EP0863367B1 - Steuer- und Regelgerät für einen Gasbrenner - Google Patents

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EP0863367B1
EP0863367B1 EP97120267A EP97120267A EP0863367B1 EP 0863367 B1 EP0863367 B1 EP 0863367B1 EP 97120267 A EP97120267 A EP 97120267A EP 97120267 A EP97120267 A EP 97120267A EP 0863367 B1 EP0863367 B1 EP 0863367B1
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gas
air
gas pressure
control
air fan
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Harry Kölmel
Rainer Feldmeth
Volker Klumpp
Friedrich Feucht
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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    • F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12—Fuel valves
    • F23N2235/16—Fuel valves variable flow or proportional valves

Definitions

  • the invention relates to a control device for a gas burner according to the preamble of claim 1.
  • Such control devices are used, for example, for commissioning and for controlling the Normal operation of gas-fired heating devices used.
  • heating devices are known in various designs such as boilers and wall heaters. With boilers exist those with fixed power, which are operated in the ON-OFF mode, but also those with variable Power at which the amount of gas to be burned is varied. Thereby exist Fan burners, to which the air required for combustion is supplied by means of a fan, and atmospheric burners without such a fan.
  • JP-A-06 050533 from Patent Abstracts of Japan, Volume 018, No. 283 (M-1613) describes one Combustion control device in which the amount of gas is gradually adjusted to one corresponding amount of hot water is generated. The number of revolutions of the fan becomes corresponding the amount of gas set. The amount of gas flowing through the gas valve is controlled by a Gas pressure sensor measured. The amount of air conveyed by the blower is therefore always that of the Gas valve flowing gas quantity adjusted to prevent abnormal combustion.
  • a control and regulating device is known from European patent application EP 614 046 known for the operation of a gas fan burner, in which the speed of a fan for the Air supply is infinitely variable.
  • EP 614 046 known for the operation of a gas fan burner, in which the speed of a fan for the Air supply is infinitely variable.
  • an additional pressure regulator By means of an additional pressure regulator, one of the Actual air supply adjusted combustion gas supply reached. This is intended for an optimal gas-air ratio can be achieved throughout the entire operating range.
  • the invention has for its object to provide a control device for a gas burner, in which a control of the gas-air ratio is possible without expensive sensors.
  • FIG. 1 shows a control and regulating device 1 for a gas burner 2, which has a fuel valve 3 and a Air blowers 4 are assigned.
  • An external one acts on an input of the control and regulating device 1 Heating circuit controller 5 in such a way that the heating circuit controller 5 to the control and regulating device 1 to cover communicates the burner output required for the heat requirement.
  • this heat demand signal controls the control and regulating device 1, the continuously adjustable fuel valve 3, with which the a fuel line 6 delivered gas is supplied to the combustion chamber.
  • the size of the Heat demand signal thus determines the degree of opening of the fuel valve 3.
  • a gas pressure switch 7 is arranged downstream of the fuel valve 3.
  • the gas pressure switch 7 is designed as a switch which switches from an OFF position to the ON position as soon as the gas volume flow V G being conveyed and thus also the pressure p G in the fuel line 6 exceed a predetermined value V G1 or p G1 .
  • the signal from the gas pressure switch 7 is transmitted to the control and regulating device 1 via a line 8.
  • the control and regulating device 1 now controls the air blower 4 so that it rotates at a first speed D 1 when the gas pressure switch 7 is in the OFF position and that it rotates at a second higher speed D 2 when it rotates the gas pressure switch 7 is in the ON position.
  • Heating devices are only operated in exceptional cases, for example during heating phases at the start of heating, at nominal load. Most of the time they run under reduced load in the so-called partial load range.
  • the gas pressure switch 7 can now advantageously be set such that the value V G1 is somewhat greater than the gas volume flow V G required during the greater part of the operating time. The excess air is then optimal both in part-load operation and at nominal load. Since an amount of air corresponding to the maximum output no longer has to be heated in the partial load range, there is a significant improvement in efficiency.
  • the maximum or maximum gas volume flow required in the partial load range from plant to plant can be different and since the air volume flow is not only dependent on the speed of the air blower 4, but also depends on the air resistance significantly influenced by the exhaust gas chimney, is advantageously the switching point of the gas pressure switch when starting the gas burner 2 7 corresponding to the maximum required in part-load operation or the maximum in part-load operation Gas volume flow set.
  • gas pressure monitors can also be used 7 find application, each different according to a different gas pressure Gas volume flows is set. The speed of the air blower 4 can thus be adjusted in several stages change.
  • a gas pressure switch 7 with several switching points can also be used for this purpose Find application.
  • the functionality of the external heating circuit controller 5 can also be integrated in the control and regulating device 1 his.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuer- und Regelgerät für einen Gasbrenner gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Steuer- und Regelgeräte werden beispielsweise zur Inbetriebsetzung und zur Steuerung des Normalbetriebs von gasgefeuerten Heizungseinrichtungen verwendet. Derartige Heizungseinrichtungen sind in verschiedenen Bauformen wie Heizkessel und Wandthermen bekannt. Bei Heizkesseln existieren solche mit fester Leistung, die im EIN-AUS-Betrieb betrieben werden, aber auch solche mit variabler Leistung, bei denen die Menge des zur Verbrennung gelangenden Gases variiert wird. Dabei existieren Gebläsebrenner, denen die zur Verbrennung benötigte Luft mittels eines Gebläses zugeführt wird, und atmosphärische Brenner, bei denen ein solches Gebläse fehlt.
