EP0908670B1 - Device for operating an atmospheric gas burner - Google Patents
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- EP0908670B1 EP0908670B1 EP19980118621 EP98118621A EP0908670B1 EP 0908670 B1 EP0908670 B1 EP 0908670B1 EP 19980118621 EP19980118621 EP 19980118621 EP 98118621 A EP98118621 A EP 98118621A EP 0908670 B1 EP0908670 B1 EP 0908670B1
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- nozzle
- gas
- fuel
- gas burner
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/60—Devices for simultaneous control of gas and combustion air
Definitions
- the invention is based on a device for operating an atmospheric Gas burner according to the upper handle of claim 1.
- a known gas burner of this type is known from EP 657 693 A2.
- the atmospheric gas burner known from EP 657 693 A2 is a central main nozzle assigned a second, external secondary nozzle, which is inclined in the jet of Main nozzle is directed.
- the inclined auxiliary nozzle also turns fuel into injected the main jet, with both the main nozzle and the secondary nozzle are fed by a common gas flow and only by means of the main nozzle a closure element is controllable.
- the invention Device allows a simple Variation of the air-fuel ratio leading to Compensation for changes in the fuel-air ratio over the modulation range and / or to adjust the Gas burner on different fuels without changing the nozzle can be used. Furthermore, the arrangement according to the invention from a simple structure, that works without moving parts.
- the distribution of the total flow of fuel gas into one Centrally aligned with respect to the mixing tube opening Part gas flow and at least one other non-central aligned partial gas flow takes place via the set or required burner capacity by Keeping the fuel-air ratio constant above that entire modulation range of the gas burner a central Nozzle is provided for a maximum required Combustion air intake at nominal load of the Gas burner is designed while an outer nozzle is provided is the minimum combustion air intake required is designed in the partial load range of the gas burner.
- the gas supply takes place in such a way that with decreasing Burner load an increasingly larger proportion of the supplied fuel passes through the outer nozzle while the partial gas flow emerging through the central nozzle is reduced. Because the relationship between burner performance and air ratio ⁇ especially with atmospheric burners low pollution tendency is fixed, the Distribution of the partial gas flows in a characteristic curve or Characteristic family of curves stored in the control unit of the heater become.
- the presence of two separately controllable Fuel supplies to the injector system can be advantageous also for a temporary enrichment of the fuel-air mixture be used when the gas burner is cold started.
- Figure 1a shows that Injector system of the gas burner with the nozzle system in the Section and the entrance area of the mixing tube in Side view
- Fig. 1b an alternative embodiment of a Gas supply
- Fig. 1c an alternative embodiment of the Nozzle system.
- the injector system a central nozzle 10 with a circular cross-section, from a Ring nozzle 12a is surrounded concentrically.
- the ring nozzle 12a has a larger outlet cross section than the central nozzle 10 and is opposite this in the flow direction of the Axially set fuel.
- the central nozzle 10 is made from a gas manifold 18 fed, which the fuel via a control valve 20th is fed.
- the ring nozzle 12a is with a Gas manifold 22 connected into which the fuel a control valve 24 arrives.
- the control valves 20 and 24 that are charged with the same gas are on a Control unit 26 of a combustion control device connected, which depends on the fuel gas supply on the load status of the gas burner and / or the one used Gas type distributed to the two nozzles 10 and 12a.
- Fig. 1b is a second alternative embodiment of the gas supply shown. Under The two are maintaining double security Valves for the gas distribution pipes 18, 22 in this case as combined safety / control valves 32, 34 are formed, which together is preceded by a safety valve 36.
- Control unit 26 Due to their larger outlet cross-section the air intake deteriorates, causing the basic increase in air ratio at low load counteracted and the desired fuel-air ratio is kept constant.
- Such control of Gas supply can be in a characteristic curve or family of curves in the Control unit 26 are stored.
- the outer nozzle instead of the ring nozzle 12a Individual nozzles arranged radially to the central nozzle 10 or Single holes 12b used.
- the sum of the Exit cross sections of the individual nozzles 12b is also larger than the outlet cross section of the central nozzle 10.
- the individual nozzles 12b are like that Embodiment according to Figure 1a compared to the central Nozzle 10 axially in the direction of flow of the fuel set back. The distribution of the gas flows can on the same way as the first Embodiment.
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Betreiben eines atmosphärischen Gasbrenners nach dem Obergriff des Anspruchs 1.The invention is based on a device for operating an atmospheric Gas burner according to the upper handle of claim 1.
