DE4343497A1 - Sensoreinrichtung - Google Patents
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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 Δpmax 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.
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Effective date: 20120703 |