Zur Steuerung des Gas-Luft-Verhältnisses sind mehrere Lösungen bekannt. Zum einen ist eine mechanisch starre Kopplung zwischen einem Brennstoffventil und einer Luftklappe möglich. Bei Ölbrennern ist es bekannt, die zweite Ölstufe zuzuschalten, sobald die Luftklappe vollständig geöffnet ist. Bei einer pneumatischen Lösung steuert eine von der geförderten Luftmenge auslenkbare Membrane das Brennstoffventil. Bei einer elektronischen Lösung schliesslich werden der geförderte Luftvolumenstrom und der geförderte Gasvolumenstrom mit Aktuatoren entsprechend dem Bedarf gesteuert und von getrennten Sensoren überwacht.
Die JP-A-06 050533 aus Patent Abstracts of Japan, Band 018, Nr. 283 (M-1613) beschreibt eine Verbrennungssteuervorrichtung, bei der die Gasmenge schrittweise eingestellt wird, bis eine entsprechende Heisswassermenge erzeugt wird. Die Umdrehungszahl des Gebläses wird entsprechend der Gasmenge eingestellt. Die durch das Gasventil strömende Gasmenge wird über einen Gasdrucksensor gemessen. Die durch das Gebläse geförderte Luftmenge wird somit immer der durch das Gasventil strömenden Gasmenge angepasst um eine anormale Verbrennung zu verhindern.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 614 046 ist beispielsweise eine Steuer- und Regeleinrichtung für den Betrieb eines Gasgebläsebrenners bekannt, bei der die Drehzahl eines Gebläses für die Luftzufuhr stufenlos regelbar ist. Mittels eines zusätzlichen Druckreglers wird dabei eine der tatsächlichen Luftzufuhr angepasste Zufuhr des Verbrennungsgases erreicht. Auf diese Weise soll für den ganzen Betriebsbereich ein optimales Gas-Luft-Verhältnis erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuer- und Regelgerät für einen Gasbrenner anzugeben, bei dem eine Steuerung des Gas-Luft-Verhältnisses ohne teure Sensoren möglich ist.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
ein Steuer- und Regelgerät für einen Gasbrenner, und
Fig. 2
den Luft- und den Gasvolumenstrom in Funktion der Leistung des Gasbrenners.
Die Fig. 1 zeigt ein Steuer- und Regelgerät 1 für einen Gasbrenner 2, dem ein Brennstoffventil 3 und ein Luftgebläse 4 zugeordnet sind. Auf einen Eingang des Steuer- und Regelgerätes 1 wirkt ein externer Heizkreisregler 5 in der Weise, dass der Heizkreisregler 5 dem Steuer- und Regelgerät 1 die zur Deckung des Wärmebedarfs erforderliche Brennerleistung mitteilt. In Abhängigkeit von diesem Wärmebedarfssignal steuert das Steuer- und Regelgerät 1 das stufenlos verstellbare Brennstoffventil 3 an, mit dem das durch eine Brennstoffleitung 6 geförderte Gas der Brennkammer zugeführt wird. Die Grösse des Wärmebedarfssignals bestimmt also den Öffnungsgrad des Brennstoffventils 3.
In Strömungsrichtung hinter dem Brennstoffventil 3 ist ein Gasdruckwächter 7 angeordnet. Der Gasdruckwächter 7 ist als Schalter ausgebildet, der von einer AUS-Stellung in die EIN-Stellung schaltet, sobald der geförderte Gasvolumenstrom VG und damit auch der Druck pG in der Brennstofflcitung 6 einen vorbestimmten Wert VG1 bzw. pG1 überschreiten. Das Signal des Gasdruckwächters 7 wird über eine Leitung 8 an das Steuer- und Regelgerät 1 übertragen. Das Steuer- und Regelgerät 1 steuert nun das Luftgebläse 4 so an, dass es mit einer ersten Drehzahl D1 dreht, wenn sich der Gasdruckwächter 7 in der AUS-Stellung befindet, und dass es mit einer zweiten höheren Drehzahl D2 dreht, wenn sich der Gasdruckwächter 7 in der EIN-Stellung befindet.
Heizeinrichtungen sind nur in Ausnahmefällen, beispielsweise während Aufheizphasen am Heizbeginn, mit Nennlast in Betrieb. Während der meisten Zeit laufen sie bei reduzierter Last im sogenannten Teillastbereich. Der Gasdruckwächter 7 ist nun vorteilhaft so einzustellen, dass der Wert VG1 etwas grösser ist als der während des grösseren Teils der Betriebszeit benötigte Gasvolumenstrom VG. Der Luftüberschuss ist dann sowohl im Teillastbetrieb wie bei Nennlast optimal. Da dann im Teillastbereich nicht mehr eine der Maximalleistung entsprechende Luftmenge aufgeheizt werden muss, ergibt sich eine deutliche Effizienzverbesserung.
Die Fig. 2 zeigt den Luftvolumenstrom VL und den Gasvolumenstrom VG in Funktion der Last P des Gasbrenners 2. Bei kleiner Last P dreht das Luftgebläse 4 mit der Drehzahl D1 dreht. Überschreitet der Gasvolumenstrom VG den Wert VG1, dann schaltet der Gasdruckwächter 7 von der AUS-Stellung in die EIN-Stellung und bewirkt, dass das Luftgebläse 4 die Drehzahl auf den Wert D2 erhöht. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass zur Zündung des Gasbrenners 2 ein Gasvolumenstrom VG gefördert wird, der grösser als der Wert VG1 ist, damit das Luftgebläse 4 bei der Zündung mit der höheren Drehzahl D2 dreht.
Da der im Teillastbereich vorwiegend benötigte oder maximale Gasvolumenstrom von Anlage zu Anlage verschieden sein kann und da der geförderte Luftvolumenstrom nicht nur von der Drehzahl des Luftgebläses 4, sondern auch vom massgeblich durch den Abgaskamin beeinflussten Luftwiderstand abhängt, wird vorteilhafterweise bei der Inbetriebnahme des Gasbrenners 2 der Schaltpunkt des Gasdruckwächters 7 entsprechend dem im Teillastbetrieb vorwiegend benötigten oder im Teillastbetrieb maximalen Gasvolumenstrom eingestellt.
In Analogie zur Ausgestaltung des ersterwähnten Ausführungsbeispiel können auch mehrere Gasdruckwächter 7 Anwendung finden, deren jeder auf einen anderen Gasdruck entsprechend unterschiedlichen Gasvolumenströmen eingestellt ist. Damit lässt sich die Drehzahl des Luftgebläses 4 in mehreren Stufen verändern. Alternativ kann für diesen Zweck auch ein Gasdruckwächter 7 mit mehreren Schaltpunkten Anwendung finden.
Die Funktionalität des externen Heizkreisreglers 5 kann auch in das Steuer- und Regelgerät 1 integriert sein.