Ein bekannter Gasbrenner dieser Gattung ist aus EP 657 693 A2 bekannt. Bei dem aus der EP 657 693 A2 bekannten atmosphärischen Gasbrenner ist einer zentralen Hauptdüse eine zweite, außenliegende Nebendüse zugeordnet, die geneigt in den Strahl der Hauptdüse gerichtet ist. Mittels der geneigten Nebendüse wird zusätzlich Brennstoff in den Hauptdüsenstrahl eingedüst, wobei sowohl die Hauptdüse als auch die Nebendüse von einem gemeinsamen Gasstrom gespeist werden und lediglich die Hauptdüse mittels eines Verschlusselements steuerbar ist.A known gas burner of this type is known from EP 657 693 A2. With that the atmospheric gas burner known from EP 657 693 A2 is a central main nozzle assigned a second, external secondary nozzle, which is inclined in the jet of Main nozzle is directed. The inclined auxiliary nozzle also turns fuel into injected the main jet, with both the main nozzle and the secondary nozzle are fed by a common gas flow and only by means of the main nozzle a closure element is controllable.
Um unerwünschte Effekte beim Eindüsen des Brennstoffs durch eine Düse mit konstantem Austrittsquerschnitt, die in festem Abstand und fester Lage zur Mischrohröffnung des Gasbrenners angeordnet ist, zu begegnen, wird in der DE-OS 44 07 758 ferner vorgeschlagen, durch bewegliche Strömungshindernisse den Luftzutritt zum Mischrohr im unteren Lastbereich zu verringern oder die Düse verschiebbar zu lagern um somit ihren Abstand zur Mischrohröffnung zu verändern. Diese Maßnahmen bedingen den Einsatz von beweglichen Teilen, die schmutz- und störungsempfindlich sind und die Anordnung nicht unwesentlich verteuern.To avoid undesirable effects when injecting the fuel through a nozzle constant outlet cross-section which is at a fixed distance and position Mixing tube opening of the gas burner is arranged to meet, is in DE-OS 44th 07 758 also proposed the entry of air through movable flow obstacles to reduce the mixing tube in the lower load range or to move the nozzle store in order to change their distance to the mixing tube opening. These measures require the use of moving parts that are dirty and are sensitive to interference and the arrangement is not insignificantly more expensive.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht auf einfache Art und Weise eine Variation des Brennstoff-Luftverhältnisses, die zum Ausgleich von Veränderungen des Brennstoff-Luftverhältnisses über dem Modulationsbereich und/oder zur Anpassung des Gasbrenners an verschiedene Brennstoffe ohne Düsenwechsel eingesetzt werden kann. Weiterhin zeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung durch einen einfachen Aufbau aus, der ohne bewegliche Teile auskommt.The invention Device allows a simple Variation of the air-fuel ratio leading to Compensation for changes in the fuel-air ratio over the modulation range and / or to adjust the Gas burner on different fuels without changing the nozzle can be used. Furthermore, the arrangement according to the invention from a simple structure, that works without moving parts.
Die Aufteilung des Gesamtstroms des Brenngases auf einen in Bezug auf die Mischrohröffnung zentral ausgerichteten Teilgasstrom und auf mindestens einen weiteren nichtzentral ausgerichteten Teilgasstrom erfolgt über die eingestellte bzw. geforderte Brennerleistung , indem zum Konstanthalten des Brennstoff-Luftverhältnisses über dem gesamten Modulationsbereich des Gasbrenners eine zentrale Düse vorgesehen ist, die für eine maximal erforderliche Verbrennungsluft- Ansaugung bei Nennbelastung des Gasbrenners ausgelegt ist, während eine Außendüse vorgesehen ist, die für eine minimal erforderliche Verbrennungsluft-Ansaugung im Teillastbereich des Gasbrenners ausgelegt ist. Die Gaszufuhr erfolgt dergestalt, daß mit abnehmender Brennerbelastung ein zunehmend größerer Anteil des zugeführten Brennstoffs durch die Außendüse tritt, während der durch die zentrale Düse austretende Teilgasstrom reduziert wird. Da der Zusammenhang zwischen Brennerleistung und Luftzahl λ insbesondere bei atmosphärischen Brennern mit geringer Verschmutzungsneigung fest vorgegeben ist, kann die Aufteilung der Teilgasströme in einer Kennlinie bzw. Kennlinienschar im Steuergerät des Heizgeräts hinterlegt werden.The distribution of the total flow of fuel gas into one Centrally aligned with respect to the mixing tube opening Part gas flow and at least one other non-central aligned partial gas flow takes place via the set or required burner capacity by Keeping the fuel-air ratio constant above that entire modulation range of the gas burner a central Nozzle is provided for a maximum required Combustion air intake at nominal load of the Gas burner is designed while an outer nozzle is provided is the minimum combustion air intake required is designed in the partial load range of the gas burner. The gas supply takes place in such a way that with decreasing Burner load an increasingly larger proportion of the supplied fuel passes through the outer nozzle while the partial gas flow emerging through the central nozzle is reduced. Because the relationship between burner performance and air ratio λ especially with atmospheric burners low pollution tendency is fixed, the Distribution of the partial gas flows in a characteristic curve or Characteristic family of curves stored in the control unit of the heater become.
