Stößel 13 von der Membrane 3 auslenkbar ist. An diesem Biegebalken 14 ist weiter eine Auswerteelektronik 15 angeordnet, die über eine Temperaturkompensation verfügt. Diese Auswerteelektronik 15 ist mit einem Anschlußstecker 6 verbunden.

In der Kammer 18 ist ein Anschlag 16 angeordnet, der den Bewe­ gungsweg beziehungsweise die Auslenkung des Biegebalkens 14 begrenzt.

Weiterhin befindet sich eine Druckmeßzelle auf dem Balken, de­ ren Signal bei Brennerstillstand als Barometerstand ausgewer­ tet wird.

Claims (5)

1. Sensoreinrichtung zur Versorgung einer Regel­ einrichtung für brennerbeheizte Geräte, ins­ besondere solchen mit einer Gas-Luft-Verbund- Regelarmatur mit einem, einem an einer Luft­ blende abgenommenem Differenzdruck entspre­ chenden Signal, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Gehäuse (2) ein den Dif­ ferenzdruck Δp an der Luftblende erfassender Sensor (7) und ein den barometrischen Druck Pol zumindest im Ruhezustand des Bren­ ners, erfassender Sensor (8) angeordnet sind.

2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem mehrteiligen Ge­ häuse (2), das vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist, zwei auf einer Platine (1) angeordnete, vorzugsweise piezoresistive Druckmeßzellen (7, 8) angeordnet sind, wobei die eine Druckmeßzelle (8) in eine vom baro­ metrischen Luftdruck zumindest zeitweise be­ aufschlagten Kammer (18) des Gehäuses (2) hineinragt und die zweite Druckmeßzelle (7) von einem vom Differenzdruck Δp gesteuerten Stößel (13) beaufschlagt ist.

3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (13) an einer Membrane (3) angeordnet ist, die zwei Kammern (19, 20) des Gehäuses (2) voneinander trennt, wobei diese Kammern (19, 20) von den an der Luftblende herrschenden Drücken beaufschlagt sind, wobei eine dieser beiden Kammern (19) mit der die den barometrischen Luftdruck er­ fassenden Druckmeßzelle (8) aufnehmenden Kam­ mer (18) verbunden ist.

4. Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (13) mit einem vom Differenzdruck gesteuerten Hebel (9) ver­ bunden ist.

5. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in einem mehrteiligen Ge­ häuse (2) zwei von einer Membrane (3) ge­ trennte Kammern (18, 19) angeordnet sind, in deren eine ein Biegebalken (14), vorzugsweise ein keramischer Biegebalken, angeordnet ist, auf den die Membrane (3) einwirkt, wobei die beiden Kammern (18, 19) von den zu beiden Seiten der Luftblende abgenommenen Drücken beaufschlagt sind und für die Erfassung des barometrischen Luftdruckes auf dem Biegebal­ ken (14) eine Druckmeßzelle inkl. einer Aus­ werteelektronik (15) mit einer Temperaturkom­ pensation angeordnet ist.