Claims (3)

  1. Steuer- und Regelgerät (1) für einen Gasbrenner (2), bei dem die zur Verbrennung benötigte Luft mittels eines Luftgebläses (4) zur Brennkammer gefördert wird und bei dem der dem Gasbrenner (2) zugeführte Gasvolumenstrom mittels eines Brennstoffventils (3) gesteuert wird, wobei in Strömungsrichtung hinter dem Brennstoffventil (3) wenigstens ein gasdruckmessendes Element (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und Regelgerät (1) in Funktion des von dem als Gasdruckwächter (7) mit einer Aus- und Ein-Stellung ausgebildeten gasdrucküberwachendes Element gelieferten Signals das Luftgebläse (4) so ansteuert, dass das Luftgebläse (4) abhängig von der Ein- oder Aus-Stellung des Gasdruckwächters mit einer Drehzahl D1 oder D2 läuft, wobei das Luftgebläse (4) mit der ersten Drehzahl D1 läuft, sofern der Gasvolumenstrom kleiner als ein vorbestimmter Wert VG1 ist und dass das Luftgebläse (4) mit der höheren zweiten Drehzahl D2 läuft, sofern der Gasvolumenstrom grösser als der vorbestimmte Wert VG1 ist.
  2. Steuer- und Regelgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltpunkt zur Ein- oder Aus-Stellung des Gasdruckwächters (7) so einstellbar ist, dass bei dem im Betrieb des Gasbrenners (2), mit Ausnahme des Betriebs bei Nennlast, vorwiegend oder maximal benötigten Gasvolumenstrom das Luftgebläse (4) mit der Drehzahl D1 dreht.
  3. Steuer- und Regelgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zündung des Gasbrenners (2) ein Gasvolumenstrom VG förderbar ist, der grösser als der Wert VG1 ist, damit das Luftgebläse (4) bei der Zündung mit der höheren Drehzahl D2 dreht.
EP97120267A 1997-03-05 1997-11-19 Steuer- und Regelgerät für einen Gasbrenner Expired - Lifetime EP0863367B1 (de)

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