Bei einem Gasartenwechsel kommt es in der Regel zu einer Veränderung der Luftzahl λ und der Brennerbelastung. In vorteilhafter Weise kann die Aufteilung der Teilgasströme auf die zentrale Düse und auf die Außendüse dann so erfolgen, daß die geforderte Brennerleistung im wesentlichen über den zentral ausgerichteten Teilgasstrom bedient wird, während zur Einstellung bzw. zum Konstanthalten des Brenngas-Luftverhältnisses der nichtzentral ausgerichtete Teilgasstrom bzw. die Außendüse herangezogen wird, wobei ein Gasartenwechsel während der Verbrennung durch einen zusätzlichen Sensor erfaßt wird. Damit kann über ein Steuergerät eines Verbrennungsregelsystems der Gesamtgasstrom auf das aus den zwei Düsenarten bestehende Injektorsystem so aufgeteilt werden, daß die ursprüngliche Luftzahl λ und damit auch die ursprüngliche Brennerbelastung beibehalten werden.When changing the gas type, there is usually one Change in air ratio λ and burner load. In The division of the partial gas streams can be advantageous on the central nozzle and then on the outer nozzle like this take place that the required burner output essentially is operated via the central gas flow, while to adjust or to keep the Fuel gas-air ratio of the non-centrally aligned Part gas flow or the outer nozzle is used, with a Gas type change during combustion by a additional sensor is detected. So that can over Control unit of a combustion control system Total gas flow to that consisting of the two types of nozzles Injector system so that the original Air ratio λ and thus also the original burner load to be kept.
Im modulierenden Betrieb eines atmosphärischen Gasbrenners mit Vollvormischung nimmt bei kleiner werdender Last das Luftverhältnis zu, weil sich dabei der Injektorwirkungsgrad wegen des verringerten Massendurchsatzes verbessert. Ferner ist bekannt, daß die Injektorwirkung bei gleichbleibendem Massendurchsatz des Brennstoffes mit zunehmender Größe der Austrittsöffnung der Düse abnimmt. Ausgehend von diesen Tatsachen und unter Zugrundelegung der Aufgabe, das Brennstoff-Luftverhältnis über den Modulationsbereich des Gasbrenners konstant zu halten oder abhängig vom Lastverlauf in bestimmter Weise zu variieren, ist der Austrittsquerschnitt der zentralen Düse kleiner als der Austrittsquerschnitt der Außendüse bzw. die Summe der Austrittsquerschnitte der Außendüse.In the modulating operation of an atmospheric gas burner with full premixing, this takes as the load decreases Air ratio too, because this increases the injector efficiency improved because of the reduced mass throughput. Further it is known that the injector effect remains the same Mass flow rate of the fuel with increasing size of the Outlet opening of the nozzle decreases. Starting from these Facts and based on the task, the Fuel-air ratio over the modulation range of the Keep gas burner constant or depending on the load curve to vary in a certain way the outlet cross section of the central nozzle is smaller than the outlet cross section of the outer nozzle or the sum of the Outlet cross sections of the outer nozzle.
Damit die beiden Gaswege zur zentralen Düse und zur Außendüse getrennt geregelt werden können, sind den zwei Regelventile gemeinsam zwei Sicherheitsventile vorgeschaltet. In einer alternativen Ausführungsform kommen zwei kombinierte Sicherheits/Regelventile zum Einsatz, denen in diesem Fall nur noch ein gemeinsames Sicherheitsventil vorgeschaltet werden braucht.So that the two gas paths to the central nozzle and External nozzle can be regulated separately, are the two Control valves together two Safety valves upstream. In an alternative Embodiment come two combined Safety / control valves are used, which in this case only a common safety valve upstream are needed.
