EP0916895A2 - Method for controlling an atmospheric gas burner for heaters, especially for water heaters - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem verfahren zur Steuerung eines atmosphärischen Gasbrenners für Heizgeräte, insbesondere Wassererhitzer, nach der Gattung des Hauptanspruchs. In der WO 97/36135 wird bei einem atmosphärisch betriebenen Gasbrenner vorgeschlagen, zur Stabilisierung der Flammenposition die Primärluftansaugung und damit die Luftzahl λ zu verändern, indem über eine mechanische Vorrichtung die Position der Gasdüsen relativ zur Injektoröffnung verändert wird. Diese Vorrichtung ist aufwendig und erfordert zusätzliche Bauteile.The invention is based on a control method an atmospheric gas burner for heaters, especially water heaters, according to the genus of Main claim. In WO 97/36135 one atmospheric gas burner proposed to Stabilization of the flame position of the primary air intake and thus to change the air ratio λ by using a mechanical device the position of the gas nozzles relative to change the injector opening. This device is complex and requires additional components.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der Regel- bzw. Modulationsbereich des Gasbrenners ohne zusätzliche Bauteile an die unterschiedlichen Betriebsbedingungen (Gasartenwechsel, Kaltstart des Brenners, hoher Kaminzug etc.) unter Beibehaltung einer stabilen Verbrennung angepaßt wird. Durch diese Anpassung kann der Regelbereich des Gasbrenners größer ausgelegt werden, da beispielsweise Störungen in der Gasqualität ausgeregelt werden.The inventive method with the features of The main claim has the advantage that the control or Modulation range of the gas burner without additional components to the different operating conditions (Gas type change, cold start of the burner, high chimney draft etc.) adapted while maintaining a stable combustion becomes. This adjustment allows the control range of the Gas burner can be designed larger, for example Disruptions in gas quality can be corrected.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch möglich.By the features listed in the subclaims advantageous embodiments of the method according to Main claim possible.
Wenn sich die Position der Flammen über bestimmte Grenzen hinaus verändert, sogenanntes Abheben der Flammen, wird in vorteilhafter Weise die momentan eingestellte Brennerleistung auf 65% der Nennleistung des Gasbrenners angehoben.If the position of the flames over certain limits changed, so-called lifting of the flames, is in advantageously the currently set Burner output to 65% of the nominal output of the gas burner raised.
Der mit der Anhebung der Brennerleistung eingeschränkte Modulationsbereich wird wieder erweitert, indem nach einer vorbestimmten Zeit die Erhöhung der Brennerleistung wieder zurückgenommen wird.The one limited by the increase in burner output Modulation range is expanded again by adding a predetermined time the increase in burner output again is withdrawn.
Die Lageposition der Flammen wird in vorteilhafter Weise mittels eines Ionisationsstromsignals überwacht.The position of the flames is advantageous monitored by means of an ionization current signal.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch den atmosphärischen Gasbrenner und Figur 2 eine Draufsicht auf die Brennerplatte des Gasbrenners.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained. 1 shows a longitudinal section through the atmospheric gas burner and Figure 2 is a plan view of the burner plate of the gas burner.