Das Vorhandensein von zwei getrennt regelbaren Brennstoffzuführungen zum Injektorsystem kann vorteilhaft auch zu einer vorübergehenden Anfettung des Brennstoff-Luftgemisches beim Kaltstart des Gasbrenners genutzt werden.The presence of two separately controllable Fuel supplies to the injector system can be advantageous also for a temporary enrichment of the fuel-air mixture be used when the gas burner is cold started.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1a zeigt das Injektorsystem des Gasbrenners mit dem Düsensystem im Schnitt und den Eingangsbereich des Mischrohres in Seitenansicht, Fig. 1b eine alternative Ausführung einer Gaszufuhr und Fig. 1c eine alternative Ausführungsform des Düsensystems.Two embodiments of the invention are in the Drawing shown schematically and in the following Description explained in more detail. Figure 1a shows that Injector system of the gas burner with the nozzle system in the Section and the entrance area of the mixing tube in Side view, Fig. 1b an alternative embodiment of a Gas supply and Fig. 1c an alternative embodiment of the Nozzle system.
In einem ersten Ausführungsbeispiel hat das Injektorsystem
eine zentrale Düse 10 mit Kreisquerschnitt, die von einer
Ringdüse 12a konzentrisch umgeben ist. Die Ringdüse 12a hat
einen größeren Austrittsquerschnitt als die zentrale Düse 10
und ist gegenüber dieser in Strömungsrichtung des
Brennstoffs axial zurückversetzt.In a first embodiment, the injector system
a
Die zentrale Düse 10 wird aus einem Gasverteilerrohr 18
gespeist, dem der Brennstoff über ein Regelventil 20
zugeführt ist. Die Ringdüse 12a ist mit einem
Gasverteilerrohr 22 verbunden, in das der Brennstoff über
ein Regelventil 24 gelangt. Die Regelventile 20 und 24, die
mit dem gleichen Gas beaufschlagt werden, sind an ein
Steuergerät 26 einer Verbrennungsregeleinrichtung
angeschlossen, welches die Brenngaszufuhr in Abhängigkeit
vom Lastzustand des Gasbrenners und/oder der verwendeten
Gasart auf die beiden Düsen 10 und 12a verteilt.The
Den beiden Regelventilen 20, 24 sind, wie Fig. 1a zeigt,
gemeinsam zwei Sicherheitsventile 28, 30 vorgeschaltet, die
u.a. bei einer Abschaltung des Gasbrenners die
Dichtheitskontrolle übernehmen. In Fig. 1b ist eine zweite
alternative Ausführungsform der Gaszufuhr dargestellt. Unter
Beibehaltung der doppelten Sicherheit sind die beiden
Ventile für die Gasverteilerrohre 18, 22 in diesem Fall als
kombinierte Sicherheits/Regelventile 32, 34 ausgebildet,
denen gemeinsam ein Sicherheitsventil 36 vorgeschaltet ist. The two
Bei entsprechender Auslegung des Austrittsquerschnitts der
zentralen Düse 10 und deren Abstand zum Mischrohr 14 und bei
einer entsprechenden Ausgestaltung des Eingangsbereichs 16
des Mischrohrs 14 werden über das Steuergerät 26 die
Teilgasströme zu der zentralen Düse 10 und zu der Ringdüse
12a so aufgeteilt, daß sich die gewünschte Luftzahl λ
ergibt, die damit über den gesamten Modulationsbereich des
Gasbrenners konstant gehalten werden kann. Wird
beispielsweise als Brennstoff Erdgas verwendet, so wird im
Nennlastbetrieb des Gasbrenners nur die zentrale Düse 10 mit
Brenngas beaufschlagt, während das Regelventil 24 für die
Ringdüse 12a geschlossen ist. Bei abnehmender
Brennerbelastung erfolgt über das Steuergerät 26 der
Verbrennungsregeleinrichtung eine überproportionale
Reduzierung des Massenstroms durch die zentrale Düse 10 und
eine kontinuierliche Erhöhung des Anteils durch die Ringdüse
12a. Durch deren größeren Austrittsquerschnitt
verschlechtert sich die Luftansaugung, wodurch der
grundsätzlichen Luftzahlerhöhung bei Kleinlast
entgegengewirkt und das gewünschte Brennstoff-Luftverhältnis
konstant gehalten wird. Eine derartige Steuerung der
Gaszufuhr kann in einer Kennlinie bzw. Kennlinienschar im
Steuergerät 26 hinterlegt werden.With appropriate design of the outlet cross section of the
Damit Luftzahländerungen auch aufgrund von einem
Gasartenwechsel ausgeregelt werden können, ist in einem
zweiten Verfahren zur Ansteuerung der Gasdüsen 10, 12a
vorgesehen, daß die Brennerleistung sowohl im Teil- auch im
Vollastbereich durch die Gaszufuhr über über die zentrale
Düse 10 bestimmt wird. Die Gaszufuhr zur Ringdüse 12a
erfolgt in Abhängigkeit von der während der Verbrennung
erfaßten Luftzahl λ, die z.B. durch eine mit dem Steuergerät
26 verbundene und im Abgasweg angeordnete λ- Sonde 38
bestimmt werden kann. Dabei ist das System so ausgelegt, daß
selbst im Nennlastbetrieb des Gasbrenners die Verbrennung
bei einem Brenngas mit hoher Wobbezahl und damit hohem
Verbrennungsluftbedarf (z.B. Erdgas H) überstöchiometrisch
erfolgt, so daß die sich bei einem Gasartenwechsel auf ein
Brenngas mit geringerem Verbrennungsluftbedarf (z.B. Erdgas
L) ergebende Luftzahlerhöhung durch eine zusätzliche
unterstöchiometrische Gasgemischzufuhr über die Ringdüse 12a
auf einen optimalen Luftzahlwert heruntergeregelt wird.