Figur 1 zeigt einen Gasbrenner 10 für ein Heizgerät, mit
einer Düsen 12 aufweisenden Gaszufuhreinrichtung 14, die
gegenüber einer horizontal ausgerichteten Injektoranordnung
16 des Gasbrenners 10 in Strömungsrichtung so beabstandet
ist, daß den Düsen 12 jeweils mit Abstand ein
zylinderförmiger Strömungskanal 18 gegenüberliegt. Ein sich
in Strömungsrichtung des Brenngas-Luft-Gemisches an die
Injektoranordnung 16 anschließender 90°-Umlenkbereich 22
geht in einen nach einer Seite trichterförmig erweiterten
Gemischverteiler 24 über, an dessen Auslaß eine gegenüber
dem Gemischverteiler 24 abgedichtete Brennerplatte 26
angeordnet ist.Figure 1 shows a
Die mit Befestigungsmitteln 28 gegenüber dem
Gemischverteiler 24 fixierte Brennerplatte 26 ist mit
Lamellen bzw. Rippen 30 aufgebaut, welche durch eine
Kühlrohrschlange 32 miteinander verbunden sind und zwischen
sich Kanäle bzw. Spalte 34 für den Durchtritt des Brenngas-Luft-Gemisches
begrenzen, das auf der dem Brennraum
zugewandten Seite der Brennerplatte 26 durch eine mit einer
Hochspannungsquelle verbundenen und aus zwei Elektroden
bestehenden Zündvorrichtung 36 entzündbar ist. Weiterhin ist
eine Überwachungselektrode 38 vorgesehen, mit deren Hilfe
das Vorhandensein einer Flamme detektiert werden kann, indem
der Ionisationsstrom der Flamme zwischen der Zündvorrichtung
36 und Überwachungselektrode 38 gemessen wird.The with
Der Gasbrenner 10 arbeitet auf folgende Art und Weise:The
Über die Gasdüsen 12 wird Brenngas in die Strömungskanäle 18
der Injektoranordnung 16 eingedüst, wobei durch den
Brenngasstrom Umgebungsluft mitgerissen wird. Das sich in
den Strömungskanälen 18 bildende Brenngas-Luft-Gemisch wird
über den Umlenkbereich 22 und den trichterförmig sich
erweiternden Gemischverteiler 24 zur Brennerplatte 26
geführt. Das gesamte Brennersystem (Düsendruck, Injektoren,
Umlenkbereich, Brennerplatte etc.) ist so ausgelegt, daß die
für eine Verbrennung mit Luftüberschuß (λ > 1) notwendige
Verbrennungsluft bereits vollständig mit der
Primärluftansaugung zur Verfügung gestellt wird (sogenanntes
Vormischbrennerprinzip).Fuel gas is introduced into the
Entsprechend der Wärmeanforderung ist der Gasbrenner 10
zwischen 45% und 100% seiner Nennleistung regelbar. Bei
einem Teillastbetrieb des Gasbrenners besteht jedoch die
Gefahr, daß die Verbrennung instabil wird, indem die Flammen
von der Brenneroberfläche abheben. In diesem Fall ist die
Ausströmgeschwindigkeit des Brenngas-Luft-Gemisches höher
als die Geschwindigkeit mit der die Verbrennung erfolgt.
Dieses Verhältnis von Ausströmgeschwindigkeit und
Flammengeschwindigkeit ändert sich beispielsweise dann, wenn
es zu einem Gasartenwechsel kommt, wenn der Gasbrenner aus
dem kalten Zustand heraus gestartet wird oder wenn sich die
Druckverhältnisse in der Brennkammer bzw. in der
Abgasabführung (Stichwort: Kaminzug) des Heizgeräts ändern.
Hier findet das erfindungsgemäße Regelverfahren seine
Anwendung:The
Eine Lageänderung der Flammen wird mittels der
Ionisationsüberwachung erfaßt. Sinkt der Ionisationsstrom
unter einen vorgegebenen Wert (z.B. 1 µA) wird die momentan
eingestellte Brennerleistung auf 65% der Nennleistung des
Gasbrenners 10 erhöht. Durch die Anhebung der
Brennerleistung nimmt die Luftzahl λ ab, wodurch sich die
Flammengeschwindigkeit überproportional zur
Ausströmgeschwindigkeit des Brenngas-Luft-Gemisches erhöht.
Damit wird das Gleichgewicht von Ausströmgeschwindigkeit und
Flammengeschwindigkeit wiederhergestellt und somit einem
Abheben der Flammen entgegengewirkt. Da diese instabilen
Verbrennungszustände nur zeitweise in Erscheinung treten,
wird nach 30s die Brennerleistung auf den ursprünglichen
Wert wieder zurückgeregelt. Sollte über die
Ionisationsüberwachungseinrichtung weiterhin ein instabiler
Verbrennungszustand signalisiert werden, wird die
Brennerleistung erneut angehoben.A change of position of the flames is determined by the
Ionization monitoring recorded. The ionization current drops
below a predetermined value (e.g. 1 µA) the current
set burner output to 65% of the nominal output of the
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