Ändert sich der Lastzustand des Brenners, kann ebenfalls
über die Ringdüse 12a ein optimaler Luftzahlwert eingestellt
werden. Damit gfs. verbundene Soll-Ist-Abweichungen in der
Brennerleistung können korrigiert werden, indem die
Vorlauftemperatur des Heizwassers oder die Raumtemperatur
der zu beheizenden Räume als Stellgröße für die
Brennerleistung verwendet werden.So that air-number changes also due to one
Gas type change can be regulated in one
second method for controlling the
Beim zweiten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach Figur
1c werden als Außendüse anstelle der Ringdüse 12a mehrere
radial zur zentralen Düse 10 angeordnete Einzeldüsen bzw.
Einzelbohrungen 12b eingesetzt. Die Summe der
Austrittsquerschnitte der Einzeldüsen 12b ist ebenfalls
größer als der Austrittsquerschnitt der zentralen Düse 10.
Weiterhin sind die Einzeldüsen 12b wie bei dem
Ausführungsbeispiel nach Figur 1a gegenüber der zentralen
Düse 10 in Strömungsrichtung des Brennstoffes axial
zurückversetzt. Die Aufteilung der Gasströme kann auf die
gleiche Art und Weise erfolgen, wie beim ersten
Ausführungsbeispiel.In the second embodiment of the device according to FIG
1c, several are used as the outer nozzle instead of the
Claims (4)
- Atmospheric gas burner for a heating appliance, in particular with full premixing of fuel and air, in which an injector system is provided with means for influencing the intake characteristic and consequently the fuel/air ratio, the said injector system having a combined arrangement of a central nozzle (10) and of at least one second outer nozzle (12a, 12b), the outlet cross section of the central nozzle (10) being smaller than the outlet cross section or the sum of the outlet cross sections of the outer nozzle (12a, 12b), and the outlet orifice of the outer nozzle (12a, 12b) being set back axially with respect to the central nozzle (10), characterized in that the outer nozzle is designed as an annular nozzle (12a) arranged concentrically to the central nozzle (10), and in that the control of the gas supply to the central nozzle (10) and to the outer nozzle (12) takes place via two regulating valves (20, 24), the centrally oriented gas part-stream being increased with an increasing burner load, and vice versa, in order to set a predetermined fuel/air ratio, whilst the non-centrally oriented gas part-stream is determined as a function of the air coefficient λ detected during combustion.
- Gas burner according to Claim 1, characterized in that the two regulating valves (20, 24) are jointly preceded by two safety valves (28, 30).
- Gas burner according to Claim 1, characterized in that the regulating valves are two combined safety/regulating valves (32, 34) which are jointly preceded by a safety valve (36).
- Gas burner according to Claim 1, characterized in that the division of the fuel supply to the central nozzle (10) and to the outer nozzle (12a, 12b) provides a temporary enrichment of the fuel/air mixture during the cold starting of the gas burner.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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DE19744082 | 1997-10-06 | ||
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DE19810750 | 1998-03-12 |
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EP0908670A1 EP0908670A1 (en) | 1999-04-14 |
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Family
ID=26040616
Family Applications (1)
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EP19980118621 Expired - Lifetime EP0908670B1 (en) | 1997-10-06 | 1998-10-01 | Device for operating an atmospheric gas burner |
Country Status (1)
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EP (1) | EP0908670B1 (en) |
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CH314202A (en) * | 1952-04-03 | 1956-05-31 | Schweiz Gasapparatefabrik Solo | Adjustable gas burner with several gas outlet nozzles that can be successively switched in parallel |
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DE4341997A1 (en) * | 1993-12-09 | 1995-06-14 | Gogas Goch Gmbh & Co | Gas burner |
-
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